DE10317990A1 - Motor vehicle steering system has a damping arrangement that is automatically activated by a controller when a braking signal is detected in order to reduce steering system vibrations during braking - Google Patents

Motor vehicle steering system has a damping arrangement that is automatically activated by a controller when a braking signal is detected in order to reduce steering system vibrations during braking Download PDF

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Abstract

Motor vehicle steering comprises a multiplicity of moving elements, especially a steering wheel (1), steering column (4), steering gear (5), rack and steering rod (6) that act together to transmit the steering commands from the driver to the wheels (2). The steering system has an additional switchable damping arrangement (7) that serves to damp the steering system when activated. A control device (9) detects a braking signal and activates the damping arrangement.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeuglenkung, mit einer Vielzahl von bewegbaren Elementen, wie insbesondere einem Lenkrad, einer Lenksäule, einem Lenkgetriebe, einer Zahnstange und einem Lenkgestänge, die im Verbund einen fahrerseitig eingegebenen Lenkbefehl an die Fahrzeugräder übertragen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine besonders leichtgängige Lenkung, die gegebenenfalls auch durch eine elektrische und/oder hydraulische Hilfskraft unterstützt sein kann.The Invention relates to a motor vehicle steering system with a Multitude of movable elements, such as a steering wheel in particular, a steering column, a steering gear, a rack and a steering linkage that transmit a steering command entered by the driver to the vehicle wheels. In particular, the invention relates to a particularly smooth steering, the optionally also by an electrical and / or hydraulic Assistant supports can be.

Die Leichtgängigkeit der Lenkung ist ein wesentliches Komfortmerkmal für ein Kraftfahrzeug, da hierdurch insbesondere bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten oder beim Rangieren der Kraftaufwand für den Fahrer gering bleibt. Zudem wird ein gutes Fahrzeughandling gewährleistet.The ease the steering is an essential comfort feature for a motor vehicle, because of this, especially at low driving speeds or when maneuvering the effort for the driver remains low. Good vehicle handling is also guaranteed.

Beim Bremsen kann eine solche Lenkung jedoch zu Schwingungen angeregt werden, die sich für den Fahrer am Lenkrad durch Drehschwingungen, Zittern oder Vibrationen unangenehm bemerkbar machen. Ursache hierfür sind beispielsweise Radialkraftschwankungen der Reifen, ungleichförmige Bremsscheiben und dergleichen. Dieses Phänomen wird auch als Lenkraddrehschwingung (LDS) bezeichnet.At the However, such steering can cause the brakes to vibrate be for the Driver at the steering wheel due to torsional vibrations, tremors or vibrations make it uncomfortably noticeable. This is caused, for example, by fluctuations in radial force the tire, irregular brake discs and the same. This phenomenon will also called steering wheel torsional vibration (LDS).

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe, bei einer Kraftfahrzeuglenkung der eingangs genannten Art die Neigung zu Lenkraddrehschwingungen (LDS) zu vermindern ohne dabei deren Leichtgängigkeit merklich zu beeinträchtigen.In front Against this background, the object of the invention is in a motor vehicle steering system of the type mentioned the tendency to steering wheel torsional vibrations (LDS) to reduce without noticeably impairing their smoothness.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Kraftfahrzeuglenkung vor, die im folgenden umfaßt: eine Vielzahl von bewegbaren Elementen, wie insbesondere ein Lenkrad, eine Lenksäule, ein Lenkgetriebe, eine Zahnstange und ein Lenkgestänge, welche im Verbund einen fahrerseitig eingegebenen Lenkbefehl an die Fahrzeugräder übertragen, eine schaltbare Einrichtung, die im aktivierten Zustand die Dämpfung an den bewegbaren Elementen erhöht, und eine Steuereinrichtung, die bei Anliegen eines Bremssignals die schaltbare Einrichtung aktiviert.to solution of this task the invention proposes a motor vehicle steering system which comprises: a Multitude of movable elements, such as in particular a steering wheel, a steering column, a Steering gear, a rack and a steering linkage, which in combination transmit the steering command entered by the driver to the vehicle wheels, a switchable device that activates the damping the movable elements increased, and a control device which, when a brake signal is present the switchable device is activated.

Dadurch bleibt im normalen Fahrbetrieb die Leichtgängigkeit der Lenkung gewahrt. Lediglich in Zuständen, in denen die Gefahr von Lenkraddrehschwingung (LDS) auftreten kann, wird die Dämpfung in der Lenkung gezielt erhöht, so daß die Anregungen durch die Bremse in der Lenkung geschluckt werden.Thereby the smoothness of the steering is maintained in normal driving. Only in conditions in which the risk of steering wheel torsional vibration (LDS) can occur, is the damping specifically increased in the steering, So that the Suggestions can be swallowed by the brake in the steering.

Prinzipiell kann dazu ein hydraulischer Lenkungsdämpfer vorgesehen werden, dessen Dämpfung in Abhängigkeit eines Bremssignals erhöht wird. Liegt kein Bremssignal mehr an, so wird die Dämpfung auf ihr ursprüngliches Niveau vermindert oder ausgeschaltet. Praktisch läßt sich dies beispielsweise durch die Verwendung eines hydraulischen Dämpfers realisieren, der mit einem elektro-resistiven Medium befüllt ist, dessen Dämpfung von der angelegten Spannung abhängt.in principle For this purpose, a hydraulic steering damper can be provided damping dependent on of a brake signal increased becomes. If there is no longer a brake signal, the damping is increased their original Level decreased or switched off. Practically realize this for example by using a hydraulic damper, which is filled with an electro-resistive medium, the damping of depends on the applied voltage.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die zusätzliche Dämpfung während eines Bremsvorganges jedoch durch eine temporäre Erhöhung der Reibung in der Lenkung bewirkt. Dazu weist die schaltbare Einrichtung einen Aktuator auf, der im aktivierten Zustand mindestens eines der bewegbaren Elemente mit einer Reibkraft beaufschlagt.In An advantageous embodiment of the invention is the additional damping while braking, however, by temporarily increasing the friction in the steering causes. For this purpose, the switchable device has an actuator that in the activated state at least one of the movable elements applied with a frictional force.

Der Aktuator kann dabei derart konfiguriert und angeordnet sein, daß dieser stets mit den bewegbaren Elementen verbunden ist und lediglich durch das Ausmaß einer auf die bewegbaren Elemente ausgeübten Kraft die Dämpfung im System erhöht oder vermindert wird. Vorzugsweise ist der Aktuator jedoch derart angeordnet, daß dieser im deaktivierten Zustand von den bewegbaren Elementen entkoppelt ist. Dies hat den Vorteil, daß der Aktuator die Leichtgängigkeit der Lenkung in allen Fahrzuständen, in denen nicht gebremst wird, nicht beeinträchtigen kann.The Actuator can be configured and arranged such that it is always connected to the movable elements and only by the extent of a the force exerted on the movable elements is the damping in System increased or is reduced. However, the actuator is preferably such arranged that this decoupled from the movable elements in the deactivated state is. This has the advantage that the Actuator smoothness steering in all driving conditions, in which there is no braking, cannot impair.

Gemäß eine weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Bremssignal aus einem Bremsdruck und/oder der Fahrgeschwindigkeit und/oder einem Zustand eines Bremslichtschalters abgeleitet. Die Steuereinrichtung kann dabei ein ABS-Steuergerät sein. Auf diese Weise läßt sich der Aufwand für die Unterdrückung von Lenkradschwingungen beim Bremsen besonders gering halten.According to another advantageous embodiment of the invention, the brake signal is off a brake pressure and / or the driving speed and / or a State of a brake light switch derived. The control device can be an ABS control unit. In this way the effort for the oppression Keep steering wheel vibrations particularly low when braking.

Alternativ hierzu kann das System jedoch auch unabhängig von einem Antiblockiersystem arbeiten. In diesem Fall wird dann beispielsweise als Steuereinrichtung ein Relais verwendet, welches über einen Bremslichtschalter die schaltbare Einrichtung aktiviert. Auch hierbleibt der Aufwand außerordentlich gering. Insbesondere bietet sich diese Lösung auch als Nachrüstmöglichkeit für bereits in Fahrzeuge eingebaute Lenkungen an.alternative however, the system can also do this independently of an anti-lock braking system work. In this case, for example, as a control device used a relay which over a brake light switch activates the switchable device. Also here the effort remains extraordinary low. In particular, this solution also offers a retrofit option for already steering systems installed in vehicles.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:following the invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail. The Drawing shows in:

1 eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeuglenkung nach der Erfindung. 1 a schematic representation of a Motor vehicle steering according to the invention.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Lenkung 1 für ein Kraftfahrzeug. Diese zeichnet sich durch eine hohe Leichtgängigkeit aus. Wie 1 zeigt, umfaßt die Lenkung 1 eine Vielzahl von bewegbaren Elementen, um einen fahrerseitigen Lenkbefehl an die Fahrzeugräder 2 zu übertragen. Die Lenkung 1 ist dabei in herkömmlicher Art und Weise aufgebaut. Sie umfaßt insbesondere ein Lenkrad 3, eine daran anschließende Lenksäule 4 mit einer Lenkspindel, ein Lenkgetriebe 5, eine nicht dargestellte Zahnstange sowie zu den Rädern 2 führende Lenkgestänge 6.The embodiment shows a steering 1 for a motor vehicle. This is characterized by a high degree of smoothness. How 1 shows, includes the steering 1 a variety of movable elements to issue a driver's steering command to the vehicle wheels 2 transferred to. The steering 1 is constructed in a conventional manner. In particular, it includes a steering wheel 3 , an adjoining steering column 4 with a steering shaft, a steering gear 5 , a rack, not shown, and to the wheels 2 leading steering linkage 6 ,

Weiterhin ist an der Lenkung 1 eine schaltbare Einrichtung 7 vorgesehen, die im aktivierten Zustand die Dämpfung an den bewegbaren Elementen erhöht. Durch das Aktivieren der Einrichtung 7 lassen sich durch einen Bremsvorgang angeregte Schwingungen dämpfen. Im deaktivierten Zustand beeinträchtigt die Einrichtung 7 die Leichtgängigkeit der Lenkung 1 hingegen nicht.Furthermore is on the steering 1 a switchable device 7 provided that increases the damping on the movable elements in the activated state. By activating the facility 7 excited vibrations can be dampened by braking. When deactivated, the device is impaired 7 the smoothness of the steering 1 however not.

Die schaltbare Einrichtung 7 weist hier einen Aktuator 8 auf, der im aktivierten Zustand eines der bewegbaren Elemente der Lenkung 1 mit Reibung beaufschlagt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel hemmt der Aktuator 8 das Drehvermögen der Lenksäule 4 bzw. einer Lenkspindel derselben durch die Aufbringung einer Reibkraft FR. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, den Aktuator 8 auch an einem anderen bewegbaren Element der Lenkung 1 angreifen zu lassen. So kann in einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Aktuator 8 die Bewegung der Zahnstange oder des Lenkrads 3 durch die Aufbringung einer Reibkraft FR einschränken.The switchable device 7 has an actuator here 8th on the one of the movable elements of the steering in the activated state 1 applied with friction. In the embodiment shown here, the actuator inhibits 8th the turning capacity of the steering column 4 or a steering spindle of the same by applying a friction force F R. However, it is easily possible to use the actuator 8th also on another movable element of the steering 1 to attack. In a modification of the exemplary embodiment, the actuator can 8th the movement of the rack or the steering wheel 3 restrict by applying a friction force F R.

Auch ist es möglich, an mehreren bewegbaren Elementen eine zusätzliche Reibkraft FR aufzubringen. Dazu können einer oder auch mehrere Aktuatoren 8 vorgesehen sein.It is also possible to apply an additional friction force F R to a plurality of movable elements. One or more actuators can do this 8th be provided.

Im deaktivierten Zustand sind der bzw. die Aktuatoren 8 von den bewegbaren Elementen entkoppelt.The actuator (s) are in the deactivated state 8th decoupled from the movable elements.

Die Betätigung des bzw. der Aktuatoren 8 erfolgt über eine Steuereinrichtung 9, die bei Anliegen eines Bremssignals ein entsprechendes Steuersignal s generiert. Das Bremssignal steht in der Regel an einem Kraftfahrzeug ohnehin zur Verfügung. Es wird beispielsweise benötigt, um die Bremslichter ein- und auszuschalten. Durch einen Abgriff dieses Signals sL können der bzw. die Aktuatoren 8 über eine als Relais ausgebildete Steuereinrichtung 9 aktiviert und deaktiviert werden.The actuation of the actuator (s) 8th takes place via a control device 9 , which generates a corresponding control signal s when a brake signal is applied. The brake signal is generally available anyway on a motor vehicle. It is required, for example, to switch the brake lights on and off. By tapping this signal s L , the actuator or actuators 8th via a control device designed as a relay 9 be activated and deactivated.

Selbstverständlich kann ein entsprechendes Signal auch an anderer Stelle abgegriffen werden.Of course you can a corresponding signal can also be tapped elsewhere.

Es ist beispielsweise auch möglich, das Vorliegen eines Bremsvorganges aus einem Bremsdrucksignal sP oder aus der Fahrgeschwindigkeit sF oder einer entsprechende Größe, z.B. der Fahrzeuglängsbeschleunigung abzuleiten. Derartige Informationen sind an dem Kraftfahrzeug in der Regel stets vorhanden. Sie werden beispielsweise in einem Antiblockiersystem eingesetzt. In das zugehörige ABS-Steuergerät kann die Funktion der Steuereinrichtung 9 für die Aktivierung der schaltbaren Einrichtung 7 bzw. der Aktuatoren 8 implementiert werden.For example, it is also possible to derive the presence of a braking operation from a brake pressure signal s P or from the driving speed s F or a corresponding variable, for example the longitudinal acceleration of the vehicle. Such information is usually always available on the motor vehicle. They are used, for example, in an anti-lock braking system. The function of the control device can be in the associated ABS control unit 9 for the activation of the switchable device 7 or the actuators 8th be implemented.

Lenkraddrehschwingungen (LDS) treten meist nur in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen auf. Der kritische Geschwindigkeitsbereich hängt von der Eigenfrequenz des Lenksystems ab. Man kann sich dies zunutze machen, indem die Dämpfung bzw. Reibung fahrgeschwindigkeitsabhängig nur für den kritischen Bereich zugeschaltet wird. Bei Personenkraftfahrzeugen liegt dieser bei ca. 80 bis 120 km/h. Mit der Eingangsgröße Fahrgeschwindigkeit kann so die Dämpfung z.B. nur in einem kritischen Geschwindigkeitsbereich von vorzugsweise 90 bis 120 km/h aktiviert werden.Steering wheel rotational vibrations (LDS) mostly only occur in certain speed ranges. The critical speed range depends on the natural frequency of the Steering system. One can take advantage of this by damping or friction driving-speed dependent only for the critical area is switched on. For passenger vehicles this is around 80 to 120 km / h. With the input variable driving speed can do the damping e.g. only in a critical speed range of preferably 90 to 120 km / h can be activated.

Beim Lenken wird die Dämpfung hingegen sofort abgeschaltet. Die Sensierung kann z.B. über Lenkwinkelsensoren eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) realisiert werden, über die entsprechende Signale sLW erzeugt werden. Dies hat den Vorteil, daß das Lenkgefühl nicht beeinträchtigt wird. Das Lenksystem wird beim Lenken ohnehin so stark verspannt, daß keine Lenkraddrehschwingungen (LDS) mehr auftreten können. Als Grenzwerte können die Lenkgeschwindigkeit und/oder ein Winkel als Schwelle vorgegeben werden. Praktikabel ist für die Lenkgeschwindigkeit ein Wert von 20°/s und für den Lenkwinkel ein Wert von 8°.When steering, however, the damping is switched off immediately. The sensing can be implemented, for example, via steering angle sensors of an electronic stability program (ESP), via which the corresponding signals s LW are generated. This has the advantage that the steering feel is not affected. The steering system is tightened so much anyway that steering wheel torsional vibrations (LDS) can no longer occur. The steering speed and / or an angle can be specified as a threshold as limit values. A value of 20 ° / s is practical for the steering speed and 8 ° for the steering angle.

Die Erfindung wurde vorstehend im Zusammenhang mit einem besonderen Ausführungsbeispiel beschrieben, ist jedoch nicht auf dieses beschränkt. Vielmehr sind weitere Abwandlungen im Rahmen der beigefügten Ansprüche möglich.The Invention was previously related to a particular embodiment described, but is not limited to this. Rather, there are more Modifications possible within the scope of the appended claims.

So kann insbesondere anstelle eines Aktuators 8, welcher eine definierte Reibung erzeugt, auch ein hydraulischer Dämpfer vorgesehen werden, der ständig mit einem oder mehreren der bewegbaren Elemente gekoppelt ist und dessen Dämpfung bei einer Aktivierung zunimmt.So in particular instead of an actuator 8th , which generates a defined friction, a hydraulic damper can also be provided, which is continuously coupled to one or more of the movable elements and whose damping increases when activated.

11
Lenkungsteering
22
Fahrzeugradvehicle
33
Lenkradsteering wheel
44
Lenksäulesteering column
55
Lenkgetriebesteering gear
66
Lenkgestängesteering linkage
77
schaltbare Einrichtungswitchable Facility
88th
Aktuatoractuator
99
Steuereinrichtungcontrol device
FR F R
Reibkraftfriction force
ss
Stellsignalactuating signal
sL s L
BremslichtsignalBrake light signal
sP s P
BremsdrucksignalBrake pressure signal
sF s F
FahrgeschwindigkeitssignalRoad speed signal
sLW s LW
Signal für den Lenkwinkel aus Lenkwinkelsensorensignal for the Steering angle from steering angle sensors

Claims (10)

Kraftfahrzeuglenkung, umfassend: – eine Vielzahl von bewegbaren Elementen, wie insbesondere ein Lenkrad (3), eine Lenksäule (4), ein Lenkgetriebe (5), eine Zahnstange und ein Lenkgestänge (6), welche im Verbund einen fahrerseitig eingegebenen Lenkbefehl an die Fahrzeugräder (2) übertragen, – eine schaltbare Einrichtung (7), die im aktivierten Zustand die Dämpfung an den bewegbaren Elementen erhöht, und – eine Steuereinrichtung (9), die bei Anliegen eines Bremssignals die schaltbare Einrichtung (7) aktiviert.Motor vehicle steering, comprising: a multiplicity of movable elements, in particular a steering wheel ( 3 ), a steering column ( 4 ), a steering gear ( 5 ), a rack and a steering linkage ( 6 ) which, in combination, sends a steering command entered by the driver to the vehicle wheels ( 2 ) transmit - a switchable device ( 7 ), which increases the damping on the movable elements in the activated state, and - a control device ( 9 ) which, when a brake signal is applied, the switchable device ( 7 ) activated. Kraftfahrzeuglenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Einrichtung (7) einen Aktuator (8) aufweist, der im aktivierten Zustand mindestens eines der bewegbaren Elemente mit Reibung beaufschlagt.Motor vehicle steering system according to claim 1, characterized in that the switchable device ( 7 ) an actuator ( 8th ) which, when activated, applies friction to at least one of the movable elements. Kraftfahrzeuglenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (8) im deaktivierten Zustand von den bewegbaren Elementen entkoppelt ist.Motor vehicle steering system according to claim 2, characterized in that the actuator ( 8th ) is decoupled from the movable elements in the deactivated state. Kraftfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Einrichtung (7) einen hydraulischen Dämpfer aufweist, der ständig mit den bewegbaren Elementen gekoppelt ist und dessen Dämpfung bei einer Aktivierung zunimmt.Motor vehicle steering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switchable device ( 7 ) has a hydraulic damper that is constantly coupled to the movable elements and whose damping increases when activated. Kraftfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssignal aus einem Bremsdruck und/oder der Fahrgeschwindigkeit und/oder einem Zustand eines Bremslichtschalters abgeleitet wird.Motor vehicle steering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the brake signal from a brake pressure and / or the driving speed and / or a State of a brake light switch is derived. Kraftfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) ein Relais ist, welches über einen Bremslichtschalter die schaltbare Einrichtung (7) aktiviert.Motor vehicle steering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device ( 9 ) is a relay, which switches the switchable device via a brake light switch ( 7 ) activated. Kraftfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) ein ABS-Steuergerät ist.Motor vehicle steering system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control device ( 9 ) is an ABS control unit. Kraftfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Einrichtung (7) zur Erhöhung der Dämpfung bzw. Reibung fahrgeschwindigkeitsabhängig aktivierbar ist.Motor vehicle steering system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the switchable device ( 7 ) can be activated depending on the vehicle speed to increase the damping or friction. Kraftfahrzeuglenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Einrichtung (7) zur Erhöhung der Dämpfung bzw. Reibung lediglich in einem Fahrgeschwindigkeitsbereich von 80 km/h bis 120 km/h aktivierbar ist.Motor vehicle steering system according to claim 8, characterized in that the switchable device ( 7 ) can only be activated in a driving speed range from 80 km / h to 120 km / h to increase the damping or friction. Kraftfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Einrichtung (7) bei Erfassung einer Überschreitung eines Grenzwertes für eine Lenkbewegung, insbesondere eines Grenzwertes für die Lenkgeschwindigkeit und/oder eines Grenzwertes für den Lenkwinkel, automatisch deaktiviert wird.Motor vehicle steering system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the switchable device ( 7 ) is automatically deactivated when a limit value for a steering movement, in particular a limit value for the steering speed and / or a limit value for the steering angle, is exceeded.
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