DE2839121A1 - ELECTRO-HYDRAULIC POWER STEERING - Google Patents
ELECTRO-HYDRAULIC POWER STEERINGInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Servolenkung nach der Gattung des Hauptanspruches. Derartige Servolenkungen haben oft Drehmomentgeber, die als mechanisch-hydraulische Steuerventile oder als elektrische Schalter ausgebildet .. sind und die am Eingang des Lenkgetriebes angeordnet werden. Bei elektrischen Drehmomentgebern erfolgt die Signälgebung meist durch Schleifringe, um den,mehrere Umdrehungen der Lenkwelle umfassenden,Punktions- bzw. Verstellbereich voll zu erfassen. Ein solcher, in das Lenkgestänge eingebauter Drehwinkelgeber erfordert wegen der notwendigen Sicherheit eine sehr sorgfältige und störsichere und deshalb aufwendige Konstruktion.The invention is based on a power steering according to the Genre of the main claim. Such power steering often have torque transducers designed as mechanical-hydraulic control valves or as electrical switches. and which are arranged at the entrance of the steering gear. Signals are generated in the case of electrical torque transmitters mostly by slip rings around the, several turns of the Full coverage of the steering shaft, puncture and adjustment range. One built into the steering linkage Due to the necessary security, the rotary encoder requires a very careful and fail-safe and therefore complex Construction.
Die Servolenkung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Voteil, daß ein besonders einfacher Geber mit einfacher Signalauswertung verwendbar ist.The power steering with the characterizing features of the main claim has the advantage that a special simple encoder with simple signal evaluation can be used.
Nach einem ersten Lösungsweg besteht der Meßwertgeber aus einer an der Lenkwelle angebrachten Impulsscheibe und einem elektronischen Geber. Nach einem zweiten Beispiel ist es ein mechanischer Drehwinkeldoppelkontaktgeber, der keine zusätzliche elektronische Auswerteschaltung benötigt. Durch die Verwendung der Steuergröße„Drehwinkel läßt sich ein angestrebter anthropotechnisch günstiger übergang vom Wirkungsbereich der Parkierservolenkung in den anderen Lenkbereich ohne größeren Aufwand besonders günstig gestalten. Zum Beispiel ist es denkbar, daß die Verstärkung im unterenAccording to a first solution, the transducer consists of a pulse disc attached to the steering shaft and an electronic transmitter. After a second example it is a mechanical rotary angle double contactor that does not have any additional electronic evaluation circuit required. By the use of the control variable "angle of rotation" allows a desired anthropotechnically favorable transition from the area of action the parking power steering in the other steering area Make it particularly cheap without great effort. For example, it is conceivable that the gain in the lower
- 3 ■ 030013/0055 - 3 ■ 030013/0055
R. 49 G 7R. 49 G 7
Geschwindigkeitsbereich erst abgeschaltet wird, wenn das Lenkrad nicht bewegt oder sich ungefähr in Geradeausstellung befindet. Für diese Lösung muß der Drehwinkel ausgewertet werden. Die Lösung mit Impulsgeber hat den Vorteils daß sie sich praktisch ohne nennenswerten konstruktiven Eingriff in das Lenkgetriebe verwerten läßt. Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß bei einer Zahnstangenlenung entweder das Lenk?? ~- ritzel oder die Zahnstange mit dem Geber zu kombinieren ist. Eine weitere Ausbaustufe hat den Vorteil, daß der Drehwinkelgeber mit der Blinkgeberelektronik zusammengeschaltet werden kann in der Weise, daß z.B. die übliche mechanische Rückstellung des Blinkgeberschalthebels entfallen kann.Speed range is only switched off when the steering wheel is not moving or is approximately in the straight-ahead position is located. The angle of rotation must be evaluated for this solution. The solution with pulse generator has the advantage that it can be used practically without any significant structural intervention in the steering gear. In addition, it is from Advantage that with a rack steering either the steering ?? ~ - pinion or rack to be combined with the encoder. Another expansion stage has the advantage that the rotary encoder can be interconnected with the flasher electronics in such a way that, for example, the usual mechanical reset the flasher switch lever can be omitted.
Zeichnungdrawing
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schema einer elektrohydraulischen Servolenkung mit einem Meßwertgeber, Fig. 2 einen Meßwertgeber am Eingang eines Lenkgetriebes, Fig, 3 ein Diagramm über den zeitlichen Ablauf der abgegebenen Signale und Fig. 4 einen elektro-mechanischen Meßwertgeber.Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and in the description below explained in more detail. They show: FIG. 1 a diagram of an electrohydraulic Power steering with a measuring transducer, FIG. 2 a measuring transducer at the input of a steering gear, FIG. 3 a diagram of the time sequence of the emitted signals; and FIG. 4 an electro-mechanical transducer.
Die in der Fig. 1 dargestellte elektro-hydraulische Servolenkung hat ein aus Lenkwelle 1, Lenkgetriebe 2, Zahnstange mit Schutzrohr und Lenkern 4 und 5 bestehendes Lenkgestänge sowie eine Servoeinrichtung mit Pumpe 6, Speicher 7, Reservoir 8, Arbeitszylinder 9 und Steuerventil 10, wobei letzteres Bestandteil einer hydraulischen Zentralsteuerung einer Blockierschutzeinrichtung sein kann. Außerdem gehört zu der Servolenkung ein elektrisches Steuergerät 11. Der Arbeitszylinder 9 kann in einen gewöhnlichen Lenkungsdämpfer eingebaut sein.The electro-hydraulic power steering shown in FIG has a steering linkage consisting of steering shaft 1, steering gear 2, rack with protective tube and links 4 and 5 and a servo device with pump 6, memory 7, reservoir 8, working cylinder 9 and control valve 10, the latter Can be part of a hydraulic central control of an anti-lock device. Also belongs to the Power steering an electrical control unit 11. The working cylinder 9 can be built into an ordinary steering damper be.
030013/0055030013/0055
R.R.
Am Eingang des Lenkgetriebes 2 ist ein Meßwertgeber 12 angeordnet, er könnte aber auch an einer beliebig -en anderen Stelle der Lenkwelle 1 vorgesehen sein. Der Meßgeber 12 hat drei Lei tungsanschlüsse und ist über drei Leitungen 13, I2J, 15 an das Steuergerät 11 anger schlossen. Im Steuergerät 11 gelangen die drei Leitungen 13, 1.4, 15 zu einem Schaltblock 16 zur Signalaufbereitung der Signale (/Drehwinkel" und„Richtung. Am Ausgang dieses Blocks 16 enstehen bei Verdrehung der Lenkwelle 1 unabhängig von der Verdrehrichtung die Signale L und R, und diese werden UND Gattern 17 und 17' zugeführt und stehen zugleich · an einem ODER Gatter 18 an. Das Ausgangssignal des ODER Gatters 18 geht über ein UND Gatter 19 auf ein Zeitglied ti, welches bewirkt, daß über ein UND Gatter 20 ein Magnetr-_'„".. ventil 21 in der Ventil-Steuereinheit 10 über die Zeitdauer ti angesteuert wird. Nach Ablauf dieser Zeitdauer wird das Ansteuersignal durch das invertiert einem Zeitglied t2 zugeführte Signal am UND Gatter 20 gesperrt. Außerdem sperrt dasselbe Signal das UND Gatter 19, was zur Folge hat, daß über die Zeitdauer t2 die Ansteuerung des einen oder anderen Magnetventils 21 bzw. 21' unterbleibt. Diese getaktete Ansteuerung der Magnetventile 21 bzw. 21' ist notwendig, da sonst bei kleinem Lenkmoment, Z.B. auf Glatteis im Parkierbereich die Servounterstützung wirkt bis zum Lenkradanschlag, wenn die Servokraft größer als die Verstellkraft ist. Durch die Unterbrechung der Servokraft erfolgt in kleinen Zeitabständen bei weiterer Drehung der Lenkwelle 1 eine erneute Einsteuerung der Servokraft.A transducer 12 is arranged at the input of the steering gear 2, but it could also be provided at any other point on the steering shaft 1. The transducer 12 has three line connections and is connected via three lines 13, I 2 J, 15 to the control unit 11 anger. In the control unit 11, the three lines 13, 1.4, 15 go to a switching block 16 for signal processing of the signals (/ angle of rotation "and" direction. At the output of this block 16, when the steering shaft 1 is rotated, the signals L and R, and are generated regardless of the direction of rotation these are fed to AND gates 17 and 17 'and are at the same time at an OR gate 18. The output signal of the OR gate 18 goes via an AND gate 19 to a timing element ti, which causes a magnet to be triggered via an AND gate 20. '"" .. valve 21 in the valve control unit 10 is controlled over the time period ti. After this time period has elapsed, the control signal is blocked by the inverted signal fed to a timing element t2 at the AND gate 20. In addition, the same signal blocks the AND gate 19, As a result, the activation of one or the other solenoid valve 21 or 21 'is omitted for the period t2 Small steering torque, e.g. on black ice in the parking area, the servo support works up to the steering wheel stop when the servo force is greater than the adjustment force. As a result of the interruption of the servo force, a renewed control of the servo force takes place at short time intervals when the steering shaft 1 continues to rotate.
ti Es ist gemäß der Erfindung möglich, das Taktverhältnis ^r zu verändern, was besonders vorteilhaft ist, um den eingangs geschilderten, gewünschten, günstigen Übergang zum Bereichti It is possible according to the invention, the clock ratio ^ r to change, which is particularly advantageous to the initially Described, desired, favorable transition to the area
5 -5 -
030013/0055030013/0055
4se;·4se; ·
κ. 4κ. 4th
ohne ServounterStützung zu erreichen. So wird z.B. mit größer werdender Geschwindigkeit die Zeitdauer ti verkürzt und die Zeitdauer t2 wird vergrößert. Darüber hinaus kann von demto be achieved without servo assistance. For example, with becomes larger As the speed increases, the period ti is shortened and the period t2 is increased. In addition, from the
Schaltblock 16, welcher die Drehwinkel ^richtung auswählt,Switching block 16, which selects the angle of rotation direction,
ein Komperator 22 beeinflußt werden, welcher ein Geschwindigkeitssignal für die Punktion der Parkierservolenkung liefert.a comparator 22 can be influenced, which a speed signal supplies for the puncture of the parking power steering.
Über diese Beeinflussung kann die Abschaltgrenze raufgesetzt werden, wenn das Lenkrad sich nicht im Bereich der neutralen Lage befindet, oder wenn das Lenkrad zum Zeitpunkt der Überschreitung der Abschaltgrenze bewegt wird. Neben diesen Schaltungen besitzt das elektronische Steuergerät 11 eine Sicherheitsschaltung 23 und einen Geschwindigkeitssignal-Aufbereiter 24, der an einen Drehzahlfühler 25 angeschlossen ist. Die Sicherheitsschaltung 23 hat die Aufgabe, kritische Störungen zu erkennen, die die Verstärkerwirkung insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten ungewollt einsetzten lassen. Das kann z.B. passieren, wenn in einem höheren Geschwindigkeitsbereich in einer Leistungsstufe ein Kurzschluß eintritt, was zur DauerAnsteuerung des entsprechenden Magnetventils führen würde. Tritt dieser Fall auf, so wird das Ausgangssignal der Leistungsendstufe über ein ODER Gatter/Sofort auf einen Speicher geleitet, dessen Ausgangssignal eine Warnlampe 27 ansteuert und zugleich auf den Eingang eines Gatters geht und die Ansteuerung sperrt. Voraussetzung hierfür ist, daß an einem UND Gatter 45 das Geschwindigkeitssignal für höhere Geschwindigkeit vorliegt. Ebenso wäre ein Defekt in einem Magnetventil 21 bzw. 21f denkbar, welches bewirkt, daß trotz Ansteuersignal der Messwertgeber 12 für längere Zeit ein entsprechendes Signal liefert, dadurch bedingt, daß die Verstärkerwirkung nicht einsetzt. In diesem Fall gelangt das Signal von der Leistungsendstufe über ein ODER Gatter und parallel zum UND Gatter 45 über ein Zeitglied 46 mit einer Zeitfilterung von 0,5 s und über das ODER Gatter 47The switch-off limit can be raised via this influence if the steering wheel is not in the range of the neutral position or if the steering wheel is moved at the time the switch-off limit is exceeded. In addition to these circuits, the electronic control unit 11 has a safety circuit 23 and a speed signal conditioner 24, which is connected to a speed sensor 25. The safety circuit 23 has the task of recognizing critical disturbances which cause the amplifier effect to set in unintentionally, especially at higher speeds. This can happen, for example, if a short circuit occurs in a power level in a higher speed range, which would lead to permanent activation of the corresponding solenoid valve. If this occurs, the output signal of the power output stage is sent via an OR gate / Immediately to a memory, the output signal of which controls a warning lamp 27 and at the same time goes to the input of a gate and blocks the control. The prerequisite for this is that the speed signal for higher speed is present at an AND gate 45. Likewise, a defect in a solenoid valve 21 or 21 f would be conceivable, which causes the transducer 12 to deliver a corresponding signal for a long time despite the control signal, due to the fact that the amplifier effect does not start. In this case, the signal arrives from the power output stage via an OR gate and in parallel to the AND gate 45 via a timing element 46 with a time filtering of 0.5 s and via the OR gate 47
030013/0055030013/0055
-D--D-
'283"9-UI'283 "9-UI
-4S."-4S. "
zum Speicher, der wiederum dieselbe Sperrwirkung wie im letzten Beispiel besitzt. Ein Dauersignal des Messwertgebers 12 würde über ein ODER Gatter und wiederum ein Zeitglied 50 über das ODER Gatter 4? zum Speicher geleitet. to the memory, which in turn has the same locking effect as in last example owns. A continuous signal from the transducer 12 would be via an OR gate and again a timer 50 via the OR gate 4? directed to memory.
Die Fig. 2 zeigt den am Eingang des Lenkgetriebes 2 angeordneten Messwertgeber 12. Schraffiert dargestellt ist die Lenkwelle 1. Ein Impulsgeber 30^2wei Taststifte 31 und 32. Durch sie werden zwei phasenverschobene Signale erzeugt, durch die die Eingangsschaltung in der Lage ist, die Drehrichtung auszuwerten. Die Schaltung zur Drehrichtungserkennung ist bekannt und ist nicht Gegenstand der Erfindung; sie wird häufig angewendet. Bei Auswertung der neutralen Stellung (für Geradeauslauf) ist ein weiterer Taststift bzw. Geber . notwendig.2 shows the measuring transducer 12 arranged at the input of the steering gear 2. The hatching is shown Steering shaft 1. A pulse generator 30 ^ 2 two feeler pins 31 and 32. They generate two phase-shifted signals that enable the input circuit to evaluate the direction of rotation. The circuit for detecting the direction of rotation is known and is not the subject of the invention; she will frequently used. When evaluating the neutral position (for straight-ahead travel), there is an additional stylus or encoder. necessary.
In der Pig. 3 ist der zeitliche Ablauf verschiedener Signale wie Drehmoment Md, Meßwertgebersignale MWG, Ansteuerungsignal MV für die Magnetventile 21 bzw. 21' und Druck ρ im Arbeitszylinder 9 dargestellt. Die Verdrehung des Lenkrades ist mit einem bestimmten, zeitlichen Momentanstieg verbunden, welcher bewirkt, daß der Meßwergeber 12 Impulse an die Elektronik sendet. Nach dem ersten Impuls ist die Verdrehrichtung von der Schaltung erkannt, was dann zur oben beschriebenen Ansteuerung eines Magnetventils^xiber die Zeitdauer t 1 führt. Nach Ablauf von t 1 setzt die Unterbrechung der Ansteuerung ein. In dieser Phase wird das Lenkrad vom Fahrer weiter verdreht, die Drehwinkelimpulse werden erneut ausgewertet, was erneut zur Ansteuerung eines Magnetventils 21 bzw, 21' führt. Im weiteren Verlauf unterbricht nun der Fahrer die Bewegung der Lenkwelle 1, was dann eine Unterbrechung der Magnetventilansteuerung bewirkt, da von der Schaltung keine Bewegung, d. h. Impulse registiert werden.In the pig. 3 is the time sequence of various signals such as torque Md, transducer signals MWG, control signal MV for the solenoid valves 21 or 21 'and pressure ρ in the working cylinder 9 shown. The turning of the steering wheel is associated with a certain, temporal increase in torque, which causes the transducer to send 12 pulses to the electronics. The direction of rotation is after the first pulse recognized by the circuit, which then leads to the above-described activation of a solenoid valve ^ x over the time period t 1. After t 1 has elapsed, control is interrupted. In this phase, the driver continues to turn the steering wheel, the rotation angle pulses are evaluated again, which again leads to the activation of a solenoid valve 21 or 21 '. Then the driver interrupts the movement of the steering shaft 1, which then causes an interruption of the solenoid valve control, since no movement from the circuit, i. H. Impulses are registered.
- 7 030013/0055 - 7 030013/0055
40 »· 40 »·
In dem behandelten Beispiel ist die Servokraft kleiner als die Summe der am Lenkgetriebe wirkenden Kräfte. Wie eingangs erwähnt, sind auch Fälle denkbar, bei denen die Servokraft größer ist als die Lenkkräfte. Durch die geschilderte Steuerfunktion (Takten der Servokraft) wird in diesem Fall nach Ende der Ansteuerung die Verstellung unterbrochen.In the example discussed, the servo force is less than the sum of the forces acting on the steering gear. As mentioned at the beginning, Cases are also conceivable in which the servo force is greater than the steering forces. Through the described control function (Pulsing of the servo force) the adjustment is interrupted in this case after the end of the control.
Fig. 4 zeit einen elektrisch-mechanischen Doppel-Meßwertber 35· Dieser Geber 35 benötigit keine elektrische Auswerteschaltung. Ein Schließen der Kontakte 36 bzw. 37 ergibt die in Fig. 1 beschriebenen Signale L und R. In diesem Beispiel ist ein mit der Lenkwelle verbundener Mitnehmer 38 beidseitig über zwei Blattfedern 39 und 40 vorgespannt. Diese Blattfedern sind an einem Signalring 4l befestigt, welcher durch Reibungskraft mit dem Gehäuse (z.B. Lenkgetriebe) in Verbindung steht. In der Ruhelage verhindern die als Rückstellfedern wirkenden Blattfedern 39 und 40 eine Kontaktgabe. Dagegen hat eine Verdrehung der Lenkwelle eine Kontaktgabe zur Folge, was über die elektrische Schaltung eine Einschaltung der Servokraft bewirkt.4 shows an electro-mechanical double measured value transmitter 35. This transmitter 35 does not require an electrical evaluation circuit. Closing the contacts 36 and 37 results in the signals L and R described in FIG. 1. In this example is a driver 38 connected to the steering shaft on both sides Pre-tensioned via two leaf springs 39 and 40. These leaf springs are attached to a signal ring 4l, which by Frictional force is in connection with the housing (e.g. steering gear). In the rest position they act as return springs acting leaf springs 39 and 40 make contact. In contrast, a rotation of the steering shaft has a contact to Result, which causes the servo power to be switched on via the electrical circuit.
Neben den vorgestellten Meßwertgeberlösungen wäre es denkbar, einen Meßwertgeber aus Schleifkontakten und entsprechend bedruckter Leiterplatte als einfacher Inkrementalgeber aufzubauen. In addition to the presented transducer solutions, it would be conceivable to use a transducer made of sliding contacts and correspondingly printed Build up the circuit board as a simple incremental encoder.
030013/0055030013/0055
Claims (12)
versehen ist.2. Power steering according to claim 1, characterized in that an electronic rotary encoder is used as the measuring transducer (12), which is equipped with an evaluation circuit for detecting the direction of the steering angle (switching block 16)
is provided.
gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsschaltung (23) verwendet ist. 10. Power steering according to one of claims 1 to 9, characterized
characterized in that a safety circuit (23) is used.
mit einem Schleifkontakt ausgebildet ist.l4. Power steering according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the measurement value transmitter which is dependent on the angle of rotation1 is a pulse disc designed as a printed circuit board
is formed with a sliding contact.
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