DE10065186A1 - Hydraulisch betätigte Lenkvorrichtung eines Nutzfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Eine hydraulisch betätigte Lenkvorrichtung, insbesondere für eine Hilfslenkanlage (gelenkte zweite Vorderachse, Vorlaufachse oder Nachlaufachxse), eines Nutzfahrzeugs mit wenigstens einem doppelt wirkenden Lenkzylinder (1), durch dessen Kolbenstellung ein Lenkwinkel eines Fahrzeugrades (14) einstellbar ist, einem Steuerventil (2), welches über Hydraulikleitungen (7) an beide Druckkammern (9, 10) des Lenkzylinders (1) angeschlossen ist und wenigstens einem Dämpfungsventil (3) zur Vorspannung des Lenkhydrauliksystems, wobei das Dämpfungsventil (3) als elektrisch/elektronisch steuerbares Ventil ausgebildet ist, das in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Fahrzeugs auf eine jeweilige in einem Kennlinienfeld vorgesehene Kennlinie einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Lenkvorrichtung eines Nutzfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige aus der DE 39 00 935 A1 bekannte Lenkvorrichtung besitzt wenigstens einen doppelt wirkenden Lenkzylinder mit zwei Druckräumen zu beiden Seiten eines im Lenkzylin­ der verstellbaren Kolbens. Durch die jeweilige Kolbenstellung wird der Lenkwinkel eines zu­ geordneten Fahrzeugrades eingestellt. Zur Verstellung des Kolbens ist ein Steuerventil vor­ gesehen, welches über Hydraulikleitungen an die beiden Druckräume des Lenkzylinders angeschlossen ist. Ferner ist ein Dämpfungsventil vorgesehen zur Vorspannung des Hyd­ rauliksystems, wodurch das Lenksystem eine gewisse Steifigkeit enthält. Insbesondere bei Seitenwind und Spurrillen werden Druckschwankungen im Hydrauliksystem dadurch unter­ drückt.

Das Verhalten eines Dämpfungsventils in einer hydraulisch betätigten Lenkvorrichtung kann nur auf eine Kennlinie eingestellt werden. Hierdurch kann nur ein Fahrzeug eines bestimm­ ten Typs mit einem bestimmten Radstand, einer definierten Ladung und einer definierten Schwerpunktlage erfasst werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulisch betätigte Lenkvorrichtung der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, bei welcher unterschiedliche Beladungszustände bei der Einstel­ lung der Steifigkeit des Lenksystems berücksichtigt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 ge­ löst.

Bei der Erfindung ist wenigstens ein Dämpfungsventil vorgesehen, welches elek­ trisch/elektronisch steuerbar ist und in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Fahrzeugs auf eine jeweilige in einem Kennlinienfeld vorgesehene Kennlinie einstellbar ist.

Hierdurch können beliebige Beladungszustände mittels einer geeigneten in einem elektroni­ schen Speicher hinterlegten Kennlinie, die zu einem in diesem Speicher vorgesehenen Kennlinienfeld gehört, zur Einstellung der Steifigkeit bzw. Vorspannung des Lenksystems durch das Dämpfungsventil berücksichtigt werden.

Die jeweilige Kennlinie des Kennlinienfeldes kann vorzugsweise in Abhängigkeit von der durch die Fahrzeugladung verursachten Last und/oder der Schwerpunktlage des beladenen Fahrzeugs eingestellt werden.

Außerdem ist es möglich, unterschiedliche Radstände bei verschiedenen Fahrzeugtypen durch die Wahl der Kennlinie mit zu berücksichtigen. Die jeweiligen Radstände für die unter­ schiedlichen Fahrzeugtypen können ebenfalls elektronisch erfasst bzw. gespeichert sein.

Die Erfassung der von der Fahrzeugladung verursachten Last kann beispielsweise mit Hilfe des Luftfederungssystems des Fahrzeugs, welches gegebenenfalls ein _elektronisch ge­ steuertes Luftfederungssystem sein kann, erfolgen. Ein elektronisch gesteuertes Luftfede­ rungssystem ist auch in der Lage, unterschiedliche Schwerpunktslagen zu erfassen und die­ se in bekannter Weise auszuregeln. Die für diese Ausregelung erforderlichen Messsignale können für die Wahl der geeigneten Kennlinie des Dämpfungsventils verwendet werden. In gleicher Weise ist auch ein elektrisches Stabilisierungsprogramm (ESP) des Fahrzeugs oder andere ähnliche Systeme geeignet, die Belastung und/oder Schwerpunktlage zu erfassen.

Vorzugsweise erfolgt die Signalbereitstellung für das Einstellen der jeweiligen Kennlinie des Dämpfungsventils, d. h. die Bereitstellung der die Belastung und/oder Schwerpunktlage des Fahrzeugs angebenden Signale über einen Datenbus (CAN = Controller Area Network) des Fahrzeugs. In bevorzugter Weise handelt es sich bei der Lenkvorrichtung um eine elektro­ nisch gelenkte Hilfslenkanlage, beispielsweise einer gelenkten Vor- oder Nachlaufachse oder um die gelenkte zweite Vorderachse des Nutzfahrzeugs. Die Ansteuerung des elekt­ risch bzw. elektronisch regelbaren Dämpfungsventils erfolgt dann vorzugsweise über die Steuereinrichtung dieser Hilfslenkanlage.

Das Dämpfungsventil ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es im stromlosen Zustand ganz oder teilweise geöffnet wird. Dadurch erreicht man ein rascheres Reagieren der hydraulisch betätigten Lenkanlage insbesondere ein leichteres Rückspuren der Räder, insbesondere beim Ausfall der Lenkung.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 2 ein Kennlinienfeld eines elektrisch/elektronisch gesteuerten Dämpfungsventils, welches beim Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einsatz kommt.

In den Figuren bedeuten die strichlierten Linien elektrische Leitungen und die durchgezoge­ nen Linien Hydraulikleitungen.

Das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer hydraulisch betätigten Lenkvorrich­ tung besitzt zwei doppelt wirkende Lenkzylinder 1, von denen jeder Lenkzylinder einem Fahrzeugrad zugeordnet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gehören die Lenkzylin­ der 1 und damit in unterschiedliche Lenkwinkel verstellbaren Fahrzeugräder 14 zur Hilfs­ lenkanlage einer gelenkten Nachlaufachse eines Nutzfahrzeugs. Das Ausführungsbeispiel kann jedoch auch bei der gelenkten Vorderachse oder gelenkten Vorlaufachse des Nutz­ fahrzeugs zum Einsatz kommen.

In den Lenkzylindern 1 ist jeweils ein Kolben 4 in axialer Richtung verstellbar angeordnet. Der Kolben 4 ist in bekannter Weise mit einem Lenkgestänge 8 verbunden. In Abhängigkeit von der jeweiligen Kolbenstellung nimmt das Fahrzeugrad 14 einen bestimmten Lenkwinkel ein.

Zur Steuerung der Kolbenbewegung dient ein Lenkhydrauliksystem, welches im wesentli­ chen aus einem Steuerventil 2 und Hydraulikleitungen 7 besteht, die Druckkammern 9 und 10 zu beiden Seiten eines jeweiligen Kolbens 4 an das Steuerventil 2 anschließen. Das Steuerventil 2 wird von einer elektrischen/elektronischen Steuereinheit 6, welche zur Hilfs­ lenkanlage 5 der gelenkten Nachlaufachse gehört, elektrisch bzw. elektronisch gesteuert.

Das Steuerventil 2 ist an die Druckseite einer Hydraulikpumpe 11 oder einer anderen geeig­ neten Druckquelle sowie an einen Hydraulikvorrat 12 angeschlossen.

In Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Kolbens 4 in den Lenkzylindern 1 werden die Fahrzeugräder 14 in Geradeausfahrtrichtung oder in eine bestimmte Lenkwinkelstellung gebracht. Diese Einstellung der Lenkwinkelstellung erfolgt in Abhängigkeit von Lenkwinkel­ signalen eines Lenkwinkelsensors 13, welche von der Steuereinrichtung 6 ausgewertet wer­ den. In Abhängigkeit davon wird das Steuerventil 2 angesteuert und die Kolben 4 in den bei­ den Lenkzylindern 1 in die entsprechenden Positionen gebracht.

In wenigstens einer der beiden Hydraulikleitungen 7, über welche das Steuerventil 2 auf die Druckkammern 9, 10 in den Lenkzylindern 1 wirkt, befindet sich ein elektrisch/elektronisch gesteuertes Dämpfungsventil 3. Dieses Dämpfungsventil 3 besitzt einen regelbaren Dros­ selquerschnitt, so dass mehrere innerhalb eines Kennlinienfeldes liegende Kennlinien ein­ stellbar sind.

In der Fig. 2 sind für den Zugbetrieb, bei welchem die Kolbenstange bezüglich des Kolben­ zylinders herausgezogen wird, sowie für den Druckbetrieb, bei welchem die Kolbenstange in den Lenkzylinder 1 eingeschoben wird, Kennlinienfelder dargestellt. In der Ordinate ist der Differenzdruck F, welcher in bar angegeben sein kann, aufgetragen und auf der Abszisse die Durchflussmenge Q, welche in dm³/mil aufgetragen sein kann, dargestellt.

Das Dämpfungsventil 3 kann unmittelbar an den Steuerausgang des Steuerventils 2 ange­ schlossen sein und die Verbindung zur jeweiligen Hydraulikleitung 7 bilden. Das Dämp­ fungsventil 3 kann jedoch unmittelbar an den Steuereingang der jeweiligen Druckkammer 9, 10 des Lenkzylinders 1 angeschlossen sein und die Verbindung zur Hydraulikleitung 7 bil­ den. In wenigstens einer der beiden Hydraulikleitungen 7 ist das Dämpfungsventil 3 vorge­ sehen.

Die Einstellung des elektrisch/elektronisch gesteuerten Dämpfungsventils 3 geschieht durch die elektrisch/elektronische Steuereinrichtung 6. Hierzu empfängt die Steuereinrichtung 6 Signale, welche aus der Lasterfassung über ein nicht näher dargestelltes Luftfederungssys­ tem des Fahrzeugs als Information zum Beladungszustand des Fahrzeugs erhalten werden. Ferner lässt sich aus den vom Luftfederungssystem kommenden Signalen die Schwerpunktlage bestimmen. Diese Signale können von einem Fahrzeugbus (CAN) als CAN- Signale in der Steuereinrichtung 6 bereitgestellt werden. In der Steuereinrichtung 6 erfolgt die Auswertung dieser Signale und die Einstellung des Dämpfungsventils 3 auf die geeig­ nete Kennlinie. Diese Kennlinie ist in der in der Fig. 2 dargestellten Kennlinienschar vorhan­ den und kann in einer entsprechenden Speichereinrichtung der Steuereinrichtung 6 hinter­ legt sein.

Bei der Kennlinienwahl können unterschiedliche Radstände, welche abhängig vom jeweili­ gen Fahrzeugtyp sind, ebenfalls berücksichtigt werden. Vorzugsweise können diese Rad­ stände elektronisch erfasst werden.

Durch die Erfindung wird eine vom jeweiligen Beladungszustand und gegebenenfalls von den am Fahrzeug vorhandenen Radständen abhängige Einstellung der Kennlinie des Dämpfungsventils bzw. der Dämpfungsventile erhalten. Hierdurch erreicht man eine geeig­ nete Vorspannung des hydraulischen Lenksystems, welches auf die Räder der jeweils elek­ trisch/elektronisch gelenkten Hilfslenkanlage wirkt. Das Lenksystem erhält dadurch eine vom jeweiligen Beladungszustand abhängige Steifigkeit.

Claims (10)

1. Hydraulisch betätigte Lenkvorrichtung eines Nutzfahrzeugs mit wenigstens einem dop­ pelt wirkenden Lenkzylinder (1), durch dessen Kolbenstellung der Lenkwinkel eines Fahrzeugrades (14) einstellbar ist, einem Steuerventil (2), welches über Hydrauliklei­ tungen (7) an beide Druckkammern (9, 10) des Lenkzylinders (1) angeschlossen ist und wenigstens einem Dämpfungsventil (3) zur Vorspannung des Lenkhydrauliksys­ tems, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dämpfungsventil (3) als elektrisch/elektronisch steuerbares Ventil ausgebildet ist, welches in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Fahrzeugs auf eine jeweilige in einem Kennlinienfeld vorgese­ hene Kennlinie einstellbar ist.

2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Kenn­ linien des Kennlinienfeldes in Abhängigkeit von den durch die Fahrzeugladungen ver­ ursachten Belastungen und/oder der Schwerpunktlagen des beladenen Fahrzeugs eingestellt sind.

3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ferner in Ab­ hängigkeit der jeweiligen Radstände bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen die jeweili­ gen Kennlinien einstellbar sind.

4. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Belastung und/oder die Schwerpunktlage durch ein Luftfederungssystem des Fahr­ zeugs oder gleichwertige Elektronik (z. B. Bordrechner) erfasst ist.

5. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung und/oder Schwerpunktlage durch ein elektronisches Stabilisierungspro­ gramm (ESP) des Fahrzeugs erfasst wird.

6. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die der Belastung und/oder der Schwerpunktlage entsprechenden Signale über einen Da­ tenbus des Fahrzeugs in Bereitschaft gehalten sind.

7. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsquerschnitt des Dämpfungsventils (3) im stromlosen Zustand teilweise oder vollständig geöffnet ist.

8. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lenkzylinder (1) Bestandteil einer Hilfslenkanlage (5) ist.

9. Lenkvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsven­ til (3) durch eine elektrische/elektronische Steuereinrichtung (6) der Hilfslenkanlage (5) einstellbar ist.

10. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch/elektronisch steuerbare Dämpfungsventil (3) in wenigstens einer der beiden Hydraulikleitungen (7), über welche die beiden Druckkammern (9, 10) der Lenkzylinder (1) an das Steuerventil angeschlossen sind, vorgesehen ist.