DE102004049686A1

DE102004049686A1 - Servolenkventil

Info

Publication number: DE102004049686A1
Application number: DE102004049686A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Dr. Heitzer
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2005-06-02
Also published as: DE20316602U1; US20050092948A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe, bestehend aus einem hydraulischen Servolenkventil (5) und einem elektrischen Aktuator (32), der ein Bauteil (28) des Servolenkventils verdrehen kann, so daß sich eine Lenkmomentüberlagerung ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft hydraulische Servolenkungen für Kraftfahrzeuge und insbesondere Servolenkventile, die bei solchen Servolenkungen verwendet werden. Im Rahmen von Fahrversuchen konnte nachgewiesen werden, dass eine aktive Beeinflussung des vom Fahrer am Lenkrad haptisch wahrgenommenen Lenkmoments in bestimmten Fahrsituationen dem Fahrer die Spurhaltung des Fahrzeugs erleichtert. Die aktive Beeinflussung des vom Fahrer wahrgenommenen Lenkmoments kann besonders einfach mit einer elektronisch gesteuerten elektrischen Servolenkung realisiert werden, da dort eine einfache Realisierung der Lenkmomentüberlagerung durch elektronische Steuersignale möglich ist. Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von elektrischer Energie aus dem heute üblichen 12-Volt-Fahrzeugbordnetz werden Fahrzeuge mit hohen Vorderachslasten aber heute noch nahezu ausschließlich mit hydraulischen Servolenkungen ausgerüstet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Fahrzeuge mit hydraulischer Servolenkung eine kostengünstige, elektronisch gesteuerte Lenkmoment-Überlagerung zu realisieren.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine Baugruppe vorgesehen bestehend aus einem hydraulischen Servolenkventil und einem elektrischen Aktuator, der ein Bauteil des Servolenkventils verdrehen kann, so daß sich eine Lenkmomentüberlagerung ergibt. Auf diese Weise kann je nach Richtung der Überlagerung eine Zunahme oder eine Abnahme der Lenkkraftunterstützung bei konstantem Lenkmoment bzw. eine Abnahme oder eine Zunahme des erforderlichen Lenkmoments bei konstanter Gesamtlenkkraft (Summe aus Handkraft des Fahrers und Lenkkraftunterstützung durch die Servolenkung).
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Servolenkventil eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Ventilhülse auf, die in einem Gehäuse aufgenommen sind, wobei der Aktuator die Ventilhülse relativ zum Gehäuse verdrehen kann. Somit kann also die gewünschte Lenkmomentüberlagerung durch einen elektronisch gesteuerten Offset zwischen der Eingangswelle und der Ventilhülse realisiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Baugruppe; und
2 schematisch einen Schnitt entlang der Ebene II-II von 1.
In 1 ist ein Servolenkventil 5 gezeigt, das ein Gehäuse 10 aufweist. Im Gehäuse ist drehbar eine Eingangswelle 12 gelagert, die mit Steuernuten 14 versehen ist. An der Eingangswelle 12 ist ein Ende eines Torsionsstabes 16 drehfest angebracht, dessen anderes Ende drehfest mit einer Ausgangswelle 18 verbunden ist. Die Ausgangswelle 18 ist mit einem Ritzel 20 versehen, welches in eine (nicht dargestellte) Zahnstange eingreifen kann. Die Zahnstange ist mit lenkbaren Fahrzeugrädern verbunden.
Der mit den Steuernuten 14 versehene Abschnitt der Eingangswelle 12 ist in einer Ventilhülse 22 angeordnet, die bei Servolenkventilen gemäß dem Stand der Technik drehfest mit der Ausgangswelle 18 gekoppelt ist. Durch Relativdrehung zwischen den Steuernuten 14 der Eingangswelle 12 und der Ventilhülse 22 wird ein von einer (nicht dargestellten) Pumpe bereitgestellter Hydraulikstrom gesteuert, so daß in Abhängigkeit von der jeweiligen Relativdrehung zwischen der Eingangswelle 12 und der Ventilhülse 22 die eine oder die andere Kammer eines Hydraulikzylinders mit dem Ölstrom beaufschlagt wird, was in eine Lenkunterstützungskraft umgesetzt wird. Dies ist aus dem Stand der Technik bekannt, so daß hierauf nicht weiter eingegangen werden muß.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist bei dem erfindungsgemäßen Servolenkventil die Ventilhülse 22 nicht starr mit der Ausgangswelle 18 gekoppelt, sondern mit dieser über ein Getriebe 24 verbunden. Das Getriebe 24 ist gebildet durch zwei nebeneinander angeordnete Planetengetriebe, von denen eines der Ventilhülse 22 und das andere der Ausgangswelle 18 zugeordnet ist.
Drehfest mit der Ventilhülse 22 ist ein Sonnenrad 26 verbunden. Das Sonnenrad 26 ist von einem Hohlrad 28 umgeben, das um einen kleinen Winkel verdrehbar im Gehäuse 10 gelagert ist. Das Hohlrad 28 ist mit einem Arm 30 versehen, an dem ein Aktuator 32 angreift. Dieser ist als elektrischer Stelltrieb ausgeführt, der eine Hubbewegung ausführen kann. Auf diese Weise kann über den Arm 30 das Hohlrad 28 im Gehäuse 10 verdreht werden, wobei die Rotationsachse des Hohlrades 28 mit der Längsachse der Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 18 zusammenfällt.
Unmittelbar benachbart zu dem aus dem Sonnenrad 26 und dem Hohlrad 28 gebildeten ersten Planetengetriebe ist ein zweites Planetengetriebe angeordnet. Dieses weist ein drehfest mit der Eingangswelle 18 verbundenes Sonnenrad 34 sowie ein drehfest im Gehäuse 10 aufgenommenes Hohlrad 36 auf.
Im ersten Planetengetriebe sind mehrere Planetenräder 38 angeordnet, und im zweiten Planetengetriebe sind mehrere Planetenräder 40 angeordnet. Die Plane tenräder 38 des ersten Planetengetriebes und die Planetenräder 40 des zweiten Planetengetriebes sind jeweils auf einer gemeinsamen Achse 42 gelagert. Da außerdem die Zähnezahlen und Durchmesser des Hohlrades, des Sonnenrades und der Planetenräder des ersten Planetengetriebes mit denjenigen des Hohlrades, des Sonnenrades und der Planetenräder des zweiten Planetengetriebes übereinstimmt, entspricht aufgrund der Kopplung mittels der Achse 42 die Umfangsgeschwindigkeit der Planetenräder 38 exakt derjenigen der Planetenräder 40.
Das Planetengetriebe arbeitet in der folgenden Weise: Wenn der Aktuator 32 das Hohlrad 28 festhält, ist die Ventilhülse 22 drehfest mit der Ausgangswelle 18 verbunden. Jegliche Drehung der Ausgangswelle 18 wird über das Sonnenrad 34, die Planetenräder 40, die Achse 42, die Planetenräder 38 und das Sonnenrad 26 winkelgetreu auf die Ventilhülse 22 übertragen. Die Relativdrehung zwischen der Eingangswelle und der Ventilhülse des Servolenkventils und damit der Betrag und die Richtung der bereitgestellten Lenkunterstützung hängt damit allein von dem über den Torsionsstab 16 übertragenen Lenkmoment des Fahrers ab. Das Servolenkventil arbeitet in herkömmlicher, aus dem Stand der Technik bekannter Weise.
Wenn eine elektronische Steuereinheit erkennt, daß eine Lenkmomentüberlagerung wünschenswert ist, um die Spurhaltung des Fahrzeugs für den Fahrer zu erleichtern, wird das Hohlrad 28 des ersten Planetengetriebes vom Aktuator 32 in der einen oder anderen Richtung verstellt. Auf diese Weise ergibt sich zwangsläufig eine Relativdrehung zwischen dem Sonnenrad 26 des ersten Planetengetriebes und dem Sonnenrad 34 des zweiten Planetengetriebes, da die Bewegung der Planetenräder 38, 40 nur durch die Relativdrehung zwischen dem Hohlrad 36 des zweiten Planetengetriebes und dem fest mit dem Ventilgehäuse verbundenen Sonnenrad 34 des zweiten Planetengetriebes bestimmt wird. Die Relativdrehung zwischen den beiden Sonnenrädern 34, 26 führt zu einer Verdrehung der Ventilhülse 22 relativ zur Eingangswelle 12, woraus sich eine Änderung der Zumessung der Ölströme zu den Kammern des Hydraulikzylinders ergibt. Der von der Auslenkung des Torsionsstabes 16 bestimmten Lenk unterstützung wird nun eine weitere Lenkunterstützung überlagert, die entweder sich als Zunahme oder Abnahme der Lenkkraftunterstützung bei konstantem Lenkmoment oder als Abnahme oder Zunahme des erforderlichen Lenkmoments bei konstanter Gesamtlenkkraft darstellt.
Abweichend von der gezeigten Ausführungsform ist auch denkbar, das andere Hohlrad oder eines der beiden Sonnenräder mittels des Aktuators zu verdrehen. Auch auf diese Weise läßt sich der gewünschte Offset zwischen der Eingangswelle und der Ventilhülse erzielen.
Gemäß einer nicht dargestellten Weiterbildung der Erfindung ist eine Zentriervorrichtung vorgesehen, welche das Hohlrad 28 in eine Neutralstellung beaufschlagt, die dann eingenommen wird, wenn der Aktuator 32 ausfällt.

Claims

Baugruppe bestehend aus einem hydraulischen Servolenkventil (5) und einem elektrischen Aktuator (32), der ein Bauteil (28) des Servolenkventils verdrehen kann, so daß sich eine Lenkmomentüberlagerung ergibt.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (32) auf ein Getriebe wirkt.
Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Planetengetriebe (26, 28, 38) ist.
Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (32) auf ein Hohlrad (28) des Planetengetriebes wirkt.
Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein zweites Planetenradgetriebe (34, 36, 40) aufweist, wobei die Planetenräder (38, 40) der beiden Planetenradgetriebe starr miteinander verbunden sind.
Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein zweites Planetenradgetriebe (34, 36, 40) aufweist, wobei die Planetenräder (38, 40) der beiden Planetenradgetriebe jeweils sich auf einer gemeinsamen Welle drehen.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Servolenkventil eine Eingangwelle (12), eine Ausgangswelle (18) und eine Ventilhülse (22) aufweist, die in einem Gehäuse (10) aufgenommen sind, und daß der Aktuator (32) die Ventilhülse (22) relativ zum Gehäuse (10) verdrehen kann.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Torsionsstab (16) vorgesehen ist, der zwischen der Eingangswelle (12) und der Ausgangswelle (18) wirksam ist.
Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (32) einen Elektromotor aufweist, dessen Drehung in eine Hubbewegung umgesetzt wird.