DE102006018390A1 - Power steering system for vehicles - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hilfskraftlenksystem für eine lenkbare Achse (2) eines Fahrzeugs mit einem Arbeitszylinder (4), dessen Hydraulikkreis steuerunabhängig vom Hydaulikkreis (31) des Lenkgetriebes ist und mittels einer Steuereinheit (25, 26) und eines Stellglieds (20) steuerbar ist, wobei Mittel zur Erkennung einer Betriebsstörung des Arbeitszylinders (4) und/oder eines Arbeitszylinderhydraulikkreises (33) und Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs im Falle einer erkannten Betriebsstörung vorgesehen sind.The invention relates to a power steering system for a steerable axle (2) of a vehicle with a working cylinder (4) whose hydraulic circuit is independent of the hydaulic circuit (31) of the steering gear and controllable by means of a control unit (25, 26) and an actuator (20) wherein means are provided for detecting a malfunction of the working cylinder (4) and / or a working cylinder hydraulic circuit (33) and means for maintaining an emergency operation in the event of a detected malfunction.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein auf eine Vor- oder Nachlaufachse wirkendes Hilfskraftlenksystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens oder einer lenkbaren Achse eines Anhängers oder Aufliegers oder einer lenkbaren Achse eines Fahrzeugwagens, insbesondere eines zwei- oder mehrgliedrigen Gelenkomnibusses.The The invention relates to a on a leading or trailing axle acting power steering system of a vehicle, in particular a Truck or a steerable axle of a trailer or Semi-trailer or a steerable axle of a vehicle, in particular of a two or more limb articulated bus.

In der DE3730708A1 wird ein Hilfskraftlenksystem für ein Fahrzeug offenbart, welches einen die Lenkbewegung unterstützenden Hauptarbeitszylinder aufweist und dessen Hydraulikkreis vom Lenkgetriebe angesteuert wird. Zusätzlich ist ein Zusatzarbeitszylinder vorgesehen, der von einer Sicherheitseinrichtung steuerbar ist und dessen Hydraulikkreis von dem des Hauptarbeitszylinders getrennt ist. Die in der Schrift offenbarte Erfindung geht von der Notwendigkeit aus, eine konventionelle Servolenkung zusätzlich hydraulisch zu unterstützen. Derartige hydraulische Unterstützungen sind dabei redundant auszuführen, was insbesondere Probleme bei der Anordnung der redundanten Arbeitszylinder hinsichtlich des Schwingungsverhaltens des Lenksystems birgt.In the DE3730708A1 discloses a power steering system for a vehicle which has a main working cylinder assisting the steering movement and whose hydraulic circuit is driven by the steering gear. In addition, an additional working cylinder is provided, which is controllable by a safety device and whose hydraulic circuit is separated from that of the main working cylinder. The invention disclosed in the document is based on the need to additionally support hydraulically a conventional power steering. Such hydraulic supports are designed to be redundant, which in particular involves problems in the arrangement of the redundant cylinder with respect to the vibration behavior of the steering system.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Hilfskraftlenksystem anzugeben, das sich auf eine Vor- oder Nachlaufachse eines Kraftfahrzeugs oder einer lenkbaren Achse eines Fahrzeugs, beispielsweise einem Anhänger oder Auflieger oder eines Fahrzeugwagens eines zwei- oder mehrgliedrigen Gelenkomnibusses, bezieht und in einfacher Weise die Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs im Fehlerfall ermöglicht.task The present invention is to provide a power steering system, which refers to a leading or trailing axle of a motor vehicle or a steerable axle of a vehicle, such as a trailer or Semi-trailer or a vehicle of a two or more members Articulated bus, relates and maintenance in a simple way an emergency operation in case of failure allows.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved with the characterizing features of claim 1. advantageous Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung geht von einer Hilfskraftlenkung für eine lenkbare Achse eines Fahrzeugs mit einem Arbeitszylinder, dessen Hydraulikkreis steuerunabhängig vom Hydraulikkreis des Lenkgetriebes ist und mittels einer Steuereinheit und einem Stellglied steuerbar ist, aus.The Invention is based on a power steering system for a steerable axle Vehicle with a working cylinder whose hydraulic circuit is independent of the tax Hydraulic circuit of the steering gear is and by means of a control unit and an actuator is controllable from.

Dadurch dass Mittel zur Erkennung einer Betriebsstörung des Arbeitszylinders und/oder eines Arbeitszylinderhydraulikkreises und Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs im Falle einer erkannten Betriebsstörung vorgesehen sind, wird in vorteilhafter Weise die Erkennung einer Fehlfunktion der Hinterachslenkung erreicht und die Sicherstellung eines für den Notlaufbetrieb der Hinterachslenkung definiertes Lenkverhalten gewährleistet.Thereby that means for detecting a malfunction of the working cylinder and / or a power cylinder hydraulic circuit and means for maintaining an emergency operation in the event of a detected malfunction intended are, advantageously, the detection of a malfunction the rear axle steering achieved and ensuring one for the emergency operation the rear axle steering ensures defined steering behavior.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs einen zu- und abschaltbaren hydraulisch oder pneumatisch wirkenden Zentrierzylinder einzusetzen, der mittels einer Zwangskopplung mit dem Arbeitszylinder und den gelenkten Rädern mechanisch verbunden ist.In a preferred embodiment is provided to maintain a runflat one can be switched on and off hydraulically or pneumatically acting centering use, by means of a forced coupling with the working cylinder and the steered wheels mechanically connected.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Erkennung einer Betriebsstörung des Arbeitszylinders oder des Arbeitszylinderhydraulikkreises ein Lineargeber oder ein im Arbeitszylinderhydraulikkreis befindlicher Drucksensor sind. Der Lineargeber wird dabei unmittelbar am Arbeitszylinder angebracht und erfasst berührungslos die Stellung des Kolbens im Arbeitszylinder. Das Ausgangssignal kann zur Plausibilisierung und/oder Regelzwecken einer Steuereinheit zugeführt werden.In a further embodiment is provided that for detecting a malfunction of the Working cylinder or working cylinder hydraulic circuit a linear encoder or a pressure sensor located in the working cylinder hydraulic circuit are. The linear encoder is directly on the working cylinder attached and recorded contactless the position of the piston in the working cylinder. The output signal can for plausibility and / or control purposes of a control unit supplied become.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Zentrierzylinder, redundant vorhanden ist. Dies erhöht die Betriebssicherheit zusätzlich.In a further embodiment is provided that the centering, is redundant. This elevated the operational safety additionally.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, einen bidirektionalen Austausch von Daten, insbesondere Informationen bezüglich den Stati des Hilfskraftlenksystems, den Druckverhältnissen im Arbeitszylinderhydraulikkreis und den mittels eines Drucksensors gemessenen Druckverhältnissen im Zentrierzylinderhydraulikkreis und Informationen, geeignet zur Beschreibung der Ortslage des im Arbeitszylinder befindlichen Kolbens und einer Information zur Beschreibung der Radstellung der Räder zwischen den Steuereinheiten, zu ermöglichen.In A further embodiment of the invention is provided, a bidirectional exchange of data, in particular information in terms of the status of the power steering system, the pressure ratios in the working cylinder hydraulic circuit and by means of a pressure sensor measured pressure conditions in Zentrierzylinderhydraulikkreis and information, suitable for Description of the location of the piston located in the working cylinder and information describing the wheel position of the wheels between the control units.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, den Arbeitszylinder und Zentrierzylinder in einer Baugruppe oder Baueinheit zu integrieren. Dies hat den Vorteil, dass Sensoren vorteilhaft integriert werden können und der Bauraum verkleinert wird, zusätzlich können dadurch die Zuleitungslängen von Hydraulik- oder Pneumatikleitungen verkürzt werden.A another embodiment provides the working cylinder and centering in an assembly or Integrate unit. This has the advantage that sensors are advantageous can be integrated and the space is reduced, in addition, thereby the supply line lengths of Hydraulic or pneumatic lines are shortened.

Bevorzugt wird das Hilfskraftlenksystem in Fahrzeugwagen, die mit einem Knickgelenk miteinander verbunden sind, beispielsweise in einem letzten Fahrzeugwagen eines mehrgelenkigen Omnibusses, eingesetzt.Preference is given to the power steering system in vehicle cars, with an articulated joint with each other are connected, for example, in a last vehicle of a multi-articulated bus, used.

Anhand der einzigen 1 wird im Folgenden die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.Look at the only one 1 In the following, the preferred embodiment of the invention will be described.

Das erfindungsgemäße Hilfskraftlenksystem 1 weist eine Hydraulikpumpe 23 zur Druckmittelversorgung eines dem Lenkgetriebe 30 zugeordneten Lenkgetriebe-Hydraulikkreises 31 und des dem Arbeitszylinder zugehörigen Hydraulikkreises, dem Arbeitszylinder-Hydraulikkreis 33, auf. Die Arbeitsräume des Arbeitszylinder 4 werden von einem als Proportionalventil ausgebildeten und von der Steuereinheit 25 gesteuerten Stellglied 20 derart mit Druckmittel beaufschlagt, dass sich eine entsprechend einem Soll-Radlenkwinkel vorgegebene Radlenkwinkelverstellung der Räder 6, 7 der lenkbaren Nachlaufachse 2 ergibt. Die Steuereinheit 25 empfängt dabei von einem Lenkwinkelsensor 22 eine entsprechende Information über den momentanen Lenkwinkel des Fahrzeugs und berechnet daraus anhand von Algorithmen eine Sollvorgabe für den einzustellenden Radlenkwinkel der Räder 6, 7. Der Algorithmus bewertet in vorteilhafter Weise die Information über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Lenkwinkel kann dabei auch einen Knickwinkel zwischen zwei Fahrzeugwagen repräsentieren, der mittels eines an einem Gelenk angebrachten Knickwinkelsensors gemessen wird. Zusätzlich empfängt die Steuereinheit 25 ein Signal eines im Wirkungsbereich des Arbeitszylinders 33 angeordneten Lineargebers 27. Dies ermöglicht eine Überprüfung der Funktionsweise des Arbeitshydraulikkreises 33 und/oder der Lage-Regelung des Arbeitszylinders 4. Der Arbeitszylinder 4 weist eine Zwangskopplung 3 zu dem Zentrierzylinder 5 auf. Im normalen Betriebszustand ist der Zentrierzylinder 5 drucklos geschaltet, d.h. die Steuereinheit 26 generiert ein entsprechendes Signal für das sich im Hydraulik- Kreis des Zentrierzylinders befindlichen Schaltventil 21, welches den Druckspeicher 24 vom Zentrierzylinder 5 trennt. Der Zentrierzylinder 5 weist dabei bei Druckmittelbeaufschlagung eine Selbstzentrierung des im Zentrierzylinder befindlichen Kolbens auf. Diese Zentrierung ist derart ausgebildet, dass sich eine Geradeausstellung der gelenkten Räder 6, 7 in Fahrtrichtung ergibt. Für Diagnose- und Selbsttestzwecke ist ein Drucksensor 28 vorgesehen, dessen Signal der Steuereinheit 26 zugeführt wird. So kann beispielsweise bei Systemstart oder während der Hochlaufphase oder auch während des Normal- Betriebs der Zentrierzylinders beziehungsweise die Funktion bzw. Dichtheit des Pneumatik-Kreises 34 überprüft werden. Erfolgt eine Erkennung des Ausfalls des Arbeitszylinder-Hydraulikkreis erfolgt eine Trennung des Arbeitszylinders von der Druckmittelversorgung. Das Proportionalventil 20 weist hierfür eine Neutral-Stellung auf, bei der die Zuleitungen zu den Arbeitsräumen drucklos geschaltet bzw. kurzgeschlossen sind, sodass eine freie Bewegung des Kolbens im Arbeitszylinder gewährleistet ist. Zugleich kommunizieren die Steuereinheit 25, 26 untereinander und tauschen Informationen bezüglich dem Zustand des Lenksystems aus. Die Steuereinheit 26 erhält eine entsprechende Information über den Ausfall des Arbeitszylinder-Hydraulikkreises und schaltet daraufhin den Zentrierzylinder 5 mittels des Schaltventils 21 aktiv sodass in Folge dessen eine Ausrichtung der Räder 6, 7 in Geradeausstellung einstellt. Bezugszeichenliste 1 Hilfslenkeinrichtung 2 Achse, lenkbar 3 Zwangskopplung 4 Arbeitszylinder 5 Zentrierzylinder 6,7 Räder 20 Stellglied 21 Schaltventil 22 Lenkwinkelsensor 23 Hydraulikpumpe 24 Druckspeicher, pneumatisch 25,26 Steuereinheit 27 Lineargeber 28 Drucksensor 30 Lenkgetriebe 31 Hydraulikkreis, Lenkgetriebe 33 Hydraulikkreis, Arbeitszylinder 34 Pneumatikkreis, Zentrierzylinder The power steering system according to the invention 1 has a hydraulic pump 23 to the pressure medium supply of the steering gear 30 associated steering gear hydraulic circuit 31 and the working cylinder associated hydraulic circuit, the working cylinder hydraulic circuit 33 , on. The working spaces of the working cylinder 4 are formed by one as a proportional valve and the control unit 25 controlled actuator 20 acted upon by pressure medium such that there is a Radlenkwinkelverstellung the wheels given in accordance with a desired wheel steering angle 6 . 7 the steerable trailing axle 2 results. The control unit 25 receives from a steering angle sensor 22 a corresponding information about the current steering angle of the vehicle and calculates therefrom based on algorithms a target specification for the wheel steering angle of the wheels to be adjusted 6 . 7 , The algorithm advantageously evaluates the information about the current vehicle speed. The steering angle can also represent a bending angle between two vehicle cars, which is measured by means of a hinged angle sensor attached to a joint. In addition, the control unit receives 25 a signal in the area of action of the working cylinder 33 arranged linear encoder 27 , This allows a review of the operation of the working hydraulic circuit 33 and / or the position control of the working cylinder 4 , The working cylinder 4 has a forced coupling 3 to the centering cylinder 5 on. In normal operating condition, the centering cylinder 5 depressurized, ie the control unit 26 generates a corresponding signal for the switching valve located in the hydraulic circuit of the centering cylinder 21 which the pressure accumulator 24 from the centering cylinder 5 separates. The centering cylinder 5 has on self-centering of the piston located in the centering cylinder when pressure medium. This centering is designed such that there is a straight-ahead position of the steered wheels 6 . 7 in the direction of travel results. For diagnostic and self-test purposes is a pressure sensor 28 provided, the signal of the control unit 26 is supplied. Thus, for example, at system start or during the acceleration phase or during normal operation of the centering cylinder or the function or tightness of the pneumatic circuit 34 be checked. If a detection of the failure of the working cylinder hydraulic circuit takes place, a separation of the working cylinder from the pressure medium supply. The proportional valve 20 has for this purpose a neutral position, in which the supply lines to the work spaces are depressurized or short-circuited, so that a free movement of the piston is ensured in the working cylinder. At the same time the control unit communicate 25 . 26 with each other and exchange information regarding the state of the steering system. The control unit 26 receives appropriate information about the failure of the working cylinder hydraulic circuit and then switches the centering 5 by means of the switching valve 21 active so that as a result, an orientation of the wheels 6 . 7 set in straight-ahead position. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 Auxiliary steering device 2 Axle, steerable 3 forced coupling 4 working cylinder 5 centering 6 . 7 bikes 20 actuator 21 switching valve 22 Steering angle sensor 23 hydraulic pump 24 Pressure accumulator, pneumatic 25 . 26 control unit 27 linear encoder 28 pressure sensor 30 steering gear 31 Hydraulic circuit, steering gear 33 Hydraulic circuit, working cylinder 34 Pneumatic circuit, centering cylinder

Claims (8)

Hilfskraftlenksystem für eine lenkbare Achse (2) eines Fahrzeugs mit einem Arbeitszylinder (4), dessen Hydraulikkreis steuerunabhängig vom Hydraulikkreis (31) des Lenkgetriebes ist und mittels einer Steuereinheit (25, 26) und einem Stellglied (20) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erkennung einer Betriebsstörung des Arbeitszylinders (4) und/oder eines Arbeitszylinderhydraulikkreises (33) und Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs im Falle einer erkannten Betriebsstörung vorgesehen sind.Power steering system for a steerable axle ( 2 ) of a vehicle with a working cylinder ( 4 ) whose hydraulic circuit is independent of the hydraulic circuit ( 31 ) of the steering gear and by means of a control unit ( 25 . 26 ) and an actuator ( 20 ) is controllable, characterized in that means for detecting a malfunction of the working cylinder ( 4 ) and / or a power cylinder hydraulic circuit ( 33 ) and means for maintaining an emergency operation in the event of a detected malfunction are provided. Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs einen zu- und abschaltbaren Zentrierzylinder (5) beinhalten, wobei der Zentrierzylinder (5) mittels einer Zwangskopplung (3) mit dem Arbeitszylinder (4) und den gelenkten Räder (6, 7) mechanisch wirkverbunden ist.Power steering system according to claim 1, characterized in that the means for maintaining a run-flat operation an on and off centering cylinder ( 5 ), wherein the centering cylinder ( 5 ) by means of a forced coupling ( 3 ) with the working cylinder ( 4 ) and the steered wheels ( 6 . 7 ) is mechanically operatively connected. Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierzylinder (5) als ein pneumatisch wirkender Zylinder ausgebildet ist.Power steering system according to claim 2, characterized in that the centering cylinder ( 5 ) is designed as a pneumatically acting cylinder. Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung der Betriebsstörung des Arbeitszylinders (4) und/oder des Arbeitszylinderhydraulikkreises (33) ein Lineargeber (27) oder ein im Arbeitszylinderhydraulikkreis (33) befindlicher Drucksensor sind.Power steering system according to claim 1 and 2, characterized in that the means for detecting the malfunction of the working cylinder ( 4 ) and / or the power cylinder hydraulic circuit ( 33 ) a linear encoder ( 27 ) or in the working cylinder hydraulic circuit ( 33 ) are located pressure sensor. Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs, insbesondere der Zentrierzylinder (5), redundant ausgeführt sind.Power steering system according to claim 2 or 3, characterized in that the means for maintaining an emergency operation, in particular the centering ( 5 ), are redundant. Hilfskraftlenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum bidirektionalen Austausch von Daten, insbesondere Informationen bezüglich den Stati des Hilfskraftlenksystems, den Druckverhältnissen im Arbeitszylinderhydraulikkreis (33) und den mittels eines Drucksensors (28) gemessenen Druckverhältnissen im Zentrierzylinderhydraulikkreis (34) und Informationen, geeignet zur Beschreibung der Ortslage des im Arbeitszylinder befindlichen Kolbens und/oder Informationen geeignet zur Beschreibung der Radstellung der Räder (6, 7) zwischen den Steuereinheiten (25, 26) vorgesehen sind.Power steering system according to one of the preceding claims, characterized in that means for the bidirectional exchange of data, in particular information relating to the states of the power steering system, the pressure ratios in the working cylinder hydraulic circuit ( 33 ) and by means of a pressure sensor ( 28 ) measured pressure conditions in Zentrierzylinderhydraulikkreis ( 34 ) and information suitable for describing the location of the piston located in the working cylinder and / or information suitable for describing the wheel position of the wheels ( 6 . 7 ) between the control units ( 25 . 26 ) are provided. Hilfskraftlenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfskraftlenksystem in Fahrzeugen mit Knickgelenken, bevorzugt im letzten Fahrzeugwagen eines mehrgelenkigen Omnibusses, eingesetzt wird.Power steering system according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the power steering system in vehicles with articulated joints, preferably in the last vehicle car one more articulated bus, is used. Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Arbeitszylinder und Zentrierzylinder in einer Baugruppe integriert sind.Power steering system according to claim 1 or 2, characterized characterized in that working cylinder and centering in one Assembly are integrated.
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