DE102010041812A1

DE102010041812A1 - Hydraulic servo steering system operating method for passenger car, involves causing change in assist force during operation mode by variation of delivery volume or supporting change in assist force by modulation of valve characteristic

Info

Publication number: DE102010041812A1
Application number: DE102010041812A
Authority: DE
Inventors: Olaf Schulte; Sven Kirschbaum; Jens-Hauke Müller
Original assignee: Tedrive Steering Systems GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: DE102010041812B4

Abstract

The method involves merging support force into steering gears of introductory steering cylinders (18) through a steering valve (8), where an aperture of the steering valve provides the support force to a hydraulic system (3). The support force is adjusted through the steering valve in dependence of guidance moment resting against a steering wheel (2), where the steering valve characteristic is modulated by an actuator (16). The change in assist force during operation mode is caused by variation of delivery volume or supported by the modulation of the valve characteristic by the actuator. An independent claim is also included for a hydraulic servo steering system comprising a hydraulic system.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Servo-Lenksystem insbesondere mit offener Mitte (Open-Center-Lenksystem), wobei ein die Unterstützungskraft in ein Lenkgetriebe einleitender Lenkzylinder über ein Lenkventil in einen Hydraulikkreislauf eingebunden ist und eine Hydraulikpumpe den Hydraulikkreislauf speist, d. h. das Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt.The invention relates to a hydraulic power steering system, in particular with open center (open center steering system), wherein a steering cylinder in a steering gear introductory steering cylinder is integrated via a steering valve in a hydraulic circuit and a hydraulic pump feeds the hydraulic circuit, d. H. the hydraulic fluid is pressurized.

Ein übliches hydraulisches Lenkhilfesystem eines Kraftfahrzeugs, bspw. eines Personenkraftwagens, dient der Lenkverstellung der Räder, insbesondere der Vorderräder, eines zweispurigen Kraftfahrzeugs. Mittels eines Lenkgetriebes werden die Räder um ihre Lenkachse verschwenkt oder eingeschlagen. Initiiert wird dies vom Fahrer des Kraftfahrzeugs mit seinem Lenkrad, das über eine Lenkspindel unter Zwischenschaltung eines sog. Torsionsstabes mit dem Lenkgetriebe verbunden ist. In dieses Lenkgetriebe kann über einen als hydraulischen Gleichlaufzylinder ausgebildeten sog. Lenkzylinder eine Unterstützungskraft eingeleitet werden. Dies erfolgt in Abhängigkeit von einem vom Fahrer mit seinem Lenkrad vorgegebenen Lenkeinschlag über ein Lenkventil, dessen Betätigung an den Torsionsstab bzw. an das an diesem anliegende Torsionsmoment gekoppelt ist, was wiederum dem vom Fahrer aufgebrachten Lenkmoment entspricht. Damit gibt das Lenkventil die Abhängigkeit zwischen Lenkmoment und Unterstützungskraft vor.A conventional hydraulic power steering system of a motor vehicle, for example a passenger car, serves for the steering adjustment of the wheels, in particular of the front wheels, of a two-lane motor vehicle. By means of a steering gear, the wheels are pivoted or turned around their steering axis. This is initiated by the driver of the motor vehicle with his steering wheel, which is connected via a steering shaft with the interposition of a so-called. Torsionsstabes with the steering gear. In this steering gear, a support force can be introduced via a designed as a hydraulic synchronizing cylinder so-called. Steering cylinder. This is done in response to a predetermined by the driver with his steering wheel steering angle via a steering valve whose operation is coupled to the torsion bar or to the voltage applied to this torsional moment, which in turn corresponds to the steering torque applied by the driver. The steering valve thus specifies the relationship between the steering torque and the assisting force.

Derartige übliche hydraulische Lenkhilfesysteme bzw. Servo-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte, hohe maximale Kräfte und ein gutes dynamisches Verhalten aus. Nachteilig bei diesen üblichen auf dem Markt befindlichen Systemen ist jedoch deren relativ schlechter Wirkungsgrad, der durch hohe Verlustleistungen bedingt ist, und den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs bzw. von dessen auch die Lenkhilfe-Energie bereitstellenden Antriebsaggregat erhöht. Der Grund für die relativ hohe Verlustleistung ist das angewandte Wirkprinzip der Widerstandssteuerung mit einem konstanten Hydraulik-Volumenstrom. Das Lenkventil, welches den hydraulischen Differenzdruck im Lenkzylinder steuert und damit den Unterstützungsdruck vorgibt, weist in der Regel eine geöffnete Mittelstellung (”offene Mitte”, ”open-center”, ”Schwimmstellung”) auf, in der das Lenkventil permanent durchflossen wird, also der sogenannte Druckbereich und der sogenannte Tankbereich des Hydraulikkreises ebenso wie die beiden Kammern des Lenkzylinders miteinander verbunden sind. Aufgrund des Durchflusswiderstandes sämtlicher Hydraulikleitungen und der weiteren durchströmten Komponenten, wie beispielsweise Lenkventil, Filter, Kühler, wird eine Verlustleistung erzeugt, welche die letztendlich zur Unterstützung des Fahrers notwendige Lenkleistung um ein Vielfaches übersteigt. Insbesondere beim Fahren ohne Einlenken wird permanent hydraulische Leistung verbraucht, welche zu einer Erhöhung der Temperatur des Hydraulikmediums sowie zur bereits genannten Erhöhung des Kraftstoffverbrauches des Kraftfahrzeugs führt, nachdem dessen Antriebsaggregat direkt oder indirekt die Hydraulikpumpe zur Förderung des die Lenkunterstützung liefernden Hydraulikmediums antreibt.Such conventional hydraulic power steering systems or power steering systems for motor vehicles are characterized by a high energy density, high maximum forces and good dynamic behavior. However, a disadvantage of these conventional systems on the market is their relatively poor efficiency, which is due to high power losses, and increases the fuel consumption of the motor vehicle or its also the power steering unit providing power unit. The reason for the relatively high power loss is the applied operating principle of the resistance control with a constant hydraulic volume flow. The steering valve, which controls the hydraulic differential pressure in the steering cylinder and thus specifies the support pressure, usually has an open center position ("open center", "open center", "floating position"), in which the steering valve is permanently flowed through, ie the so-called pressure area and the so-called tank area of the hydraulic circuit as well as the two chambers of the steering cylinder are interconnected. Due to the flow resistance of all hydraulic lines and the other components flowed through, such as steering valve, filter, radiator, a power loss is generated, which exceeds the ultimately necessary to assist the driver steering performance by a multiple. In particular, when driving without steering hydraulic power is permanently consumed, which leads to an increase in the temperature of the hydraulic medium and the already mentioned increase in fuel consumption of the motor vehicle, after the drive unit directly or indirectly drives the hydraulic pump to promote the steering assistance supplying hydraulic medium.

Ein weiterer Grund für die hohe Verlustleistung ist die Tatsache, dass die Hydraulikpumpe üblicher Lenkhilfesysteme meist als eine Pumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen ausgeführt ist und über eine mechanische Transmission, beispielsweise mittels Riemen, direkt an die Drehzahl des Fahrzeug-Antriebsaggregats, insbesondere eines Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Der von der Hydraulikpumpe geförderte Volumenstrom ist damit proportional zur Drehzahl des Antriebsaggregats. Da bereits bei niedrigen Drehzahlen von unter 1000 U/min der für schnelle Lenkbewegungen notwendige Volumenstrom am Eingang des Lenkventils zur Verfügung stehen muss, wird der über die notwendige Menge hinaus geförderte Volumenstrom über ein Drei-Wege-Stromregelventil zurückgeführt. Somit wird das Produkt des über den Regelstrom hinausgehende Volumenstromes und des Durchlaufdruckes in Verlustleistung um gesetzt.Another reason for the high power loss is the fact that the hydraulic pump conventional power steering systems is usually designed as a pump with a constant displacement and coupled via a mechanical transmission, for example by means of belts, directly to the speed of the vehicle drive unit, in particular an internal combustion engine. The volume flow delivered by the hydraulic pump is thus proportional to the speed of the drive unit. Since even at low speeds of less than 1000 rpm, the volume flow necessary for rapid steering movements must be available at the inlet of the steering valve, the volume flow delivered beyond the required amount is returned via a three-way flow control valve. Thus, the product of exceeding the control flow volume flow and the flow pressure in power loss is set.

Es besteht daher das allgemeine Bestreben, diese Verluste zu verringern. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Lenkhilfesystemen insbesondere mit konstantem Volumenstrom existieren zahlreiche Ansätze. So kann beispielsweise die Hydraulikpumpe nicht direkt vom Fahrzeug-Antriebsaggregat, sondern über einen Elektromotor angetrieben werden. Somit kann der im soweit beschriebenen konventionellen System über den notwendigen konstanten Volumenstrom hinaus gehende Verlustanteil vermieden werden. Der Förder-Volumenstrom der Hydraulikpumpe wird dabei elektronisch geregelt. Beim Einlenken, d. h. bei Initiierung eines Lenkvorgangs wird die Drehzahl des Elektromotors hochgesetzt, so dass während des Lenkvorganges der geforderte Nennvolumenstrom zur Verfügung steht. Beim Fahren ohne Einlenken muss das System jedoch permanent mit einer Standby-Drehzahl betrieben werden, damit bei schnellen Lenkvorgängen der benötigte Volumenstrom sehr schnell zur Verfügung steht. Folglich produzieren auch diese elektrohydraulischen Lenkhilfesysteme stets Verluste und ferner erfolgt diese Regelung nicht ausreichend schnell genug.There is therefore a general desire to reduce these losses. To improve the efficiency of power steering systems, especially with constant flow, there are numerous approaches. Thus, for example, the hydraulic pump can not be driven directly by the vehicle drive unit, but via an electric motor. Thus, the loss ratio going beyond the necessary constant volume flow in the conventional system described so far can be avoided. The delivery volume flow of the hydraulic pump is controlled electronically. When turning in, d. H. Upon initiation of a steering operation, the speed of the electric motor is set high, so that the required nominal volume flow is available during the steering operation. When driving without steering, however, the system must be permanently operated with a standby speed so that the required volume flow is available very quickly during fast steering operations. Consequently, these electro-hydraulic power steering systems always produce losses and, moreover, this control is not sufficiently fast enough.

Vor dem Hintergrund der Nachteile des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Ansprechverhalten eines hydraulischen Servo-Lenksystems zu verbessern und insbesondere Energie zu sparen.Against the background of the disadvantages of the prior art, it is therefore an object of the present invention to improve the response of a hydraulic power steering system and in particular to save energy.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie den nebengeordneten Vorrichtungsanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich. This object is achieved by a method according to claim 1 and the independent device claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims. It should be noted that the features listed individually in the claims in any technologically meaningful way can be combined with each other and show further embodiments of the invention. The description, in particular in connection with the figures, additionally characterizes and specifies the invention.

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren für ein hydraulisches Servo-Lenksystem sieht vor, dass ein die Unterstützungskraft in ein Lenkgetriebe einleitender Lenkzylinder über ein Lenkventil, dessen Lenkventilöffnung die Unterstützungskraft vorgibt, in einen Hydraulikkreis eingebunden ist. Der Hydraulikkreis umfasst ferner eine hinsichtlich ihres Förder-Volumenstroms regulierbare Hydraulikpumpe, die das Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt, um eine Zirkulation zu bewirken. Erfindungsgemäß kann die Hydraulikpumpe hinsichtlich des geförderten Volumenstroms verstellt bzw. eingestellt werden, wobei diese Verstellung elektromechanisch, elektrohydraulisch oder hydraulisch erfolgen kann. Alternativ kann die regelbare Hydraulikpumpe jedoch auch zwischen zwei oder mehr Förderstufen mit unterschiedlichem Förder-Volumenstrom schaltbar sein. Eine regelbare Hydraulikpumpe kann auch vom Antriebsaggregat des Fahrzeugs über eine regelbare Kupplung angetrieben werden.The operating method according to the invention for a hydraulic power steering system provides that a steering cylinder introducing the support force into a steering gear is integrated in a hydraulic circuit via a steering valve whose steering valve opening defines the assistance force. The hydraulic circuit further comprises a hydraulic pump which can be regulated with regard to its delivery volume flow and which pressurizes the hydraulic fluid in order to effect a circulation. According to the invention, the hydraulic pump can be adjusted or adjusted in terms of the delivered volume flow, wherein this adjustment can be done electromechanically, electro-hydraulically or hydraulically. Alternatively, however, the controllable hydraulic pump can also be switched between two or more delivery stages with different delivery volume flow. A controllable hydraulic pump can also be driven by the drive unit of the vehicle via a controllable clutch.

Das Lenkventil bewirkt das Einstellen der Unterstützungskraft durch Variation einer Lenkventilöffnung des Lenkventils und damit in direkter Abhängigkeit eines an einem Lenkrad anliegenden Lenkmoments. Gleichzeitig und zusätzlich ist das Verhältnis zwischen Lenkventilöffnung und anliegendem Lenkmoment damit die Ventilcharakteristik (auch „Boost-Kurve” genannt) durch einen Aktuator modulierbar. Derartige Lenkventile sind beispielsweise aus der DE 10 2007 028 529 A1 , der EP 1514766 A1 und der DE 10 2004 015 991 A1 bekannt und wurden unter dem Begriff „Momentenüberlagerung” entwickelt, um die Funktionalität der hydraulischen Lenkung im Hinblick auf automatisches Einparken und Spurhaltefunktionen zu erweitern. Während bei herkömmlichen Lenkventilen die Lenkventilöffnung und damit die einsetzende Lenkunterstützung in direktem Zusammenhang zu dem am Lenkrad aufgebrachten Lenkmoment steht, ist hier eine zusätzliche überlagerte Verstellung durch einen Aktuator ermöglicht. Beispielsweise sind bei einer herkömmlichen Lenkung die mit der Zahnstange in Eingriff stehende Ritzelwelle und die Ventilhülse fest miteinander verbunden, während bei diesen erfindungsgemäßen Ventilen beispielsweise eine durch den Aktuator bewirkte Relativbewegung ermöglicht ist. Hierzu gibt es verschiedene, dem Fachmann geläufige, technische Ansätze.The steering valve causes the adjustment of the supporting force by varying a steering valve opening of the steering valve and thus in direct dependence of a voltage applied to a steering wheel steering torque. At the same time and in addition, the ratio between steering valve opening and adjacent steering torque so that the valve characteristic (also called "boost curve") can be modulated by an actuator. Such steering valves are for example from the DE 10 2007 028 529 A1 , of the EP 1514766 A1 and the DE 10 2004 015 991 A1 are known and developed under the term "torque overlay" to extend the functionality of the hydraulic steering with respect to automatic parking and lane keeping functions. While in conventional steering valves, the steering valve opening and thus the onset of steering assistance is directly related to the steering torque applied to the steering wheel, an additional superimposed adjustment is made possible by an actuator here. For example, in a conventional steering, the rack shaft meshing with the pinion shaft and the valve sleeve are firmly connected, while in these valves according to the invention, for example, caused by the actuator relative movement is made possible. There are various, familiar to the expert, technical approaches.

Erfindungsgemäß wird diese Funktionalität eben nicht oder eben nicht nur für ein aktives Lenken sondern nun dazu genutzt, der Auswirkung der Variation des Förder-Volumenstroms auf die Unterstützungskraft zu unterstützen, also zu verstärken, oder dieser entgegenzuwirken, also wenigstens teilweise zu kompensieren. Dies kann in beide Richtungen der Variation des Förder-Volumenstroms von Vorteil sein. Beispielsweise kann die Auswirkung eines Abfalls des Förder-Volumenstroms, nämlich die Verringerung der Unterstützungskraft, durch eine Verschiebung der Ventilcharakteristik hin zu einer stärkeren Unterstützung wenigstens vorübergehend entgegen gewirkt werden. Beispielsweise kann nach dem Start des Kraftfahrzeugs bis zum Erreichen eines gewünschten konstanten Volumenstroms, also diese Einregulierphase überbrückend, die Ventilcharakteristik hin zu einer höheren Unterstützungskraft verändert werden. Diese erfindungsgemäße Vorgehensweise verbessert allgemein das Ansprechverhalten des hydraulischen Servo-Lenksystems. Beispielsweise kann auch die Verringerung des Förder-Volumenstroms bei schneller Fahrt, um die Unterstützung zu verringern und damit die Lenkung indirekter wirken zu lassen, durch die Veränderung der Ventilcharakteristik hinzu einer geringeren Unterstützung unterstützt werden. Somit wird die Einregulierung beschleunigt beziehungsweise kann das Maß, um das der Förder-Volumenstrom gesenkt werden muss, gegenüber dem Maß, das bei einer reinen Förder-Volumenstrom-Absenkung, nötig wäre, verringert werden. Damit wird ein ruhigeres Ansprechverhalten erreicht.According to the invention, this functionality is not or just not only for an active steering but now used to support the effect of the variation of the delivery volume flow on the support force, ie to reinforce, or counteract this, so at least partially compensate. This can be advantageous in both directions of the variation of the delivery volume flow. For example, the effect of a drop in the delivery flow rate, namely the reduction in the assisting force, may be counteracted, at least temporarily, by a shift in valve characteristic towards greater assistance. For example, after the start of the motor vehicle until reaching a desired constant volumetric flow, that is to say bridging this balancing phase, the valve characteristic can be changed to a higher assisting force. This inventive approach generally improves the response of the hydraulic power steering system. For example, decreasing the delivery volume flow at high speeds to reduce the assistance and thus make the steering more indirect may also be assisted by changing the valve characteristics with less support. Thus, the adjustment is accelerated or the amount by which the delivery volume flow must be reduced, compared to the level that would be necessary in a pure displacement-flow reduction, can be reduced. This achieves a quieter response.

Bevorzugt sieht der Betriebszustand eine Regelung von einem abgesenkten Wert auf einen höheren Wert des Förder-Volumenstroms vor und eine gleichzeitige Veränderung der Ventilcharakteristik durch den Aktuator hin zu einer stärkeren Lenkunterstützung. Dadurch kann vorteilhaft die Trägheit der Regulierung des Förder-Volumenstroms auf einen höheren Wert durch die vergleichsweise schnelle Regulierung der Lenkunterstützung kompensiert werden. Dies schafft ferner die Möglichkeit den Förder-Volumenstrom auf Werte zu reduzieren, die bei den bekannten Systemen, insbesondere mit einer reinen Regulierung des Förder-Volumenstroms, so nicht möglich wären, da das bedarfsweise Regulieren auf das für die Lenkempfinden gewünschte Maß der Unterstützungskraft zumindest bisher nicht ausreichend schnell ist und zu für den Fahrer als unangenehm empfundenen Effekten führt. Oft führt eine solche Regulierung zu starken Schwankungen in der Lenkunterstützung, was den Fahrer sicherheitsgefährdend verwirren könnte. Dies schafft andererseits ferner den Vorteil, die Möglichkeit den Volumenstrom insbesondere den Leerlaufvolumenstrom, d. h. den Volumenstrom, der systembedingt auch dann vorhanden ist, wenn keine Lenkunterstützung durch den Fahrer abgerufen wird, und/oder den Volumenstrom unter allen Arbeitsbedingungen des Lenksystems zu verringern. Das verbessert die Energiebilanz solcher hydraulischen Servo-Lenksysteme erheblich. Es kann damit Kraftstoff eingespart werden und somit bei einem Fahrzeug mit fossilem Kraftstoff der CO₂-Ausstoff verringert werden. Während des Lenkungsleerlaufs wird beispielsweise die Förderleistung der Pumpe auf ca. 2 ltr/min eingestellt. Kleine Lenkkorrekturen um das Fahrzeug auf Kurs zu halten fordern maximal. 10 bar Lenkunterstützung und würden eine Anhebung des Volumenstromes auf ca. 4 ltr/min bedeuten. Die Differenz an mechanischer Aufnahmeleistung der Pumpe in diesen beiden Arbeitspunkten würde beispielsweise ca. 100 W, würde auf die erfindungsgemäße Vorgehensweise verzichtet. Wird nun erfindungsgemäß vorgegangen und die Anhebung des Volumenstromes durch Veränderung der Ventilcharakteristik unterstützt, um das Lenkgefühl zu erhalten, so liegt die durch einen beispielsweise elektr. Aktuator aufgenommene Leistung bei ca. 10 W. Das Lenksystem nimmt damit ca. 90 W weniger Leistung auf. Bezogen auf die Durchschnittsgeschwindigkeit des NEFZ-Zyklus von 33 km/h und einem angenommenen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors von 35%, kann unter realen Fahrbedingungen umgerechnet bis zu ca. 2,0 g/km CO₂ eingespart werden.Preferably, the operating state provides a control from a lowered value to a higher value of the delivery volume flow and a simultaneous change of the valve characteristic by the actuator towards a stronger steering assistance. As a result, the inertia of the regulation of the delivery volume flow to a higher value can advantageously be compensated for by the comparatively fast regulation of the steering assistance. This also creates the possibility of reducing the delivery volume flow to values that would not be possible in the known systems, in particular with a pure regulation of the delivery volume flow, since the regulation of the support force desired for the steering sensibility at least until now is not sufficiently fast and leads to perceived as unpleasant effects for the driver. Often such regulation leads to strong fluctuations in the steering assistance, which could confuse the driver safety hazard. On the other hand, this also provides the advantage that the possibility of the volume flow, in particular the idling volume flow, ie the volume flow, the system also then is present if no steering assistance is requested by the driver, and / or to reduce the volume flow under all working conditions of the steering system. This significantly improves the energy balance of such hydraulic power steering systems. It can be used to save fuel and thus be reduced in a vehicle with fossil fuel, the CO ₂ -Exstoff. During the steering idle, for example, the delivery rate of the pump is set to about 2 ltr / min. Small steering corrections to keep the vehicle on course demand maximum. 10 bar steering assistance and would mean an increase in the volume flow to about 4 ltr / min. The difference in mechanical absorption capacity of the pump in these two operating points, for example, about 100 W, would be waived the procedure of the invention. Now, if the procedure according to the invention and the increase in the volume flow supported by changing the valve characteristic to maintain the steering feel, so is the example by an electric. Actuator recorded power at about 10 W. The steering system takes about 90 W less power. Based on the average speed of the NEDC cycle of 33 km / h and an assumed internal combustion engine efficiency of 35%, it is possible to save up to approx. 2.0 g / km CO ₂ under real driving conditions.

Neben dieser Möglichkeit zur Energieeinsparung weist die erfindungsgemäß ermöglichte Absenkung des Leerlaufvolumenstroms den weiteren vorteilhaften Sekundäreffekt auf, dass sich das Ansprechverhalten der Lenkung verbessert. Es hat sich nämlich gezeigt, dass durch die erfindungsgemäß ermöglichte Absenkung des Leerlaufvolumenstroms ein ruhiges, sicheres und angenehmes Fahrgefühl weil indirekteres Lenkempfinden hervorgerufen wird.In addition to this possibility for energy saving, the reduction of the idling volume flow made possible according to the invention has the further advantageous secondary effect that the response of the steering improves. In fact, it has been shown that a quieter, safer and more comfortable driving feel is caused by the reduction of the idling volume flow made possible according to the invention because of more indirect steering sensation.

Mit dem Absenken des Volumenstromes geht die Reduktion der hydraulischen Leistung einher. Dies hat zur Folge, dass sich die Verstärkungscharakteristik hin zu einer schwächeren Verstärkung verschiebt. Der Fahrer muss also, um eine Fahrzeuglenkkorrektur vorzunehmen, die der ohne die Volumenstromabsenkung entsprechen würde, den Volumenstrom durch das Lenkventil erhöhen, indem er dessen Öffnungsquerschnitt im Drehschieberventil vergrößert. Dies bewirkt, dass er mehr Lenkwinkel für eine gewünschte Fahrzeugreaktion bewirken muss und gleichzeitig das Lenkmoment steigt. Insgesamt führt dies zu einem indirekteren und gedämpfteren Fahrverhalten, was insbesondere bei mittleren bis höheren Geschwindigkeiten beispielsweise über 80 km/h, 100 km/h oder 120 km/h als angenehm empfunden wird, da das Fahrzeug weniger nervös reagiert. Es hat sich gezeigt, dass eine Absenkung des Leerlaufvolumenstroms von 8 l/min auf beispielsweise 2 l/min zwar dazu führt, dass die vom Fahrer aufzubringenden maximale Lenkwinkel und Lenkmomente sich erhöhen, aber die maximale Amplitude der Gierrate des Fahrzeugs sich verringert.The reduction of the volume flow is accompanied by the reduction of the hydraulic power. As a result, the gain characteristic shifts toward a weaker gain. The driver must therefore, to make a vehicle steering correction, which would correspond without the volume flow reduction, increase the flow through the steering valve by increasing its opening cross-section in the rotary valve. This causes it to cause more steering angle for a desired vehicle response and at the same time increases the steering torque. Overall, this leads to a more indirect and muted driving behavior, which is particularly pleasant at medium to high speeds, for example, over 80 km / h, 100 km / h or 120 km / h as pleasant because the vehicle reacts less nervous. Although it has been found that lowering the idling volume flow from 8 l / min to, for example, 2 l / min, the maximum steering angle and steering torques to be applied by the driver increase, the maximum amplitude of the yaw rate of the vehicle is reduced.

Bevorzugt findet die zuvor skizzierte Vorgehensweise nur Anwendung bei einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder Lenkwinkel, die jeweils einen vorgegebenen Wert überschreiten.Preferably, the procedure outlined above only applies to a steering angle speed and / or steering angle, each of which exceeds a predetermined value.

Bevorzugt ist das Maß der Modulation der Ventilcharakteristik durch den Aktuator an den mittels zumindest eines geeigneten Sensors ermittelten, vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkelwert und/oder Lenkwinkelgeschwindigkeitswert und/oder Lenkmomentwert und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit gekoppelt.The degree of modulation of the valve characteristic by the actuator is preferably coupled to the steering angle value determined by at least one suitable sensor and / or the steering angle speed value and / or the steering torque value and / or the vehicle speed.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Lenkventil ein Ventil mit offener Mitte. Ein großer Vorteil von Lenkhilfesystemen mit offener Mitte (und einem konstanten Volumenstrom) ist die ausgezeichnete Regelbarkeit des Lenkdifferenzdruckes im Lenkzylinder. Dies beruht auf der Tatsache, dass sich bei relativ großen Verstellwegen des Lenkventils der hydraulische Volumenstrom im Lenkhilfesystem kontinuierlich und ohne sprunghafte Änderungen des Durchflusses einstellen lässt.According to a preferred embodiment, the steering valve is a valve with an open center. A great advantage of power steering systems with an open center (and a constant volume flow) is the excellent controllability of the steering differential pressure in the steering cylinder. This is due to the fact that with relatively large displacement of the steering valve, the hydraulic flow in the power steering system can be adjusted continuously and without sudden changes in flow.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Lenkventil ein Planetengetriebe zur Modulierung der Ventilcharakteristik durch den Aktuator auf. Derartige Lenkventile zeichnen sich durch eine besonders schnelle und präzise Verstellbarkeit der Ventilcharakteristik aus. Ein derartiges Lenkventil ist aus der DE 10 2004 049 686 A1 bekannt. Noch bevorzugter ist die in der DE 10 2009 029 532 beschriebene Ausgestaltung, die insbesondere hierin vollumfänglich durch Bezugnahme umfasst ist.According to a preferred embodiment, the steering valve has a planetary gear for modulating the valve characteristic by the actuator. Such steering valves are characterized by a particularly fast and precise adjustability of the valve characteristic. Such a steering valve is out of the DE 10 2004 049 686 A1 known. More preferably, in the DE 10 2009 029 532 described embodiment, which is in particular herein fully encompassed by reference.

Aufgrund der einfachen Regulierbarkeit wird die Hydraulikpumpe bevorzugt elektromotorisch angetrieben.Due to the ease of adjustment, the hydraulic pump is preferably driven by an electric motor.

Aufgrund des geringen Energieverbauchs, von beispielsweise 6 Watt, und der damit einhergehenden günstigen Energiebilanz ist der Aktuator bevorzugt ein elektromechanischer Aktuator, beispielsweise ein Schrittmotor oder ein Servomotor.Due to the low energy consumption, for example, 6 watts, and the associated favorable energy balance of the actuator is preferably an electromechanical actuator, such as a stepper motor or a servomotor.

Die Erfindung betrifft ferner ein hydraulisches Servo-Lenksystem zur Durchführung des Betriebsverfahrens gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, welches Folgendes aufweist: einen Hydraulikkreis, ein in den Hydraulikkreis eingebundener, eine Unterstützungskraft in ein Lenkgetriebe einleitender Lenkzylinder, ein in den Hydraulikkreis eingebundenes Lenkventil, das die Unterstützungskraft in Abhängigkeit eines an einem Lenkrad anliegenden Lenkmoments einstellt und dessen Ventilcharakteristik durch einen Aktuator zusätzlich modulierbar ist, und eine den Hydraulikkreis speisende, hinsichtlich ihres Förder-Volumenstroms regulierbare Hydraulikpumpe. Das erfindungsgemäße hydraulische Servo-Lenksystem zeichnet sich dadurch aus, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, die ausgelegt ist, einen Betriebszustand durchzuführen, bei dem eine Unterstützungskraftveränderung, die durch eine Variation des Fördervolumens bewirkt wird, durch die Modulierung der Ventilcharakteristik durch den Aktuator unterstützt oder dieser entgegen gewirkt wird.The invention further relates to a hydraulic power steering system for carrying out the method of operation according to one of the preceding claims, comprising: a hydraulic circuit, a steering cylinder which is integrated into the hydraulic circuit and introduces an assisting force into a steering gear, a steering valve which is integrated in the hydraulic circuit and which has the assisting force set as a function of a voltage applied to a steering wheel steering torque and the valve characteristic is additionally modulated by an actuator, and a hydraulic circuit feeding, in terms adjustable flow rate adjustable hydraulic pump. The hydraulic power steering system according to the invention is characterized in that a control unit is provided, which is designed to perform an operating state in which a support force change, which is caused by a variation of the delivery volume, supported by the modulation of the valve characteristic by the actuator or this counteracted.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist.The invention and the technical environment will be explained in more detail with reference to the figure. It should be noted that the figure shows a particularly preferred embodiment of the invention, but this is not limited thereto.

1 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen, hydraulischen Servo-Lenksystem 1. Es handelt sich um ein sogenanntes offenes hydraulisches System. Die nicht dargestellten Räder werden über eine verschiebbare Zahnstange 9 verschwenkt. Die Verschiebung der Zahnstange 9 wird durch Verstellen eines Lenkrades 2 bewirkt, das über eine Lenkspindel 10 in Eingriff mit der Zahnstange 9 steht. Ein lediglich schematisch angedeuteter Lenkzylinder 18 bewirkt in Abhängigkeit des vom Fahrer aufgebrachten Lenkmoments eine Unterstützungskraft in die jeweilige Lenkrichtung. Der Lenkzylinder 18 wird dazu mit hydraulischem Druck eines Hydraulikkreises 3 beaufschlagt. Der Hydraulikkreis 3 umfasst einen Vorratsbehälter 4, eine Hydraulikpumpe 7, ein Überdruckventil 5, einen regelbaren Bypass 6 sowie ein Lenkventil 8. Das Lenkventil 8 dient der Einstellung der Unterstützungskraft in Abhängigkeit des vom Fahrer am Lenkrad 2 angelegten Lenkmoments. Erfindungsgemäß ist das Lenkventil bezüglich seiner Ventilcharakteristik mittels eines elektromotorischen Aktuator 16 regelbar und damit die Unterstützungskraft durch den Aktuator 16 modulierbar. Gleichzeitig ist der Volumenstrom des Hydraulikkreises in Richtung Lenkventil 8 durch ein elektrisch verstellbares Bypassventil 6 regulierbar. Ein Überdruckventil 5 schützt die Pumpe 7 vor Überlastung insbesondere, wenn die Zahnstange 9 gegen den jeweiligen Anschlag verschoben wird. Das Bypassventil 6 und der Aktuator 16 werden durch eine Steuereinheit 11 angesteuert. Die Steuereinheit 11 erhält ferner Messwerte von einem Lenkwinkelsensor 15 und einem Momentsensor 17. Die Steuereinheit wird von einer Fahrzeugspannungsversorgung 13 gespeist und wird über das Zündspannungssignal 14 ein- bzw. ausgeschaltet. Über ein Bussystem 12 (beispielsweise CAN-Bus) kommuniziert die Steuereinheit 11 mit weiterer nicht dargestellter Fahrzeugelektronik beispielsweise der Motorsteuerung und erhält beispielsweise Information betreffend die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit. 1 schematically shows an embodiment of the hydraulic power steering system according to the invention 1 , It is a so-called open hydraulic system. The wheels, not shown, via a sliding rack 9 pivoted. The displacement of the rack 9 is by adjusting a steering wheel 2 causes that via a steering shaft 10 engaged with the rack 9 stands. An only schematically indicated steering cylinder 18 causes depending on the steering torque applied by the driver an assisting force in the respective steering direction. The steering cylinder 18 This is done with hydraulic pressure of a hydraulic circuit 3 applied. The hydraulic circuit 3 includes a reservoir 4 , a hydraulic pump 7 , a pressure relief valve 5 , an adjustable bypass 6 and a steering valve 8th , The steering valve 8th Serves to adjust the support force depending on the driver on the steering wheel 2 applied steering torque. According to the invention, the steering valve with respect to its valve characteristic by means of an electromotive actuator 16 adjustable and thus the support force through the actuator 16 modulated. At the same time, the volume flow of the hydraulic circuit is in the direction of the steering valve 8th through an electrically adjustable bypass valve 6 adjustable. A pressure relief valve 5 protects the pump 7 from overloading especially when the rack 9 is moved against the respective attack. The bypass valve 6 and the actuator 16 be through a control unit 11 driven. The control unit 11 also receives readings from a steering angle sensor 15 and a moment sensor 17 , The control unit is powered by a vehicle power supply 13 powered and is via the ignition voltage signal 14 switched on or off. Via a bus system 12 (For example CAN bus) communicates the control unit 11 with other unillustrated vehicle electronics, for example, the engine control and receives, for example, information regarding the current vehicle speed.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007028529 A1 [0009]
EP 1514766 A1 [0009]
DE 102004015991 A1 [0009]
DE 102004049686 A1 [0017]
DE 102009029532 [0017]

Claims

Operating method for a hydraulic power steering system, in which a support the steering force into a steering gear steering cylinder via a steering valve whose Lenkventilöffnung specifies the support force is integrated into a hydraulic circuit, and the hydraulic circuit is fed by a variable with respect to their flow rate hydraulic pump, wherein the assisting force is adjustable by the steering valve in response to a steering torque applied to a steering wheel and in addition its valve characteristic is modulated by an actuator, characterized in that the operating method provides an operating state in which a supporting force change, which is caused by a variation of the delivery volume, is supported by the modulation of the valve characteristic by the actuator or counteracted this.

Operating method according to claim 1, characterized in that the operating state provides a regulation from a low or lowered value to a higher value of the delivery volume flow and the valve characteristic is changed by the actuator towards a stronger steering assistance.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the operating state is provided only if a steering movement has a steering angle speed and / or steering angle above a predetermined value.

Operating method according to one of the two preceding claims, characterized in that the reduced value of the delivery volume flow is less than 3.5 l / min, more preferably less than 2.3 l / min, even more preferably less than 3 l / min.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the degree of modulation of the valve characteristic by the actuator to the determined by at least one suitable sensor, the driver predetermined steering angle value and / or steering angle speed value and / or steering torque value and / or vehicle speed is coupled.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the steering valve is an open center valve.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the steering valve has a planetary gear for modulating the valve characteristic by the actuator.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic pump is driven by an electric motor.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator is an electromechanical actuator, for example a stepping motor or a servomotor.

Hydraulic power steering system ( 1 ) for carrying out the method of operation according to one of the preceding claims, comprising: a hydraulic circuit ( 3 ), an integrated into the hydraulic circuit, an assisting force in a steering gear introductory steering cylinder ( 18 ), one in the hydraulic circuit ( 3 ) integrated steering valve ( 8th ), which is the supportive force depending on a steering wheel ( 2 ) adjusts the steering torque and its valve characteristic by an actuator ( 16 ) is additionally modulated, and a hydraulic circuit ( 3 ) supplying, with regard to their flow rate adjustable hydraulic pump ( 7 . 6 ), characterized by a control unit ( 11 ) which is designed to perform an operating state in which an assist force change, which is caused by a variation of the delivery volume, by the modulation of the valve characteristic by the actuator ( 16 ) is supported or counteracted.