DE102010043679B4

DE102010043679B4 - Operating method for a hydraulic power steering system and hydraulic power steering system

Info

Publication number: DE102010043679B4
Application number: DE102010043679.8A
Authority: DE
Inventors: Jens-Hauke Müller; Sven Kirschbaum
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: DE102010043679A1; WO2012062500A1

Abstract

Betriebsverfahren für ein hydraulisches Servo-Lenksystem (1), bei dem ein eine Unterstützungskraft in ein Lenkgetriebe einleitender Lenkzylinder (18) über ein Lenkventil (8), dessen Lenkventilöffnung in Abhängigkeit eines an einem Lenkrad (2) anliegenden Lenkmoments die Unterstützungskraft vorgibt, in einen Hydraulikkreis (3) eingebunden ist, und der Hydraulikkreis (3) von einer Hydraulikpumpe (7) gespeist wird, wobei ferner die Stellung des Lenkgetriebes, in Form der Stellung einer Zahnstange (9), detektiert wird und die Unterstützungskraft bei wenigstens einer vorgegebenen Stellung des Lenkgetriebes abgesenkt wird, wobei diese Absenkung der Unterstützungskraft mit Entfernung der Zahnstange (9) von der wenigstens einen vorgegebenen Stellung wenigstens abschnittsweise kontinuierlich zurückgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Zurücknahme nach einem Abschnitt mit unveränderter Lenkventileinstellung unter Durchlaufen einer Hystereseschleife besonders schnell zu ihrer Nulllage hin zurückverstellt wird.Operating method for a hydraulic servo steering system (1), in which a steering cylinder (18) which introduces an assist force into a steering gear via a steering valve (8), the steering valve opening of which specifies the assist force depending on a steering torque applied to a steering wheel (2). Hydraulic circuit (3) is integrated, and the hydraulic circuit (3) is fed by a hydraulic pump (7), the position of the steering gear, in the form of the position of a rack (9), also being detected and the supporting force at at least one predetermined position of the Steering gear is lowered, this lowering of the supporting force being continuously withdrawn at least in sections as the rack (9) is removed from the at least one predetermined position, characterized in that this withdrawal takes place particularly quickly towards its zero position after a section with unchanged steering valve setting while passing through a hysteresis loop is reset.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für 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. Konkret betrifft die Erfindung ein Betriebsverfahren für ein hydraulisches Servo-Lenksystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein hydraulisches Servo-Lenksystem zur Durchführung eines solchen Betriebsverfahrens nach dem Oberbegriff von Anspruch 12.The invention relates to an operating method for a hydraulic servo steering system, in particular with an open center (open center steering system), wherein a steering cylinder which introduces the supporting force into a steering gear is integrated into a hydraulic circuit via a steering valve and a hydraulic pump feeds the hydraulic circuit, i.e. the hydraulic fluid pressurized. Specifically, the invention relates to an operating method for a hydraulic power steering system according to the preamble of claim 1 and a hydraulic power steering system for carrying out such an operating method according to the preamble of claim 12.

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 anliegenden Torsionsmoment gekoppelt ist, was wiederum dem vom Fahrer aufgebrachten Lenkmoment entspricht. Damit gibt das Lenkventil die Abhängigkeit zwischen Lenkmoment und Unterstützungskraft vor.A common hydraulic power steering system of a motor vehicle, for example a passenger car, is used to adjust the steering of the wheels, in particular the front wheels, of a two-lane motor vehicle. The wheels are pivoted or turned around their steering axis using a steering gear. This is initiated by the driver of the motor vehicle with his steering wheel, which is connected to the steering gear via a steering spindle with the interposition of a so-called torsion bar. A supporting force can be introduced into this steering gear via a so-called steering cylinder designed as a hydraulic synchronous cylinder. This is done depending on a steering angle specified by the driver with his steering wheel via a steering valve, the actuation of which is coupled to the torsion bar or to the torsional moment applied to it, which in turn corresponds to the steering torque applied by the driver. The steering valve thus specifies the dependency between steering torque and support 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 Lenken gegen die mechanischen Endanschläge der Zahnstange, die die Verschiebebeweglichkeit der Zahnstange und damit die Verschwenkbarkeit der Räder begrenzen, wird besonders viel 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. Ferner ist es bei den bekannten Systemen möglich, durch Halten der Lenkung am Endanschlag die Hydraulikpumpe zu überhitzen und zu zerstören. Auch wird das dabei von der Pumpe abgegebene Geräusch („Heulen“) als unangenehm empfunden. Auch sind die meist an der Zahnstange und an dem die Zahnstange verschiebbar lagernden Lenkungsgehäuse vorgesehenen Endanschläge nachteilig so stabil auszulegen, dass Sie der Beanspruchung dauerhaft standhalten.Such common 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, the disadvantage of these common systems on the market is their relatively poor efficiency, which is caused by high power losses and increases the fuel consumption of the motor vehicle or its drive unit, which also provides the power steering energy. The reason for the relatively high power loss is the applied principle of 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 middle position (“open center”, “open-center”, “floating position”) in which the steering valve is constantly flowed through, i.e 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 connected to one another. Due to the flow resistance of all hydraulic lines and the other components through which flow occurs, such as steering valve, filter, cooler, a power loss is generated which many times exceeds the steering power ultimately required to support the driver. In particular, when steering against the mechanical end stops of the rack, which limit the displacement of the rack and thus the pivoting of the wheels, a particularly large amount of hydraulic power is consumed, which leads to an increase in the temperature of the hydraulic medium and to the aforementioned increase in the fuel consumption of the motor vehicle whose drive unit directly or indirectly drives the hydraulic pump to deliver the hydraulic medium that provides the steering support. Furthermore, in the known systems it is possible to overheat and destroy the hydraulic pump by holding the steering at the end stop. The noise (“howling”) emitted by the pump is also perceived as unpleasant. The disadvantage is that the end stops usually provided on the rack and on the steering housing that slidably supports the rack must be designed to be so stable that they can withstand the stress over the long term.

Es besteht daher das allgemeine Bestreben, die Verluste des hydraulischen Systems zu verringern. Unter der Prämisse Kraftstoff zu sparen, besteht ferner die Absicht, die Fahrzeugkomponenten leichter und/oder kleiner ausbilden zu können.There is therefore a general desire to reduce the losses of the hydraulic system. Under the premise of saving fuel, there is also the intention to be able to make the vehicle components lighter and/or smaller.

Ein gattungsbildender Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, ist in der DE 10 2006 033 655 A1 offenbart, die eine hydraulische Servolenkung mit einem Servolenkventil betrifft. In dem entsprechenden Verfahren zur Steuerung der hydraulischen Servolenkung laufen folgende Schritte ab: Es wird überwacht, ob sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt; wenn erkannt wird, dass sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt, werden mittels eines Aktors die Ventilhülse und die Ventilwelle relativ zueinander so verdreht, dass eine Lenkunterstützung aktiv beeinflußt wird. Weiterhin sind Betriebsverfahren bzw. hydraulische Servo-Lenksysteme aus der EP 0 962 377 A2 bekannt, die ein Verfahren zur Steuerung eines elektrohydraulischen Servolenkungssystems mit einem Elektromotor mit variabler Drehzahl zum Pumpen von Hydraulikflüssigkeit in dem System betrifft. Das entsprechend Verfahren umfasst das Überwachen eines Fahrzeuglenkradwinkels und das Bestimmen, ob der Fahrzeuglenkradwinkel eine Lenkweggrenze überschreitet. Wenn der Lenkweggrenzwert überschritten wird, reduziert das Verfahren die gewünschte Motordrehzahl auf eine vorbestimmte Enddrehzahl, bis der Lenkradwinkel unter den Lenkweggrenzwert fällt. Dementsprechend soll Energie gespart werden, indem die verbrauchte Leistung reduziert wird, während das Lenksystem an seiner Lenkweggrenze gehalten wird.A generic prior art from which the present invention is based is in the DE 10 2006 033 655 A1 disclosed, which relates to a hydraulic power steering system with a power steering valve. The following steps take place in the corresponding method for controlling the hydraulic power steering: It is monitored whether the power steering system is moving towards an end position; If it is detected that the power steering system is moving towards an end position, the valve sleeve and the valve shaft are rotated relative to one another by means of an actuator in such a way that steering assistance is actively influenced. Furthermore, operating procedures and hydraulic power steering systems are from the EP 0 962 377 A2 known which relates to a method for controlling an electro-hydraulic power steering system with a variable speed electric motor for pumping hydraulic fluid in the system. The corresponding method includes monitoring a vehicle steering wheel angle and determining whether the vehicle steering wheel angle exceeds a steering travel limit. If the steering travel limit is exceeded, the method reduces the desired engine speed to a predetermined final speed until the steering wheel angle falls below the steering travel limit. Accordingly, energy should be saved by reducing the power consumed while maintaining the steering system at its steering travel limit.

Vor dem Hintergrund der Nachteile des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulisches Servo-Lenksystems hinsichtlich Gewicht, Zuverlässigkeit, Geräusch und/oder Wirkungsgrad zu verbessern.Given the disadvantages of the prior art, it is therefore the object of the present invention to improve a hydraulic power steering system in terms of weight, reliability, noise and/or efficiency.

Diese Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein hydraulisches Servo-Lenksystem gemäß Anspruch 12 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 an operating method according to claim 1 and by a hydraulic power steering system according to claim 12. Advantageous refinements are the subject of the dependent claims. It should be noted that the features listed individually in the patent claims can be combined with one another in any technologically sensible manner and show further refinements of the invention. The description, particularly 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 wird mittels einer Hydraulikpumpe gespeist, die das Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt, um eine Zirkulation zu bewirken. Erfindungsgemäß sind ferner Mittel zur Detektion der Stellung des Lenkgetriebes vorgesehen, mit denen eben diese Stellung detektiert werden kann. Derartige Mittel umfassen nicht nur Mittel, die eine Detektion dieser Stellung unmittelbar am Lenkgetriebe, wie der Zahnstange vornehmen, sondern auch die Stellung indirekt detektieren, also an Komponenten, die sich relativ mit der Zahnstange bewegen. Bevorzugt handelt es sich um einen Lenkwinkelsensor, der beispielsweise den Einschlagwinkel des Lenkrades an der Lenkstange detektiert. Es ist ferner denkbar, den Lenkwinkel an der Verschwenkbewegung bzw. - Stellung eines durch die Zahnstange angetriebenen Achsschenkels zu detektieren. The operating method according to the invention for a hydraulic servo steering system provides that a steering cylinder which introduces the supporting force into a steering gear is integrated into a hydraulic circuit via a steering valve, the steering valve opening of which specifies the supporting force. The hydraulic circuit is powered by a hydraulic pump that pressurizes the hydraulic fluid to cause circulation. According to the invention, means for detecting the position of the steering gear are also provided, with which this position can be detected. Such means not only include means that detect this position directly on the steering gear, such as the rack, but also detect the position indirectly, i.e. on components that move relative to the rack. It is preferably a steering angle sensor which, for example, detects the steering angle of the steering wheel on the handlebar. It is also conceivable to detect the steering angle based on the pivoting movement or position of a steering knuckle driven by the rack.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Unterstützungskraft bei wenigstens einer vorgegebenen Stellung des Lenkgetriebes, konkret der Zahnstange, gesenkt wird. Darunter ist zu verstehen, dass eine stellungsabhängige Beeinflussung des Lenksystems erfolgt, die in einer Reduzierung der Unterstützungskraft gegenüber dem unbeeinflussten Lenksystem resultiert. Dies geschieht beispielsweise unter anderem mittels einer Steuereinheit die Stellungsdetektion ausgewertet und eine Senkung der Unterstützungskraft bewirkt.According to the invention it is provided that the supporting force is reduced at at least one predetermined position of the steering gear, specifically the rack. This means that the steering system is influenced depending on the position, which results in a reduction in the support force compared to the uninfluenced steering system. This is done, for example, by means of a control unit, the position detection is evaluated and the support force is reduced.

Dadurch kann stellungsabhängig der Wirkungsgrad und damit die Gesamtenergiebilanz des hydraulischen Systems verbessert werden. Bevorzugt sind zwei den jeweiligen Endstellungen der Zahnstange zugeordnete, vorgegebene Stellungen vorgesehen. Die Stellungen können, müssen aber nicht zwangsläufig gleich sein müssen. Dadurch, dass bestimmungsgemäß die Unterstützungskraft an den Endstellungen gesenkt wird, sind die mechanischen Anforderungen an die Anschlagseinrichtungen, die die Relativverschiebung zwischen Zahnstange und Lenkungsgehäuse begrenzen, geringer. Es kann Gewicht bei dem Gesamtsystem eingespart werden und damit Kraftstoff bei dem so ausgerüsteten Kraftfahrzeug eingespart werden. Ferner kann ein die Pumpe vor Überbelastung bei Erreichen der Endanschläge schützendes Überdruckventil vorteilhaft entfallen.This allows the efficiency and thus the overall energy balance of the hydraulic system to be improved depending on the position. Two predetermined positions assigned to the respective end positions of the rack are preferably provided. The positions can, but do not necessarily have to be, the same. Because the supporting force at the end positions is reduced as intended, the mechanical demands on the stop devices that limit the relative displacement between the rack and steering housing are lower. Weight can be saved in the overall system and thus fuel can be saved in the motor vehicle equipped in this way. Furthermore, a pressure relief valve that protects the pump from overload when the end stops are reached can advantageously be omitted.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der von der Hydraulikpumpe geförderte Volumenstrom verstellt bzw. eingestellt werden, wobei dies an der Pumpe selbst oder einem nachgeschalteten Ventil geregelt werden kann. Beispielsweise erfolgt die Verstellung elektromechanisch, elektrohydraulisch oder hydraulisch. Der Begriff regulierbar ist weit auszulegen und umfasst die Möglichkeit, dass die Hydraulikpumpe jedoch auch zwischen zwei oder mehr Förderstufen mit unterschiedlichem Förder-Volumenstrom schaltbar ist. Eine regelbare Hydraulikpumpe im Sinne der Erfindung kann auch vom Antriebsaggregat des Fahrzeugs über eine regelbare Kupplung angetrieben werden. Erfindungsgemäß wird bei Erreichen der vorbestimmten Stellung das Fördervolumen gesenkt. Dadurch wird der Geräuschpegel gesenkt und insbesondere an den Endstellungen der Zahnstange die Belastung der Hydraulikpumpe vermindert. Dadurch werden die Komponenten des Hydraulikkreises geschont. Aufgrund der einfachen Regulierbarkeit wird die Hydraulikpumpe bevorzugt elektromotorisch angetrieben.According to a preferred embodiment, the volume flow conveyed by the hydraulic pump can be adjusted or adjusted, and this can be regulated on the pump itself or a downstream valve. For example, the adjustment is carried out electromechanically, electrohydraulic or hydraulically. The term adjustable is to be interpreted broadly and includes the possibility that the hydraulic pump can also be switched between two or more delivery stages with different delivery volume flows. A controllable hydraulic pump in the sense of the invention can also be driven by the drive unit of the vehicle via a controllable clutch. According to the invention, the delivery volume is reduced when the predetermined position is reached. This reduces the noise level and reduces the load on the hydraulic pump, particularly at the end positions of the rack. This protects the components of the hydraulic circuit. Because it is easy to regulate, the hydraulic pump is preferably driven by an electric motor.

Das Lenkventil bewirkt das Einstellen der Unterstützungskraft durch Variation einer Lenkventilöffnung des Lenkventils und damit in direkter Abhängigkeit eines an einem Lenkrad anliegenden Lenkmoments. 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.The steering valve causes the support force to be adjusted by varying a steering valve opening of the steering valve and thus in direct dependence on a steering torque applied to a steering wheel. According to a preferred embodiment, the steering valve is an open center valve. A major 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 based on the fact that with relatively large adjustment ranges of the steering valve, the hydraulic volume flow in the power steering system can be adjusted continuously and without sudden changes in the flow.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist gleichzeitig und zusätzlich das Verhältnis zwischen Lenkventilöffnung und anliegendem Lenkmoment damit die Ventilcharakteristik (auch „Boost-Kurve“ genannt) des Lenkventils durch einen Aktuator modulierbar. Derartige Lenkventile sind beispielsweise aus der DE 10 2007 028 529 A1 , der EP 1 514 766 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.In an advantageous embodiment, the relationship between is simultaneously and additionally Steering valve opening and applied steering torque means that the valve characteristics (also called “boost curve”) of the steering valve can be modulated by an actuator. Such steering valves are, for example, from DE 10 2007 028 529 A1 , the EP 1 514 766 A1 and the DE 10 2004 015 991 A1 known and were developed under the term “torque superposition” in order to expand the functionality of the hydraulic steering with regard to automatic parking and lane keeping functions. While in conventional steering valves the steering valve opening and thus the steering assistance provided is directly related to the steering torque applied to the steering wheel, here an additional superimposed adjustment is made possible by an actuator. For example, in a conventional steering system, the pinion shaft in engagement with the rack and the valve sleeve are firmly connected to one another, while in these valves according to the invention, for example, a relative movement caused by the actuator is possible. There are various technical approaches that are familiar to those skilled in the art.

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 A1 beschriebene Ausgestaltung. Der Aktuator ist beispielsweise ein Schrittmotor oder ein Servomotor.According to a preferred embodiment, the steering valve has a planetary gear for modulating the valve characteristics by the actuator. Such steering valves are characterized by a particularly quick and precise adjustability of the valve characteristics. Such a steering valve is from the DE 10 2004 049 686 A1 known. The one in the is even more preferred DE 10 2009 029 532 A1 described configuration. The actuator is, for example, a stepper motor or a servo motor.

Erfindungsgemäß wird diese Funktionalität der Momentenüberlagerung eben nicht oder eben nicht nur für ein aktives Lenken sondern nun dazu genutzt, die Unterstützungskraft zahnstangenstellungsabhängig zu reduzieren. Dies kann ohne aber auch zusätzlich zur Absenkung des Förder-Volumens der Hydraulikpumpe erfolgen. Neben den zuvor genannten Vorteilen kann so ein ruhigeres Ansprechverhalten der Lenkung über den gesamten Lenkbereich erreicht werden.According to the invention, this functionality of torque superimposition is not used, or not only for active steering, but is now used to reduce the supporting force depending on the rack position. This can be done without or in addition to reducing the delivery volume of the hydraulic pump. In addition to the advantages mentioned above, a smoother steering response can be achieved across the entire steering range.

Bevorzugt erfolgt die Absenkung der Unterstützungskraft nicht nur bei Erreichen einer vorgegebenen Stellung, sondern sie erfolgt schon vorher mit Annäherung an die wenigstens eine vorgegebene Stellung kontinuierlich. Dadurch wird ein als besonders angenehm wahrgenommenes Lenkverhalten erreicht. Insbesondere wird bei hohen Lenkwinkelgeschwindigkeiten erreicht, dass mit Erreichen der vorgegebenen Stellung die Unterstützungskraft gesenkt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Lenkgeschwindigkeit ermittelt und in Abhängigkeit dieser Geschwindigkeit die Annäherungsgrenze an die vorbestimmte Stellung festgelegt, bei der Absenkung die Unterstützungskraft einsetzt und/oder die Stärke der kontinuierlichen Absenkung festgelegt.Preferably, the support force is lowered not only when a predetermined position is reached, but also occurs continuously beforehand as the at least one predetermined position is approached. This results in steering behavior that is perceived as particularly pleasant. In particular, at high steering angular speeds, the support force is reduced when the predetermined position is reached. According to a preferred embodiment, the steering speed is determined and, depending on this speed, the approach limit to the predetermined position is determined, during the lowering the supporting force is used and / or the strength of the continuous lowering is determined.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Variation der Unterstützungskraft nicht nur stellungsabhängig, sondern auch als Funktion des Lenkmomentes darstellbar.In a preferred embodiment, the variation of the support force is not only position-dependent, but can also be represented as a function of the steering torque.

Erfindungsgemäß wird die Unterstützungskraftabsenkung mit Entfernung der Zahnstange von der wenigstens einen vorgegebenen Stellung wenigstens abschnittsweise kontinuierlich wieder zurückgenommen. Beispielsweise kann die Rücknahme bei gleicher Änderung des Lenkwinkels stärker sein, als bei der zuvor beschriebenen kontinuierlichen Absenkung, um schneller die unbeeinflusste Unterstützungskraft zu erreichen.According to the invention, the support force reduction is continuously reduced at least in sections as the rack is removed from the at least one predetermined position. For example, with the same change in the steering angle, the reduction can be stronger than with the previously described continuous lowering in order to achieve the unaffected support force more quickly.

Erfindungsgemäß wird diese Zurücknahme nach einem Abschnitt mit unveränderter Lenkventileinstellung unter Durchlaufen einer Hystereseschleife besonders schnell zu ihrer Nulllage hin zurückverstellt.According to the invention, this withdrawal is adjusted particularly quickly back to its zero position after a section with unchanged steering valve setting while passing through a hysteresis loop.

Die Stellungsdetektion kann auch dazu genutzt werden, die Absenkung zu variieren. Beispielsweise wird bei einer Entfernungsbewegung von der vorgegebenen Stellung und einem Wechsel in eine Annäherungsbewegung vor dem Überschreiten der Annäherungsgrenze eine stärkere Absenkung der Unterstützungskraft gewählt, als sie bei einer Annäherung aus einer Stellung jenseits der Annäherungsgrenze gewählt wäre.The position detection can also be used to vary the lowering. For example, when moving away from the predetermined position and changing into an approach movement, a greater reduction in the support force is selected before the approach limit is exceeded than would be selected when approaching from a position beyond the approach limit.

Die Erfindung betrifft ferner ein hydraulisches Servo-Lenksystem zur Durchführung des Betriebsverfahrens in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, 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, sowie eine Hydraulikpumpe, die den Hydraulikkreis speist, wobei die Hydraulikpumpe hinsichtlich ihres Förder-Volumenstroms regulierbar ist und/oder die Ventilcharakteristik des Lenkventils durch einen Aktuator zusätzlich modulierbar ist, und Mittel zur Detektion der Stellung der Zahnstange. Das erfindungsgemäße Servo-Lenksystem weist eine Steuereinheit auf, die ausgelegt ist, dass die Unterstützungskraft bei wenigstens einer vorgegebenen Stellung der Zahnstange durch Absenken des Fördervolumens der Hydraulikpumpe und/oder Modulation der Ventilcharakteristik abgesenkt wird, wobei diese Absenkung der Unterstützungskraft mit Entfernung der Zahnstange von der wenigstens einen vorgegebenen Stellung wenigstens abschnittsweise kontinuierlich zurückgenommen wird. Erfindungsgemäß wird diese Zurücknahme nach einem Abschnitt mit unveränderter Lenkventileinstellung unter Durchlaufen einer Hystereseschleife besonders schnell zu ihrer Nulllage hin zurückverstellt.The invention further relates to a hydraulic servo steering system for carrying out the operating method in one of the previously described embodiments, which has the following: a hydraulic circuit, a steering cylinder integrated into the hydraulic circuit and introducing a support force into a steering gear, a steering valve integrated into the hydraulic circuit, which Support force adjusts depending on a steering torque applied to a steering wheel, as well as a hydraulic pump that feeds the hydraulic circuit, the hydraulic pump being adjustable in terms of its delivery volume flow and / or the valve characteristic of the steering valve can be additionally modulated by an actuator, and means for detecting the position the rack. The servo steering system according to the invention has a control unit which is designed so that the support force is lowered at at least one predetermined position of the rack by lowering the delivery volume of the hydraulic pump and / or modulation of the valve characteristics, this reduction in the support force being achieved with the removal of the rack from the at least one predetermined position is continuously withdrawn at least in sections. According to the invention This withdrawal is adjusted particularly quickly back to its zero position after a section with unchanged steering valve setting while running through a hysteresis loop.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:

1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen, hydraulischen Servo-Lenksystems.
2 eine Darstellung der stellungsabhängigen Absenkung der Unterstützungskraft.

The invention and the technical environment are explained in more detail below using the figures. It should be noted that the figures show a particularly preferred embodiment variant of the invention, but this is not limited to this. It shows schematically:

1 a schematic view of an embodiment of the hydraulic power steering system according to the invention.
2 a representation of the position-dependent reduction in the support force.

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 Lenkstange 10, auch Lenkspindel genannt, 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. In der gezeigten Ausführungsform ist das Lenkventil 8 bezüglich seiner Ventilcharakteristik mittels eines elektromotorischen Aktuator 16 regelbar und damit ist die Unterstützungskraft durch den Aktuator 16 modulierbar. Gleichzeitig ist der von der Hydraulikpumpe erzeugte Volumenstrom des Hydraulikkreises in Richtung Lenkventil 8 durch ein elektrisch verstellbares Bypassventil 6 regulierbar. 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 shows schematically an embodiment of the hydraulic power steering system 1 according to the invention. It is a so-called open hydraulic system. The wheels, not shown, are pivoted via a movable rack 9. The displacement of the rack 9 is effected by adjusting a steering wheel 2, which is in engagement with the rack 9 via a handlebar 10, also called a steering spindle. A steering cylinder 18, which is only indicated schematically, causes an assist force in the respective steering direction depending on the steering torque applied by the driver. For this purpose, the steering cylinder 18 is subjected to hydraulic pressure from a hydraulic circuit 3. 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 8. The steering valve 8 is used to adjust the assistance force depending on the steering torque applied to the steering wheel 2 by the driver. In the embodiment shown, the steering valve 8 can be regulated with regard to its valve characteristics by means of an electromotive actuator 16 and the support force can therefore be modulated by the actuator 16. At the same time, the volume flow of the hydraulic circuit generated by the hydraulic pump in the direction of the steering valve 8 can be regulated by an electrically adjustable bypass valve 6. The bypass valve 6 and the actuator 16 are controlled by a control unit 11. The control unit 11 also receives measured values from a steering angle sensor 15 and a torque sensor 17. The control unit is powered by a vehicle voltage supply 13 and is switched on or off via the ignition voltage signal 14. The control unit 11 communicates via a bus system 12 (for example CAN bus) with further vehicle electronics (not shown), for example the engine control, and receives, for example, information regarding the current vehicle speed.

Von dem Lenkwinkelsensor 15 erhält das Steuersystem die Stellungsinformation der Zahnstange 9. Bei Annäherung an die beiden Endstellungen der Zahnstange wird mittels Verstellung der Ventilcharakteristik des Lenkventils 8 durch den Aktuator 16 und/oder durch Absenkung des Fördervolumens durch Verstellung des Bypassventils 6 die Unterstützungskraft abgesenkt. Damit werden die Belastungen der Komponenten beim Anschlagen der Zahnstange 9 bei Erreichen ihrer Endstellungen beispielsweise an das Lenkungsgehäuse minimiert. Das bei der in der 1 dargestellten Ausführungsform gezeigte Überdruckventil 5, welches die Pumpe 7 vor Überlastung schonen soll, wenn die Zahnstange 9 gegen den jeweiligen Anschlag verschoben wird, kann vorteilhaft entfallen.The control system receives the position information of the rack 9 from the steering angle sensor 15. When approaching the two end positions of the rack, the supporting force is reduced by adjusting the valve characteristics of the steering valve 8 through the actuator 16 and/or by lowering the delivery volume by adjusting the bypass valve 6. This minimizes the loads on the components when the rack 9 hits the steering housing when it reaches its end positions, for example. That at the in the 1 The pressure relief valve 5 shown in the illustrated embodiment, which is intended to protect the pump 7 from overloading when the rack 9 is moved against the respective stop, can advantageously be omitted.

In 2 wird am Beispiel der Beeinflussung d.h. der Verstellung der Ventilcharakteristik des Lenkventils 8 die erfindungsgemäße Vorgehensweise erläutert. Es ist die Beeinflussung dieser Ventilcharakteristik des Lenkventils in Abhängigkeit des Lenkwinkels dargestellt. Beispielsweise bemisst sich der Beeinflussungsgrad mit dem Maß der Relativverdrehung der Lenkventilhülse. Es dürfte dem Fachmann klar sein, dass in Abhängigkeit des anliegenden Lenkmoments die Unterstützungskraft variieren kann und hier nur der lenkwinkelabhängige Grad der Beeinflussung dieser Unterstützungskraft dargestellt ist. Die Nulllage definiert die Unterstützungskraft zum Zeitpunkt des Aktivwerdens der beschriebenen Funktionalität. Hierbei können aber durchaus bereits andere Funktionalitäten aktiv sein, welche sich entweder der Variation der Unterstützungskraft des Lenkventiles durch den Aktuator und/oder der Hydraulikpumpe bedienen. Prinzipiell wird aber davon ausgegangen, dass in der Nulllage keine Beeinflussung vorgesehen und die Unterstützungskraft nur durch das Lenkventil und gegebenenfalls durch den Volumenstrom der Hydraulikpumpe eingestellt wird. Der maximale Lenkwinkel wird durch die vorgegebene Endstellung der Zahnstange vorgegeben. Mit größer werdendem Lenkwinkel und bei Überschreiten einer Annäherungsgrenze nimmt die durch den Aktuator bewirkte Verstellung des Lenkventils und damit der Grad der Lenkventilbeeinflussung linear oder progressiv oder degressiv zu, um eine Abnahme der Unterstützungskraft gegenüber einem unverstellten Lenkventil zu bewirken, siehe Kurve 1. Bei der umgekehrten Lenkbewegung, weg von der vorgegebenen Endstellung, wird nach einem Abschnitt mit unveränderter Lenkventileinstellung (Darstellung einer Hysterese um z.B. einen „Gummibandeffekt“ zu vermeiden) die Lenkventilcharakteristik besonders schnell hin zu ihrer Nulllage zurückverstellt, um schon vor der Annäherungsgrenze den unbeeinflussten Zustand, also die Nulllage, zu erreichen, siehe Kurve 2. Bei einer Entfernungsbewegung von der vorgegebenen Endstellung und einem Wechsel in eine Annäherungsbewegung vor dem Überschreiten der Annäherungsgrenze ist eine starke Absenkung der Unterstützungskraft und damit eine größerer Verstellgrad der Ventilcharakteristik in Abhängigkeit des Lenkwinkels vorgesehen, als sie bei einer Annäherung aus einer Stellung jenseits der Annäherungsgrenze vorgesehen ist.In 2 The procedure according to the invention is explained using the example of influencing, that is, adjusting the valve characteristics of the steering valve 8. The influence of this valve characteristic of the steering valve is shown depending on the steering angle. For example, the degree of influence is measured by the degree of relative rotation of the steering valve sleeve. It should be clear to the person skilled in the art that the support force can vary depending on the applied steering torque and only the steering angle-dependent degree of influence on this support force is shown here. The zero position defines the support force at the time the described functionality becomes active. However, other functionalities can already be active here, which either use the variation of the support force of the steering valve through the actuator and/or the hydraulic pump. In principle, however, it is assumed that no influence is provided in the zero position and that the support force is only adjusted by the steering valve and, if necessary, by the volume flow of the hydraulic pump. The maximum steering angle is determined by the specified end position of the rack. As the steering angle increases and when an approach limit is exceeded, the adjustment of the steering valve caused by the actuator and thus the degree of influence on the steering valve increases linearly or progressively or degressively in order to cause a decrease in the support force compared to an unadjusted steering valve, see curve 1. In the opposite case Steering movement, away from the specified end position, after a section with unchanged steering valve setting (representation of a hysteresis to avoid a "rubber band effect", for example), the steering valve characteristic is adjusted back to its zero position particularly quickly in order to reach the uninfluenced state, i.e. the zero position, before the approach limit , see curve 2. With a distance movement from the specified end position and a change to an approach movement before the If the approach limit is exceeded, a strong reduction in the support force and thus a greater degree of adjustment of the valve characteristics depending on the steering angle is provided than is provided when approaching from a position beyond the approach limit.

Claims

Operating method for a hydraulic servo steering system (1), in which a steering cylinder (18) which introduces an assist force into a steering gear via a steering valve (8), the steering valve opening of which specifies the assist force depending on a steering torque applied to a steering wheel (2). Hydraulic circuit (3) is integrated, and the hydraulic circuit (3) is fed by a hydraulic pump (7), the position of the steering gear, in the form of the position of a rack (9), also being detected and the supporting force at at least one predetermined position of the Steering gear is lowered, this lowering of the supporting force being continuously withdrawn at least in sections as the rack (9) is removed from the at least one predetermined position, characterized in that this withdrawal takes place particularly quickly towards its zero position after a section with unchanged steering valve setting while passing through a hysteresis loop is reset.

Operating procedures in accordance with Claim 1 , whereby a delivery volume flow of the hydraulic pump (7) can be regulated and the position-dependent reduction in the support force is brought about by a reduction in the delivery volume of the hydraulic pump (7).

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that a valve characteristic of the steering valve (8) can be modulated by an actuator (16) and that the reduction in the support force is brought about by modulating the valve characteristic by means of the actuator (16).

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that two predetermined positions assigned to the respective end positions of the rack (9) are provided.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the lowering of the supporting force is continuously lowered as it approaches at least when an approach limit to the at least one predetermined position is exceeded.

Operating procedures in accordance with Claim 5 , characterized in that the approach limit and / or the strength of the continuous reduction of the support force when approaching the at least one predetermined position takes place as a function of a steering angular speed.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the variation of the support force can be represented as a function of the steering torque.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the rack (9) is detected with a steering angle sensor (15).

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the steering valve (8) has a planetary gear for modulating the valve characteristics by the actuator (16).

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic pump (7) is driven by an electric motor.

Operating method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (16) is an electromechanical actuator, for example a stepper motor or a servo motor.

Hydraulic servo steering system (1) for carrying out the operating method according to one of the preceding claims, comprising: a steering gear (9), a hydraulic circuit (3), a steering cylinder (18) integrated into the hydraulic circuit (3) and introducing a supporting force into a steering gear. , a steering valve (8) integrated into the hydraulic circuit (3), which adjusts the support force depending on a steering torque applied to a steering wheel (2), and a hydraulic pump (6, 7) which feeds the hydraulic circuit (3), the hydraulic pump (6, 7) can be regulated with regard to their delivery volume flow and/or the valve characteristics of the steering valve (8) can be additionally modulated by an actuator (16), and means (15) for detecting the position of the rack (9), as well as further comprising a control unit (11) which is designed to lower the support force at at least one predetermined position by lowering the delivery volume of the hydraulic pump (6, 7) and/or modulating the valve characteristics, this reduction in the support force being achieved with the removal of the rack (9). the at least one predetermined position at least in sections continuously is withdrawn, characterized in that this withdrawal is adjusted particularly quickly back to its zero position after a section with unchanged steering valve setting while passing through a hysteresis loop.