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Die Erfindung betrifft ein Servosystem für ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug sowie ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug, das ein erfindungsgemäßes Servosystem aufweist.
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Servolenkungen ermöglichen eine direkte Übertragung einer Drehung eines Lenkrads auf eine Lenkachse eines Fahrzeugs durch Verstärkung einer zum Drehen des Lenkrads aufgebrachten Lenkkraft. Dies ist insbesondere bei langsamer Fahrt, wie z.B. beim Rangieren von Vorteil, da hierbei besonders hohe Kräfte zum Lenken der Räder erforderlich sind. Damit ein möglichst realitätsnahes Fahrgefühl erhalten bleibt, wirken Servolenkungen bidirektional, so dass neben einer Verstärkung der Lenkkraft von außen auf die Lenkachse wirkende Kräfte abgeschwächt auf das Lenkrad übertragbar sind. Unebenheiten der Fahrbahn sind somit während der Fahrt am Lenkrad spürbar. Servolenkungen weisen zur Verstärkung der Lenkkraft beispielsweise ein hydraulisches Lenksystem mit einem Servo zum Verstärken der Lenkkraft und einer Hydraulikpumpe zum Versorgen des Servos mit einer Hydraulikflüssigkeit unter einem Versorgungsdruck sowie einen Ausgleichsbehälter auf. Derartige Servos werden auch als Servoeinheiten oder Lenkservos bezeichnet.
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Bei herkömmlichen hydraulischen Lenksystemen sind der Servo und die Hydraulikpumpe voneinander getrennte Einheiten, die separat verbaut werden müssen. Hierdurch entsteht bei einer vergrößerten Teilevielfalt ein erhöhter Montageaufwand beim Einbau des Servos und der Hydraulikpumpe. Ferner weisen bekannte hydraulische Lenksysteme einen hohen Platzbedarf auf, insbesondere wenn zum Erhöhen einer Betriebssicherheit der Servolenkung eine Redundanz von funktionalen Einheiten, wie z.B. Hydraulikpumpen, bereitgestellt werden soll. Ferner sind bei bekannten Servolenkungen Zylinderkammern des Servos oftmals über Hydraulikschläuche mit der Hydraulikpumpe verbunden. Derartige Hydraulikschläuche stellen eine besondere Schwachstelle hydraulischer Lenksysteme dar, da sie eine besonders hohe Ausfallwahrscheinlichkeit, beispielsweise durch Platzen oder Abrutschen des Hydraulikschlauchs, aufweisen. Ferner sind Hydraulikschläuche bei der Montage des hydraulischen Lenksystems nur sehr aufwändig montierbar.
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Bei der Auslegung von Lenksystemen für Lastkraftwagen (LKW), insbesondere für LKW, die zum hoch automatisierten oder vollautomatisierten Fahren bestimmt sind, wird potenziellen Schwachstellen des Lenksystems durch eine Redundanz funktionaler Einheiten des Lenksystems Rechnung getragen. Bekannt sind beispielsweise Lenksysteme, die zum Drehen der Lenksäule zwei Elektromotoren aufweisen, deren Eingriff durch ein hydraulisches System, z.B. mittels eines Servos, verstärkt wird. Die Elektromotoren werden jeweils von einer separaten Energiequelle mit Strom versorgt, so dass bei Ausfall einer Energiequelle zumindest ein Elektromotor in Betrieb bleiben kann. Oftmals ist eine Leistung der Elektromotoren so groß ausgelegt, dass bereits einer der zwei Elektromotoren zum Drehen der Lenksäule ausreicht. Derartige Lenksysteme sind daher insbesondere durch sehr hohe Investitionskosten gekennzeichnet und weisen oftmals einen großen Platzbedarf auf. Ein großer Platzbedarf ist insbesondere von Nachteil, da die Komponenten von Lenksystemen in einem Bereich der Lenksäule des Fahrzeugs anzuordnen sind und ein Bauraum in diesem Bereich normalerweise stark begrenzt ist.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Servosystem für ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug sowie ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, die die Nachteile des Stands der Technik beheben bzw. zumindest teilweise beheben. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Servosystem für ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug sowie ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug zu schaffen, die einen kompakten Aufbau aufweisen sowie auf einfache und kostengünstige Weise mit einem geringeren Montageaufwand an einem Kraftfahrzeug montierbar sind.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Servosystem für ein hydraulisches Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein hydraulisches Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Servosystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Lenksystem und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Servosystem für ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug, aufweisend ein Servogehäuse mit einem Gehäuseinnenraum, wobei ein Teil des Servogehäuses als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, wobei der Hydraulikzylinder mindestens eine Zylinderkammer sowie einen in der Zylinderkammer verfahrbaren Hydraulikkolben aufweist. Ferner weist das Servosystem eine Aktuatorvorrichtung zum Regeln eines Beaufschlagens der Zylinderkammer mit einer Hydraulikflüssigkeit und eine Ausgangsschnittstelle zum Übertragen eines Ausgangsmoments auf eine anschließbare Lenkvorrichtung auf. Das Servosystem weist eine erste Hydraulikpumpe mit einem ersten Pumpenantrieb auf, die an dem Servogehäuse befestigt ist und zum Versorgen der Zylinderkammer mit Hydraulikflüssigkeit mit dieser fluidkommunizierend verbunden ist.
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Das Servogehäuse weist einen Gehäuseinnenraum auf, der zur Anordnung der Bauteile des Servos ausgebildet ist. Ein Teil des Servogehäuses ist als Hydraulikzylinder mit einer Zylinderkammerlängsachse ausgebildet. Demnach ist die Zylinderkammer ein Teilbereich des Gehäuseinnenraums. In der Zylinderkammer ist ein Hydraulikkolben angeordnet, der die Zylinderkammer in zwei Unterkammern aufteilt. Durch Beaufschlagen einer dieser Unterkammern mit Hydraulikflüssigkeit und Ablassen von Hydraulikflüssigkeit aus der anderen Unterkammer ist der Kolben in Richtung der Zylinderkammerachse bewegbar. Durch diese translatorische Bewegung ist die Ausgangsschnittstelle, die beispielsweise als Welle ausgebildet ist, in Rotation versetzbar. Über die Ausgangsschnittstelle ist ein Drehmoment, wie z.B. ein verstärktes Lenkmoment, an eine Lenkvorrichtung, insbesondere eine Lenkachse, weiterleitbar.
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Zum Regeln des Beaufschlagens der Zylinderkammer bzw. der Unterkammern mit der Hydraulikflüssigkeit weist das Servosystem eine Aktuatorvorrichtung auf. Eine Aktuatorvorrichtung ist beispielsweise ausgebildet, eine Beaufschlagung der Zylinderkammer bzw. der Unterkammer auf Basis eines in das Servosystem eingeleiteten Lenkmoments zu regeln. Durch ein Lenkmoment wird eine Relativdrehung innerhalb der Aktuatorvorrichtung erzeugt. Das Servosystem ist ausgebildet, in Abhängigkeit dieser Relativdrehung eine der Unterkammern des Hydraulikzylinders derart mit Hydraulikflüssigkeit zu beaufschlagen, dass die Relativdrehung wieder ausgeglichen wird. Hierdurch wird das eingeleitete Lenkmoment verstärkt an die Ausgangsschnittstelle weitergeleitet. Hierfür ist es bevorzugt, wenn die Ausgangsschnittstelle eine Ausgangswelle mit einer Außenverzahnung aufweist, die zur Aufnahme des verstärkten Lenkmoments mit einer Außenverzahnung des Kolbens in Eingriff steht.
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Ferner weist das Servosystem eine erste Hydraulikpumpe mit einem ersten Pumpenantrieb auf, die an dem Servogehäuse befestigt ist. Vorzugsweise ist die erste Hydraulikpumpe derart ausgebildet, eine Öffnung des Servogehäuses abdichtend – insbesondere gegenüber einer in der Zylinderkammer angeordneten, unter einem Betriebsdruck des Servosystems stehenden Hydraulikflüssigkeit – zu verschließen. Der erste Pumpenantrieb ist vorzugsweise direkt an der ersten Hydraulikpumpe angeordnet.
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Das erfindungsgemäße Servosystem weist demnach beispielsweise einen herkömmlichen Servo bzw. eine herkömmliche Servoeinheit eines hydraulischen Lenksystems und eine erste Hydraulikpumpe mit einem ersten Pumpenantrieb auf, die an einem Servogehäuse des Servos bzw. der Servoeinheit angeordnet und fixiert ist.
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Das erfindungsgemäße Servosystem hat insbesondere den Vorteil gegenüber herkömmlichen Systemen mit Lenkservos und Hydraulikpumpen, dass dieses einen kompakten sowie platzsparenden Aufbau aufweist. Dies ist insbesondere bei der technischen Auslegung des hydraulischen Lenksystems von Vorteil, da nunmehr ein hydraulisches Lenksystem mit einer höheren Leistungsdichte bereitstellbar ist. Bei einem gleichbleibenden Bauraum bedeutet dies, dass beispielsweise eine größere Verstärkung von Lenkmomenten erzielbar ist. Ferner hat eine direkte Anordnung der ersten Hydraulikpumpe an dem Servogehäuse den Vorteil, dass nur relativ kurze Hydraulikflüssigkeitsleitungen zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit von der ersten Hydraulikpumpe in die Zylinderkammer erforderlich sind. Hierdurch wird die Betriebssicherheit des Servosystems bzw. des hydraulischen Lenksystems weiter verbessert. Überdies ist das Servosystem als vormontierte Einheit bereitstellbar, so dass beim Einbau des Servosystems in einem Fahrzeug die erste Hydraulikpumpe bereits an der Zylinderkammer angeschlossen ist und diese Arbeitsschritte somit entfallen. Hierdurch wird der Einbau bzw. die Montage des Servosystems an einem Fahrzeug erleichtert bzw. verbessert.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die erste Hydraulikpumpe eine Stirnseite der Zylinderkammer fluidabdichtend verschließt. Mittels einer derartigen Hydraulikpumpe ist somit beispielsweise ein Deckel der Zylinderkammer ersetzbar. Die Hydraulikpumpe weist hierfür vorzugsweise ein Hydraulikpumpengehäuse auf, das mittels einer Dichtungsvorrichtung, wie z.B. eines Dichtrings, insbesondere eines Dichtrings aus Silikon oder Gummi, fluidabdichtend an der offenen Stirnseite der Zylinderkammer angeordnet ist. Fluidabdichtend bedeutet, dass die Zylinderkammer an der Stirnseite zumindest gegen ein ungewolltes Verlassen der Hydraulikflüssigkeit bei maximalem Betriebsdruck abgedichtet ist, also gegen eine Leckage des Servosystems. Es kann weiter erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ein direkter Austausch von Hydraulikflüssigkeit zwischen der Zylinderkammer und der ersten Hydraulikpumpe über die Stirnseite erfolgen kann, so dass beispielsweise eine Versorgung einer Unterkammer der Zylinderkammer mit Hydraulikflüssigkeit über die Stirnseite mittels der ersten Hydraulikpumpe erfolgen kann. Die Stirnseite ist vorzugsweise rechtwinklig zu einer Zylinderkammerlängsachse angeordnet. Eine derartige Hydraulikpumpe hat den Vorteil, dass durch das Montieren der Hydraulikpumpe an dem Servogehäuse die Zylinderkammer nach außen hin fluidabdichtend verschließbar ist. Ein zusätzlicher Deckel zum Verschließen des Hydraulikzylinders ist nicht mehr notwendig. Hierdurch sind Material- sowie Montagekosten einsparbar. Vorzugsweise weist die Hydraulikpumpe eine Zentrier- bzw. Ausrichtvorrichtung, wie z.B. einen Zahn oder eine Nut auf, die mit einer entsprechenden Vorrichtung des Servogehäuses bei der Montage in Eingriff bringbar ist, um ein korrektes Anordnen der ersten Hydraulikpumpe an dem Servogehäuse zu gewährleisten.
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Vorzugsweise weist die Aktuatorvorrichtung eine Eingangswelle zum Einbringen eines Eingangsmoments eines Lenkgebers, eine relativ zur Eingangswelle drehbare Stelleinheit und ein Ventil, insbesondere ein Rotationsventil, zum Regeln eines Hydraulikflüssigkeitsstroms in Abhängigkeit eines relativen Rotationswinkels der Eingangswelle zur Stelleinheit auf. Das Ventil kann erfindungsgemäß auch als Linearventil ausgebildet sein. Die Eingangswelle ist über eine Torsionsvorrichtung, die insbesondere einen Torsionsstab aufweist, mit der Stelleinheit gekoppelt. Die Eingangswelle ist mit einem Lenkgeber, wie z.B. einem Lenkrad, beispielsweise über eine Lenksäule gekoppelt. Durch Drehen der Eingangswelle ist eine Relativdrehung zwischen Eingangswelle und der Stelleinheit bei entsprechender Verdrehung der Torsionsvorrichtung bewirkbar. Das Ventil bzw. Rotationsventil regelt einen Hydraulikflüssigkeitsstrom zur Zylinderkammer bzw. zu den Unterkammern der Zylinderkammer. Durch die Relativdrehung wird das Ventil bzw. Rotationsventil in eine Stellung gebracht, in der ein Hydraulikflüssigkeitsstrom in eine Unterkammer geleitet wird, so dass der Hydraulikkolben in eine Richtung entlang der Zylinderkammerlängsachse bewegt. Der Hydraulikkolben ist derart mit der Stelleinheit gekoppelt, dass diese Bewegung des Hydraulikkolbens eine Rotation der Stelleinheit um die Zylinderkammerlängsachse bewirkt, durch die die relative Verdrehung ausgeglichen wird. Eine derartige Aktuatorvorrichtung hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf zuverlässige Weise eine Regelung der Beaufschlagung der Zylinderkammer mit Hydraulikflüssigkeit erzielbar ist. Weiter bevorzugt weist die erste Hydraulikpumpe mindesten ein Lager zum rotierbaren Lagern der Stelleinheit auf, so dass die Stelleinheit vorzugsweise im Servogehäuse und der Ersten Hydraulikpumpe gelagert ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Servosystems weist die Aktuatorvorrichtung eine elektrisch betätigbare Stellvorrichtung zum Betätigen der Eingangswelle auf. Die Stellvorrichtung weist beispielsweise einen Elektromotor auf, der zum Drehen der Eingangswelle ausgebildet ist. Dies kann insbesondere bei hoch- und vollautomatisierten Fahrzeugen zum automatisierten Durchführen eines Lenkvorgangs von Vorteil sein. Ein weiterer Vorteil derartiger Stellvorrichtungen ist eine besonders leichte Montage.
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Weiter bevorzugt ist mindestens eine Hydraulikflüssigkeitsleitung in einer Gehäusewand des Servogehäuses zur fluidkommunizierenden Verbindung der ersten Hydraulikpumpe mit der Zylinderkammer ausgebildet. Eine Hydraulikflüssigkeitsleitung ist zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit ausgebildet, insbesondere zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit von der ersten Hydraulikpumpe zur Zylinderkammer und/oder von der Zylinderkammer zur ersten Hydraulikpumpe. Vorzugsweise ist die Hydraulikfluidleitung ausgebildet, die erste Hydraulikpumpe mit der Zylinderkammer und/oder dem Ventil bzw. Rotationsventil und/oder einem Hydraulikfluidspeicher fluidkommunizierend zu verbinden. Eine derartige Hydraulikflüssigkeitsleitung hat den Vorteil, dass hierdurch Hydraulikschläuche bzw. Hydraulikrohre substituierbar sind. Hierdurch ist eine Betriebssicherheit des Servosystems verbessert, da derartige Hydraulikflüssigkeitsleitungen einen wesentlich geringeren Verschleiß als Hydraulikschläuche aufweisen.
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Vorzugsweise ist die erste Hydraulikpumpe an der mindestens einen Hydraulikflüssigkeitsleitung derart angeordnet, dass die erste Hydraulikpumpe fluidkommunizierend mit der mindestens einen Hydraulikflüssigkeitsleitung gekoppelt ist. Hierfür weist die erste Hydraulikpumpe mindestens einen Pumpenausgang zur Abgabe der Hydraulikflüssigkeit auf. Der Pumpenausgang ist fluidkommunizierend mit der Hydraulikflüssigkeitsleitung gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass bereits durch Montieren der ersten Hydraulikpumpe an dem Servogehäuse die erste Hydraulikpumpe an dem Servogehäuse zur Versorgung der Zylinderkammer mit der Hydraulikflüssigkeit angeschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Montage der ersten Hydraulikpumpe somit vereinfacht ist. Ferner sind keine zusätzlichen Hydraulikschläuche bzw. Hydraulikrohre zum Anschließen der ersten Hydraulikpumpe mehr erforderlich. Hierdurch wird die Betriebssicherheit des Servosystems weiter verbessert sowie ein Wartungsaufwand und Ersatzteilbedarf reduziert.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug, aufweisend ein erfindungsgemäßes Servosystem sowie einen zweiten Pumpenantrieb für eine Hydraulikpumpe zum Beaufschlagen der Zylinderkammer des Servosystems mit der Hydraulikflüssigkeit. Der zweite Pumpenantrieb ist zum Antreiben einer Hydraulikpumpe, wie beispielsweise der ersten Hydraulikpumpe oder einer zweiten Hydraulikpumpe ausgebildet. Hierdurch wird eine Redundanz bereitgestellt, die im Falle eines Versagens des ersten Pumpenantriebs oder des zweiten Pumpenantriebs einen Betrieb des hydraulischen Lenksystems sicherstellt. Das erfindungsgemäße hydraulische Lenksystem weist dieselben Vorteile auf wie das erfindungsgemäße Servosystem.
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Vorzugsweise sind der erste Pumpenantrieb des Servosystems zur Energieversorgung mit einer ersten Energiequelle und der zweite Pumpenantrieb zur Energieversorgung mit einer von der ersten Energiequelle getrennten zweiten Energiequelle gekoppelt. Eine derartige Kopplung mit voneinander unabhängigen Energiequellen hat den Vorteil, dass bei einer Störung einer Energiequelle der Betrieb des hydraulischen Lenksystems weiterhin sichergestellt ist. Hierdurch wird somit die Betriebssicherheit des hydraulischen Lenksystems weiter verbessert.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das hydraulische Lenksystem eine zweite Hydraulikpumpe aufweist, wobei der zweite Pumpenantrieb zum Antreiben der zweiten Hydraulikpumpe ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der zweite Pumpenantrieb direkt an der zweiten Hydraulikpumpe angeordnet. Eine zweite Hydraulikpumpe hat den Vorteil, dass bei einem Defekt der ersten Hydraulikpumpe die Versorgung der Zylinderkammer mit Hydraulikflüssigkeit sichergestellt ist. Hierdurch wird somit die Betriebssicherheit des hydraulischen Lenksystems weiter verbessert.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die erste Hydraulikpumpe, der erste Pumpenantrieb und der zweite Pumpenantrieb entlang der Zylinderkammerlängsachse hintereinander in einer Reihe angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das hydraulische Lenksystem einen kompakten Aufbau aufweist und bei geringem Platzbedarf leicht und mit einfachen Mitteln an einer Lenksäule montierbar ist.
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Das erfindungsgemäße Servosystem für ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Servosystems;
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2 einen vergrößerten Ausschnitt des Servosystems aus 1;
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3 eine bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Lenksystems; und
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4 eine bevorzugte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Lenksystems.
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In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Servosystems 1 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Das Servosystem 1 weist ein Servogehäuse 3 mit einem Gehäuseinnenraum 4 auf. Ein in dieser Ansicht oberer Teilbereich des Servogehäuses 3 ist als Hydraulikzylinder 5 mit einer Zylinderkammer 6 ausgebildet. In der Zylinderkammer 6 ist ein Hydraulikkolben 7 angeordnet. Der Hydraulikkolben 7 unterteilt die Zylinderkammer 6 in zwei Unterkammern und ist entlang einer Zylinderkammerlängsachse 22 bewegbar in der Zylinderkammer 6 geführt. Durch Beaufschlagen der in dieser Darstellung rechten Unterkammer mit Hydraulikflüssigkeit ist der Hydraulikkolben 7 nach links und durch Beaufschlagen der linken Unterkammer mit Hydraulikflüssigkeit ist der Hydraulikkolben 7 nach rechts bewegbar. Der Hydraulikkolben 7 weist auf einer Unterseite eine Verzahnung auf, die mit einer entsprechenden Verzahnung einer Ausgangswelle einer Ausgangsschnittstelle 9 in Eingriff steht. Somit bewirkt ein Bewegen des Hydraulikkolbens 7 in Richtung der Zylinderkammerlängsachse 22 ein Drehen der Ausgangswelle.
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Das Servosystem 1 weist in dieser Darstellung in einem linken Bereich eine Aktuatorvorrichtung 8 mit einer Eingangswelle 13, einer einen Torsionsstab aufweisenden Torsionsvorrichtung 16, einer Stelleinheit 14 sowie einem als Rotationsventil ausgebildetem Ventil 15 auf. Die Eingangswelle 13 ist über das Ventil 15 und die Torsionsvorrichtung 16 mit der Stelleinheit 14 gekoppelt. Durch Drehen der Eingangswelle 13 ist die Torsionsvorrichtung 16 derart um die Zylinderkammerlängsachse 22 verdrehbar, dass die Eingangswelle 13 relativ zur Stelleinheit 14 gedreht ist. Durch diese relative Drehung wird das Ventil 15 in eine Stellung gebracht, in der ein gezieltes Beaufschlagen einer Unterkammer der Zylinderkammer 6 mit Hydraulikflüssigkeit freigegeben ist. Hierdurch ist ein Bewegen des Hydraulikkolbens 7 in eine Richtung parallel zur Zylinderkammerlängsachse 22 bewirkbar. Der Hydraulikkolben 7 ist derart mit der Stelleinheit 14 gekoppelt, dass dieses Bewegen des Hydraulikkolbens 7 ein derartiges Drehen der Stelleinheit 14 bewirkt, dass die relative Drehung der Eingangswelle 13 zur Stelleinheit 14 hierdurch ausgeglichen wird. Das Ventil 15 ist ausgebildet, einen Durchflussquerschnitt für den Hydraulikfluidstrom zu verändern und hierdurch den Hydraulikfluidstrom zu verändern. Das Ventil 15 kann als open-center oder als closed-center Ventil 15 ausgebildet sein. Ein open-center Ventil 15 ist beispielsweise ausgebildet, den Durchflussquerschnitt des Ventils 15 derart zu verringern, dass der Hydraulikfluidstrom durch Kräftegleichgewicht zum Stillstand kommt, wenn die relative Drehung von Eingangswelle 13 und Stelleinheit 14 vollständig ausgeglichen bzw. nicht mehr vorhanden ist. Ein closed-center Ventil 15 ist beispielsweise ausgebildet, in diesem Fall den Hydraulikfluidstrom zu unterbrechen.
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An einer Stirnseite 12 des Servogehäuses 3 ist eine erste Hydraulikpumpe 10 mit einem ersten Pumpenantrieb 11 derart angeordnet, dass die erste Hydraulikpumpe 10 die Stirnseite 12 fluidabdichtend verschließt, so dass keine Hydraulikflüssigkeit an der ersten Hydraulikpumpe 10 vorbei über die Stirnseite 12 aus der der Zylinderkammer 6 strömen kann. Hierfür ist zwischen einem Pumpengehäuse der ersten Hydraulikpumpe 10 und dem Servogehäuse 3 vorzugsweise eine Dichtungsvorrichtung angeordnet, die vorzugsweise einen Dichtring aus Gummi oder Silikon aufweist. Der in dieser Darstellung linke Teil des Servosystems 1 kann auch als Servoeinheit oder Lenkservo bezeichnet werden, wobei an der Stirnseite 12 der Servoeinheit kein herkömmlicher Deckel angeordnet ist, um die Stirnseite 12 fluidabdichtend zu verschließen. Diese Funktion wird von der ersten Hydraulikpumpe 10 erfüllt.
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2 zeigt den in 1 mit II gekennzeichneten Ausschnitt des Servosystems 1 in einer vergrößerten Darstellung. Wie aus 2 ersichtlich, ist in einer Gehäusewand 19 des Servogehäuses 3 eine Hydraulikflüssigkeitsleitung 18 ausgebildet. Die Hydraulikflüssigkeitsleitung 18 ist zu einer Pumpenflüssigkeitsleitung 23 derart ausgerichtet, dass diese eine gemeinsame Flüssigkeitsleitung bilden. Hierfür können die erste Hydraulikpumpe 10 und das Servogehäuse 3 vorzugsweise eine nicht gezeigte Ausrichtvorrichtung, wie z.B. einen Zahn bzw. eine Nut aufweisen, die bei der Montage miteinander in Eingriff bringbar sind, um die Hydraulikpumpe 10 zum Servogehäuse 3 somit korrekt auszurichten und eine falsche Ausrichtung formschlüssig zu verhindern. An einem Übergang zwischen der Hydraulikflüssigkeitsleitung 18 und der Pumpenflüssigkeitsleitung 23 weist das Servosystem 1 vorzugsweise eine nicht abgebildete Dichtvorrichtung, insbesondere eine Dichtvorrichtung mit einem Dichtring aus Gummi oder Silikon, auf. Zusätzliche Hydraulikschläuche zum Anschließen der ersten Hydraulikpumpe 10 an der Zylinderkammer 6 sind somit nicht erforderlich. Die in 2 dargestellte Hydraulikflüssigkeitsleitung 18 ist lediglich ein Beispiel. Erfindungsgemäß können eine Vielzahl derartiger Hydraulikflüssigkeitsleitungen 18 in der Gehäusewand 19 angeordnet sein, die jeweils zur Herstellung einer fluidkommunizierenden Verbindung der ersten Hydraulikpumpe 10 mit einer Komponente des Servosystems 1, wie z.B. einer Unterkammer der Hydraulikkammer 6 oder dem Ventil 15, ausgebildet sind. Eine Verbindung der ersten Hydraulikpumpe 10 mit der mindestens einen Hydraulikflüssigkeitsleitung 18 ist durch Montage der ersten Hydraulikpumpe 10 an dem Servogehäuse 3 herstellbar, so dass weitere Montageschritte zum Anschließen der ersten Hydraulikpumpe 10 an der Servoeinheit entfallen.
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3 zeigt schematisch in einer Seitenansicht eine bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Lenksystems 2. Das hydraulische Lenksystem 2 weist ein Servosystem 1 mit einer ersten Hydraulikpumpe 10 sowie einem ersten Pumpenantrieb 11 zum Antreiben der ersten Hydraulikpumpe 10 auf. Die erste Hydraulikpumpe 10 verschließt eine Stirnseite 12 des Servogehäuses 3 fluidabdichtend. Eine Ausgangsschnittstelle 9 zur Abgabe eines verstärkten Lenkmoments an eine Lenkachse ist als Ausgangswelle ausgebildet. Das hydraulische Lenksystem 2 weist ferner einen zweiten Pumpenantrieb 20 auf, der an dem ersten Pumpenantrieb 11 angeordnet und zum Antreiben der ersten Hydraulikpumpe 10 ausgebildet ist. Die erste Hydraulikpumpe 10 ist somit vom ersten Pumpenantrieb 11 und dem zweiten Pumpenantrieb 20 antreibbar, so dass im Falle einer technischen Störung des ersten Pumpenantriebs 11 oder des zweiten Pumpenantriebs 20 die erste Hydraulikpumpe 10 weiterhin betreibbar ist. Daher ist es bevorzugt, dass der erste Pumpenantrieb 11 und der zweite Pumpenantrieb 20 jeweils über eine unabhängige Energiequelle betreibbar sind, um eine Betriebssicherheit der ersten Hydraulikpumpe zu verbessern. Hydraulikflüssigkeitsleitungen 18 sind in der Gehäusewand 19 ausgebildet und in dieser Ansicht nicht erkennbar. Diese erste Ausführungsform weist eine kompakte Bauweise auf und ist leicht an einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs montierbar.
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In 4 ist schematisch in einer Draufsicht eine bevorzugte zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen Lenksystems 2 abgebildet. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch eine zweite Hydraulikpumpe 21, wobei der zweite Pumpenantrieb 20 zum Antreiben der zweiten Hydraulikpumpe 21 ausgebildet ist. Die zweite Hydraulikpumpe 21 ist in Richtung der Zylinderkammerlängsachse 22 direkt an dem ersten Pumpenantrieb 11 und der zweite Pumpenantrieb 20 ist in Richtung der Zylinderkammerlängsachse 22 direkt an der zweiten Hydraulikpumpe 21 angeordnet. Somit weist diese zweite Ausführungsform eine kompakte Bauweise auf und ist leicht an einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs montierbar. Ferner ist an der Eingangswelle 13 eine Stellvorrichtung 17 zum Drehen der Eingangswelle 13 angeordnet. Die Stellvorrichtung 17 ist beispielsweise als Elektromotor ausgebildet. Eine derartige Stellvorrichtung 17 ist insbesondere für vollautomatisch betreibbare Fahrzeuge, insbesondere vollautomatische LKW, von Vorteil, um ein automatisches Betreiben der Lenkung des Fahrzeugs zu ermöglichen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann zusätzlich oder alternativ zur Stellvorrichtung 17 das Ventil 15 fernsteuerbar ausgebildet sein, so dass ein Lenkbefehl direkt an das Ventil 15 weitergebbar ist, um ein verstärktes Lenkmoment an der Ausgangsschnittstelle 9 bereitzustellen. In diesem Fall kann das Ventil 15 selbstverständlich auch als herkömmliches Stellventil ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Servosystem
- 2
- hydraulisches Lenksystem
- 3
- Servogehäuse
- 4
- Gehäuseinnenraum
- 5
- Hydraulikzylinder
- 6
- Zylinderkammer
- 7
- Hydraulikkolben
- 8
- Aktuatorvorrichtung
- 9
- Ausgangsschnittstelle
- 10
- erste Hydraulikpumpe
- 11
- erster Pumpenantrieb
- 12
- Stirnseite
- 13
- Eingangswelle
- 14
- Stelleinheit
- 15
- Ventil
- 16
- Torsionsvorrichtung
- 17
- Stellvorrichtung
- 18
- Hydraulikflüssigkeitsleitung
- 19
- Gehäusewand
- 20
- zweiter Pumpenantrieb
- 21
- zweite Hydraulikpumpe
- 22
- Zylinderkammerlängsachse
- 23
- Pumpenflüssigkeitsleitung
- 24
- Ausgleichsbehälter
