DE102020127296B4 - Method for detecting leaks in a hydraulic steering system, control device, vehicle, computer program and computer-readable medium - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem (10) eines Fahrzeugs (1), wobei das hydraulische Lenksystem (10) aufweist:einen Hydraulikzylinder (20) mit einem innerhalb des Hydraulikzylinders (20) bewegbar angeordneten Kolben (22), der innerhalb des Hydraulikzylinders (20) eine erste Kammer (24) und eine zweite Kammer (26) bildet, undeinen Positionssensor (30), der dazu angeordnet ist, die Position des Kolbens (22) innerhalb des Hydraulikzylinders (20) zu erfassen,wobei der Kolben (22) mit Rädern (6) einer Radachse (8) so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens (22) die Räder (6) lenken wird, wobei das Verfahren umfasst:Lenken (s101) der Räder (6) aus einer Mittelstellung (PC) in eine erste vorbestimmte Stellung (P1) durch Steuern des Kolbens (22) in eine erste Richtung (D1), undErkennen (s102) einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem (10) basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens (22) in eine der ersten Richtung (D1) entgegengesetzte zweite Richtung (D2), wobei jegliche Bewegung des Kolbens (22) mittels des Positionssensors (30) erfasst wird.Method for detecting leaks in a hydraulic steering system (10) of a vehicle (1), the hydraulic steering system (10) comprising: a hydraulic cylinder (20) with a piston (22) movably arranged within the hydraulic cylinder (20), which forms a first chamber (24) and a second chamber (26) within the hydraulic cylinder (20), and a position sensor (30) arranged to detect the position of the piston (22) within the hydraulic cylinder (20), the piston (22) being connected to wheels (6) of a wheel axle (8) such that a movement of the piston (22) will steer the wheels (6), the method comprising: steering (s101) the wheels (6) from a central position (PC) to a first predetermined position (P1) by controlling the piston (22) in a first direction (D1), and detecting (s102) a leak in the hydraulic steering system (10) based on a detected Movement of the piston (22) in a second direction (D2) opposite to the first direction (D1), wherein any movement of the piston (22) is detected by means of the position sensor (30).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch eine Steuereinrichtung zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem, ein Fahrzeug, das eine solche Steuereinrichtung umfasst, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.The invention relates to a method for detecting leaks in a hydraulic steering system of a vehicle. The invention also relates to a control device for detecting leaks in a hydraulic steering system, a vehicle comprising such a control device, a computer program and a computer-readable medium.

Fahrzeuge können heute hydraulische Lenksysteme zum Lenken der Räder des Fahrzeugs aufweisen. Ein solches System umfasst typischerweise einen Hydraulikzylinder mit einem hin- und hergehenden Kolben, welcher eine Kraft zum Lenken der Räder aufbringt. Der Kolben ist mit den Rädern so verbunden, dass ein Bewegen des Kolbens die Räder einschlägt. Ventile können dazu gesteuert werden, den Strom von Arbeitsfluid/Hydraulikfluid zum Hydraulikzylinder basierend auf dem Drehmoment zu regeln, das auf das Lenkrad des Fahrzeugs aufgebracht wird. Ein hydraulisches Lenksystem kann ferner einen Positionssensor zur Erfassung der Position des Kolbens in dem Hydraulikzylinder und somit zum Überwachen des Lenkwinkels aufweisen. Beispielsweise können Fahrzeugachsen in einer Stellung arretiert sein, in der die Räder geradeaus gerichtet sind, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird. Das bedeutet, dass der Kolben in einer Mittelstellung gehalten werden sollte. Falls der Kolben sich während eines solches Betriebs aus seiner Mittelstellung herausbewegt, kann angenommen werden, dass es entweder ein Leck in dem System gibt oder dass das System von der Straße induzierten, großen Impulskräften ausgesetzt worden ist. Deshalb kann eine unerwartete Bewegung des Kolbens eine Leckage anzeigen oder ein potentiell waghalsiges Fahrverhalten. In heutigen Systemen kann der Fahrer über die unerwartete Bewegung informiert werden und/oder der Bediener kann dazu angehalten werden, eine Werkstatt aufzusuchen, um die vermutete Leckage zu untersuchen.Vehicles today may include hydraulic steering systems for steering the wheels of the vehicle. Such a system typically includes a hydraulic cylinder with a reciprocating piston that applies a force to steer the wheels. The piston is connected to the wheels such that moving the piston turns the wheels. Valves may be controlled to regulate the flow of working fluid/hydraulic fluid to the hydraulic cylinder based on the torque applied to the vehicle's steering wheel. A hydraulic steering system may further include a position sensor for sensing the position of the piston in the hydraulic cylinder and thus monitoring the steering angle. For example, vehicle axles may be locked in a position where the wheels point straight ahead when the vehicle is operating at high speed. This means that the piston should be held in a center position. If the piston moves out of its center position during such operation, it can be assumed that there is either a leak in the system or that the system has been subjected to large impulse forces induced by the road. Therefore, unexpected movement of the piston can indicate a leak or potentially reckless driving behavior. In today's systems, the driver can be informed of the unexpected movement and/or the operator can be prompted to visit a workshop to investigate the suspected leak.

In einem hydraulischen Lenksystem kann es unterschiedliche Gründe für eine Leckage geben, und die Tatsache, dass der Kolben sich bewegt, erklärt nicht, woher die Leckage stammt. Der Grund für die Leckage muss somit in der Werkstatt gesucht werden und dies kann ein zeitaufwendiger Prozess sein. Das Fahrzeug kann daher eine lange Zeit in der Werkstatt verbringen, was von Nachteil ist.There can be different reasons for leakage in a hydraulic steering system and the fact that the piston is moving does not explain where the leak is coming from. The reason for the leakage must therefore be sought in the workshop and this can be a time-consuming process. The vehicle can therefore spend a long time in the workshop, which is a disadvantage.

Aus der DE 19 47 205 A ist ein hydraulisches Lenksystem eines Fahrzeugs bekannt, welches aufweist einen Hydraulikzylinder mit einem innerhalb des Hydraulikzylinders bewegbar angeordneten Kolben, der innerhalb des Hydraulikzylinders eine erste Kammer und eine zweite Kammer bildet, und einen Positionssensor, der dazu angeordnet ist, die Position des Kolbens innerhalb des Hydraulikzylinders zu erfassen, wobei der Kolben mit Rädern einer Radachse so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens die Räder lenken wird. Gemäß der genannten Druckschrift werden Leckagen im hydraulischen Lenksystem solchermaßen minimiert, dass ein Abgleich zwischen der vom Positionssensor erfassten Kolbenstellung mit dem von einem Lenksäulensensor erfassten Lenkwinkel stattfindet.From the DE 19 47 205 A a hydraulic steering system of a vehicle is known which has a hydraulic cylinder with a piston which is movably arranged within the hydraulic cylinder and which forms a first chamber and a second chamber within the hydraulic cylinder, and a position sensor which is arranged to detect the position of the piston within the hydraulic cylinder, wherein the piston is connected to wheels of a wheel axle in such a way that a movement of the piston will steer the wheels. According to the cited publication, leaks in the hydraulic steering system are minimized in such a way that a comparison takes place between the piston position detected by the position sensor and the steering angle detected by a steering column sensor.

Aus der DE 199 18 354 A1 sind Leck- und Drucksensoren zur Leckagebestimmung bei einem Hydraulikzylinder bekannt.From the DE 199 18 354 A1 Leak and pressure sensors are known for determining leaks in a hydraulic cylinder.

Aus der JP S61-282 165 A ist eine Prüfvorrichtung zur Dichtheitsprüfung von einem Hydraulikzylinder bekannt.From the JP S61-282 165 A A testing device for leak testing of a hydraulic cylinder is known.

Ungeachtet bekannter Lösungen auf diesem Gebiet wäre es wünschenswert, ein Verfahren zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem eines Fahrzeugs zu entwickeln, welches Nachteile des Standes der Technik umgeht oder zumindest verringert.Regardless of known solutions in this field, it would be desirable to develop a method for leak detection in a hydraulic steering system of a vehicle, which avoids or at least reduces disadvantages of the state of the art.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein neues und vorteilhaftes Verfahren zu erzielen, das eine Erkennung und Verifizierung kleiner interner Leckagen in einem hydraulischen Lenksystem eines Fahrzeugs ermöglicht. Ein weiteres Ziel ist es, ein neues und vorteilhaftes Verfahren zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem eines Fahrzeugs zu erhalten, das zu einer genauen Beurteilung des die Leckage verursachenden fehlerhaften Bauteils führt und dadurch eine schnelle und genauere Reparatur des hydraulischen Lenksystems ermöglicht.The aim of the present invention is therefore to achieve a new and advantageous method which enables detection and verification of small internal leaks in a hydraulic steering system of a vehicle. A further aim is to obtain a new and advantageous method for leak detection in a hydraulic steering system of a vehicle which leads to an accurate assessment of the faulty component causing the leak and thereby enables a quick and more accurate repair of the hydraulic steering system.

Die hier genannten Ziele werden erreicht durch ein Verfahren zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem, eine Steuereinrichtung zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem, ein Fahrzeug, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.The objects mentioned here are achieved by a method for detecting leaks in a hydraulic steering system, a control device for detecting leaks in a hydraulic steering system, a vehicle, a computer program and a computer-readable medium according to the independent patent claims.

Folglich wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem eines Fahrzeugs angegeben, wobei das hydraulische Lenksystem aufweist: einen Hydraulikzylinder mit einem bewegbar innerhalb des Hydraulikzylinders angeordneten Kolben, der innerhalb des Hydraulikzylinders eine erste Kammer und eine zweite Kammer bildet, und einen Positionssensor, der dazu angeordnet ist, die Stellung des Kolbens innerhalb des Hydraulikzylinders zu erfassen, wobei der Kolben mit Rädern einer Fahrzeugachse so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens die Räder lenken wird. Das Verfahren umfasst: Lenken der Räder aus einer Mittelstellung in eine erste vorbestimmte Stellung durch Steuern des Kolbens in eine erste Richtung, und Erkennen einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, wobei jegliche Bewegung des Kolbens mittels des Positionssensors erfasst wird.Consequently, according to one aspect of the present invention, a method for leak detection in a hydraulic steering system of a vehicle is provided, the hydraulic steering system comprising: a hydraulic cylinder with a piston movably arranged within the hydraulic cylinder, which piston forms a first chamber and a second chamber within the hydraulic cylinder, and a position sensor arranged to detect the position of the piston within the hydraulic cylinder, the piston being connected to wheels of a vehicle axle such that a movement of the piston will steer the wheels. The method comprises: steering the wheels from a central position to a first predetermined position by controlling the piston in a first direction, and detecting a leak in the hydraulic steering system based on a detected movement of the piston in a second direction opposite to the first direction, wherein any movement of the piston is detected by means of the position sensor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Steuereinrichtung zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das hydraulische Lenksystem umfasst: einen Hydraulikzylinder mit einem bewegbar innerhalb des Hydraulikzylinders angeordneten Kolben, der innerhalb des Hydraulikzylinders eine erste Kammer und eine zweite Kammer bildet, und einen Positionssensor, der dazu angeordnet ist, die Position des Kolbens innerhalb des Hydraulikzylinders zu erfassen, wobei der Kolben mit Rädern einer Radachse so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens die Räder lenken wird, wobei die Steuereinrichtung in Kommunikation mit dem Positionssensor angeordnet und dazu eingerichtet ist, nachdem durch Steuern des Kolbens in eine erste Richtung die Räder aus einer Mittelstellung in eine erste vorbestimmte Position gelenkt worden sind, eine Leckage in dem hydraulischen Lenksystem zu erkennen basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, wobei jegliche Bewegung des Kolbens mittels des Positionssensors erfasst wird.According to a further aspect of the invention, a control device for detecting leaks in a hydraulic steering system of a vehicle is provided, the hydraulic steering system comprising: a hydraulic cylinder with a piston movably arranged within the hydraulic cylinder, which piston forms a first chamber and a second chamber within the hydraulic cylinder, and a position sensor arranged to detect the position of the piston within the hydraulic cylinder, the piston being connected to wheels of a wheel axle such that a movement of the piston will steer the wheels, the control device being arranged in communication with the position sensor and being adapted to detect a leak in the hydraulic steering system based on a detected movement of the piston in a second direction opposite to the first direction after the wheels have been steered from a central position to a first predetermined position by controlling the piston in a first direction, any movement of the piston being detected by means of the position sensor.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem hydraulischen Lenksystem bereitgestellt, wobei das hydraulische Lenksystem umfasst: einen Hydraulikzylinder mit einem bewegbar innerhalb des Hydraulikzylinders angeordneten Kolben, der innerhalb des Hydraulikzylinders eine erste Kammer und eine zweite Kammer bildet, und einen Positionssensor, der dazu angeordnet ist, die Stellung des Kolbens innerhalb des Hydraulikzylinders zu erfassen, wobei der Kolben mit Rädern einer Radachse des Fahrzeugs so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens die Räder lenken wird, wobei das Fahrzeug ferner eine wie hierin offenbarte Steuereinrichtung aufweist.According to yet another aspect of the invention, there is provided a vehicle with a hydraulic steering system, the hydraulic steering system comprising: a hydraulic cylinder having a piston movably arranged within the hydraulic cylinder, the piston forming a first chamber and a second chamber within the hydraulic cylinder, and a position sensor arranged to detect the position of the piston within the hydraulic cylinder, the piston being connected to wheels of a wheel axle of the vehicle such that movement of the piston will steer the wheels, the vehicle further comprising a control device as disclosed herein.

Ein hydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug umfasst eine Vielzahl von Bauteilen, die aus unterschiedlichen Gründen versagen und/oder eine Leckage verursachen können. Eine externe Leckage kann visuell einfach feststellbar sein, jedoch kann eine interne Leckage des hydraulischen Lenksystems sehr schwierig festzustellen sein und es kann sehr diffizil sein herauszufinden, welches Bauteil die Leckage verursacht. Eine innere Leckage kann beispielsweise durch fehlerhafte Druckventile hervorgerufen werden, die typischerweise auf jeder Seite des Kolbens angeordnet sind, oder durch eine defekte Kolbendichtung. Heutzutage ist es bekannt, eine unerwartete Bewegung des Kolbens in einem hydraulischen Lenksystem zu erfassen und dadurch eine mögliche Leckage festzustellen. Um herauszufinden, wo sich die Leckage befindet, müssen in einer Werkstatt Versuche durchgeführt werden, oder die gesamte Anordnung mit dem Zylinder, Kolben und Ventilen muss unter Umständen ausgetauscht werden, um sicherzustellen, dass die Leckage beseitigt ist. Dies ist sehr kostenaufwendig. Ein Lenken der Räder aus einer Mittelstellung in eine erste vorbestimmte Stellung bedeutet gemäß der vorliegenden Erfindung, dass der Kolben dazu gesteuert wird, in eine erste Richtung verlagert zu werden. Die erste Kammer des Hydraulikzylinders ist auf einer Seite des Kolbens ausgebildet und die zweite Kammer des Hydraulikzylinders ist auf der anderen Seite des Kolbens ausgebildet. Somit wird durch Steuern des Kolbens in die eine Richtung eine der ersten Kammer und der zweiten Kammer kleiner und die andere Kammer wird größer. Genauer wird die Kammer auf der Seite des Kolbens, in deren Richtung der Kolben zur Verlagerung gesteuert wird, kleiner werden. Die erste Kammer kann auf einer ersten Seite des Kolbens sein und die zweite Kammer ist auf der zweiten Seite des Kolbens. Somit kann ein Steuern des Kolbens in eine erste Richtung das Volumen der ersten Kammer verringern und das Volumen der zweiten Kammer vergrößern und umgekehrt. Nachdem die Räder in die erste vorbestimmte Stellung gelenkt worden sind, wird aufgrund der elastischen Hysterese der Reifen der Räder eine zum Drehen der Räder zurück zur Mittelstellung gerichtete Kraft erzeugt werden und es wird dadurch eine Kraft in der zweiten Richtung auf den Kolben ausgeübt werden. Der Druck innerhalb der zweiten Kammer, die zuvor durch Steuern des Kolbens in die erste Richtung aktiv vergrößert worden war, wird dadurch ansteigen. Wenn keine Leckage existiert, wird der Kolben trotz der ausgeübten Kraft in derselben Position verbleiben. Wenn es in Verbindung mit der zweiten Kammer oder in der Kolbendichtung eine Leckage gibt, wird die durch die Reifenhysterese hervorgerufene Kraft auf den Kolben das Hydraulikfluid dazu veranlassen, sich aus der zweiten Kammer herauszubewegen, zur Außenseite im Fall einer externen Leckage oder in die erste Kammer im Fall einer internen Leckage, um den Druck in der zweiten Kammer zu verringern. Der Kolben wird sich dadurch in die zweite Richtung bewegen. Eine jegliche erfasste Bewegung des Kolbens in die zweite Richtung stellt somit eine durch die Reifenhysterese verursachte Reaktionsbewegung dar. Durch Steuern der Räder und des Kolbens in eine erste Richtung und anschließendes Erfassen einer Bewegung des Kolbens in die der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung kann somit gefolgert werden, dass eine Leckage in Verbindung mit der zweiten Kammer oder in der Kolbendichtung vorliegen kann. Auf diese Weise wird nicht nur eine Leckage erkannt, sondern auch das schadhafte Bauteil identifiziert oder die Ursache der Leckage zumindest eingeengt, beispielsweise auf die genaue Seite des Kolbens. Die Werkstatt kann daher weniger Zeit auf ein Identifizieren des schadhaften Bauteils verwenden und kann eine schnelle und genaue Reparatur ausführen. Das Fahrzeug wird weniger Zeit in der Werkstatt verbringen, was die Kosten für den Fahrzeugbesitzer reduziert, und statt der gesamten Zylinderanordnung kann lediglich das schadhafte Bauteil ausgetauscht werden. Ferner benötigt durch Verwenden des Naturphänomens der Hysterese in den Radreifen das Verfahren keine aktive Steuerung oder extern auf den Kolben aufgebrachte Lasten/Kräfte, um eine Leckage in dem hydraulischen Lenksystem zu erkennen. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch weniger komplex, billiger und effizienter.A hydraulic steering system for a vehicle comprises a large number of components which can fail and/or cause a leak for various reasons. An external leak may be easily detected visually, but an internal leak of the hydraulic steering system can be very difficult to detect and it can be very difficult to find out which component is causing the leak. An internal leak can be caused, for example, by faulty pressure valves, which are typically located on each side of the piston, or by a defective piston seal. Today it is known to detect an unexpected movement of the piston in a hydraulic steering system and thereby detect a possible leak. In order to find out where the leak is located, tests must be carried out in a workshop or the entire assembly with the cylinder, piston and valves may have to be replaced to ensure that the leak is eliminated. This is very expensive. Steering the wheels from a central position to a first predetermined position means, according to the present invention, that the piston is controlled to be displaced in a first direction. The first chamber of the hydraulic cylinder is formed on one side of the piston and the second chamber of the hydraulic cylinder is formed on the other side of the piston. Thus, by controlling the piston in one direction, one of the first chamber and the second chamber will become smaller and the other chamber will become larger. More specifically, the chamber on the side of the piston in which direction the piston is controlled to move will become smaller. The first chamber may be on a first side of the piston and the second chamber is on the second side of the piston. Thus, controlling the piston in a first direction may decrease the volume of the first chamber and increase the volume of the second chamber and vice versa. After the wheels have been steered to the first predetermined position, a force directed to rotate the wheels back to the center position will be generated due to the elastic hysteresis of the tires of the wheels and a force in the second direction will thereby be exerted on the piston. The pressure within the second chamber, which had previously been actively increased by controlling the piston in the first direction, will thereby increase. If no leakage exists, the piston will remain in the same position despite the force exerted. If there is a leak associated with the second chamber or in the piston seal, the force on the piston caused by the tire hysteresis will cause the hydraulic fluid to move out of the second chamber, to the outside in the case of an external leak, or into the first chamber in the case of an internal leak, to reduce the pressure in the second chamber. The piston will thereby move in the second direction. Any detected movement of the piston in the second direction thus represents a reaction movement caused by the tire hysteresis. By controlling the wheels and the piston in a first direction and then detecting movement of the piston in the second direction opposite to the first direction, it can thus be concluded that a leak associated with the second chamber or in the piston seal. In this way, not only is a leak detected, but also the defective component is identified or the cause of the leak is at least narrowed down, for example to the exact side of the piston. The workshop can therefore spend less time identifying the defective component and can carry out a quick and accurate repair. The vehicle will spend less time in the workshop, which reduces costs for the vehicle owner, and instead of the entire cylinder assembly, only the defective component can be replaced. Furthermore, by using the natural phenomenon of hysteresis in the wheel tires, the method does not require active control or external loads/forces applied to the piston to detect a leak in the hydraulic steering system. The method according to the present invention is therefore less complex, cheaper and more efficient.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für einen Fachmann aus den folgenden Details ersichtlich und auch durch Ausüben der Erfindung. Zwar werden Beispiele der Erfindung im Folgenden beschrieben, es versteht sich jedoch, dass sie nicht auf die genauen beschriebenen Details beschränkt ist. Experten mit Zugang zu den hierin enthaltenen Lehren werden weitere Anwendungen, Abwandlungen und Aufnahmen in andere Gebiete erkennen, die sich innerhalb des Bereichs der Erfindung befinden.Additional objects and advantages of the present invention will become apparent to one skilled in the art from the following details and from practice of the invention. While examples of the invention are described below, it is to be understood that the invention is not limited to the precise details described. Those skilled in the art having access to the teachings contained herein will recognize further applications, modifications and incorporations into other fields that are within the scope of the invention.

Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters

Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und weiterer Ziele und Vorteile derselben sollte die im Folgenden aufgeführte detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Figuren gelesen werden, in denen die gleichen Bezugszeichen gleichartige Gegenstände in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen und in denen:

  • 1 schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß einem Beispiel darstellt,
  • 2 schematisch Details eines hydraulischen Lenksystems für ein Fahrzeug gemäß einem Beispiel darstellt,
  • 3 schematisch ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem gemäß einem Beispiel darstellt,
  • 4 a - b schematisch Details eines Fahrzeugs während eines Verfahrens zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem gemäß einem Beispiel wiedergeben,
  • 5 Kurven darstellen, die ein Verfahren zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem gemäß einem Beispiel betreffen, und
  • 6 schematisch eine Steuereinrichtung oder einen Computer gemäß einem Beispiel darstellen.
For a better understanding of the present invention and further objects and advantages thereof, the following detailed description should be read in conjunction with the accompanying figures, in which like reference numerals designate like items in the several drawings, and in which:
  • 1 schematically illustrates a side view of a vehicle according to an example,
  • 2 schematically illustrates details of a hydraulic steering system for a vehicle according to an example,
  • 3 schematically illustrates a block diagram of a method for leak detection in a hydraulic steering system according to an example,
  • 4 a - b schematically illustrate details of a vehicle during a method for detecting leaks in a hydraulic steering system according to an example,
  • 5 illustrate curves relating to a method for detecting leaks in a hydraulic steering system according to an example, and
  • 6 schematically illustrate a controller or computer according to an example.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Um die Handhabung von Leckagen in einem hydraulischen Lenksystem zu verbessern, sind ein Verfahren, eine Steuereinrichtung und ein Fahrzeug entsprechend der Erfindung entwickelt worden.In order to improve the handling of leaks in a hydraulic steering system, a method, a control device and a vehicle according to the invention have been developed.

Somit wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem angegeben, wobei das hydraulische Lenksystem umfasst: einen Hydraulikzylinder mit einem bewegbar innerhalb des Hydraulikzylinders angeordneten Kolben, der innerhalb des Hydraulikzylinders eine erste Kammer und eine zweite Kammer bildet, und einen Positionssensor, der dazu angeordnet ist, die Position des Kolbens innerhalb des Hydraulikzylinders zu erfassen, wobei der Kolben mit Rädern einer Radachse so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens die Räder lenken wird. Das Verfahren umfasst: Lenken der Räder aus einer Mittelstellung in eine erste vorbestimmte Stellung durch Steuern des Kolbens in eine erste Richtung, und Erkennen einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, wobei jegliche Bewegung des Kolbens mittels des Positionssensors erfasst wird. Wie zuvor beschrieben wird jegliche erfasste Bewegung des Kolbens in die zweite Richtung durch Reifenhysterese hervorgerufen. Die erfasste Bewegung des Kolbens in die zweite Richtung ist somit eine Reaktionsbewegung oder nicht-gesteuerte Bewegung.Thus, according to one aspect of the present invention, there is provided a method for detecting leaks in a hydraulic steering system, the hydraulic steering system comprising: a hydraulic cylinder with a piston movably arranged within the hydraulic cylinder, which piston forms a first chamber and a second chamber within the hydraulic cylinder, and a position sensor arranged to detect the position of the piston within the hydraulic cylinder, the piston being connected to wheels of a wheel axle such that movement of the piston will steer the wheels. The method comprises steering the wheels from a central position to a first predetermined position by controlling the piston in a first direction, and detecting a leak in the hydraulic steering system based on a detected movement of the piston in a second direction opposite to the first direction, any movement of the piston being detected by means of the position sensor. As previously described, any detected movement of the piston in the second direction is caused by tire hysteresis. The detected movement of the piston in the second direction is thus a reaction movement or non-controlled movement.

Es versteht sich, dass der genaue Aufbau des hydraulischen Lenksystems und wie der Kolben mit der Radachse verbunden ist per se keinen Teil der Erfindung darstellt. Das hydraulische Lenksystem kann somit als ein herkömmliches hydraulisches Lenksystem ausgeführt sein.It is understood that the precise structure of the hydraulic steering system and how the piston is connected to the wheel axle does not per se form part of the invention. The hydraulic steering system can thus be designed as a conventional hydraulic steering system.

Der Hydraulikzylinder kann ein doppeltwirkender Zylinder sein. Der Hydraulikzylinder beherbergt ein Hydraulikfluid. Die erste Kammer des Hydraulikzylinders kann auf einer ersten Seite des Kolbens ausgebildet sein und die zweite Kammer kann auf einer zweiten Seite des Kolbens ausgebildet sein. Eine erfasste Bewegung des Kolbens in die zweite Richtung kann eine Leckage in Verbindung mit der zweiten Kammer anzeigen. Dies kann auch als eine Leckage auf der zweiten Seite des Kolbens bezeichnet werden. Das hydraulische Lenksystem kann eine Kolbendichtung aufweisen, die dazu angeordnet ist, zwischen dem Kolben und dem Hydraulikzylinder abzudichten und dadurch sicherzustellen, dass Hydraulikfluid nicht an dem Kolben vorbei zwischen den Kammern strömen kann. Ein Verlagern des Kolbens in die erste Richtung kann das Volumen der ersten Kammer verkleinern und das Volumen der zweiten Kammer vergrößern und umgekehrt. Die erste Kammer und die zweite Kammer können in Fluidverbindung mit einem Behälter für das Hydraulikfluid stehen. Zum Lenken der Räder wird das hydraulische Lenksystem so gesteuert, dass Hydraulikfluid aus einer Kammer in die andere strömt, wodurch der Druck in der das hydraulische Fluid aufnehmenden Kammer ansteigt. Der Kolben wird dadurch verlagert werden, sodass das Volumen der aufnehmenden Kammer größer wird und der Druck abnimmt. Da der Kolben mit den Rädern verbunden ist, werden die Räder eingeschlagen werden, wenn der Kolben verlagert wird. Somit umfasst ein Lenken der Räder durch Steuern des Kolbens in eine erste Richtung ein Steuern des Stroms von Hydraulikfluid in dem hydraulischen Lenksystem solchermaßen, dass der Kolben in die erste Richtung verlagert wird. Als Beispiel kann, um die Räder in eine erste Lenkrichtung zu lenken, das hydraulische Lenksystem so gesteuert werden, dass Hydraulikfluid in der ersten Kammer in die zweite Kammer strömen wird. Die Menge an Hydraulikfluid in der zweiten Kammer wird dadurch vergrößert und der Kolben wird dadurch dazu gesteuert, in die erste Richtung verlagert zu werden. In gleicher Weise wird, um die Räder in eine zweite Lenkrichtung zu lenken, das hydraulische Lenksystem so gesteuert, dass Hydraulikfluid in der zweiten Kammer in die erste Kammer strömen wird, sodass die Menge an Hydraulikfluid in der ersten Kammer vergrößert wird und der Kolben dadurch dazu gesteuert wird, in die zweite Richtung verlagert zu werden. Das Hydraulikfluid kann zwischen den Kammern über den Behälter fließen.The hydraulic cylinder may be a double-acting cylinder. The hydraulic cylinder houses a hydraulic fluid. The first chamber of the hydraulic cylinder may be formed on a first side of the piston and the second chamber may be formed on a second side of the piston. Detected movement of the piston in the second direction may indicate a leak in connection with the second chamber. This may also be referred to as a leak on the second side of the piston. The hydraulic steering system may include a piston seal arranged to be between the piston and the hydraulic cylinder and thereby ensure that hydraulic fluid cannot flow past the piston between the chambers. Displacing the piston in the first direction may reduce the volume of the first chamber and increase the volume of the second chamber, and vice versa. The first chamber and the second chamber may be in fluid communication with a container for the hydraulic fluid. To steer the wheels, the hydraulic steering system is controlled so that hydraulic fluid flows from one chamber to the other, thereby increasing the pressure in the chamber receiving the hydraulic fluid. The piston will thereby be displaced so that the volume of the receiving chamber increases and the pressure decreases. Since the piston is connected to the wheels, the wheels will be turned when the piston is displaced. Thus, steering the wheels by controlling the piston in a first direction includes controlling the flow of hydraulic fluid in the hydraulic steering system such that the piston is displaced in the first direction. As an example, to steer the wheels in a first steering direction, the hydraulic steering system may be controlled such that hydraulic fluid in the first chamber will flow into the second chamber. The amount of hydraulic fluid in the second chamber is thereby increased and the piston is thereby controlled to be displaced in the first direction. Similarly, to steer the wheels in a second steering direction, the hydraulic steering system may be controlled such that hydraulic fluid in the second chamber will flow into the first chamber so that the amount of hydraulic fluid in the first chamber is increased and the piston is thereby controlled to be displaced in the second direction. The hydraulic fluid may flow between the chambers via the reservoir.

Das hydraulische Lenksystem kann ferner eine Hydraulikpumpe aufweisen. Das Hydraulikfluid kann in dem hydraulischen Lenksystem mittels der Hydraulikpumpe zirkuliert werden. Eine vorgesehene und gesteuerte Verlagerung des Kolbens wird somit durch eine Hydraulikpumpe erreicht, wohingegen die durch eine Hysterese der Räder verursachte, erfasste Bewegung eine Bewegung ist, die ohne den Einfluss der Hydraulikpumpe erreicht wird. Ein Lenken der Räder aus einer Mittelstellung in eine erste vorbestimmte Stellung durch Steuern des Kolbens in eine erste Richtung kann somit ein Steuern der Hydraulikpumpe solchermaßen umfassen, dass der Kolben in die erste Richtung verlagert wird. Der Hydraulikfluidstrom in die zugehörige Kammer kann ferner durch Steuern einer Ventilanordnung geregelt werden. Das hydraulische Lenksystem kann daher eine Ventilanordnung aufweisen.The hydraulic steering system may further comprise a hydraulic pump. The hydraulic fluid may be circulated in the hydraulic steering system by means of the hydraulic pump. A predetermined and controlled displacement of the piston is thus achieved by a hydraulic pump, whereas the detected movement caused by hysteresis of the wheels is a movement that is achieved without the influence of the hydraulic pump. Steering the wheels from a central position to a first predetermined position by controlling the piston in a first direction may thus comprise controlling the hydraulic pump such that the piston is displaced in the first direction. The flow of hydraulic fluid into the associated chamber may further be regulated by controlling a valve arrangement. The hydraulic steering system may therefore comprise a valve arrangement.

Der Kolben kann eine Mittelstellung haben, die der Mittelstellung der Räder entspricht. Die Mittelstellung der Räder bedeutet, dass die Räder geradeaus gerichtet sind. Die Mittelstellung des Kolbens kann eine Stellung sein, in der die erste Kammer und die zweite Kammer im Wesentlichen das gleiche Volumen haben. Der Kolben kann direkt oder indirekt mit den Rädern verbunden sein, solange eine Verlagerung des Kolbens in die erste oder zweite Richtung die Räder einschlagen kann.The piston may have a center position corresponding to the center position of the wheels. The center position of the wheels means that the wheels are directed straight ahead. The center position of the piston may be a position in which the first chamber and the second chamber have substantially the same volume. The piston may be directly or indirectly connected to the wheels, as long as displacement of the piston in the first or second direction can turn the wheels.

Der Positionssensor kann in Verbindung mit dem Kolben in dem Hydraulikzylinder angeordnet sein. Der Positionssensor kann daher als ein Zylinderkolbensensor bezeichnet werden. Der Positionssensor kann ein Sensor mit einer relativ hohen Genauigkeit sein, um ein Erfassen geringer Bewegungen des Kolbens zu ermöglichen. Als Beispiel kann der Positionssensor dazu eingerichtet sein, Kolbenbewegungen von 0,1 mm oder mehr zu erfassen. Die Präzision und Genauigkeit des Positionssensors kann an das Leckagemaß angepasst sein, welches erkannt werden soll. Je kleinere Bewegungen der Positionssensor erfassen kann, umso geringere Leckagen können erkannt werden. Der Positionssensor kann ein linearer Sensor sein. Beispielsweise kann der Positionssensor ein linearer Wandler sein. Es versteht sich, dass der Positionssensor ein jeglicher Sensor sein kann, der irgendwo in dem hydraulischen Lenksystem dazu angeordnet ist, mittelbar oder unmittelbar Kolbenbewegungen zu erfassen.The position sensor may be arranged in connection with the piston in the hydraulic cylinder. The position sensor may therefore be referred to as a cylinder piston sensor. The position sensor may be a sensor with a relatively high accuracy to enable detection of small movements of the piston. As an example, the position sensor may be designed to detect piston movements of 0.1 mm or more. The precision and accuracy of the position sensor may be adapted to the degree of leakage that is to be detected. The smaller movements the position sensor can detect, the smaller leaks can be detected. The position sensor may be a linear sensor. For example, the position sensor may be a linear transducer. It is understood that the position sensor may be any sensor that is arranged anywhere in the hydraulic steering system to directly or indirectly detect piston movements.

In Übereinstimmung mit einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner ein Lenken der Räder in eine zweite vorbestimmte Stellung durch Steuern des Kolbens in die zweite Richtung und ein Erkennen einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens in die erste Richtung. Ein Erfassen einer Bewegung des Kolbens in die erste Richtung kann eine Leckage in Verbindung mit der ersten Kammer anzeigen. Dies kann auch als eine Leckage auf der ersten Seite des Kolbens bezeichnet werden. Wie zuvor erläutert kann, durch Steuern des Kolbens in eine erste Richtung und anschließendes Erfassen einer Bewegung des Kolbens in die der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, gefolgert werden, dass eine Leckage in Verbindung mit der zweiten Kammer oder in der Kolbendichtung vorhanden sein kann. Die erfasste Bewegung des Kolbens in die erste Richtung nach einem Steuern des Kolbens in die zweite Richtung ist eine reaktions- oder nicht-gesteuerte Bewegung, die durch Reifenhysterese hervorgerufen wird. Um feststellen zu können, ob eine Leckage auch in der anderen Kammer vorhanden ist, kann es notwendig sein, das Verfahren in beiden Richtungen durchzuführen. Ein Lenken der Räder in die zweite vorbestimmte Stellung umfasst somit ein Lenken der Räder in eine Richtung entgegengesetzt zu derjenigen, in der die Räder in die erste vorbestimmte Stellung gelenkt wurden. Somit können die Räder aus der Mittelstellung in die erste vorbestimmte Stellung gelenkt werden und die Reifenhysterese wird dann eine zum Drehen der Räder zurück zur Mittelstellung gerichtete Kraft erzeugen. Dadurch wird auf den Kolben eine in die zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung gerichtete Kraft aufgebracht. Wenn eine Leckage existiert, wird Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer in die erste Kammer strömen und der Kolben wird sich in die zweite Richtung bewegen. Die Kolbenbewegung wird durch den Kolbensensor erfasst werden und es kann auf eine Leckage in der zweiten Kammer oder in der Kolbendichtung geschlossen werden. Die Räder werden anschließend durch Steuern des Kolbens in die zweite Richtung in eine zweite vorbestimmte Stellung gelenkt. Die Reifenhysterese wird dann eine zum Drehen der Räder zurück in die erste vorbestimmte Stellung gerichtete Kraft erzeugen. Dadurch wird auf den Kolben eine in die erste Richtung gerichtete Kraft aufgebracht werden und falls eine Leckage existiert, wird das Hydraulikfluid aus der ersten Kammer in die zweite Kammer strömen und der Kolben wird sich in die erste Richtung bewegen. Die Kolbenbewegung wird durch den Kolbensensor erfasst werden und es kann auf eine Leckage in der ersten Kammer oder in der Kolbendichtung geschlossen werden. Auf diese Weise kann eine Leckage auf beiden Seiten des Kolbens in zeitsparender und einfacher Weise erkannt werden.In accordance with an example, the method further comprises steering the wheels to a second predetermined position by controlling the piston in the second direction and detecting a leak in the hydraulic steering system based on a detected movement of the piston in the first direction. Detecting a movement of the piston in the first direction may indicate a leak in connection with the first chamber. This may also be referred to as a leak on the first side of the piston. As previously explained, by controlling the piston in a first direction and then detecting a movement of the piston in the second direction opposite the first direction, it may be inferred that a leak may be present in connection with the second chamber or in the piston seal. The detected movement of the piston in the first direction after controlling the piston in the second direction is a reactive or non-controlled movement caused by tire hysteresis. In order to be able to determine whether a leak is also present in the other chamber, it may be necessary to perform the method in both directions. Steering the wheels into the second predetermined position thus includes steering the wheels in a direction opposite to that in which the wheels were steered into the first predetermined position. Thus the wheels can be steered from the center position to the first predetermined position and the tire hysteresis will then generate a force directed to rotate the wheels back to the center position. This will apply a force to the piston in the second direction opposite to the first direction. If a leak exists, hydraulic fluid will flow from the second chamber into the first chamber and the piston will move in the second direction. The piston movement will be detected by the piston sensor and a leak in the second chamber or in the piston seal can be concluded. The wheels are then steered to a second predetermined position by controlling the piston in the second direction. The tire hysteresis will then generate a force directed to rotate the wheels back to the first predetermined position. This will apply a force to the piston in the first direction and if a leak exists, hydraulic fluid will flow from the first chamber into the second chamber and the piston will move in the first direction. The piston movement will be detected by the piston sensor and a leak in the first chamber or in the piston seal can be concluded. In this way, a leak on both sides of the piston can be detected in a time-saving and easy manner.

Die erste vorbestimmte Stellung der Räder kann eine Stellung auf halbem Wege in die maximal eingeschlagene Stellung der Räder sein. Die erste vorbestimmte Stellung kann empirisch als eine Stellung ermittelt worden sein, in der die durch die Reifenhysterese erzeugte Kraft so groß wie möglich ist. Die zweite vorbestimmte Stellung der Räder kann die Mittelstellung der Räder sein. Die Räder können somit zuerst halb eingeschlagen werden, um eine Leckage in einer der Kammern zu erkennen, und anschließend zurück in die Mittelstellung gelenkt werden, um eine Leckage in der anderen Kammer zu erkennen. Alternativ ist die zweite vorbestimmte Stellung eine Stellung auf halbem Wege zur maximal eingeschlagenen Stellung der Räder in der der ersten vorbestimmten Stellung entgegengesetzten Richtung. Die erste vorbestimmte Stellung kann somit eine nach rechts eingeschlagene Stellung sein und die zweite vorbestimmte Stellung kann eine nach links eingeschlagene Stellung sein oder umgekehrt. In diesem Fall kann der Schritt des Lenkens der Räder in die zweite vorbestimmte Stellung ein Lenken der Räder aus der Mittelstellung in die zweite vorbestimmte Stellung umfassen. Die Räder können somit in die Mittelstellung gelenkt worden sein, nachdem eine Leckage in einer der Kammern erkannt worden ist, bevor sie dazu eingeschlagen werden, eine Leckage in der anderen Kammer zu erkennen.The first predetermined position of the wheels may be a position halfway to the maximum turning position of the wheels. The first predetermined position may have been empirically determined to be a position in which the force generated by tire hysteresis is as large as possible. The second predetermined position of the wheels may be the center position of the wheels. The wheels may thus first be turned halfway to detect a leak in one of the chambers and then steered back to the center position to detect a leak in the other chamber. Alternatively, the second predetermined position is a position halfway to the maximum turning position of the wheels in the opposite direction to the first predetermined position. The first predetermined position may thus be a right-turned position and the second predetermined position may be a left-turned position, or vice versa. In this case, the step of steering the wheels to the second predetermined position may comprise steering the wheels from the center position to the second predetermined position. The wheels may thus have been steered to the center position after a leak has been detected in one of the chambers before being turned to detect a leak in the other chamber.

Der Schritt des Lenkens der Räder kann manuell oder automatisch durchgeführt werden. Der Schritt des Lenkens der Räder kann somit ausgeführt werden durch manuelles Bewegen eines Lenkrades des Fahrzeugs, wodurch der Kolben dazu gesteuert wird, verlagert zu werden und dadurch die Räder einzuschlagen. Alternativ werden die Räder automatisch gelenkt durch automatisches Steuern der Lenksäule und dadurch Steuern des Kolbens.The step of steering the wheels can be performed manually or automatically. The step of steering the wheels can thus be performed by manually moving a steering wheel of the vehicle, thereby controlling the piston to be displaced and thereby turning the wheels. Alternatively, the wheels are steered automatically by automatically controlling the steering column and thereby controlling the piston.

Gemäß einem Beispiel zeigt eine Bewegung des Kolbens in die erste Richtung eine Leckage in einem ersten Ventil an, das in Verbindung mit der ersten Kammer des Hydraulikzylinders angeordnet ist. Das heißt, eine nicht-gesteuerte Bewegung des Kolbens in die erste Richtung kann eine Leckage in einem ersten Ventil anzeigen, das in Verbindung mit der ersten Kammer des Hydraulikzylinders angeordnet ist. Wenn das erste Ventil leckt, führt der erhöhte Druck in der ersten Kammer, verursacht durch die in der ersten Richtung auf den Kolben wirkende Kraft, dazu, dass Hydraulikfluid über das schadhafte erste Ventil aus der ersten Kammer herausleckt. Das aus der ersten Kammer auslaufende Hydraulikfluid kann in einen Behälter für das Hydraulikfluid zurückfließen. Auf die gleiche Weise kann eine nicht-gesteuerte Bewegung des Kolbens in die zweite Richtung eine Leckage in einem zweiten Ventil anzeigen, das in Verbindung mit der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders angeordnet ist. Die Ventilanordnung des hydraulischen Lenksystems kann somit ein erstes Ventil, das in Verbindung mit der ersten Kammer angeordnet ist, und ein zweites Ventil aufweisen, dass in Verbindung mit der zweiten Kammer angeordnet ist. Das erste Ventil und das zweite Ventil kann steuerbar sein, um den Hydraulikfluidstrom in die erste Kammer bzw. die zweite Kammer zu regeln. Das erste Ventil und das zweite Ventil können Druckentlastungsventile sein, die einen Hydraulikfluidstrom in einer Richtung erlauben, um den Druck in den Kammern zu verringern. Alternativ sind das erste Ventil und das zweite Ventil Druckentlastungsventile, die dazu ausgeführt sind, einen Fluss in nur einer Richtung zu erlauben.According to one example, a movement of the piston in the first direction indicates a leak in a first valve arranged in communication with the first chamber of the hydraulic cylinder. That is, a non-controlled movement of the piston in the first direction may indicate a leak in a first valve arranged in communication with the first chamber of the hydraulic cylinder. If the first valve leaks, the increased pressure in the first chamber caused by the force acting on the piston in the first direction causes hydraulic fluid to leak out of the first chamber via the defective first valve. The hydraulic fluid leaking out of the first chamber may flow back into a container for the hydraulic fluid. In the same way, a non-controlled movement of the piston in the second direction may indicate a leak in a second valve arranged in communication with the second chamber of the hydraulic cylinder. The valve arrangement of the hydraulic steering system may thus have a first valve arranged in communication with the first chamber and a second valve arranged in communication with the second chamber. The first valve and the second valve may be controllable to regulate the flow of hydraulic fluid into the first chamber and the second chamber, respectively. The first valve and the second valve may be pressure relief valves that allow hydraulic fluid flow in one direction to reduce the pressure in the chambers. Alternatively, the first valve and the second valve are pressure relief valves that are designed to allow flow in only one direction.

Gemäß einem Beispiel kann eine Leckage erkannt werden, wenn die erfasste Kolbenbewegung eine vorbestimmte Schwellenwertdistanz überschreitet. Somit kann eine durch die Reifenhysterese hervorgerufene, geringfügige Bewegung des Kolbens akzeptierbar sein und muss keine Leckage anzeigen. Die vorbestimmte Schwellenwertdistanz kann innerhalb des Bereichs von 0,2 - 0,5 mm liegen. Das bedeutet, dass wenn der Positionssensor eine Bewegung des Kolbens erfasst, die z.B. 0,2 mm übersteigt, gefolgert wird, dass eine Leckage vorliegt. Falls der Kolben sich nicht bewegt oder sich weniger als die vorbestimmte Schwellenwertdistanz bewegt wird gefolgert, dass in dem hydraulischen Lenksystem keine Leckage vorliegt. Als Beispiel kann während eines Betriebs des Fahrzeugs eine unerwartete Bewegung des Kolbens erfasst worden sein und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird anschließend in einer Werkstatt durchgeführt, um die Leckage zu verifizieren und/oder das schadhafte Bauteil zu identifizieren. Wenn das Ergebnis des Verfahrens darin besteht, dass keine Leckage erkannt wird, kann die zuvor erfasste Bewegung des Kolbens durch hohe Impulskräfte verursacht worden sein, die von der Straße auf die Räder induziert wurden, was das erste und/oder zweite Ventil dazu veranlasst zu öffnen und dadurch eine Bewegung des Kolbens zu ermöglichen.According to one example, a leak may be detected if the sensed piston movement exceeds a predetermined threshold distance. Thus, a slight movement of the piston caused by tire hysteresis may be acceptable and may not indicate a leak. The predetermined threshold distance may be within the range of 0.2 - 0.5 mm. This means that if the position sensor senses a movement of the piston that exceeds 0.2 mm, for example, it is concluded that a leak is present. If the piston does not move or moves less than the predetermined threshold distance, it is concluded that there is no leak in the hydraulic steering system. As an example, an unexpected movement of the piston may have been detected during operation of the vehicle and the method according to the present invention is subsequently carried out in a workshop to verify the leakage and/or identify the defective component. If the result of the method is that no leakage is detected, the previously detected movement of the piston may have been caused by high impulse forces induced by the road on the wheels, causing the first and/or second valve to open and thereby allowing movement of the piston.

Das Verfahren kann ein Ausgeben eines Alarms umfassen, wenn eine Leckage erkannt wird. Der Alarm kann ein hörbarer, visueller oder taktiler Alarm sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren ein Bereitstellen von Anweisungen umfassen, das Fahrzeug in eine Werkstatt zu bringen. Solche Anweisungen können auf einer Anzeige in dem Fahrzeug ausgegeben werden oder einer Anzeige in einer Steuerzentrale, falls das Fahrzeug ein autonom betriebenes Fahrzeug ist.The method may include issuing an alarm when a leak is detected. The alarm may be an audible, visual or tactile alarm. Additionally or alternatively, the method may include providing instructions to take the vehicle to a repair shop. Such instructions may be issued on a display in the vehicle or a display in a control center if the vehicle is an autonomously operated vehicle.

In Übereinstimmung mit einem Beispiel wird das Verfahren gemäß der Erfindung in einer Werkstatt ausgeführt. Fahrzeuge können heutzutage bereits eine Funktion zum Erkennen einer möglichen Leckage in dem hydraulischen Lenksystem aufweisen. Es kann jedoch immer noch die Notwendigkeit bestehen, die Ursache der Leckage festzustellen und auf diese Weise, wo sich die Leckage befindet. Der Bediener des Fahrzeugs kann somit einen Alarm erhalten oder dazu veranlasst werden, das Fahrzeug in eine Werkstatt zu bringen, wo das Verfahren gemäß dieser Erfindung durchgeführt werden kann. Das Verfahren kann somit als ein Fehlersucheverfahren durchgeführt werden, um die Ursache der Leckage zu identifizieren, wenn das Fahrzeug bereits gefolgert hat, dass eine Leckage vorliegen kann. Das Verfahren kann manuell gestartet werden. Beispielsweise kann der Wartungstechniker sich mit einer Steuereinheit des Fahrzeugs verbinden und das Verfahren einleiten. Falls das Verfahren in einer Werkstatt durchgeführt wird, kann das Verfahren ferner ein Anzeigen von Information darüber umfassen, wo in dem hydraulischen Lenksystem sich die Leckage befindet. Als Beispiel kann das Verfahren ein Anzeigen eines Bilds des hydraulischen Lenksystems umfassen, um visuell darzustellen, wo sich die Leckage befindet. Auf diese Weise kann der Wartungstechniker leicht feststellen, wo mit einer Suche nach der Leckage zu beginnen ist, und kann das Problem schnell lösen.In accordance with an example, the method according to the invention is carried out in a workshop. Vehicles today may already have a function for detecting a possible leak in the hydraulic steering system. However, there may still be a need to determine the cause of the leak and in this way where the leak is located. The operator of the vehicle may thus receive an alarm or be prompted to take the vehicle to a workshop where the method according to this invention can be carried out. The method can thus be carried out as a troubleshooting method to identify the cause of the leak when the vehicle has already concluded that a leak may be present. The method can be started manually. For example, the maintenance technician can connect to a control unit of the vehicle and initiate the method. If the method is carried out in a workshop, the method may further comprise displaying information about where in the hydraulic steering system the leak is located. As an example, the method may comprise displaying an image of the hydraulic steering system to visually show where the leak is located. This allows the maintenance technician to easily determine where to start looking for the leak and quickly resolve the problem.

Nach einem weiteren Beispiel wird das Verfahren gemäß der Erfindung automatisch durchgeführt. Das Verfahren kann zum Beispiel während eines Startens des Fahrzeugs ausgeführt werden. In diesem Fall kann das Verfahren ein Ausgeben eines Alarms umfassen, falls eine Leckage erkannt wird. Alternativ kann das Verfahren ein Bereitstellen von Anweisungen umfassen, das Fahrzeug so schnell wie möglich in eine Werkstatt zu bringen. Ein solcher Alarm und/oder solche Anweisungen können so ausgeführt sein, dass sie nicht von dem Fahrzeugbediener gelöscht werden können, sondern zum Löschen einen Wartungstechniker erfordern. Das Fahrzeug wird somit zu einer Werkstatt gebracht werden müssen, um das Problem zu untersuchen und die Anweisungen zu löschen. Die dem Fahrzeugbediener gegebene Information kann von der Größe der erkannten Leckage abhängen. Typischerweise kann, falls die erkannte Leckage relativ klein ist, ein Alarm ausgegeben werden, und falls die erkannte Leckage relativ groß ist, kann der Bediener dazu angewiesen werden, sofort eine Werkstatt aufzusuchen. Wenn die Steuereinrichtung eine Leckage erkannt hat, kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, dies in einem Speicher der Steuereinrichtung zu speichern. Wenn sich ein Wartungstechniker mit der Steuereinrichtung verbindet, wird der Wartungstechniker auf diese Weise in die Lage versetzt, Information über die erkannte Leckage und wo die Leckage sich befindet zu erhalten.According to a further example, the method according to the invention is carried out automatically. The method may, for example, be carried out during starting of the vehicle. In this case, the method may comprise issuing an alarm if a leak is detected. Alternatively, the method may comprise providing instructions to take the vehicle to a workshop as soon as possible. Such alarm and/or instructions may be designed such that they cannot be cancelled by the vehicle operator, but require a maintenance engineer to cancel them. The vehicle will thus have to be taken to a workshop to investigate the problem and to cancel the instructions. The information given to the vehicle operator may depend on the size of the detected leak. Typically, if the detected leak is relatively small, an alarm may be issued, and if the detected leak is relatively large, the operator may be instructed to visit a workshop immediately. If the control device has detected a leak, the control device may be arranged to store this in a memory of the control device. When a maintenance technician connects to the control device, the maintenance technician is able to obtain information about the detected leak and where the leak is located.

Das Erkennen einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem basierend auf der erfassten Bewegung des Kolbens kann auch ein Ermitteln der Größe der Leckage basierend auf der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung umfassen. Je größer die Leckage ist, desto schneller bewegt sich der Kolben. Die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung kann ermittelt/berechnet werden durch Erfassen der Bewegung des Kolbens über die Zeit. Die Kolbenbewegung kann beispielsweise für eine vorbestimmte Zeitdauer gemessen werden und die Kolbengeschwindigkeit kann basierend auf der Bewegung während dieser vorbestimmten Zeitdauer berechnet werden. Die vorbestimmte Zeitdauer kann als eine Erfassungszeit bezeichnet werden. Die Kolbenbewegung kann als die Distanz definiert werden, die der Kolben sich aus einer Kolbenstellung bewegt hat, die der ersten vorbestimmten Stellung der Räder oder der zweiten vorbestimmten Stellung der Räder entspricht. Die vorbestimmte Zeitdauer kann in Abhängigkeit des Aufbaus des hydraulischen Lenksystems und der aktuellen Anwendung variieren. Die vorbestimmte Zeitdauer kann auch von der Genauigkeit des Positionssensors abhängen und davon, wie kleine interessierende Leckagen erkannt werden sollen. Typischerweise wird sich der Kolben von genau dem Moment an bewegen, zu dem das Rad in die vorbestimmte Stellung gelenkt worden ist, und bis das Hydraulikfluid soweit ausgelaufen ist, dass der durch die Hysteresekraft verursachte Druck vernachlässigbar ist. Kleine Leckagen werden somit mehr Erfassungszeit benötigen als große Leckagen. Im Allgemeinen wird der Kolben sich zu Beginn schneller bewegen, wenn die Räder eingeschlagen worden sind und die Hysteresekraft damit beginnt, auf den Kolben zu wirken. Dies ist deshalb so, weil der Druck in der der Leckage zugehörigen Kammer anfangs, d.h. bevor das Hydraulikfluid ausgelaufen ist, größer ist. Daher kann es, um die Größe der Leckage zu ermitteln, passend sein, eine Erfassungszeit zwischen 15 bis 30 Sekunden zu wählen. Als Beispiel kann eine Kolbengeschwindigkeit unterhalb eines Geschwindigkeitsschwellenwertes als eine kleine Leckage angesehen werden und eine Kolbengeschwindigkeit oberhalb des Geschwindigkeitsschwellenwertes kann als eine große Leckage angesehen werden. Alternativ kann die Steuereinrichtung eine Nachschlagetabelle oder Liste vorbestimmter Kolbengeschwindigkeiten und zugehöriger Leckagegrößen enthalten, die in einer Datenbank gespeichert ist, wobei ein Ermitteln der Größe der Leckage ein Vergleichen der erfassten Kolbengeschwindigkeit mit der Liste umfasst. Die Leckagegröße kann somit durch Datenmapping ermittelt werden.Detecting a leak in the hydraulic steering system based on the sensed movement of the piston may also include determining the size of the leak based on the speed of the piston movement. The larger the leak, the faster the piston moves. The speed of the piston movement may be determined/calculated by sensing the movement of the piston over time. For example, the piston movement may be measured for a predetermined period of time and the piston speed may be calculated based on the movement during that predetermined period of time. The predetermined period of time may be referred to as a detection time. The piston movement may be defined as the distance the piston has moved from a piston position corresponding to the first predetermined position of the wheels or the second predetermined position of the wheels. The predetermined period of time may vary depending on the design of the hydraulic steering system and the current application. The predetermined period of time may also depend on the accuracy of the position sensor and how small leaks of interest are to be detected. Typically, the piston will move from the exact moment the wheel is steered to the predetermined position until the hydraulic fluid has leaked out to the point where the pressure caused by the hysteresis force is negligible. Small leaks will therefore require more detection time than large leaks. In general, the piston will move quickly at the beginning. ler move when the wheels have been turned and the hysteresis force begins to act on the piston. This is because the pressure in the chamber associated with the leak is initially greater, i.e. before the hydraulic fluid has leaked out. Therefore, to determine the size of the leak, it may be appropriate to choose a detection time of between 15 to 30 seconds. As an example, a piston speed below a speed threshold may be considered as a small leak and a piston speed above the speed threshold may be considered as a large leak. Alternatively, the controller may include a lookup table or list of predetermined piston speeds and associated leak sizes stored in a database, wherein determining the size of the leak comprises comparing the detected piston speed with the list. The leak size may thus be determined by data mapping.

Eine erfasste nicht-gesteuerte Bewegung des Kolbens in die erste Richtung und die zweite Richtung kann eine Leckage sowohl des ersten Ventils als auch des zweiten Ventils oder eine Leckage der Kolbendichtung zwischen der ersten und zweiten Kammer anzeigen. Typischerweise, falls die Größe der Leckage in beiden Richtungen gleich ist, d.h., falls die Größe der Leckage auf beiden Seiten des Kolbens gleich ist, kann das angeben, dass die Leckage sich in der Kolbendichtung befindet.Detected uncontrolled movement of the piston in the first direction and the second direction may indicate leakage of both the first valve and the second valve, or leakage of the piston seal between the first and second chambers. Typically, if the magnitude of the leakage is the same in both directions, i.e., if the magnitude of the leakage is the same on both sides of the piston, this may indicate that the leakage is in the piston seal.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinrichtung zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das hydraulische Lenksystem umfasst: einen Hydraulikzylinder mit einem bewegbar innerhalb des Hydraulikzylinders angeordneten Kolben, der innerhalb des Hydraulikzylinders eine erste Kammer und eine zweite Kammer bildet, und einen Positionssensor, der dazu angeordnet ist, die Position des Kolbens innerhalb des Hydraulikzylinders zu erfassen, wobei der Kolben mit Rädern einer Radachse so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens die Räder lenken wird, wobei die Steuereinrichtung in Kommunikation mit dem Positionssensor angeordnet und dazu eingerichtet ist, nachdem durch Steuern des Kolbens in eine erste Richtung die Räder aus einer Mittelstellung in eine erste vorbestimmte Position gelenkt worden sind, eine Leckage in dem hydraulischen Lenksystem zu erkennen basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, wobei jegliche Bewegung des Kolbens mittels des Positionssensors erfasst wird.According to a further aspect of the present invention, a control device for detecting leaks in a hydraulic steering system of a vehicle is provided. The hydraulic steering system comprises: a hydraulic cylinder with a piston movably arranged within the hydraulic cylinder, which piston forms a first chamber and a second chamber within the hydraulic cylinder, and a position sensor arranged to detect the position of the piston within the hydraulic cylinder, wherein the piston is connected to wheels of a wheel axle such that a movement of the piston will steer the wheels, wherein the control device is arranged in communication with the position sensor and is adapted to detect a leak in the hydraulic steering system based on a detected movement of the piston in a second direction opposite to the first direction after the wheels have been steered from a central position to a first predetermined position by controlling the piston in a first direction, wherein any movement of the piston is detected by means of the position sensor.

Es versteht sich, dass alle für den Steuereinrichtungsaspekt der Erfindung beschriebenen Ausführungsbeispiele auch auf den Verfahrensaspekt der Erfindung anwendbar sind und umgekehrt. Die Steuereinrichtung kann als eine separate Einheit implementiert sein oder verteilt auf zwei oder mehrere physikalische Einheiten. Die Steuereinrichtung kann eine oder mehrere Steuereinheiten und/oder Computer umfassen. Die Steuereinrichtung kann somit implementiert oder realisiert sein, indem die Steuereinrichtung einen Prozessor und einen Speicher aufweist, wobei der Speicher Anweisungen enthält, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, die Steuereinrichtung dazu veranlassen, das vorliegend offenbarte Verfahren durchzuführen. Die Steuereinrichtung kann in dem hydraulischen Lenksystem enthalten sein oder die Steuereinrichtung kann eine fahrzeugexterne Steuereinrichtung sein.It is understood that all embodiments described for the control device aspect of the invention are also applicable to the method aspect of the invention and vice versa. The control device can be implemented as a separate unit or distributed over two or more physical units. The control device can comprise one or more control units and/or computers. The control device can thus be implemented or realized in that the control device has a processor and a memory, wherein the memory contains instructions which, when executed by the processor, cause the control device to carry out the method disclosed herein. The control device can be included in the hydraulic steering system or the control device can be a vehicle-external control device.

Die Steuereinrichtung kann, nachdem die Räder durch Steuern des Kolbens in die zweite Richtung in eine zweite vorbestimmte Stellung gelenkt worden sind, dazu eingerichtet sein, eine Leckage in dem hydraulischen Lenksystem basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens in die erste Richtung zu erkennen. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Leckage zu erkennen, wenn die erfasste Kolbengeschwindigkeit eine vorbestimmte Schwellenwertdistanz überschreitet. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Leckage zu erkennen, wenn die erfasste Kolbenbewegung eine vorbestimmte Schwellenwertdistanz innerhalb des Bereichs von 0,2 bis 0,5 mm übersteigt.The controller may be configured to detect a leak in the hydraulic steering system based on a detected movement of the piston in the first direction after the wheels have been steered to a second predetermined position by controlling the piston in the second direction. The controller may be configured to detect a leak when the detected piston speed exceeds a predetermined threshold distance. The controller may be configured to detect a leak when the detected piston movement exceeds a predetermined threshold distance within the range of 0.2 to 0.5 mm.

Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Größe der Leckage basierend auf der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung zu ermitteln. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung, auch als Kolbengeschwindigkeit bezeichnet, festzustellen. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Räder aus der Mittelstellung in die erste vorbestimmte Stellung zu lenken durch Steuern des Kolbens in die erste Richtung. Die Steuereinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, die Räder in die zweite vorbestimmte Stellung zu lenken durch Steuern des Kolbens in die zweite Richtung. Die Steuereinrichtung ist typischerweise dazu eingerichtet, die Räder zu lenken, wenn das Verfahren gemäß der Erfindung automatisch durchgeführt wird, beispielsweise während eines Startens des Fahrzeugs. Alternativ ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einem Fahrzeugbediener oder Wartungstechniker Anweisungen zum manuellen Lenken der Räder anzuzeigen.The control device may be arranged to determine the size of the leakage based on the speed of the piston movement. The control device may be arranged to determine the speed of the piston movement, also referred to as piston speed. The control device may be arranged to steer the wheels from the center position to the first predetermined position by controlling the piston in the first direction. The control device may further be arranged to steer the wheels to the second predetermined position by controlling the piston in the second direction. The control device is typically arranged to steer the wheels when the method according to the invention is carried out automatically, for example during starting of the vehicle. Alternatively, the control device is arranged to display instructions to a vehicle operator or maintenance technician for manually steering the wheels.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem hydraulischen Lenksystem bereitgestellt. Das hydraulische Lenksystem umfasst: einen Hydraulikzylinder mit einem innerhalb des Hydraulikzylinders bewegbar angeordneten Kolben, der innerhalb des Hydraulikzylinders eine erste Kammer und eine zweite Kammer bildet, und einen Positionssensor, der dazu angeordnet ist, die Stellung des Kolbens innerhalb des Hydraulikzylinders zu erfassen, wobei der Kolben mit Rädern einer Radachse des Fahrzeugs so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens die Räder lenkt. Das Fahrzeug umfasst ferner eine Steuereinrichtung wie hierin offenbart. Die Steuereinrichtung kann somit Teil des Fahrzeugs sein und das Verfahren kann mittels der Steuereinrichtung automatisch durchgeführt werden. Alternativ befindet sich die Steuereinrichtung in einer Werkstatt und ist mit dem Fahrzeug verbunden, um das Verfahren durchzuführen.According to yet another aspect of the present invention, a vehicle with a hydraulic steering system. The hydraulic steering system comprises: a hydraulic cylinder with a piston movably arranged within the hydraulic cylinder, which piston forms a first chamber and a second chamber within the hydraulic cylinder, and a position sensor arranged to detect the position of the piston within the hydraulic cylinder, wherein the piston is connected to wheels of a wheel axle of the vehicle such that a movement of the piston steers the wheels. The vehicle further comprises a control device as disclosed herein. The control device can thus be part of the vehicle and the method can be carried out automatically by means of the control device. Alternatively, the control device is located in a workshop and is connected to the vehicle in order to carry out the method.

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügten Figuren weiter veranschaulicht.The present invention will now be further illustrated with reference to the accompanying figures.

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 gemäß einem Beispiel. Das beispielhafte Fahrzeug 1 kann ein Schwerfahrzeug in Gestalt eines Lastwagens, Busses oder Ähnlichem sein. Das Fahrzeug 1 kann eine Antriebseinheit 2, ein Getriebe 4 und ein hydraulisches Lenksystem 10 zum Lenken der Räder 6 einer Radachse 8 aufweisen. Das hydraulische Lenksystem 10 wird weiter unter Bezugnahme auf 2, 3, 4a - 4 und 5 erläutert. Die Antriebseinheit 2 kann einen Verbrennungsmotor oder eine elektrische Maschine umfassen. Die Räder 6, die mittels des hydraulischen Lenksystems 10 gelenkt werden, haben Reifen 12. 1 shows schematically a side view of a vehicle 1 according to an example. The exemplary vehicle 1 may be a heavy vehicle in the form of a truck, bus or the like. The vehicle 1 may have a drive unit 2, a transmission 4 and a hydraulic steering system 10 for steering the wheels 6 of a wheel axle 8. The hydraulic steering system 10 is further described with reference to 2, 3, 4a - 4 and 5 explained. The drive unit 2 can comprise an internal combustion engine or an electric machine. The wheels 6, which are steered by means of the hydraulic steering system 10, have tires 12.

2 zeigt schematisch Details eines hydraulischen Lenksystems 10 für ein Fahrzeug 1 gemäß einem Beispiel. Das Fahrzeug 1 kann wie in 1 offenbart ausgestaltet sein. 2 zeigt eine Radachse 8 mit den Rädern 6 in einer Mittelstellung PC und somit parallel angeordnet und geradeaus gerichtet. Das hydraulische Lenksystem 10 umfasst einen Hydraulikzylinder 20 mit einem Kolben 22, der bewegbar innerhalb des Hydraulikzylinders 20 angeordnet ist und innerhalb des Hydraulikzylinders 20 eine erste Kammer 24 und eine zweite Kammer 26 bildet, und einem Positionssensor 30, der dazu angeordnet ist, die Stellung des Kolbens 22 innerhalb des Hydraulikzylinders 20 zu ermitteln. Der Kolben 22 ist mit den Rädern 6 der Radachse 8 so verbunden, dass eine Bewegung des Kolbens 22 die Räder 6 einschlagen wird. 2 shows schematically details of a hydraulic steering system 10 for a vehicle 1 according to an example. The vehicle 1 can be as in 1 be clearly designed. 2 shows a wheel axle 8 with the wheels 6 in a central position P C and thus arranged parallel and pointing straight ahead. The hydraulic steering system 10 comprises a hydraulic cylinder 20 with a piston 22 which is movably arranged within the hydraulic cylinder 20 and forms a first chamber 24 and a second chamber 26 within the hydraulic cylinder 20, and a position sensor 30 which is arranged to determine the position of the piston 22 within the hydraulic cylinder 20. The piston 22 is connected to the wheels 6 of the wheel axle 8 such that a movement of the piston 22 will turn the wheels 6.

Der Hydraulikzylinder 20 kann ein doppeltwirkender Zylinder sein. Der Hydraulikzylinder 20 beherbergt ein Hydraulikfluid 28. Die erste Kammer 24 des Hydraulikzylinders kann auf einer ersten Seite des Kolbens 22 ausgebildet sein und die zweite Kammer 26 kann auf einer zweiten Seite des Kolbens 22 ausgebildet sein. Das hydraulische Lenksystem kann eine Kolbendichtung 23 aufweisen, die dazu angeordnet ist, zwischen dem Kolben 22 und dem Hydraulikzylinder 20 abzudichten und dadurch sicherzustellen, dass Hydraulikfluid 28 nicht an dem Kolben 22 vorbei zwischen den Kammern 24, 26 strömen kann. Das hydraulische Lenksystem 10 kann ferner einen Behälter 40 für Hydraulikfluid 28 aufweisen. Die erste Kammer 24 und die zweite Kammer 26 können in Fluidverbindung mit diesem Behälter 40 stehen.The hydraulic cylinder 20 may be a double-acting cylinder. The hydraulic cylinder 20 houses a hydraulic fluid 28. The first chamber 24 of the hydraulic cylinder may be formed on a first side of the piston 22 and the second chamber 26 may be formed on a second side of the piston 22. The hydraulic steering system may include a piston seal 23 arranged to seal between the piston 22 and the hydraulic cylinder 20 and thereby ensure that hydraulic fluid 28 cannot flow past the piston 22 between the chambers 24, 26. The hydraulic steering system 10 may further include a reservoir 40 for hydraulic fluid 28. The first chamber 24 and the second chamber 26 may be in fluid communication with this reservoir 40.

Das hydraulische Lenksystem 10 kann ferner eine Hydraulikpumpe 42 aufweisen. Das Hydraulikfluid 28 kann mittels der Hydraulikpumpe 42 in dem hydraulischen Lenksystem 10 zirkuliert werden. Das hydraulische Lenksystem 10 kann ferner eine Ventilanordnung 50 zum Regeln des Stroms von Hydraulikfluid 28 in die Kammern 24, 26 aufweisen. Die Ventilanordnung 50 kann ein erstes Ventil 52 und ein zweites Ventil 54 umfassen. Das erste Ventil 52 kann in Verbindung mit der ersten Kammer 24 angeordnet sein und das zweite Ventil 54 kann in Verbindung mit der zweiten Kammer 26 angeordnet sein.The hydraulic steering system 10 may further include a hydraulic pump 42. The hydraulic fluid 28 may be circulated in the hydraulic steering system 10 by means of the hydraulic pump 42. The hydraulic steering system 10 may further include a valve assembly 50 for regulating the flow of hydraulic fluid 28 into the chambers 24, 26. The valve assembly 50 may include a first valve 52 and a second valve 54. The first valve 52 may be arranged in communication with the first chamber 24 and the second valve 54 may be arranged in communication with the second chamber 26.

Der Positionssensor 30 kann in Verbindung mit dem Kolben 22 in dem Hydraulikzylinder 20 angeordnet sein. Der Positionssensor 30 kann ein Sensor mit relativ hoher Genauigkeit sein, um es zu ermöglichen, geringe Bewegungen des Kolbens 22 zu erfassen. Der Positionssensor 30 kann ein linearer Sensor sein.The position sensor 30 can be arranged in connection with the piston 22 in the hydraulic cylinder 20. The position sensor 30 can be a sensor with relatively high accuracy to enable small movements of the piston 22 to be detected. The position sensor 30 can be a linear sensor.

Das hydraulische Lenksystem 10 kann ferner eine Steuereinrichtung 100 umfassen. Die Steuereinrichtung 100 kann dazu eingerichtet sein, eine Leckage in dem hydraulischen Lenksystem 10 zu erkennen. Die Steuereinrichtung 100 kann in Verbindung mit dem Positionssensor 30, den Ventilen 52, 54 und der Hydraulikpumpe 42 angeordnet sein. Die Steuereinrichtung 100 ist dazu eingerichtet, nachdem die Räder 6 durch Steuern des Kolbens 22 in eine erste Richtung D1 aus einer Mittelstellung PC in eine erste vorbestimmte Stellung P1 (siehe 4a) gelenkt worden sind, eine Leckage in dem hydraulischen Lenksystem 10 basierend auf einer erfassten Eigenbewegung oder nicht-gesteuerten Bewegung des Kolbens 22 in eine der ersten Richtung D1 entgegengesetzte zweite Richtung D2 zu erkennen, wobei jegliche Bewegung des Kolbens 22 mittels des Positionssensors 30 erfasst wird. Die Steuereinrichtung 100 kann ferner dazu eingerichtet sein, die Räder 6 durch Steuern des Kolbens 22 in eine erste Richtung D1 aus der Mittelstellung PC in die erste vorbestimmte Stellung P1 zu lenken. Die Steuereinrichtung 100 kann dazu eingerichtet sein, die Hydraulikpumpe 42 und/oder die Ventile 52, 54 so zu steuern, dass der Kolben 22 in die erste Richtung D1 verlagert wird, um die Räder 6 aus der Mittelstellung PC in die erste vorbestimmte Stellung P1 zu lenken.The hydraulic steering system 10 may further comprise a control device 100. The control device 100 may be configured to detect a leak in the hydraulic steering system 10. The control device 100 may be arranged in connection with the position sensor 30, the valves 52, 54 and the hydraulic pump 42. The control device 100 is configured to, after the wheels 6 have been moved by controlling the piston 22 in a first direction D1 from a central position P C to a first predetermined position P1 (see 4a) have been steered, to detect a leak in the hydraulic steering system 10 based on a detected self-movement or non-controlled movement of the piston 22 in a second direction D2 opposite the first direction D1, wherein any movement of the piston 22 is detected by means of the position sensor 30. The control device 100 can further be configured to steer the wheels 6 by controlling the piston 22 in a first direction D1 from the center position P C to the first predetermined position P1. The control device 100 can be configured to control the hydraulic pump 42 and/or the valves 52, 54 such that the piston 22 is displaced in the first direction D1 in order to steer the wheels 6 from the center position P C to the first predetermined position P1.

Die Steuereinrichtung 100 kann dazu eingerichtet sein, nachdem die Räder 6 durch Steuern des Kolbens 22 in die zweite Richtung D2 in eine zweite vorbestimmte Stellung P2 gelenkt worden sind (siehe 4b), eine Leckage in dem hydraulischen Lenksystem 10 basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens 22 in die erste Richtung D1 zu erkennen. Die Steuereinrichtung 100 kann auch dazu eingerichtet sein, die Räder 6 durch Steuern des Kolbens 22 in die zweite Richtung D2 in die zweite vorbestimmte Stellung P2 zu lenken. Die Steuereinrichtung 100 kann dazu eingerichtet sein, die Hydraulikpumpe 42 und/oder die Ventile 52, 54 so zu steuern, dass der Kolben 22 in die zweite Richtung D2 verlagert wird, um die Räder 6 in die zweite vorbestimmte Stellung P2 zu lenken.The control device 100 can be designed to, after the wheels 6 have been steered into a second predetermined position P2 by controlling the piston 22 in the second direction D2 (see 4b) to detect a leak in the hydraulic steering system 10 based on a detected movement of the piston 22 in the first direction D1. The control device 100 can also be configured to steer the wheels 6 into the second predetermined position P2 by controlling the piston 22 in the second direction D2. The control device 100 can be configured to control the hydraulic pump 42 and/or the valves 52, 54 such that the piston 22 is displaced in the second direction D2 in order to steer the wheels 6 into the second predetermined position P2.

Die Steuereinrichtung 100 kann ferner dazu eingerichtet sein, eine Leckage zu erkennen, wenn die erfasste Kolbenbewegung eine vorbestimmte Schwellenwertdistanz übersteigt. Die Steuereinrichtung 100 kann dazu eingerichtet sein, eine Leckage zu erkennen, wenn die erfasste Kolbenbewegung eine vorbestimmte Schwellenwertdistanz in dem Bereich von 0,2 bis 0,5 mm übersteigt. Ferner kann die Steuereinrichtung 100 dazu eingerichtet sein, die Größe der Leckage basierend auf der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung zu ermitteln. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung, auch als Kolbengeschwindigkeit bezeichnet, zu ermitteln basierend auf der Änderung der Kolbenstellung über die Zeit. Die Steuereinrichtung 100 kann dazu eingerichtet sein, einem Fahrzeugbediener oder Wartungstechniker Instruktionen zum manuellen Lenken der Räder 6 in die erste vorbestimmte Stellung P1 oder die zweite vorbestimmte Stellung P2 anzuzeigen. Die Steuereinrichtung 100 kann ferner dazu eingerichtet sein, ein Bild des hydraulischen Lenksystems anzuzeigen, welches angibt, wo sich die Leckage befindet.The control device 100 may be further configured to detect a leak when the detected piston movement exceeds a predetermined threshold distance. The control device 100 may be further configured to detect a leak when the detected piston movement exceeds a predetermined threshold distance in the range of 0.2 to 0.5 mm. Furthermore, the control device 100 may be configured to determine the size of the leak based on the speed of the piston movement. The control device may be configured to determine the speed of the piston movement, also referred to as piston speed, based on the change in the piston position over time. The control device 100 may be configured to display instructions to a vehicle operator or maintenance technician for manually steering the wheels 6 to the first predetermined position P1 or the second predetermined position P2. The control device 100 may be further configured to display an image of the hydraulic steering system indicating where the leak is located.

3 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem 10 eines Fahrzeugs 1. Das Verfahren kann ein Fahrzeug 1 wie in 1 offenbart und ein hydraulisches Lenksystem 10 wie in 2 offenbart betreffen. Das Verfahren kann ausgeführt werden von einer Steuereinrichtung 100 wie in 2 oder 6 offenbart. Die 4a und 4b zeigen schematisch Beispiele eines Fahrzeugs, welches das Verfahren durchführt. Das Verfahren wird daher unter Bezugnahme auf sowohl 3 als auch die 4a und 4b beschrieben. In den 4a und 4b sind aus Klarheitsgründen nur die dem Hydraulikzylinder 20 des hydraulischen Lenksystems 10 zugehörigen Bauteile gezeigt. Das Verfahren umfasst: Lenken s101 der Räder 6 aus einer Mittelstellung PC in eine erste vorbestimmte Stellung P1 durch Steuern des Kolbens 22 in eine erste Richtung D1, und Erkennen einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem 10 basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens 22 in eine der ersten Richtung D1 entgegengesetzte zweite Richtung D2, wobei jegliche Bewegung des Kolbens 22 mittels des Positionssensors 30 erfasst wird. 3 shows schematically a block diagram of a method for leak detection in a hydraulic steering system 10 of a vehicle 1. The method can be a vehicle 1 as in 1 and a hydraulic steering system 10 as in 2 The method can be carried out by a control device 100 as in 2 or 6 revealed. The 4a and 4b show schematic examples of a vehicle which carries out the method. The method is therefore described with reference to both 3 as well as the 4a and 4b described. In the 4a and 4b For clarity, only the components associated with the hydraulic cylinder 20 of the hydraulic steering system 10 are shown. The method comprises: steering s101 the wheels 6 from a central position P C to a first predetermined position P1 by controlling the piston 22 in a first direction D1, and detecting a leak in the hydraulic steering system 10 based on a detected movement of the piston 22 in a second direction D2 opposite the first direction D1, wherein any movement of the piston 22 is detected by means of the position sensor 30.

4a zeigt das Fahrzeug 1, wenn die Räder 6 durch Steuern des Kolbens 22 in die erste Richtung D1 in die erste vorbestimmte Stellung P1 gelenkt worden sind. Die beim Lenken der Räder 6 in die erste vorbestimmte Stellung P1 auf sie wirkende Lenkkraft ist mit einem gestrichelten Pfeil dargestellt. Durch Steuern des Kolbens 22 in die erste Richtung D1 wird die erste Kammer 24 kleiner und die zweite Kammer 26 wird größer. Nachdem die Räder 6 in die erste vorbestimmte Stellung P1 gelenkt worden sind, wird aufgrund der elastischen Hysterese der Reifen 12 der Räder 6 eine zum Drehen der Räder 6 zurück in die Mittelstellung PC gerichtete Lenkkraft TF2 erzeugt werden. Diese Lenkkraft TF2 ist in der Figur mit einem Pfeil dargestellt. Eine Kraft F2 in der zweiten Richtung D2 wird dadurch auf den Kolben 22 aufgebracht werden. Der Druck innerhalb der zweiten Kammer 26 wird dadurch ansteigen. Wenn keine Leckage existiert, wird der Kolben 22 trotz der aufgebrachten Kraft F2 in derselben Stellung verbleiben. Wenn eine Leckage in Verbindung mit der zweiten Kammer 26 oder der Kolbendichtung 23 existiert, wird die durch die Reifenhysterese verursachte Kraft F2 auf den Kolben 22 das Hydraulikfluid 28 dazu veranlassen, sich aus der zweiten Kammer 26 heraus in die erste Kammer 24 zu bewegen, um den Druck in der zweiten Kammer 26 zu verringern. Der Kolben 22 wird sich daher in die zweite Richtung D2 bewegen. Somit zeigt eine Bewegung des Kolbens 22 in die zweite Richtung D2 eine Leckage in Verbindung mit der zweiten Kammer 26 oder der Kolbendichtung 23 an. 4a shows the vehicle 1 when the wheels 6 have been steered into the first predetermined position P1 by controlling the piston 22 in the first direction D1. The steering force acting on them when steering the wheels 6 into the first predetermined position P1 is shown with a dashed arrow. By controlling the piston 22 in the first direction D1, the first chamber 24 becomes smaller and the second chamber 26 becomes larger. After the wheels 6 have been steered into the first predetermined position P1, a steering force TF2 directed to turn the wheels 6 back to the center position P C will be generated due to the elastic hysteresis of the tires 12 of the wheels 6. This steering force TF2 is shown in the figure with an arrow. A force F2 in the second direction D2 will thereby be applied to the piston 22. The pressure within the second chamber 26 will thereby increase. If no leakage exists, the piston 22 will remain in the same position despite the applied force F2. If a leak exists in connection with the second chamber 26 or the piston seal 23, the force F2 on the piston 22 caused by the tire hysteresis will cause the hydraulic fluid 28 to move out of the second chamber 26 into the first chamber 24 to reduce the pressure in the second chamber 26. The piston 22 will therefore move in the second direction D2. Thus, movement of the piston 22 in the second direction D2 indicates a leak in connection with the second chamber 26 or the piston seal 23.

Ein Lenken s101 der Räder 6 aus der Mittelstellung PC in die erste vorbestimmte Stellung P1 durch Steuern des Kolbens 22 in die erste Richtung D1 kann ein Steuern des Stroms von Hydraulikfluid 28 in dem hydraulischen Lenksystem 10 solchermaßen umfassen, dass der Kolben 22 in die erste Richtung D1 verlagert wird. Ein Lenken s101 der Räder 6 aus der Mittelstellung PC in die erste vorbestimmte Stellung P1 durch Steuern des Kolbens 22 in die erste Richtung D1 kann ein Steuern der Hydraulikpumpe 42 solchermaßen umfassen, dass der Kolben 22 in die erste Richtung D1 verlagert wird. Der Strom von Hydraulikfluid 28 in die entsprechende Kammer 24, 26 kann ferner durch Steuern der Ventilanordnung 50 geregelt werden.Steering s101 of the wheels 6 from the center position P C to the first predetermined position P1 by controlling the piston 22 in the first direction D1 may include controlling the flow of hydraulic fluid 28 in the hydraulic steering system 10 such that the piston 22 is displaced in the first direction D1. Steering s101 of the wheels 6 from the center position P C to the first predetermined position P1 by controlling the piston 22 in the first direction D1 may include controlling the hydraulic pump 42 such that the piston 22 is displaced in the first direction D1. The flow of hydraulic fluid 28 into the corresponding chamber 24, 26 may be further regulated by controlling the valve arrangement 50.

Das Verfahren kann ferner ein Steuern s103 der Räder 6 in eine zweite vorbestimmte Stellung P2 durch Steuern des Kolbens 22 in die zweite Richtung D2 umfassen und ein Erkennen s104 einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem 10 basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens 22 in die erste Richtung D1. 4b zeigt eine Situation, in der die Räder 6 in die zweite vorbestimmte Stellung P2 gelenkt worden sind. Die beim Lenken der Räder 6 in die zweite vorbestimmte Stellung P2 auf sie wirkende Lenkkraft ist mit einem gestrichelten Pfeil dargestellt. In diesem Beispiel ist die zweite vorbestimmte Stellung P2 die Mittelstellung PC. Nachdem die Räder 6 in die zweite vorbestimmte Stellung P2 gelenkt worden sind, wird aufgrund der elastischen Hysterese der Reifen 12 auf die Räder 6 eine zum Drehen der Räder 6 zurück in die erste vorbestimmte Stellung P1 gerichtete Lenkkraft TF1 erzeugt werden. Diese Lenkkraft TF1 ist in der Figur mit einem Pfeil dargestellt. Dadurch wird auf den Kolben 22 eine Kraft F1 in der ersten Richtung D1 aufgebracht. Der Druck innerhalb der ersten Kammer 24 wird dadurch ansteigen. Falls keine Leckage existiert, wird der Kolben 22 trotz der aufgebrachten Kraft F1 in derselben Stellung verbleiben. Wenn eine Leckage in Verbindung mit der ersten Kammer 24 oder der Kolbendichtung 23 vorhanden ist, wird die von der Reifenhysterese verursachte Kraft F1 auf den Kolben 22 das Hydraulikfluid 28 dazu veranlassen, sich aus der ersten Kammer 24 heraus in die zweite Kammer 26 zu bewegen, um den Druck in der ersten Kammer 24 zu verringern. Der Kolben 22 wird sich deshalb in die erste Richtung D1 bewegen. Somit zeigt eine Bewegung des Kolbens 22 in die erste Richtung D1 eine Leckage in Verbindung mit der ersten Kammer 24 oder der Kolbendichtung 23 an. Durch diese zusätzlichen Verfahrensschritte kann eine Leckage auf beiden Seiten des Kolbens 22 auf zeitsparende und einfache Weise erkannt werden.The method may further comprise controlling s103 the wheels 6 to a second predetermined position P2 by controlling the piston 22 in the second direction D2 and detecting s104 a leak in the hydraulic steering system 10 based on a detected movement of the piston 22 in the first direction D1. 4b shows a situation in which the wheels 6 have been steered to the second predetermined position P2. The steering force acting on the wheels 6 when they are steered to the second predetermined position P2 is shown with a dashed arrow. In this example, the second predetermined position P2 is the middle position P C . After the wheels 6 have been steered to the second predetermined position P2, due to the elastic hysteresis of the tires 12, a steering force TF1 will be generated on the wheels 6, directed to turn the wheels 6 back to the first predetermined position P1. This steering force TF1 is shown with an arrow in the figure. As a result, a force F1 in the first direction D1 is applied to the piston 22. The pressure within the first chamber 24 will thereby increase. If no leakage exists, the piston 22 will remain in the same position despite the applied force F1. If there is a leak associated with the first chamber 24 or the piston seal 23, the force F1 on the piston 22 caused by the tire hysteresis will cause the hydraulic fluid 28 to move out of the first chamber 24 into the second chamber 26 to reduce the pressure in the first chamber 24. The piston 22 will therefore move in the first direction D1. Thus, movement of the piston 22 in the first direction D1 indicates a leak associated with the first chamber 24 or the piston seal 23. Through these additional process steps, a leak on both sides of the piston 22 can be detected in a time-saving and simple manner.

Der Schritt des Lenkens s101, s103 der Räder 6 kann manuell oder automatisch durchgeführt werden. Ein Erkennen s102 einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem 10 basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens 22 in eine zweite Richtung D2 kann eine Leckage in dem zweiten Ventil 54 anzeigen. Ein Erkennen s104 einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem 10 basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens 22 in die erste Richtung D1 kann eine Leckage in dem ersten Ventil 52 anzeigen.The step of steering s101, s103 of the wheels 6 can be carried out manually or automatically. Detecting s102 a leak in the hydraulic steering system 10 based on a detected movement of the piston 22 in a second direction D2 can indicate a leak in the second valve 54. Detecting s104 a leak in the hydraulic steering system 10 based on a detected movement of the piston 22 in the first direction D1 can indicate a leak in the first valve 52.

Eine Leckage kann erkannt s102, s104 werden, wenn die erfasste Kolbenbewegung eine vorbestimmte Schwellenwertdistanz übersteigt. Somit darf eine durch die Reifenhysterese hervorgerufene, geringfügige Bewegung des Kolbens 22 keine Leckage anzeigen. Die vorbestimmte Schwellenwertdistanz kann innerhalb des Bereichs von 0,2 bis 0,5 mm liegen.A leak can be detected s102, s104 if the detected piston movement exceeds a predetermined threshold distance. Thus, a slight movement of the piston 22 caused by the tire hysteresis must not indicate a leak. The predetermined threshold distance can be within the range of 0.2 to 0.5 mm.

Das Verfahren kann optional ein Ausgeben eines Alarms umfassen, wenn eine Leckage erkannt wird. Der Alarm kann ein hörbarer, visueller oder taktiler Alarm sein. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Verfahren ein Bereitstellen von Anweisungen, das Fahrzeug 1 in eine Werkstatt zu bringen. Solche Anweisungen können auf einer Anzeige in dem Fahrzeug 1 ausgegeben werden oder einer Anzeige in einer Steuerzentrale, falls das Fahrzeug 1 ein autonom betriebenes Fahrzeug ist.The method may optionally comprise issuing an alarm when a leak is detected. The alarm may be an audible, visual or tactile alarm. Additionally or alternatively, the method comprises providing instructions to take the vehicle 1 to a workshop. Such instructions may be issued on a display in the vehicle 1 or a display in a control center if the vehicle 1 is an autonomously operated vehicle.

Das Verfahren kann in einer Werkstatt zur Fehlersuche ausgeführt werden. Das Verfahren kann manuell eingeleitet werden, beispielsweise durch Bewegen eines Lenkrads des Fahrzeugs 1 zum Lenken s101, s103 der Räder 6. Das Verfahren kann ferner ein Anzeigen von Information darüber umfassen, wo in dem hydraulischen Lenksystem 10 sich die Leckage befindet. Als Beispiel kann das Verfahren ein Anzeigen eines Bilds des hydraulischen Lenksystems 10 umfassen, um zu visualisieren, wo sich die Leckage befindet. Auf diese Weise kann der Wartungstechniker einfach feststellen, wo zum Suchen nach der Leckage begonnen werden muss, und kann das Problem schnell lösen.The method may be carried out in a workshop for troubleshooting. The method may be initiated manually, for example by moving a steering wheel of the vehicle 1 to steer s101, s103 the wheels 6. The method may further comprise displaying information about where in the hydraulic steering system 10 the leak is located. As an example, the method may comprise displaying an image of the hydraulic steering system 10 to visualize where the leak is located. In this way, the maintenance technician can easily determine where to start looking for the leak and can quickly solve the problem.

Das Verfahren kann automatisch durchgeführt werden. Das Verfahren kann zum Beispiel während eines Startens des Fahrzeugs 1 ausgeführt werden. In diesem Fall kann das Verfahren ein Ausgeben eines Alarms umfassen, falls eine Leckage erkannt wird. Alternativ kann das Verfahren ein Bereitstellen von Anweisungen umfassen, das Fahrzeug 1 so schnell wie möglich in eine Werkstatt zu bringen. Falls die erkannte Leckage relativ klein ist, kann ein Alarm ausgegeben werden, und falls die erkannte Leckage relativ groß ist, kann der Bediener dazu angewiesen werden, sofort eine Werkstatt aufzusuchen.The method may be performed automatically. The method may, for example, be carried out during starting of the vehicle 1. In this case, the method may comprise issuing an alarm if a leak is detected. Alternatively, the method may comprise providing instructions to take the vehicle 1 to a workshop as soon as possible. If the detected leak is relatively small, an alarm may be issued, and if the detected leak is relatively large, the operator may be instructed to visit a workshop immediately.

Der Schritt des Erkennens s102, s104 einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem 10 basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens 22, die durch Reifenhysterese verursacht wurde, kann ferner ein Ermitteln der Größe der Leckage basierend auf der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung umfassen. Die Kolbenbewegung ist als eine Wegstrecke definiert. Je größer die Leckage, desto schneller bewegt sich der Kolben 22. Dies ist in den Kurven der 5 dargestellt, welche die sich über die Zeit T ändernde Kolbenstellung P zeigen, wenn eine Leckage vorhanden ist. Die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung kann ermittelt/berechnet werden durch Erfassen der Position P des Kolbens 22 über die Zeit. Die Kolbenstellung P kann beispielsweise für eine vorbestimmte Zeitdauer gemessen werden und die Kolbengeschwindigkeit kann berechnet werden basierend auf der Änderung der Kolbenstellung P (Kolbenbewegung) während dieser vorbestimmten Zeitdauer.The step of detecting s102, s104 a leak in the hydraulic steering system 10 based on a detected movement of the piston 22 caused by tire hysteresis may further comprise determining the size of the leak based on the speed of the piston movement. The piston movement is defined as a distance. The larger the leak, the faster the piston 22 moves. This is shown in the curves of the 5 which show the piston position P changing over time T when a leak is present. The speed of the piston movement can be determined/calculated by detecting the position P of the piston 22 over time. The piston position P can, for example, be measured for a predetermined period of time and the piston speed can be calculated. net based on the change in piston position P (piston movement) during this predetermined period of time.

In dem in 5 gezeigten Beispiel ist die Kolbenbewegung von einem ersten Zeitpunkt t1 bis zu einem zweiten Zeitpunkt t2 gemessen worden. Während dieser Erfassungszeit wird sich der Kolben 22 aus einer ersten Kolbenstellung PP1 in eine zweite Kolbenstellung PP2 bewegen. Die obere Kurve zeigt ein Beispiel, in dem die Leckage relativ klein ist. Die Kolbenbewegung S1 ist die Distanz zwischen der ersten Kolbenstellung PP1 und der zweiten Kolbenstellung PP2. Die untere Kurve zeigt ein Beispiel, in dem die Leckage relativ groß ist. Verglichen mit der oberen Kurve ist die Distanz S2 zwischen der ersten Kolbenstellung PP1 und der zweiten Kolbenstellung PP2 während derselben Zeitdauer nun größer. Somit wird sich der Kolben bei einer größeren Leckage während derselben Zeitdauer eine längere Distanz bewegen verglichen mit einem Fall, in dem die Leckage kleiner ist. Mit anderen Worten, eine größere Geschwindigkeit der Kolbenbewegung wird eine größere Leckage anzeigen.In the 5 In the example shown, the piston movement has been measured from a first time t1 to a second time t2. During this detection time, the piston 22 will move from a first piston position PP1 to a second piston position PP2. The upper curve shows an example in which the leakage is relatively small. The piston movement S1 is the distance between the first piston position PP1 and the second piston position PP2. The lower curve shows an example in which the leakage is relatively large. Compared to the upper curve, the distance S2 between the first piston position PP1 and the second piston position PP2 is now larger during the same period of time. Thus, with a larger leakage, the piston will move a longer distance during the same period of time compared to a case in which the leakage is smaller. In other words, a greater speed of the piston movement will indicate a larger leakage.

Typischerweise wird der Kolben 22 sich von dem Moment an bewegen, in dem das Rad 6 in die vorbestimmte Stellung P1, P2 gelenkt worden ist, bis das Hydraulikfluid 28 soweit ausgelaufen ist, dass der durch die Hysteresekraft verursachte Druck vernachlässibar ist. Kleine Leckagen werden somit mehr Erfassungszeit benötigen als große Leckagen. Allgemein wird der Kolben 22 sich anfangs, wenn die Räder 6 eingeschlagen worden sind und die Hysteresekraft beginnt, auf den Kolben 22 zu wirken, schneller bewegen. Dies ist deshalb so, weil der Druck in der mit der Leckage verbundenen Kammer 24, 26 zu Beginn, bevor das Hydraulikfluid 28 ausgelaufen ist, größer ist. Deshalb kann es, um die Größe der Leckage festzustellen, passend sein, eine Erfassungszeit zwischen 15 bis 30 Sekunden zu haben. Als Beispiel kann eine Kolbengeschwindigkeit unterhalb eines Geschwindigkeitsschwellenwerts als eine kleine Leckage angesehen werden und eine Kolbengeschwindigkeit oberhalb des Geschwindigkeitsschwellenwertes kann als eine große Leckage angesehen werden. Alternativ kann die Steuereinrichtung 100 eine Nachschlagtabelle oder Liste mit vorbestimmten Kolbengeschwindigkeiten und zugehörigen Leckagegrößen aufweisen, die in einer Datenbank gespeichert ist, wobei ein Ermitteln der Größe der Leckage ein Vergleichen der festgestellten Kolbengeschwindigkeit mit der Liste umfasst. Die Leckagegröße kann somit mittels Datenmapping ermittelt werden. Falls die Größe der Leckage in beiden Richtungen gleich ist, d.h., falls die Größe der Leckage auf beiden Seiten des Kolbens 22 gleich ist, kann dies angeben, dass die Leckage sich in der Kolbendichtung 23 befindet.Typically, the piston 22 will move from the moment the wheel 6 has been turned to the predetermined position P1, P2 until the hydraulic fluid 28 has leaked out to such an extent that the pressure caused by the hysteresis force is negligible. Small leaks will thus require more detection time than large leaks. Generally, the piston 22 will initially move faster when the wheels 6 have been turned and the hysteresis force begins to act on the piston 22. This is because the pressure in the chamber 24, 26 connected to the leak is initially greater before the hydraulic fluid 28 has leaked out. Therefore, in order to determine the size of the leak, it may be appropriate to have a detection time of between 15 to 30 seconds. As an example, a piston speed below a speed threshold may be considered a small leak and a piston speed above the speed threshold may be considered a large leak. Alternatively, the controller 100 may have a look-up table or list of predetermined piston speeds and associated leak sizes stored in a database, wherein determining the size of the leak comprises comparing the determined piston speed with the list. The leak size may thus be determined by data mapping. If the size of the leak is the same in both directions, i.e., if the size of the leak on both sides of the piston 22 is the same, this may indicate that the leak is in the piston seal 23.

6 ist ein Schema einer Version einer Vorrichtung 500. Die unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Steuereinrichtung 100 kann in einer Version die Vorrichtung 500 umfassen. Die Vorrichtung 500 weist einen nichtflüchtigen Speicher 520, eine Datenverarbeitungseinheit 510 und einen Lese-/Schreibspeicher 550 auf. Der nichtflüchtige Speicher 520 hat ein erstes Speicherelement 530, in dem ein Computerprogramm, z.B. ein Betriebssystem, zum Steuern der Funktion der Vorrichtung 500 gespeichert ist. Die Vorrichtung 500 umfasst ferner einen Buscontroller, einen seriellen Datenanschluss, Eingabe/Ausgabemittel, einen A/D-Wandler, eine Zeit- und Datumseingabe- und Übertragungseinheit, einen Ereigniszähler und einen Unterbrechungscontroller (nicht dargestellt). Der nichtflüchtige Speicher 520 hat auch ein zweites Speicherelement 514. 6 is a schematic of a version of a device 500. The device described with reference to 2 The control device 100 described may comprise the device 500 in one version. The device 500 has a non-volatile memory 520, a data processing unit 510 and a read/write memory 550. The non-volatile memory 520 has a first memory element 530 in which a computer program, e.g. an operating system, is stored for controlling the function of the device 500. The device 500 further comprises a bus controller, a serial data port, input/output means, an A/D converter, a time and date input and transmission unit, an event counter and an interrupt controller (not shown). The non-volatile memory 520 also has a second memory element 514.

Bereitgestellt wird ein Computerprogramm P, welches Routinen zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem eines Fahrzeugs aufweist. Das Computerprogramm P umfasst ferner Routinen zum Lenken der Räder aus einer Mittelstellung in eine erste vorbestimmte Stellung durch Steuern des Kolbens in eine erste Richtung und Erkennen einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, wobei jegliche Bewegung des Kolbens mittels des Positionssensors erfasst wird. Das Computerprogramm P kann auch Routinen zum Lenken der Räder in eine zweite vorbestimmte Stellung durch Steuern des Kolbens in die zweite Richtung umfassen, und zum Erkennen einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens in die erste Richtung. Das Computerprogramm P kann auch Routinen zur Leckageerkennung umfassen, wenn die erfasste Kolbenbewegung eine vorbestimmte Schwellenwertdistanz übersteigt. Das Computerprogramm P kann auch Routinen zum Ermitteln der Größe der Leckage basierend auf der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung umfassen. Das Programm P kann in einer ausführbaren Form oder in einer komprimierten Form in einem Speicher 560 und/oder in einem Schreib-Lese-Speicher 550 gespeichert sein.A computer program P is provided which has routines for detecting leaks in a hydraulic steering system of a vehicle. The computer program P further comprises routines for steering the wheels from a center position to a first predetermined position by controlling the piston in a first direction and detecting a leak in the hydraulic steering system based on a detected movement of the piston in a second direction opposite to the first direction, wherein any movement of the piston is detected by means of the position sensor. The computer program P can also comprise routines for steering the wheels to a second predetermined position by controlling the piston in the second direction and for detecting a leak in the hydraulic steering system based on a detected movement of the piston in the first direction. The computer program P can also comprise routines for detecting leaks when the detected piston movement exceeds a predetermined threshold distance. The computer program P can also comprise routines for determining the size of the leak based on the speed of the piston movement. The program P can be stored in an executable form or in a compressed form in a memory 560 and/or in a random access memory 550.

Wo die Datenverarbeitungseinheit 510 als eine bestimmte Funktion ausführend beschrieben ist, bedeutet dies, dass die Datenverarbeitungseinheit 510 einen bestimmten Teil des in dem Speicher 560 gespeicherten Programms oder einen bestimmten Teil des in dem Schreib-Lese-Speicher 550 gespeicherten Programms ausführt.Where the data processing unit 510 is described as executing a particular function, this means that the data processing unit 510 executes a particular part of the program stored in the memory 560 or a particular part of the program stored in the random access memory 550.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 510 kann über einen Datenbus 515 mit einem Datenanschluss 599 kommunizieren. Der nichtflüchtige Speicher 520 ist zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 512 vorgesehen. Der separate Speicher 560 ist dazu vorgesehen, mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 511 zu kommunizieren. Der Schreib-Lese-Speicher 550 ist dazu eingerichtet, über einen Datenbus 514 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 510 zu kommunizieren.The data processing device 510 can communicate with a data connection 599 via a data bus 515. The non-volatile memory 520 is for communication with the data processing unit 510 via a data bus 512. The separate memory 560 is provided to communicate with the data processing unit 510 via a data bus 511. The read-write memory 550 is designed to communicate with the data processing device 510 via a data bus 514.

Wenn Daten auf dem Datenanschluss 599 empfangen werden, werden sie vorübergehend in dem zweiten Speicherelement 540 gespeichert. Wenn empfangene Eingangsdaten vorübergehend gespeichert worden sind, ist die Datenverarbeitungseinheit 510 dazu bereit, eine Codeausführung wie oben beschrieben durchzuführen.When data is received on the data port 599, it is temporarily stored in the second storage element 540. When received input data has been temporarily stored, the data processing unit 510 is ready to perform code execution as described above.

Teile des hierin beschriebenen Verfahrens können von der Vorrichtung 500 mittels der Datenverarbeitungseinheit 510 ausgeführt werden, auf der das in dem Speicher 560 oder dem Schreib-Lese-Speicher 550 gespeicherte Programm abläuft. Wenn die Vorrichtung 500 das Programm ausführt, werden hierin beschriebene Verfahren durchgeführt.Parts of the method described herein may be performed by the device 500 by means of the data processing unit 510 on which the program stored in the memory 560 or the random access memory 550 is executed. When the device 500 executes the program, methods described herein are performed.

Die vorstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient illustrativen und beschreibenden Zwecken. Sie ist nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die beschriebenen Varianten einzuschränken. Viele Modifikationen und Änderungen werden für einen Fachmann offensichtlich sein. Die Ausführungsbeispiele sind gewählt und beschrieben worden, um die Grundlagen der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen bestmöglich zu erläutern und es dadurch Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung hinsichtlich unterschiedlicher Ausführungsformen und mit den verschiedenen für den gedachten Einsatzzweck geeigneten Abwandlungen zu verstehen.The foregoing description of preferred embodiments of the present invention is for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the variations described. Many modifications and changes will be apparent to those skilled in the art. The embodiments were chosen and described in order to best explain the principles of the invention and its practical applications, and to thereby enable those skilled in the art to understand the invention in terms of different embodiments and with the various modifications suited to the intended use.

Claims (15)

Verfahren zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem (10) eines Fahrzeugs (1), wobei das hydraulische Lenksystem (10) aufweist: einen Hydraulikzylinder (20) mit einem innerhalb des Hydraulikzylinders (20) bewegbar angeordneten Kolben (22), der innerhalb des Hydraulikzylinders (20) eine erste Kammer (24) und eine zweite Kammer (26) bildet, und einen Positionssensor (30), der dazu angeordnet ist, die Position des Kolbens (22) innerhalb des Hydraulikzylinders (20) zu erfassen, wobei der Kolben (22) mit Rädern (6) einer Radachse (8) so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens (22) die Räder (6) lenken wird, wobei das Verfahren umfasst: Lenken (s101) der Räder (6) aus einer Mittelstellung (PC) in eine erste vorbestimmte Stellung (P1) durch Steuern des Kolbens (22) in eine erste Richtung (D1), und Erkennen (s102) einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem (10) basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens (22) in eine der ersten Richtung (D1) entgegengesetzte zweite Richtung (D2), wobei jegliche Bewegung des Kolbens (22) mittels des Positionssensors (30) erfasst wird.Method for detecting leaks in a hydraulic steering system (10) of a vehicle (1), the hydraulic steering system (10) comprising: a hydraulic cylinder (20) with a piston (22) movably arranged within the hydraulic cylinder (20), which forms a first chamber (24) and a second chamber (26) within the hydraulic cylinder (20), and a position sensor (30) arranged to detect the position of the piston (22) within the hydraulic cylinder (20), the piston (22) being connected to wheels (6) of a wheel axle (8) such that a movement of the piston (22) will steer the wheels (6), the method comprising: steering (s101) the wheels (6) from a central position (P C ) to a first predetermined position (P1) by controlling the piston (22) in a first direction (D1), and detecting (s102) a leak in the hydraulic steering system (10) based on a detected movement of the Piston (22) in a second direction (D2) opposite to the first direction (D1), wherein any movement of the piston (22) is detected by means of the position sensor (30). Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Lenken (s103) der Räder (6) in eine zweite vorbestimmte Stellung (P2) durch Steuern des Kolbens (22) in die zweite Richtung (D2), und Erkennen (s104) einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem (10) basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens (22) in die erste Richtung (D1).Procedure according to Claim 1 , further comprising: steering (s103) the wheels (6) to a second predetermined position (P2) by controlling the piston (22) in the second direction (D2), and detecting (s104) a leakage in the hydraulic steering system (10) based on a detected movement of the piston (22) in the first direction (D1). Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine Bewegung des Kolbens (22) in die erste Richtung (D1) eine Leckage in einem ersten Ventil (52) anzeigt, das in Verbindung mit der ersten Kammer (24) des Hydraulikzylinders (20) angeordnet ist.Procedure according to Claim 2 , wherein a movement of the piston (22) in the first direction (D1) indicates a leakage in a first valve (52) arranged in communication with the first chamber (24) of the hydraulic cylinder (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Bewegung des Kolbens (22) in die zweite Richtung (D2) eine Leckage in einem zweiten Ventil (54) anzeigt, das in Verbindung mit der zweiten Kammer (26) des Hydraulikzylinders (20) angeordnet ist.A method according to any preceding claim, wherein movement of the piston (22) in the second direction (D2) indicates a leak in a second valve (54) arranged in communication with the second chamber (26) of the hydraulic cylinder (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Leckage erkannt wird, wenn die erfasste Kolbenbewegung eine vorbestimmte Schwellenwertdistanz übersteigt.A method according to any preceding claim, wherein a leak is detected when the sensed piston movement exceeds a predetermined threshold distance. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die vorbestimmte Schwellenwertdistanz innerhalb des Bereichs von 0,2 bis 0,5 mm liegt.Procedure according to Claim 5 where the predetermined threshold distance is within the range of 0.2 to 0.5 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Erkennen einer Leckage in dem hydraulischen Lenksystem (10) ein Ermitteln der Größe der Leckage basierend auf der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung umfasst.A method according to any preceding claim, wherein detecting a leak in the hydraulic steering system (10) comprises determining the size of the leak based on the speed of piston movement. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, bei dem eine Bewegung des Kolbens (22) in die erste Richtung (D1) und die zweite Richtung (D2) eine Leckage in sowohl dem ersten Ventil (52) als auch dem zweiten Ventil (54) oder eine Leckage in einer Kolbendichtung (23) zwischen der ersten Kammer (24) und der zweiten Kammer (26) anzeigt.Procedure according to Claim 3 and 4 , wherein movement of the piston (22) in the first direction (D1) and the second direction (D2) indicates a leak in both the first valve (52) and the second valve (54) or a leak in a piston seal (23) between the first chamber (24) and the second chamber (26). Computerprogramm (P) mit Anweisungen, die, wenn das Programm von einem Computer (100; 500) ausgeführt wird, den Computer (100; 500) dazu veranlassen, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Computer program (P) with instructions which, when the program is executed by a computer (100; 500), cause the computer (100; 500) to carry out the method according to one of the preceding claims. Computerlesbares Medium mit Anweisungen, die, wenn sie von einem Computer (100; 500) ausgeführt werden, den Computer (100; 500) dazu veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.A computer-readable medium having instructions which, when executed by a computer (100; 500), cause the computer (100; 500) to perform the method of any of the Claims 1 until 8th to carry out. Steuereinrichtung (100) zur Leckageerkennung in einem hydraulischen Lenksystem (10) eines Fahrzeugs (1), wobei das hydraulische Lenksystem (10) umfasst: einen Hydraulikzylinder (20) mit einem innerhalb des Hydraulikzylinders (20) bewegbar angeordneten Kolben (22), der innerhalb des Hydraulikzylinders (20) eine erste Kammer (24) und eine zweite Kammer (26) bildet, und einen Positionssensor (30), der dazu angeordnet ist, die Position des Kolbens (22) innerhalb des Hydraulikzylinders (20) zu erfassen, wobei der Kolben (22) mit Rädern (6) einer Radachse (8) so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens (22) die Räder (6) lenken wird, wobei die Steuereinrichtung (100) in Kommunikation mit dem Positionssensor (3) angeordnet und dazu eingerichtet ist, nachdem die Räder (6) durch Steuern des Kolbens (22) in eine erste Richtung (D1) aus einer Mittelstellung (PC) in eine erste vorbestimmte Stellung (P1) gelenkt worden sind, eine Leckage in dem hydraulischen Lenksystem (10) basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens (22) in eine der ersten Richtung (D1) entgegengesetzte zweite Richtung (D2) zu erkennen, wobei jegliche Bewegung des Kolbens (22) mittels des Positionssensors (30) erfasst wird.Control device (100) for detecting leaks in a hydraulic steering system (10) of a vehicle (1), wherein the hydraulic steering system (10) comprises: a hydraulic cylinder (20) with a piston (22) movably arranged within the hydraulic cylinder (20), which forms a first chamber (24) and a second chamber (26) within the hydraulic cylinder (20), and a position sensor (30) arranged to detect the position of the piston (22) within the hydraulic cylinder (20), wherein the piston (22) is connected to wheels (6) of a wheel axle (8) such that a movement of the piston (22) will steer the wheels (6), wherein the control device (100) is arranged in communication with the position sensor ( 3 ) and is designed to detect a leak in the hydraulic steering system (10) based on a detected movement of the piston (22) in a second direction (D2) opposite to the first direction (D1), wherein any movement of the piston (22) is detected by means of the position sensor (30). Steuereinrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei die Steuereinrichtung (100) dazu eingerichtet ist, nachdem die Räder (6) durch Steuern des Kolbens (22) in die zweite Richtung (D2) in eine zweite vorbestimmte Stellung (P2) gelenkt worden sind, eine Leckage in dem hydraulischen Lenksystem (10) basierend auf einer erfassten Bewegung des Kolbens (22) in die erste Richtung (D1) zu erkennen.Control device (100) according to Claim 11 , wherein the control device (100) is adapted to detect a leak in the hydraulic steering system (10) based on a detected movement of the piston (22) in the first direction (D1) after the wheels (6) have been steered into a second predetermined position (P2) by controlling the piston (22) in the second direction (D2). Steuereinrichtung (100) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Steuereinrichtung (100) dazu eingerichtet ist, die Größe der Leckage basierend auf der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung zu ermitteln.Control device (100) according to Claim 11 or 12 , wherein the control device (100) is arranged to determine the size of the leakage based on the speed of the piston movement. Steuereinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Steuereinrichtung (100) dazu eingerichtet ist, durch Steuern des Kolbens (22) in die erste Richtung (D1) die Räder (6) aus der Mittelstellung (PC) in die erste vorbestimmte Stellung (P1) zu lenken.Control device (100) according to one of the Claims 11 until 13 , wherein the control device (100) is adapted to steer the wheels (6) from the central position (P C ) into the first predetermined position (P1) by controlling the piston (22) in the first direction (D1). Fahrzeug (1) mit einem hydraulischen Lenksystem (10), wobei das hydraulische Lenksystem (10) aufweist: einen Hydraulikzylinder (20) mit einem innerhalb des Hydraulikzylinders (20) bewegbar angeordneten Kolben (22), der innerhalb des Hydraulikzylinders (20) eine erste Kammer (24) und eine zweite Kammer (26) bildet, und einen Positionssensor (30), der dazu angeordnet ist, die Position des Kolbens (22) innerhalb des Hydraulikzylinders (20) zu erfassen, wobei der Kolben (22) mit Rädern (6) einer Radachse (8) des Fahrzeugs (1) so verbunden ist, dass eine Bewegung des Kolbens (22) die Räder (6) lenken wird, wobei das Fahrzeug (1) ferner eine Steuereinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 14 aufweist.Vehicle (1) with a hydraulic steering system (10), the hydraulic steering system (10) comprising: a hydraulic cylinder (20) with a piston (22) movably arranged within the hydraulic cylinder (20), which forms a first chamber (24) and a second chamber (26) within the hydraulic cylinder (20), and a position sensor (30) arranged to detect the position of the piston (22) within the hydraulic cylinder (20), the piston (22) being connected to wheels (6) of a wheel axle (8) of the vehicle (1) such that a movement of the piston (22) will steer the wheels (6), the vehicle (1) further comprising a control device (100) according to one of the Claims 11 until 14 having.
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