DE19828816A1 - Servolenkung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine für einen Steer-by-wire-Betrieb geeignete hydraulische Servolenkung für Kraftfahrzeuge, mit einer von einem Fahrer betätigten Lenkhandhabe, einem Fahrzeuglenkräder betätigenden Servomotor, einem den Servomotor betätigenden und als Drehschieberanordnung ausgebildeten Servoventil, dessen zueinander drehbewegliche Steuerteile miteinander durch eine Federung in eine Normallage relativ zueinander gedrängt werden, einem mit den Steuerteilen zu deren Drehverstellung relativ zueinander gekoppelten und das Servoventil betätigenden Stellmotor, einem mit der Lenkhandhabe betätigten Lenkwinkel-Sollwertgeber, einem mit den Fahrzeuglenkrädern betätigten Lenkwinkel-Istwertgeber und einer in Abhängigkeit eines Vergleiches der Soll- und Istlenkwinkel den Stellmotor betätigenden Regelschaltung. Um diese Servolenkung hinsichtlich ihres Regelverhaltens zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Winkelsensor vorzusehen, der mit den Steuerteilen gekoppelt ist und deren relative Winkellage detektiert, wobei die Regelschaltung beim Betätigen des Stellmotors diese Winkellage berückstichtigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkung für Kraftfahrzeuge, die für einen Steer-by-wire-Betrieb geeignet ist und die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 auf­ weist.

Eine derartige Servolenkung ist beispielsweise aus der DE 195 41 752 A1 bekannt. Die bekannte Servolenkung weist ei­ ne beispielsweise als Lenkhandrad ausgebildete Lenkhandhabe auf, die zum Lenken des Fahrzeuges von einem Fahrer des Fahr­ zeuges von Hand betätigt ist. Außerdem verfügt die bekannte Servolenkung über einen hydraulischen Servomotor, der mit lenkbaren Fahrzeugrädern antriebsgekoppelt ist und diese zum Lenken des Fahrzeuges entsprechend betätigt. Außerdem weist die Servolenkung ein den Servomotor betätigendes Servoventil auf, das als Drehschieberanordnung ausgebildet ist, dessen zueinander drehbewegliche Steuerteile miteinander durch eine vorzugsweise als Drehstab ausgebildete Federung in eine Nor­ mallage relativ zueinander gedrängt werden. Darüber hinaus weist die bekannte Servolenkung einen Stellmotor zur Betäti­ gung des Servoventils auf, wobei der Stellmotor mit den Steu­ erteilen der Drehschieberanordnung zu deren Drehverstellung relativ zueinander direkt oder indirekt antriebsgekoppelt ist. Zusätzlich sind ein mit der Lenkhandhabe betätigter Lenkwinkel-Sollwertgeber und ein mit den lenkbaren Fahrzeug­ rädern betätigter Lenkwinkel-Istwertgeber sowie eine Regel- und Steueranordnung vorhanden, wobei diese Regel- und Steuer­ anordnung zum Lenken des Fahrzeuges den Stellmotor in Abhän­ gigkeit eines Vergleiches der Soll- und Istlenkwinkel betä­ tigt.

Bei als Drehschieberanordnung ausgebildeten Servoventilen können Herstellungstoleranzen zu hydraulischen Unsymmetrien des Servoventiles führen. Ebenso können Reibungsverluste, z. B. in Dichtungen, zu Hysterese-Effekten und damit zu Tot­ zeiten im Servoventil führen, die eine exakte Lageregelung des Servomotors und damit eine exakte Spurhaltung des Fahr­ zeuges beeinträchtigen.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei einer Servolenkung der eingangs genannten Art das Rege­ lungsverhalten zu verbessern.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung beruht hierbei auf dem allgemeinen Gedanken, mit Hilfe eines Winkelsensors den Stellweg des Servoventils zu erkennen und diesen als zusätzliche Stellgröße zur Verbes­ serung der Regelung zu verwenden. Beispielsweise hängt die durch den Servomotor erzeugbare Stellkraft vom Stellweg des in der Regel als Proportionalstellventil ausgebildeten Servo­ ventils ab, so daß durch die Erfassung des Stellweges die Stellkraft am Servomotor besser dosiert werden kann. Eine ge­ wünschte Lenkwinkeländerung kann dann auch mit weniger Regel­ aufwand und insbesondere schneller durchgeführt werden, wenn die Regel- und Steueranordnung der Servolenkung am Servoven­ til jeweils den geeigneten Stellweg einstellt.

Darüber hinaus ergeben sich bei Servoventilen, die mit einer sogenannten "offenen Mitte" ausgestattet sind, besondere Vor­ teile bei der Ausregelung von außen auf die Fahrzeugräder einwirkenden Seitenkräften. Bei einem Servoventil mit offener Mitte kommunizieren sämtliche Anschlüsse des Servoventils miteinander, wenn das Servoventil seine Normallage einnimmt. Ein Servoventil mit offener Mitte hat den großen Vorteil, daß eine Druckquelle des Hydrauliksystems, das ist vorzugsweise eine Hydraulikmittelpumpe, ständig Hydraulikdruck zur Verfü­ gung stellen kann. Der nicht benötigte Hydraulikdruck wird in der Normallage des Servoventils über dessen offene Mitte in ein entsprechendes Reservoir entspannt. Falls der Servomotor betätigt werden soll, steht der erforderliche Hydraulikdruck unmittelbar zur Verfügung.

In der Normallage des Servoventils können jedoch Radseiten­ kräfte über die offene Mitte des Servoventils eine Verstel­ lung des Servomotors und somit eine Lenkwinkelveränderung provozieren. Um dem entgegenzuwirken, muß durch eine entspre­ chende Betätigung des Servoventils am Servomotor eine geeig­ nete Gegenstellkraft erzeugt werden. Da bei der erfindungsge­ mäßen Servolenkung auf besonders einfache Weise eine geziel­ te, dosierte Servoventilverstellung durchführbar ist, kann die Servolenkung nach der Erfindung angemessen auf Radseiten­ kräfte reagieren, ohne großen Regelaufwand. Denn sobald eine Störkraft auf die lenkbaren Fahrzeugräder einwirkt, kann in Abhängigkeit der Störkraft eine dosierte Gegenkraft über eine entsprechend gezielte Servoventilsteuerung aufgebracht wer­ den.

Außerdem wird durch den insgesamt reduzierten Regelbedarf das gesamte Lenksystem stabilisiert, wobei sich insbesondere Ei­ genschwingungen im Regelkreis nicht aufschaukeln können.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Servolenkung können Druckmeßmittel vorgesehen sein, die zum Bestimmen eines Differenzdruckes zwischen zwei Hydraulikanschlüssen des hydraulischen Servomotors dienen, wobei die Hydraulikanschlüsse durch das Servoventil zur Betä­ tigung des Servomotors mit Hydraulikdruck beaufschlagt sind. Mit Hilfe des zwischen den Hydraulikanschlüssen des Servomo­ tors herrschenden Differenzdruckes kann auf einfache Weise eine mit der Stellkraft des Servomotors korrelierende Größe ermittelt werden. Dadurch ist es auch möglich, die zum Ein­ stellen eines gewünschten Lenkwinkels erforderliche Stell­ kraft einzustellen oder eine auf die gelenkten Fahrzeugräder einwirkende Störkraft zu ermitteln.

Darüber hinaus kann entsprechend einer Weiterbildung der er­ findungsgemäßen Servolenkung eine Zuordnung zwischen den Dif­ ferenzdrücken an den Hydraulikanschlüssen des Servomotors und den relativen Winkellagen der Steuerteile der Drehschieberan­ ordnung zueinander durchgeführt werden. Ebenso kann eine Zu­ ordnung zwischen den relativen Winkellagen der Steuerteile der Drehschieberanordnung und der Ventildurchflußmenge und somit der Verstellgeschwindigkeit des Servomotors und der ge­ lenkten Räder durchgeführt werden. Zusätzlich können dann auch Mittel zur Bestimmung der aktuellen Viskosität des Hy­ draulikmediums vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Ventil­ durchflußmenge genauer bestimmt werden kann. Die Bestimmung der Hydraulikmittelviskosität ist z. B. mittels Temperaturmes­ sung durchführbar. Mit Hilfe derartiger Zuordnungen, die je­ weils eine Kennlinie des Servoventils bilden, ist es möglich, toleranzbedingte Abweichungen der hydraulischen Symmetrie des Servoventils elektronisch durch eine entsprechende Eichung der Zuordnung aus- bzw. abzugleichen. Die Servolenkung wird dadurch unabhängig von Fertigungstoleranzen und kann daher in beiden Lenkrichtungen eine genaue Regelung des Servomotors und somit eine exakte Spurhaltung des Fahrzeuges gewährlei­ sten.

Insbesondere ist es möglich, die Regel- und Steueranordnung derart auszugestalten, daß die genannte Zuordnung zwischen der relativen Winkellage der Steuerteile der Drehschieberan­ ordnung und dem Differenzdruck zwischen den Hydraulikan­ schlüssen des Servomotors ständig aktualisiert wird. Dadurch können zum einen Abnutzungserscheinungen des Hydrauliksystems ständig ausgeglichen werden. Zum anderen kann insbesondere eine Diagnose des Hydrauliksystems hinsichtlich dessen Funk­ tionssicherheit durchgeführt werden, beispielsweise indem ständig ein Vergleich mit vorgegebenen Schwellwerten durchge­ führt wird.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Servolenkung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung an­ hand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je­ weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombi­ nationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 ein Schnittbild einer ersten Ausführungsform, bei der ein elektrischer Stellmotor vorgesehen ist, und

Fig. 2 ein entsprechendes Schnittbild einer abgewandelten Ausführungsform, bei der die Steuerteile des Servo­ ventiles durch ein hydraulisches Stellaggregat rela­ tiv zueinander verstellbar sind.

Gemäß Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 ein nach Art einer Dreh­ schieberanordnung ausgebildetes, weitestgehend herkömmliches Servoventil 2 angeordnet, welches im wesentlichen aus einem Drehschieberteil 2' sowie einer dazu gleichachsigen Drehschie­ berbuchse 2" besteht, die gehäusefest angeordnet ist. Dieses Servoventil 2 besitzt einen Druckanschluß 3, der mit der Druckseite einer saugseitig mit einem Hydraulikreservoir 4 verbundenen Servopumpe 5 verbunden ist. Des weiteren besitzt das Servoventil 2 einen mit dem Reservoir 4 kommunizierenden Niederdruckanschluß 6 sowie zwei Motoranschlüsse 7 und 8, die mit jeweils einer Seite eines als Servomotor 9 vorgesehenen doppelt wirkendem Kolben-Zylinder-Aggregates verbunden sind.

Das Servoventil 2 besitzt eine sog. offene Mitte, d. h. alle Anschlüsse 3 und 6 bis 8 kommunizieren miteinander, wenn die Steuerteile des Servoventils 2, d. h. das Drehschieberteil 2' und die Drehschieberbuchse 2", relativ zueinander eine Nor­ mal- oder Mittellage einnehmen. Werden das Drehschieberteil 2' und die Drehschieberbuchse 2" relativ zueinander in der einen oder anderen Richtung gegenüber der Mittelstellung verdreht, wird bei arbeitender Servopumpe 5 zwischen den Motoranschlüs­ sen 7 und 8 eine mehr oder weniger große, steuerbare Druck­ differenz in der einen oder anderen Richtung erzeugt, mit der Folge, daß der Servomotor 9 seinerseits eine entsprechend große Stellkraft in der einen oder anderen Richtung erzeugt.

Drehschieberteil 2' und Drehschieberbuchse 2" sind durch ein Federelement, hier durch einen in einer Axialbohrung dieser Teile angeordneten Drehstab 10 miteinander verbunden. Dabei sucht das Federelement bzw. der Drehstab 10 die beiden Teile 2' und 2" in ihrer Mittelstellung relativ zueinander zu hal­ ten.

Auf dem in Fig. 1 linken Ende des Drehschieberteiles 2' ist der Rotor eines im Gehäuse 1 angeordneten Elektromotors 11 angeordnet, welcher bei Bestromung das Drehschieberteil 2' ge­ gen die Kraft des Drehstabes 10 in der einen oder anderen Richtung relativ zur Drehschieberbuchse 2" zu drehen vermag.

Auf dem entsprechend Fig. 1 linken Ende des Gehäuses 1 ist außerdem ein Winkelsensor 26 angebracht, der einerseits dreh­ fest mit dem Gehäuse 1 und somit indirekt auch drehfest mit der Drehschieberbuchse 2" gekoppelt ist, da diese ihrerseits drehfest am Gehäuse 1 befestigt ist. Andererseits ist der Winkelsensor 26 drehfest mit dem Drehstab 10 und somit indi­ rekt auch drehfest mit dem Drehschieberteil 2' gekoppelt, da dieses seinerseits drehfest am Drehstab 10 befestigt ist. Auf diese Weise kann der Winkelsensor 26 die relative Lage zwi­ schen dem Drehschieberteil 2' und der Drehschieberbuchse 2" detektieren und diese bzw. einen damit korrelierenden Signal­ wert über eine entsprechende Signalleitung einer Regel- und Steueranordnung bzw. Regelschaltung 16 zuleiten. Diese Regel­ schaltung 16 enthält bzw. umfaßt dabei einen Regler für das Servoventil 2, der die vorgegebenen Differenzwinkel zwischen den Steuerteilen 2' und 2" mit hoher Genauigkeit einregelt, einen Regler für das Lenksystem der den Kolbenweg bzw. den Radwinkel entsprechend dem jeweiligen Sollwert einregelt, und einen Regler für das Fahrzeug, der zum Beispiel die Druckdif­ ferenz zwischen den Anschlüssen 7 und 8 des Servomotors 9 rechnerisch ermitteln kann, so daß diesbezügliche Druckmes­ sensoren überprüfbar oder überflüssig sind. Die Regler sind vorzugsweise als elektronische Regler, insbesondere in Form eines Rechners ausgebildet.

Außerdem sind den hydraulischen Anschlüssen 7 und 8 des Ser­ vomotors 9 jeweils ein Druckmeßsensor 27 und 28 zugeordnet, die mit jeweils einem der Hydraulikanschlüsse 7 und 8 kommu­ nizieren und den darin bzw. den in den korrespondierenden Kammern des Servomotors 9 herrschenden Druck messen. Die Me­ ßergebnisse, bzw. mit den in den Motoranschlüssen 7 und 8 herrschenden Drücken korrelierende Signalwerte, werden über entsprechende Signalleitungen 12 und 13 der Regelschaltung 16 zugeleitet.

Die Anordnung der Fig. 1 arbeitet wie folgt:
Mittels eines vom Fahrer des jeweiligen Fahrzeuges betätigten Lenkhandrades 14 wird ein Sollwertgeber 15 betätigt, dessen Signale jeweils einen Sollwert für den einzustellenden Lenk­ winkel der vom Servomotor 9 betätigten Fahrzeuglenkräder 30 vorgeben und einem Eingang der Regelschaltung 16 zugeführt werden. Die Regelschaltung 16 vergleicht den Sollwert mit dem jeweiligen Istwert, welcher mittels eines Istwertgebers 17 erfaßt wird, der mit einem mit den Fahrzeuglenkrädern 30 zwangsgekoppelten Lenkgetriebeteil oder - wie dargestellt - mit der Kolbenstange des Servomotors 9 zusammenwirkt. Ent­ sprechend dem Ergebnis des Soll-Istwert-Vergleiches steuert die Regelschaltung 16 den Elektromotor 11 an, so daß sich dieser in der einen oder anderen Richtung dreht und das Ser­ voventil 2 in der einen oder anderen Richtung mehr oder weni­ ger weit verstellt. Damit wird zwischen den Motoranschlüssen 7 und 8 eine entsprechend große Druckdifferenz in der einen oder anderen Richtung erzeugt, und der Servomotor 9 wird mit mehr oder weniger großer Kraft in der einen oder anderen Richtung angetrieben, so daß sich die Lenkräder 30 verstel­ len.

Das Maß der Drehung des Elektromotors 11 und somit der Stell­ weg des Servoventils 2, dessen Steuerteile 2' und 2" durch den Elektromotor 11 relativ zueinander drehverstellt werden, wird von dem Winkelsensor 26 erfaßt und der Regelschaltung 16 mit­ geteilt. Dabei kann vorgesehen sein, daß die Regelschaltung 16 zu Beginn des Stellvorganges den für die gewünschte Lenk­ winkeleinstellung bzw. Lenkwinkeländerung geeigneten Stellweg für das Servoventil 2 ermittelt und diesen, über den Winkel­ sensor 26 kontrolliert, mit dem Elektromotor 11 am Servoven­ til 2 einstellt. Durch die Vorgabe des für die jeweilige Lenkwinkelveränderung geeigneten Stellweges am Servoventil 2 kann der Regelaufwand im Rahmen des Soll-Istwert-Vergleiches reduziert werden, so daß rasch und mit wenig Ventilverstel­ lungen das Regelziel, d. h. der gewünschte Lenkwinkel-Istwert erreicht werden kann.

Für das Prinzip der Regelung spielt es dabei keine Rolle, ob über das Servoventil 2 ein bestimmter Differenzdruck an den Motoranschlüssen 7 und 8 eingestellt werden soll, der sich aus einer Winkellage zwischen den Steuerteilen 2' und 2" des Servoventils 2 ergibt, oder ob am Servoventil 2 eine bestimm­ te Winkellage zwischen dessen Steuerteilen 2' und 2" einge­ stellt werden soll, was dann eine entsprechende Druckdiffe­ renz zwischen den Motoranschlüssen 7 und 8 zur Folge hat. Mit anderen Worten, für die Regelung ist es unbeachtlich, ob die Winkellage (der ein Differenzdruck zugeordnet ist) oder ob der Differenzdruck (dem eine Winkellage zugeordnet ist) die Führungsgröße der Regelung bildet. Jedenfalls ist es mit Hil­ fe der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, den relativen Winkellagen zwischen dem Drehschieberteil 2' und der Dreh­ schieberbuchse 2" jeweils eine definierte Druckdifferenz zwi­ schen den Motoranschlüssen 7 und 8 zuzuordnen und umgekehrt.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Regelschaltung 16 im Lau­ fe der Betätigung des Servoventils 2 sämtlichen Relativlagen zwischen den Steuerteilen 2' und 2" jeweils eine zugehörige Druckdifferenz zwischen den Motoranschlüssen 7 und 8 zuordnet und somit eine Art Kennlinie des Servoventils 2 ausmißt und diese in einem entsprechenden Speicher ablegt. Um dann eine bestimmte Druckdifferenz, d. h. eine bestimmte Stellkraft am Servomotor 9 einzustellen, kann der zugehörige relative Win­ kel zwischen den Steuerteilen 2' und 2" des Servoventils 2 aus den gespeicherten Kennlinien, insbesondere auch durch Inter­ polation od. dgl., ermittelt werden. Dadurch läßt sich rasch und mit wenig Regelaufwand die gewünschte Druckdifferenz durch eine gezielte Ansteuerung des Elektromotors 11 einstel­ len.

Ein besonders wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Anord­ nung ist darin zu sehen, daß durch die Aufnahme der Kennlinie des Servoventils 2, wobei die relative Winkellage zwischen den Steuerteilen 2' und 2" des Servoventils 2 auch in Abhän­ gigkeit eines anderen Parameters der Servolenkung aufgenommen werden kann, ein durch Fertigungstoleranzen bedingtes unsym­ metrisches Verhalten des Servoventils 2 durch eine entspre­ chende Eichung der gemessenen Kennlinie eliminiert werden kann.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Lenkung ist darin zu sehen, daß zusätzliche Parameter, nämlich z. B. Winkellage und Differenzdruck, dem Lenksystem zur Verfügung stehen. Diese Parameter ermöglichen eine zusätzliche Überwa­ chung des Lenksystems auf dessen Funktions- und Betriebssi­ cherheit.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform unter anderem dadurch, daß der Elektromotor 11 fehlt und innerhalb des Gehäuses 1 ein Ringraum 18 angeordnet ist, dessen Innenumfangswand durch einen zylindrischen Axialabschnitt des Drehschieberteiles 2' und dessen Außenumfangswand durch die Innenwand des Gehäuses 1 gebildet wird. Dieser Ringraum 18 ist mittels eines axial verschiebbaren Ringkolbens 19 in zwei Ringkammern unterteilt. Der Ringkolben 19 besitzt einen zylindrischen Fortsatz 20, welcher sowohl außen- als auch innenseitig mit schräg zuein­ ander ausgerichteten Nuten bzw. Stegen versehen ist. Diese Nuten bzw. Stege greifen in gegengleiche Nuten und Stege ein, die einerseits an einem Axialabschnitt des Außenumfanges des Drehschieberteiles 2' und andererseits an einem Innenumfangs­ abschnitt der Drehschieberbuchse 2" oder des zur Drehschie­ berbuchse 2" stationären Gehäuses 1 angeordnet sind. Da die Stege bzw. Nuten auf der Außenseite des Fortsatzes 20 schräg zu den Nuten bzw. Stegen auf der Innenseite des Fortsatzes 20 verlaufen, führen der Fortsatz 20 sowie der Ringkolben 19 zwangsläufig einen Axialhub aus, sobald das Drehschieberteil 2' und die Drehschieberhülse 2" relativ zueinander verdreht werden. In entsprechender Weise werden die Steuerteile 2' und 2" zwangsläufig relativ zueinander in der einen oder anderen Richtung verdreht, wenn der Ringkolben 19 in der einen oder anderen Richtung axial verschoben wird.

Die vom Ringkolben 19 im Ringraum 18 voneinander abgeteilten Ringkammern sind über Leitungen 21 und 22 sowie ein Steuer­ ventil 24 mit einer Pumpe 25 sowie dem Hydraulikreservoir 4 verbindbar, so daß bei entsprechend betätigtem Steuerventil 24 zwischen den beiden Ringkammern im Ringraum 18 eine mehr oder weniger große Druckdifferenz in der einen oder anderen Richtung herstellbar ist. Damit läßt sich dann der Ringkolben 19 in der einen oder anderen Axialrichtung verschieben, mit der Folge, daß das Servoventil 2 verstellt und zwischen den Motoranschlüssen 7 und 8 des Servomotors 9 eine Druckdiffe­ renz hergestellt wird. Auf diese Weise kann dann der Servomo­ tor 9 einen Stellhub ausführen, durch den die Fahrzeuglenkung verstellt wird.

Auch bei der Ausführungsform entsprechend Fig. 2 ist auf der linken Seite des Gehäuses 1 wiederum ein Winkelsensor 26 an­ geordnet. In diesem Fall ist der Winkelsensor einerseits wie­ der indirekt über das Gehäuse 1 mit der Drehschieberbuchse 2" des Servoventils 2 drehfest gekoppelt. Andererseits ist der Winkelsensor 26 in dieser Ausführungsform direkt mit dem Drehschieberteil 2' des Servoventils 2 drehfest gekoppelt.

Außerdem ist zwischen den Hydraulikanschlüssen 7 und 8 des Servomotors 9 ein Differenzdrucksensor 29 angeordnet, der mit beiden Motoranschlüssen 7 und 8 kommuniziert, um den zwischen diesen Anschlüssen 7 und 8 herrschenden Differenzdruck zu messen und diesen bzw. einem damit korrelierten Signalwert über eine entsprechende Signalleitung 23 der Regelschaltung 16 zuzuleiten.

Darüber hinaus sind die Druckseiten der Pumpen 5 und 25 über entsprechende Hydraulikleitungen und ein schaltbares Sperr­ ventil 31 miteinander verbunden, wobei außerdem zusätzliche Rückschlagventile 32 vor den Pumpen 5 und 25 angeordnet sein können.

Die Anordnung der Fig. 2 arbeitet wie folgt:
Durch den mittels des Lenkhandrades 14 betätigten Sollwertge­ ber 15 wird wiederum ein Sollwert für den einzustellenden Lenkwinkel der Fahrzeuglenkräder 30 vorgegeben. Die Regel­ schaltung 16 vergleicht wiederum diesen Sollwert mit dem vom Istwertgeber 17 gemeldeten Istwert und betätigt beim Auftre­ ten einer Soll-Istwert-Abweichung das Ventil 24. Je nach Richtungssinn der Soll-Istwert-Abweichung wird dann das Steu­ erventil 24 in der einen oder anderen Richtung verschoben, mit der Folge, daß sich der Ringkolben 19 in der einen oder anderen Richtung verschiebt, wodurch dann an den Motoran­ schlüssen 7 und 8 des Servomotors 9 eine mehr oder wenige große Druckdifferenz in der einen oder anderen Richtung ein­ gestellt wird und der Servomotor 9 einen Stellhub zum Aus­ gleich der Soll-Istwert-Abweichung ausführt, d. h. die Fahr­ zeuglenkräder 30 werden entsprechend dem jeweiligen Sollwert eingestellt. Auch hier kann die Betätigung des Hydraulikmo­ tors 18, 19 und damit der Stellweg des Servoventils 2 mittels dem Winkelsensor 26 kontrolliert werden, so daß über eine do­ sierte Betätigung des hydraulischen Stellmotors 18, 19 ein vorbestimmter Stellweg bzw. -winkel am Servoventil 2 ein­ stellbar ist, was zu einer genaueren Lenkwinkeleinstellung führt.

Es ist auch möglich und vorteilhaft, den Elektromotor 11 so­ wie den Hydraulikmotor 18, 19 in Kombination anzuordnen, um das Servoventil 2 mit zwei voneinander unabhängigen Aggrega­ ten steuern zu können. Dabei kann gegebenenfalls der Elektro­ motor 11 analog zu den Sollwerten des Sollwertgebers 15 ver­ stellt werden, während der Hydraulikmotor 18, 19 von einer au­ tonomen Steuerung betätigt wird, die andere Parameter, z. B. Seitenwindeinflüsse, mit gesonderten Sensoren erfaßt und durch Lenkeingriffe ausregelt.

Der Elektromotor 11 kann auch als sogenannter Drehmagnet aus­ gebildet sein.

Für den Fall, daß wie im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei separate Pumpen 5 und 25 zur Versorgung einerseits des Servomotors 9 und andererseits des Hydraulikmotors 18, 19 mit Hydraulikdruck vorgesehen sind, ist es mit Hilfe des Sperr­ ventiles 31 und der Verbindung der Druckseiten beider Pumpen 5 und 25 möglich, in einem Notfallbetrieb, wenn eine der bei­ den Pumpen 5 oder 25 ausgefallen ist, sowohl den Hydraulikmo­ tor 18, 19 als auch den Servomotor 9 mit nur einer der beiden Pumpen 5 oder 25 zu betreiben. Auf diese Weise wird ein red­ undantes System geschaffen, das eine erhöhte Ausfallsicher­ heit aufweist.

Claims (7)

1. Für einen Steer-by-wire-Betrieb geeignete hydraulische Servolenkung für Kraftfahrzeuge,
mit einer Lenkhandhabe (14), z. B. einem Lenkhandrad, die zum Lenken von einem Fahrzeugfahrer betätigt ist,
mit einem hydraulischen Servomotor (9), der zum Lenken lenk­ bare Fahrzeugräder (30) betätigt,
mit einem Servoventil (2), das zum Lenken den Servomotor (9) betätigt und das als Drehschieberanordnung ausgebildet ist, dessen zueinander drehbewegliche Steuerteile (2', 2") miteinan­ der durch eine Federung (10), z. B. durch einen Drehstab, in eine Normallage relativ zueinander gedrängt werden,
mit einem Stellmotor (11; 18, 19), der mit den Steuerteilen (2', 2") des Servoventils (9) zu deren Drehverstellung relativ zueinander direkt oder indirekt gekoppelt ist und der zum Lenken das Servoventil (2) betätigt,
mit einem Lenkwinkel-Sollwertgeber (15), der mit der Lenk­ handhabe (14) betätigt ist,
mit einem Lenkwinkel-Istwertgeber (17), der mit den lenkbaren Fahrzeugrädern (30) betätigt ist, und
mit einer Regel- und Steueranordnung (16), die zum Lenken in Abhängigkeit eines Vergleiches der Soll- und Istlenkwinkel den Stellmotor (11; 18, 19) betätigt, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Winkelsensor (26) vorgesehen ist, der direkt oder in­ direkt mit den Steuerteilen (2', 2") des Servoventils (2) ge­ koppelt ist und deren Winkellage relativ zueinander detek­ tiert, wobei die Regel- und Steueranordnung (16) beim Betäti­ gen des Stellmotors (11; 18, 19) diese relative Winkellage be­ rücksichtigt.

2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckmeßmittel (27, 28; 29) vorgesehen sind, die zum Be­ stimmen eines Differenzdruckes zwischen zwei Hydraulikan­ schlüssen (7, 8) des hydraulischen Servomotors (9) dienen, wo­ bei die Hydraulikanschlüsse (7, 8) durch das Servoventil (2) zur Betätigung des Servomotors (9) mit Hydraulikdruck beauf­ schlagt sind.

3. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und Steueranordnung (16) eine Zuordnung zwi­ schen der relativen Winkellage der Steuerteile (2', 2") der Drehschieberanordnung (2) und dem Differenzdruck der Hydrau­ likanschlüsse (7, 8) des Servomotors (9) und/oder der Stellge­ schwindigkeit des Servomotors (9) oder der gelenkten Fahr­ zeugräder (30) durchführt und beim Betätigen des Stellmotors (11; 18, 19) diesen Differenzdruck bzw. diese Stellgeschwindig­ keit berücksichtigt.

4. Servolenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und Steueranordnung (16) die Zuordnung ständig aktualisiert.

5. Servolenkung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und Steueranordnung (16) die Zuordnung zur Diagnose der Servolenkung verwendet.

6. Servolenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßmittel einen Differenzdrucksensor (29) auf­ weisen, der mit beiden Hydraulikanschlüssen (7, 8) kommuni­ ziert.

7. Servolenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßmittel zwei Druckmeßsensoren (27, 28) aufwei­ sen, die jeweils mit einem der Hydraulikanschlüsse (7, 8) kom­ munizieren.