DE19944459A1 - Hilfskraft-Lenksystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Hilfskraft-Lenksystem für KraftfahrzeugeInfo
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
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Abstract
Hilfskraft-Lenksystem mit mindestens einem Lenkradaktuator (11) und mindestens einem Lenkradaktuator (1) und einer hydraulischen Rückfallebene, bei der der Lenkaktuator (1) über Rückschlagventile (21, 22) ge- bzw. entsperrt werden kann.
Description
Die Erfindung betrifft ein Hilfskraft-Lenksystem für
Kraftfahrzeuge nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher
definierten Art.
Hilfskraft-Lenksysteme, die ohne mechanische Kopplung
zwischen Lenkhandrad und gelenkten Fahrzeugrädern arbeiten,
werden als steer-by-wire-Lenksysteme bezeichnet. Diese
Hilfskraft-Lenksysteme weisen einen mit dem Lenkhandrad
gekoppelten Lenkradaktuator auf, der sich beispielsweise
aus Elektromotor, Lenkwinkel- und/oder Drehmomentsensor
zusammensetzt. Dieser Lenkradaktuator ist über eine elek
tronische Regelung mit einem Lenkaktuator verbunden, der
elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch arbeiten kann. Die
Differenz zwischen einem vorgegebenen Soll-Wert und einem
gemessenen Ist-Wert wird von einer Sensorik erfaßt und an
ein Steuergerät übermittelt. Eine Elektronikeinheit berech
net dann aus diesem Signal und in Abhängigkeit von weiteren
Faktoren wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Querbeschleuni
gung, Fahrbahnoberfläche und Beladungszustand ein erforder
liches Hilfsmoment, das über den Lenkaktuator auf die zu
lenkenden Räder des Kraftfahrzeuges übertragen wird. Um dem
Fahrer Rückmeldung über den momentanen Fahrzustand übermit
teln zu können, wird über den Lenkradaktuator ein entspre
chendes Signal auf das Lenkhandrad übertragen, sodaß der
Fahrer ein gleiches Lenkgefühl wahrnimmt, wie er es von
herkömmlichen, mechanisch gekoppelten Hilfskraft-
Lenksystemen gewohnt ist.
Aus der DE 196 15 544 C1 ist eine Fahrzeuglenkung be
kanntgeworden, die nach dem Konzept "steer-by-wire" arbei
tet und ein hydraulisches Stellaggregat aufweist, welches
über zwei separate Hydraulikkreise betätigt werden kann,
die so miteinander vernetzt sind, daß Systemteile des einen
Hydraulikkreises auch in dem anderen Hydraulikkreis verwen
det werden können. Dies wird durch umschaltbare Steuerven
tilaggregate bewerkstelligt, die elektromagnetisch gesteu
erte Stellantriebe aufweisen.
Deren Stromversorgung übernimmt im Normalbetrieb die Fahr
zeugbatterie, jedoch kann auch eine zusätzliche Stromver
sorgung vorgesehen werden.
Nachteilig an dem aus der DE 196 15 544 C1 bekanntge
wordene Stand der Technik ist die Tatsache, daß relativ
viele verschiedene Ventile im Fahrzeug räumlich weit von
einander getrennt untergebracht sind und deshalb aufwendig
miteinander vernetzt werden müssen. Diese Vielzahl an ver
schiedenen Ventilen birgt ein hohes Ausfallrisiko.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde
ein Hilfskraft-Lenksystem darzustellen, bei dem mit mög
lichst wenigen, einfachen Ventilen alle erforderlichen
Funktionen sicher dargestellt werden können. Weiterhin soll
das Hilfskraft-Lenksystem eine Rückfallebene aufweisen, die
es beim Ausfall der Fahrzeugelektronik ermöglicht, das
Fahrzeug sicher zum Stillstand zu bringen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch
ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs
aufweisendes, gattungsgemäßes Hilfskraft-Lenksystem für
Kraftfahrzeuge gelöst.
Das erfindungsgemäße Hilfskraft-Lenksystem weist einen
Lenkradaktuator auf, der zur Übertragung des vom Fahrer
über ein Lenkhandrad aufgebrachten Lenkwunsches und zur
Erzeugung eines Lenkgefühls als Rückmeldung für den Fahrer
verwendet wird. Das Lenkhandrad ist durch ein drehelasti
sches Glied und ein Getriebe mit einem, vorzugsweise als
Asynchronmotor ausgebildeten, Elektromotor verbunden. Als
Getriebe können Planeten- oder Schneckengetriebe verwendet
werden. Zusätzlich ist das Lenkhandrad mit einer reversier
baren Hydropumpe, die vorzugsweise als Zahnradpumpe ausge
bildet ist, verbunden. Der Lenkradaktuator ist über eine
Regelstrecke mit einem Lenkaktuator verbunden. Dieser Len
kaktuator besteht aus einer Kolben-/Zylinder-Einheit, die
den über den Lenkradaktuator eingeleiteten Lenkwunsch des
Fahrers an die zu lenkenden Räder des Kraftfahrzeuges wei
tergibt. Durch die Integration von Erfassungseinheiten in
den Verbindungselementen von Lenkaktuator und Karosserie
aufbau können auftretende Zug- und Druckkräfte, die über
Spurstangen der gelenkten Fahrzeugräder auf den Lenkaktua
tor einwirken, direkt gemessen werden. Der Lenkaktuator
kann somit z. B. mittels Kraftmeßbolzen am Karosserieaufbau
befestigt werden, die die auftretenden Kräfte ohne Beein
flussung durch einwirkende Störsignale direkt erfassen kön
nen. Der Lenkaktuator ist mit einer weiteren reversierbaren
Hydropumpe, die über einen Elektromotor und ein Getriebe
angetrieben wird, verbunden. Diese zweite reversierbare
Hydropumpe fördert ein Hydraulikmedium über Leitungen oder
Schläuche in Druckräume der Kolben-/Zylinder-Einheit. Ein
4/2-Wegeventil verbindet beziehungsweise trennt die beiden
Hydraulikkreise, abhängig vom jeweiligen Betriebszustand.
So kann es bei einer Störung im steer-by-wire-Betrieb dazu
kommen, daß die hydraulische Rückfallebene durch Verbinden
einer ersten Hydropumpe mit der Kolben-/Zylindereinheit
aktiviert wird. Beim aktivieren der hydraulischen Rückfal
lebene wird die zweite Hydropumpe, an deren Ausgängen
entsperrbare Rückschlagventile angeordnet sind, vom Hydrau
likkreis getrennt. Der Hydraulikkreis ist mit einem Spei
cher verbunden, der auftretende Leckagen kompensiert und
den Hydraulikkreis unter konstanter Vorspannung hält.
Ein am Lenkhandrad vorgegebener Lenkwinkel ist eine Ein
gangsgröße für den Lenkaktuator. Entsprechend dieser Vorga
be treibt der Elektromotor die Hydropumpe so lange an, bis
sich eine dem gemessenen Lenkwinkel entsprechende Verschie
bung der Kolben-/Zylinder-Einheit eingestellt hat.
Die von den gelenkten Fahrzeugrädern über die Spurstangen
auf den Lenkaktuator weitergeleitete Rückwirkung wird durch
in der Aufhängung des Lenkaktuators integrierte Erfassungs
einheiten aufgenommen und verarbeitet.
Dadurch ergibt sich ein Drehmoment-Sollwert, der am Lenkra
daktuator eingestellt wird. Das dadurch erzeugte Lenkgefühl
ist somit eine direkte Größe, die aus Spurstangenkräften
und Drehmoment am Lenkhandrad gebildet wird.
Beim Ausfall der Elektronik oder des Elektromotors wird die
erste Hydropumpe über das 4/2-Wegeventil mit der Kolben-/
Zylinder-Einheit verbunden und die zweite Hydropumpe durch
zwei Rückschlagventile von der Kolben-/Zylinder-Einheit
getrennt. Dadurch kann der erste Hydromotor über das Lenk
handrad manuell angetrieben und dadurch das Fahrzeug ge
lenkt werden.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er
findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfin
dung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der An
sprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann
weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen
und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Nachfolgend ist anhand der Figur ein Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung prinzipgemäß beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung
eines erfindungsgemäßen Hilfskraft-Lenksystems für Kraft
fahrzeuge.
Ein erfindungsgemäßes Hilfskraft-Lenksystem für Kraft
fahrzeuge besteht aus einem Lenkaktuator 1, der über Spur
stangen 2 und 3 mit Fahrzeugrädern 4 und 5 verbunden ist.
Die Spurstangen 2 und 3 sind über ein Verbindungselement 6
fest miteinander verbunden. Die über die Fahrzeugräder 4, 5
und die Spurstangen 2, 3 eingeleiteten Kräfte wirken durch
das Verbindungselement 6 direkt auf Befestigungselemente 7
und 8, die den Lenkaktuator 1 mit einem Karosserieaufbau 9
verbinden. Die Befestigungselemente 7, 8 weisen nicht dar
gestellte Erfassungseinheiten, beispielsweise in Form von
Dehnmeßstreifen auf, die die auftretenden Kräfte erfassen.
Mit Hilfe dieser erfaßten Kräfte wird eine Rückwirkung
durch einen Lenkradaktuator 10 auf ein Lenkhandrad 11 er
zeugt und so dem Fahrer ein künstlich erzeugtes Lenkgefühl
vermittelt, das der momentanen Fahrsituation entspricht.
Der Lenkradaktuator 10 setzt sich aus einer Sensor-Ein
heit 12, einem Elektromotor 13, einer Hydropumpe 14 und
einer nicht dargestellten mechanischen Baugruppe, bestehend
aus einer Drehstabfeder und einem Getriebe, zusammen, der
mit dem Lenkhandrad 11 in Wirkverbindung steht. Die Sensor-
Einheit 12 dient zur Erfassung von Lenkwinkel und Drehmo
ment am Lenkhandrad 11. Der Lenkaktuator 1 ist über Leitun
gen 17 und 18 mit einem Elektromotor 15 und einer Hydropum
pe 16 verbunden. Die Hydropumpe 16, der von dem Elektromo
tor 15 angetrieben wird, fördert Druckmedium hin zu oder
weg von der Kolben-/Zylinder-Einheit 19. Abhängig vom Be
triebszustand verbindet oder trennt ein 4/2-Wegeventil 20
die Hydropumpen 14 und 16. Ausgangseitig der Hydropumpe 16
befinden sich entsperrbare Rückschlagventile 21 und 22, die
im Falle einer Aktivierung der hydraulischen Rückfallebene
die Hydropumpe 16 vom Hydraulikkreis trennen.
Der Hydraulikkreis wird durch einen Speicher 23 unter Vor
spannung gehalten, um auftretende Leckagen zu kompensieren.
Eine zentrale Steuereinheit 24 ist über Steuerleitungen mit
den Elektromotoren 13 und 14, der Sensor-Einheit 12 am
Lenkhandrad 11, dem 4/2-Wegeventil 20, den Rückschlagventi
len 21 und 22, den in den Befestigungselementen 7 und 8
integrierten Sensoren, einem Drucksensor 25 und einem Lage
sensor 26 verbunden.
1
Lenkaktuator
2
Spurstange
3
Spurstange
4
Fahrzeugrad
5
Fahrzeugrad
6
Verbindungselement
7
Befestigungselement
8
Befestigungselement
9
Karosserieaufbau
10
Lenkradaktuator
11
Lenkhandrad
12
Sensor-Einheit
13
Elektromotor
14
Hydropumpe
15
Elektromotor
16
Hydropumpe
17
Leitung
18
Leitung
19
Kolben-/Zylinder-Einheit
20
4/2-Wegeventil
21
Rückschlagventil
22
Rückschlagventil
23
Speicher
24
zentrale Steuereinheit
25
Drucksensor
26
Lagesensor
Claims (5)
1. Hilfskraft-Lenksystem mit mindestens einem Lenkra
daktuator (11) und mindestens einem Lenkaktuator (1) und
einer hydraulischen Rückfallebene, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Lenkaktuator (1) über eine Ven
tileinheit ge- bzw. entsperrt werden kann.
2. Hilfskraft-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventileinheit aus
Rückschlagventilen (21, 22) besteht.
3. Hilfskraft-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventileinheit ein
4/2-Wegeventil aufweist.
4. Hilfskraft-Lenksystem nasch Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß durch Schalten der
Rückschlagventile (21, 22) das Hilfskraft-Lenksystem in
Mittenstellung blockiert und so eine Mittenzentrierung für
einen exakten Geradeauslauf erzeugt werden kann.
5. Hilfskraft-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrich
tung zur Bestimmung der auftretenden Kräfte gleichzeitig
zur Befestigung des Lenkaktuators (1) am Karosserieauf
bau (9) verwendet wird.
Priority Applications (3)
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DE1999144459 DE19944459A1 (de) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Hilfskraft-Lenksystem für Kraftfahrzeuge |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE1999144459 DE19944459A1 (de) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Hilfskraft-Lenksystem für Kraftfahrzeuge |
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ID=7922274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1999144459 Withdrawn DE19944459A1 (de) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Hilfskraft-Lenksystem für Kraftfahrzeuge |
Country Status (3)
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EP (1) | EP1212232A1 (de) |
DE (1) | DE19944459A1 (de) |
WO (1) | WO2001019664A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20304336U1 (de) | 2003-03-18 | 2003-07-31 | TRW Fahrwerksysteme GmbH & Co KG, 40547 Düsseldorf | Servolenksystem |
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FR2836671B1 (fr) | 2002-03-04 | 2004-12-03 | Messier Bugatti | Architecture de systeme hydraulique de commande d'orientation |
JP4373238B2 (ja) * | 2003-08-19 | 2009-11-25 | 株式会社日立製作所 | パワーステアリング装置 |
CN1332843C (zh) * | 2003-12-11 | 2007-08-22 | 许倍强 | 一种汽车方向锁定组合阀 |
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DE19546942C1 (de) * | 1995-12-15 | 1997-06-19 | Daimler Benz Ag | Hydraulische Servolenkung |
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1999
- 1999-09-16 DE DE1999144459 patent/DE19944459A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-09-12 WO PCT/EP2000/008865 patent/WO2001019664A1/de not_active Application Discontinuation
- 2000-09-12 EP EP00962471A patent/EP1212232A1/de not_active Withdrawn
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DE20304336U1 (de) | 2003-03-18 | 2003-07-31 | TRW Fahrwerksysteme GmbH & Co KG, 40547 Düsseldorf | Servolenksystem |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2001019664A1 (de) | 2001-03-22 |
EP1212232A1 (de) | 2002-06-12 |
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Legal Events
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