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Die Erfindung betrifft ein Lenksystem
für ein insbesondere
zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer Servolenkeinrichtung zum Einleiten
einer Servo-Kraft an einem Lenkgestänge des Kraftfahrzeugs, die
mit einer Pumpe versehen ist, mit der wahlweise Hydraulikfluid in
einen Druckspeicher gefördert
werden kann.
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Bei heutigen Kraftfahrzeugen sind
neben einfachen Lenksystemen, bei denen ein von einem Fahrer vorgegebenes
Lenksystem ohne jegliche Kraft-oder
Momenten-Unterstützung
auf lenkbare Fahrzeugräder übertragen
wird, Lenksysteme mit einer Kraft- bzw. Momenten-Unterstützung durchaus üblich.
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Die Kraft- bzw. Momenten-Unterstützung wird
in der Regel mit sogenannten Servolenkeinrichtungen vorgenommen,
bei denen mit Hilfe eines Servoaggregats an einem Lenkgestänge bzw.
Lenkgetriebe des Lenksystems ein zusätzliches Servomoment bzw. eine
zusätzliche
Servokraft eingeleitet wird. Als Servoaggregat dient beispielsweise
eine Lenkhilfepumpe, mit der wahlweise Hydraulikfluid in einen hydraulischen
Gleichlaufzylinder gefördert wird.
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Unterschieden werden bei solchen
Servolenkeinrichtungen Systeme mit hydraulisch offener Mitte („Open-Center-Lenksystem") und Systeme mit
hydraulisch geschlossener Mitte („Closed-Center-Lenksystem").
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Bei Systemen mit hydraulisch offener
Mitte ist ein lastfrei offenes Lenkhilfeventil vorgesehen, durch
welches das Hydraulikfluid andauernd und insbesondere auch ohne
eines Lenkungseinschlags umgewälzt
wird. Derartige Systeme weisen aufgrund der permanenten Umwälzung des
Hydraulikfluids einen vergleichsweise schlechten Wirkungsgrad auf.
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Zur Verbesserung des Wirkungsgrades
von Servolenkeinrichtungen existieren zahlreiche Ansätze. So
wird beispielsweise eine Servo-Pumpe nicht direkt von einem Antriebsaggregat
des Kraftfahrzeugs angetrieben, sondern über einen Elektromotor. Der
Förderstrom
der Servo-Pumpe wird dann elektronisch geregelt. Beim Einlenken
von Fahrzeugrädern wird
die Drehzahl des Elektromotors hochgesetzt, sodass während des
Lenkvorgangs der erforderliche Nennvolumenstrom zur Verfügung steht.
Beim Fahren ohne Einlenken muss die Servo-Pumpe jedoch permanent
mit einer Standby-Drehzahl betrieben werden, damit bei plötzlichen
Lenkvorgängen
der benötigte
Volumenstrom sehr schnell zur Verfügung steht.
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Ein weiterer Ansatz zur Verbesserung
des Wirkungsgrades von Servolenkeinrichtungen stellen Systeme mit
einem konstant gespeicherten Versorgungsdruck dar. Das Lenksystem
wird hierbei mit einer geschlossenen Mitte ausgeführt (Closed-Center-Lenkung),
d.h. während
des Fahrens ohne Einlenken fließt
kein Volumenstrom. Das von einer Servo-Pumpe geförderte Hydraulikfluid wird
in einem Druckspeicher zwischengespeichert, sodass jederzeit hydraulische
Energie für
einen plötzlichen
Lenkvorgang zur Verfügung
steht. Der Druckspeicher wird durch ein gesteuertes Einschalten
der Servo-Pumpe geladen. Nachdem ein gewünschter Systemdruck erreicht
ist, kann die Servo-Pumpe wieder abgeschaltet werden. Mit einer
derartigen Servolenkeinrichtung kann zwar grundsätzlich Energie eingespart werden, die
Einsparung ist aber im Hinblick auf die bei heutigen Kraftfahrzeugen
gewünschte
Umweltverträglichkeit
nicht ausreichend.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde
ein Lenksystem der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern,
dass die für
die Servolenkeinrichtung aufgebrachte Zusatzenergie weiter verringert
wird.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Lenksystem
gelöst,
wie es eingangs beschrieben worden ist und bei dem eine Steuereinrichtung
zum Steuern der Servo-Pumpe vorgesehen ist, mittels der der von
der Servo-Pumpe
an einem Druckspeicher bereitgestellte Speicherdruck in Abhängigkeit
der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eingestellt werden kann.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass
bei bekannten Servolenkeinrichtungen, d.h. bei Lenksystemen mit
einer konstanten bzw. stets gleichen Versorgungsdruck-Erzeugung
an einem Druckspeicher, der tatsächlich
für die
Unterstützung
des Fahrers beim Lenkvorgang benötigte
Differenzdruck an einem Gleichlaufzylinder des Lenksystems oft sehr
viel kleiner ist, als der im Druckspeicher zur Verfügung stehende
konstante Versorgungsdruck. Der zu erzeugende, konstante Versorgungsdruck
des Druckspeichers wird nämlich
anhand der maximalen Lenkkräfte
bei stehendem Fahrzeug ausgelegt. So wird beispielsweise bei einem
erforderlichen Lenkdifterenzdruck von 10 bar und einem Speicherdruck
von 100 bar 90 % der beim Lenkvorgang eingeleiteten Energie in Verluste
umgesetzt.
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Erfindungemäß wird zur Vermeidung dieses Umstandes
gezielt eine Energieeinsparung erreicht, indem der im Druckspeicher
bereitgestellte Speicherdruck an die jeweilige Fahrsituation angepasst
wird. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten treten geringere Lenkkräfte auf,
als bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten. Daher ist bei hohen Fahrgeschwindigkeiten der
erforderliche Differenzdruck am Gleichlaufzylinder, der die Lenkunterstützung bewirkt,
geringer als der erforderliche Differenzdruck bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten.
Es bedarf also prinzipiell nur eines Speicherdrucks, der wenig über dem
erforderlichen Differenzdruck liegt.
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Ein solcher Speicherdruck kann bereitgestellt
werden, indem der von der Pumpe am Druckspeicher eingespeiste Systemdruck
geschwindigkeitsabhängig
eingestellt wird. Insbesondere kann somit bei langen Fahrten mit
hoher Geschwindigkeit (beispielsweise bei einer langen Autobahnfahrt)
der Speicherdruck auf einem niedrigen Niveau gehalten werden.
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Weil interne Leckagen am Gleichlaufzylinder und
in der restlichen Servolenkeinrichtung überproportional mit dem anliegenden
Systemdruck steigen, wird bei dem vergleichsweise niedrigen Systemdruck gemäß der Erfindung
der Leckageanteil stark reduziert. Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen
Servo-Pumpe muss daher ein geringerer Leckageanteil ausgeglichen
werden. Es ergibt sich insgesamt eine erhebliche Energieeinsparung.
Darüber
hinaus bietet die Erfindung den Vorteil, dass im Vergleich zu bekannten
Lenksystemen an der Welle der Pumpe und bei entsprechender Ausgestaltung
auch an der Kurbelwelle des die Pumpe antreibenden Verbrennungsmotors
keine hohen Momentenbelastungen auftreten.
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Technisch kann der erfindungsgemäß geschwindigkeitsabhängig eingestellte
Systemdruck in einzelnen Druckstufen bereitgestellt werden, die
insbesondere für
vorbestimmte Geschwindigkeitsbereiche realisiert werden. Bei einem
Erreichen einer unteren Grenze einer Druckstufe schaltet die erfindungsgemäß vorgesehene
Pumpe ein, und bei einem Erreichen der Obergrenze der Druckstufe
entsprechend aus. Durch Einsatz einer im Volumenstrom kontinuierlich
verstellbaren Pumpe (z.B. sauggeregelte Pumpe, Verstellpumpe oder
elektrisch betriebene Konstantpumpe mit variabler Drehzahl) kann
der Systemdruck in der Servolenkeinrichtung auch kontinuierlich über der
Fahrgeschwindigkeit eingestellt werden. Dafür ist zwar unter Umständen ein
höherer
Regelungsaufwand erforderlich, dieser lohnt sich aber im Vergleich
zu der erzielten Energieeinsparung.
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Der bei der erfindungsgemäßen Servolenkeinrichtung
vorgesehene Druckspeicher bedarf, um hydraulische Energie speichern
zu können,
eines Vorspanndruckes, der beispielsweise durch ein komprimiertes
Gasvolumen hinter einer flexiblen Wandung des Druckspeichers erzeugt
wird. Liegt der Vorspanndruck über
dem Systemdruck, so ist der Druckspeicher inaktiv und es wird kein
Hydraulikfluid aufgenommen. Erreicht der Systemdruck der Vorspanndruck,
so wird die flexible Wandung des Druckspeichers ausgelenkt und das
Gasvolumen über
den Vorspanndruck hinaus komprimiert. Die damit einhergehende Verringerung
des Gasvolumens führt
zu einer Vergrößerung des
Hydraulikfluid-Volumens im Druckspeicher, welches unter Systemdruck
steht und somit gespeicherte hydraulische Energie in Form eines
Speicherdrucks darstellt. Diese gespeicherte Energie wird verwendet,
um das Lenksystem in der vorgesehenen Art und Weise betreiben zu
können.
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Soll der Speicherdruck, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen,
geschwindigkeitsabhängig
eingestellt werden, so ist zu gewährleisten, dass bei allen Speicherdrücken ein
ausreichendes Flüssigkeitsvolumen
bzw. Speichervolumen für
den Lenkvorgang zur Verfügung
steht. Dies kann insbesondere sichergestellt werden, indem für das erfindungsgemäße Lenksystem
zwei Druckspeicher vorgesehen werden, in die die Pumpe das Hydraulikfluid
fördern
kann und die mit Vorspannmitteln mit unterschiedlichen spezifischen
Vorspannkräften
versehen sind. So kann ein Druckspeicher für sehr hohe Systemdrücke, z.B.
bei stehendem Fahrzeug ("Fahrgeschwindigkeit Null") genutzt werden,
während
der andere Druckspeicher für
niedrige Systemdrücke
und damit hohe Fahrgeschwindigkeiten ausgelegt ist.
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Das erfindungsgemäße Lenksystem kann ferner weiter
verbessert werden, indem eine einen Gleichlaufzylinder der Servolenkeinrichtung
ansteuernde Ventileinrichtung in Form eines Schieberventils gestaltet
ist. Bei bekannten Lenksystemen mit konstantem Versorgungsdruck
werden im Gegensatz zu dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung Sitzventile zum
Steuern des Hydraulikdrucks im zugehörigen Gleichlaufzylinder verwendet.
Sitzventile verhindern zwar einen dauerhaften internen Leckagestrom
beim Fahren ohne Einlenken, indem sie die Leckage auf Null reduzieren,
sie weisen aber den Nachteil auf, dass sie bereits bei kleinen Öffnungswegen
große Öffnungsquerschnitte
freigeben. Daher entstehen beim Öffnen
eines Sitzventils kurzzeitig sehr große Volumenströme, die
an einem angeschlossenen Gleichlaufzylinder den Druck schnell ansteigen
lassen und zu Kavitation oder Ausgasen gelöster Luft führen können. Diese Auswirkungen können sich haptisch
(am Lenkrad) oder als Geräusch
bemerkbar machen. Zudem können
sie zu Problemen bei der Regelung des Differenzdruckes am Gleichlaufzylinder
führen.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Schieberventile
haben demgegenüber
ein erheblich besseres Öffnungsverhalten,
indem mit zunehmendem Ventilschieberweg der Durchfluss entsprechend langsam
steigt. Der Volumenstrom und damit der Druckanstieg am Gleichlaufzylinder
kann daher sehr viel besser eingeregelt werden.
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Schieberventile weisen leider prinzipbedingt den
Nachteil auf, dass stets ein interner, wenn auch geringer Leckagestrom
durch das Schieberventil fließt.
Dieser Nachteil kann jedoch vorteilhaft ausgeglichen werden, indem
stromaufwärts
und/oder stromabwärts
vom Schieberventil ein weiteres Sperrventil in Gestalt eines Sitzventils
angeordnet ist. Beim Fahren ohne Einlenken bleibt dieses Sitzventil
geschlossen, sodass kein Leckagestrom fließt. Leitet ein Fahrer an der
Lenkhandhabe einen Lenkvorgang bzw. ein Lenkmoment ein, so wird
das Sitzventil ab einer bestimmten Größe des Lenkmoments geöffnet. Wenn
das Sitzventil stromaufwärts
des Schieberventils angeordnet ist, so kann während des Öffnens am Schieberventil zwar
ein Druckstoß entstehen,
dieser setzt sich jedoch nicht bis zum Gleichlaufzylinder fort, da
selbst ein offenes Schieberventil in Mittenposition eine erhebliche
Drosselwirkung aufweist. Wenn das Sitzventil stromabwärts des
Schieberventils angeordnet ist, so steht beim Fahren ohne Einlenken,
d.h. bei geschlossenem Sitzventil, der Versorgungsdruck bzw. Systemdruck
in beiden Kammern des Gleichlaufzylinders an. Beim Beginn eines
Lenkvorgangs öffnet
das Sitzventil und der Druck in der zugehörigen Kammer des Gleichlaufzylinders
sinkt. Sofern das Schieberventil noch in Mittenposition bzw. nahe
der Mittenposition steht, erfolgt diese Druckabsenkung aufgrund
der Drosselwirkung des Schieberventils ausreichend langsam. Ein
schlagartiger Druckabfall, der an der Lenkhandhabe fühlbar oder
hörbar
wäre, wird
somit vermieden.
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Wie oben bereits erwähnt, ist
bei dem erfindungsgemäßen Lenksystem
vorteilhaft eine den Gleichlaufzylinder ansteuernde Ventileinrichtung
vorgesehen, welche in Mittenposition geschlossen ist (Closed-Center-Lenksystem). Alternativ
kann eine Ventileinrichtung verwendet werden, bei der in Mittenposition
die Arbeitsanschlüsse
des Gleichlaufzylinders mit einem Vorratsbehälter verbunden sind und bei
dem dann insbesondere der aus der Pumpe herausführende Druckanschluss geschlossen
ist (Opera-Center-Lenksystem
insbesondere mit gesperrtem Druckanschluss). Die Ventileinrichtung
hält in
diesem Fall keine an dem Lenkgestänge des Kraftfahrzeugs angreifenden
Lasten mehr, was aus energetischen Gründen sinnvoll erscheint. Zugleich
wird es möglich,
dass Stöße, welche
von der Fahrbahn über
Reifen des Kraftfahrzeugs auf das Lenkgestänge geleitet werden, über eine
mechanische Transmission der Lenksäule des Lenksystems direkt
an den Fahrer weitergeleitet werden.
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Fahrbahnunebenheiten werden dadurch
an einer Lenkhandhabe, insbesondere einem Lenkrad besser wahrgenommen.
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Die Erfindung ist ferner besonders
vorteilhaft mit einem Lenksystem der eingangs genannten Art gelöst, bei
dem eine Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen des/der Druckspeicher/s
und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Temperatur des/der Druckspeicher/s
insbesondere in Abhängigkeit
der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind.
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Diese erfindungsgemäße Lösung basiert
auf der Erkenntnis, dass bei dem Lenksystem gemäß der Erfindung ein nur gering
vorgespannter Druckspeicher bei einer bestimmten Änderung
des Druckes ein nur geringes Hydraulikfluid-Arbeitsvolumen bereitstellt,
d.h. der Gradient der Volumenänderung
zur Druckänderung
ist sehr klein. Bei dem erfindungsgemäßen Lenksystem wird bei niedriger
Fahrgeschwindigkeit oder bei stehendem Fahrzeug ein hoher Systemdruck
benötigt.
Gerade in einer solchen Fahrsituation ist der Volumenbedarf des
Lenksystems hoch und es wäre
von Vorteil, wenn ein großes
Arbeitsvolumen zur Verfügung
stünde.
Um für
solche Fahrsituationen und die zugehörigen Lenkvorgänge ausreichend
Arbeitsvolumen zur Verfügung
zu stellen, wird in einer der oben erläuterten Weiterbildungen der
Erfindung vorgeschlagen, dass zwei Druckspeicher vorgesehen sind,
von denen einer einen hohen Vorspanndruck aufweist. Dieser Druckspeicher
verfügt dann über ein
ausreichendes Arbeitsvolumen bei hohem Systemdruck. Wird der Systemdruck
z.B. aufgrund einer hohen Fahrgeschwindigkeit abgesenkt, so geht
die Wandung bzw. Membran dieses Druckspeichers gegen einen Anschlag
und es steht nur noch der Druckspeicher mit niedrigem Vorspanndruck
zur Verfügung.
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Alternativ oder zusätzlich zu
einer solchen Weiterbildung eines Lenksystems wird erfindungsgemäß ferner
vorgeschlagen, dass die Temperatur eines Druckspeichers, insbesondere
die Temperatur von dessen Gasvolumen, in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs geregelt wird. Durch die Veränderung der Temperatur des
Gasvolumens bzw. Speichergases kann der Vorspanndruck des Druckspeichers
verändert
werden. Es besteht somit die Möglichkeit,
das innerhalb einer bestimmten Druckspanne nutzbare Arbeitsvolumen
zu optimieren und somit an die Fahrgeschwindigkeit des Lenksystems
anzupassen.
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Durch die vorgeschlagene Änderung
des Speicherdruckes eines Druckspeichers an einer Servolenkeinrichtung
kann also durch Heizen oder Kühlen
des Speichergases im Vergleich zu bekannten Lösungen die Speicherkapazität des Druckspeichers durch
eine kontinuierliche Temperaturregelung stufenlos verändert werden.
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Die Veränderung der Temperatur und
damit des Vorspanndrucks des erfindungsgemäßen Druckspeichers geschieht
durch Wärmezufuhr
und/oder Wärmeabfuhr.
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Die Wärmezufuhr kann über unterschiedliche
Vorrichtungen erfolgen, beispielsweise mit einer elektrischen Glühwendel,
einer elektrisch beheizbaren Speicherwandung, einer elektrisch beheizbaren Membran,
mittels Abgasen eines Verbrennungsmotors, mittels der Abwärme eines
Verbrennungsmotors oder durch sonstige Wärmequellen. Die Wärmequelle
ist dabei vorteilhaft unmittelbar im Druckspeicher, insbesondere
mit direktem Kontakt zum Speichergas angeordnet.
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Die Abfuhr von Wärme kann vorteilhaft über freie
oder erzwungene Konvektion mittels eines Lüfters erfolgen. Je nach Temperaturbereich
kann darüber
hinaus auch die Kühlflüssigkeit
eines Verbrennungsmotors für
die Wärmeabfuhr
genutzt werden.
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Die beiden Vorgänge des Erwärmens und des Kühlens eines
erfindungsgemäßen Druckspeichers
können
vorteilhaft in einer einzigen Einrichtung vereint werden, indem
diese mit einem Peltier-Element gestaltet ist. Bei einem solchen
Pettier-Element wird die Oberfläche
des Elements durch Anlegen von definierten elektrischen Spannungen
gezielt gekühlt oder
gewärmt.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Heizung
und/oder Kühlung
eines Druckspeichers an einem Lenksystem mit Servolenkeinrichtung
ist die damit erzielte Kompensation besonders tiefer bzw. hoher
Umgebungstemperaturen. In einem kalten Kraftfahrzeug sinkt bei einer
Temperatur von beispielsweise – 40°C der Vorspanndruck
eines Druckspeichers gegenüber
einer normalen Betriebstemperatur stark ab. Bei sehr niedriger Temperatur
steht also nur ein sehr kleines Arbeitsvolumen zur Verfügung. Wenn
der Speicher bei einer maximal zulässigen Betriebstemperatur von
+130°C mit
seinem Vorspanndruck gerade noch unter dem minimalen Systemsdruck
von z.B. 50 bar bleiben soll, so sinkt der Vorspanndruck bei einer
Temperatur von – 40°C auf 29
bar. Um das Arbeitsvolumen des Druckspeichers auch bei niedrigen
Außentemperaturen
von Beginn der Fahrt an erhöhen
zu können,
kann erfindungsgemäß durch
eine Temperaturerhöhung
des Gases auf beispielsweise +50°C
der Vorspanndruck eines Druckspeichers auf etwa 40 bar erhöht werden.
Das gespeicherte Hydraulikfluidvolumen kann dadurch beträchtlich
erhöht
werden.
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Ein zusätzlicher positiver Effekt eines
Vorheizens eines Druckspeichers an einer Servolenkeinrichtung eines
Lenksystems ergibt sich dadurch, dass auch die Wandung bzw. Membran
des Druckspeichers erwärmt
wird. Sofern diese Wandung aus einem Elastomer hergestellt ist,
erhöht
sich deren Elastizität
und insbesondere durch einen Temperaturerhöhung auf über – 30°C° wird deren Bruchgefahr erheblich
vermindert.
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Bei dem erfindungsgemäßen Lenksystem
ist schließlich
die darin vorgesehene Servolenkeinrichtung vorteilhaft mit einer Überlagerungslenkeinrichtung
kombiniert, mittels der an dem Lenkgestänge des Lenksystems ein im
Betrag und/oder in der Drehrichtung variabler Überlagerungswinkel eingebracht werden
kann. Mit der Überlagerungslenkeinrichtung können gegebenenfalls
unabhängig
von der von einem Fahrer vorgegebenen Lenkrichtung an den lenkbaren
Rädern
des Kraftfahrzeugs die für
die jeweilige fahrdynamische Situation des Kraftfahrzeugs erforderlichen
Radwinkel eingestellt werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele eines
erfindungsgemäßen Lenksystems
anhand der beigefügten
schematischen Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine
stark schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenksystems,
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2 eine
stark schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Lenksystems,
und
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3 eine
stark schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Lenksystems.
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In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Lenksystems 10 für
ein weiter nicht veranschaulichtes Kraftfahrzeug dargestellt, bei
dem ein Fahrer des Kraftfahrzeugs an einer Lenkhandhabe 12 in
Gestalt eines Lenkrades ein Lenkmoment bzw. eine Lenkvorgabe an
eine Lenksäule 14 übertragen kann.
An der Lenksäule 14 ist
eine Momentenmesseinrichtung 16 angeordnet, mittels der
das eingeleitete Lenkmoment in ein elektrisches Signal gewandelt wird.
Das Lenkmoment wird ferner über
ein Lenkgetriebe
18 auf ein Lenkgestänge 20 übertragen
an dem lenkbare Fahrzeugräder 22 angelenkt
sind.
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An dem Lenksystem 10 ist
auch eine Servolenkeinrichtung 24 vorgesehen, an der mit
Hilfe einer Servo-Pumpe 26 über einen Gleichlaufzylinder 28 wahlweise
eine Servokraft zu dem vom Fahrer des Kraftfahrzeugs eingeleiteten
Lenkmoment bzw. dessen Lenkkraft auf das Lenkgestänge 20 übertragen werden
kann.
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Die Servo-Pumpe 26 wird
bedarfsgesteuert mit Hilfe eines Elektromotors 30 angetrieben
und fördert
dann Hydraulikfluid mit einer konstanten Förderleistung gegen ein Rückschlagventil 32 in
eine Druckleitung 34. Die Druckleitung 34 kann
durch ein Sperrventil 36 verschlossen werden, das als Sitzventil
gestaltet ist. An der Druckleitung 34 ist in Strömungsrichtung
vor dem Sperrventil 36 ein Druckspeicher 38 angeschlossen,
der als Gasdruckspeicher mit einer nicht dargestellten Speichermembran
und einem von dieser abgegrenzten Gasvolumen gestaltet ist. An dem
Druckspeicher 38 ist ferner eine Druckmesseinrichtung 40 vorgesehen,
mittels der der in einem Speichervolumen des Druckspeichers bestehende Speicherdruck
gemessen werden kann.
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In Strömungsrichtung hinter dem Sperrventil 36 führt ein
Druckanschluss 42 zu einem Schieberventil 44,
das als Ventil mit geschlossener Mitte gestaltet ist (Closed-Center-Prinzip).
An dem Schieberventil 44 sind dabei ferner eine erste Leitung 46 und eine
zweite Leitung 48 angeschlossen, die einzeln zu einer ersten
Kammer 50 und einer zweiten Kammer 52 des Gleichlaufzylinders 28 führen. Zwischen
den Kammern 50 und 52 ist eine Verbindungsleitung 54 vorgesehen,
in der eine Druckmesseinrichtung 56 angeordnet ist. Mit
Hilfe der Druckmesseinrichtung 56 kann der Druckdifferenz
zwischen den beiden Kammern 50 und 52 ermittelt
werden.
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An dem Schieberventil 44 ist
schließlich
ferner ein Rücklaufanschluss 58 vorgesehen,
der zu einem vorducklosen Vorratsbehälter 60 führt. Aus
diesem Vorratsbehälter 60 kann
die Servo-Pumpe 26 das Hydraulikfluid durch eine Saugleitung 62 wieder ansaugen.
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Dem Lenksystem 10 ist eine
Steuereinrichtung 64 zugeordnet, die insbesondere mit der
Momentenmesseinrichtung 16, dem Elektromotor 30, der Druckmesseinrichtung 40 und
der Druckmesseinrichtung 56 betrieblich verbunden ist.
An der Steuereinrichtung 64 ist ferner eine Einrichtung
66 zum Messen der Fahrgeschwindigkeit des zugehörigen Kraftfahrzeugs angeschlossen.
Eine solche Einrichtung 66 kann beispielsweise ein einzelner
oder mehrere Raddrehzahlsensoren sein.
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Die Steuereinrichtung 64 ist
derart gestaltet, dass sie den von der Servo-Pumpe 26 am Druckspeicher 38 bereitgestellten
Speicherdruck in Abhängigkeit
von der von der Einrichtung 66 gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit
steuern kann. Die Steuereinrichtung 64 kann so insbesondere
bei einer geringen Geschwindigkeit einen vergleichsweise hohen Speicherdruck
einstellen, während
bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit der Speicherdruck auf einem verhältnismäßig geringen
Niveau gehalten werden kann. Ein geringer Speicherdruck führt insbesondere zu
verringerten Leckagen im System, sodass auch die Servo-Pumpe 26 insgesamt
weniger lange betrieben werden muss. Im Vergleich zu bekannten Lenksystemen
mit hydraulisch geschlossener Mitte weist daher das Lenksyster 10 und
dessen Servolenkeinrichtung 24 einen verbesserten Wirkungsgrad
auf.
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In 2 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines Lenksystems 10 dargestellt, das im Wesentlichen wie das
in 1 veranschaulichte
Lenksystem 10 aufgebaut ist. An dem Lenksystem 10 gemäß 2 ist jedoch neben dem ersten
Druckspeicher 38 an der Druckleitung 34 ein weiterer
Druckspeicher 68 angeordnet. Von diesen beiden Druckspeichern 38 bzw. 68 ist
einer mit einem hohen Vorspanndruck des zugehörigen Gasvolumens und der andere
Druckspeicher mit einem niedrigen Vorspanndruck ausgebildet. Der
Druckspeicher mit niedrigem Vorspanndruck kommt im Bereich geringer
Speicherdrücke
zum Einsatz, während
der Druckspeicher mit hohem Vorspanndruck erst bei höheren Systemdrücken vorgespannt
wird und daher für
Bereiche hoher Speicherdrücke
Anwendung findet. Durch diese Anordnung zweier Druckspeicher 38 und 68 kann,
wie oben bereits erläutert,
auch bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und geringem Speicherdruck
ein hohes Arbeitsvolumen aus den beiden Druckspeichern 38 und 68 bereitgestellt
werden.
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In 3 ist
schließlich
ein Lenksystem 10 veranschaulicht, bei dem wiederum zwei
Druckspeicher 38 und 68 vorgesehen sind, bei dem
aber im Gegensatz zu dem in 1 veranschaulichten
Lenksystem 10 das Schieberventil 44 mit hydraulisch
offener Mitte (Open-Center-System) und einem dann geschlossenen
Druckanschluss 42 ausgebildet ist. Bei diesem Lenksystem 10 gemäß 3 ist der Gleichlaufzylinder 28 in
der Mittenstellung des Schieberventils 44 also freigegeben
und an den Fahrzeugrädern 22 angreifende
Kräfte
werden frei auf das Lenkgestänge 20 und
weiter an die Lenkhandhabe 12 übertragen.
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- 10
- Lenksystem
- 12
- Lenkhandhabe
- 14
- Lenksäule
- 16
- Momentenmesseinrichtung
- 18
- Lenkgetriebe
- 20
- Lenkgestänge
- 22
- Fahrzeugräder
- 24
- Servolenkeinrichtung
- 26
- Servo-Pumpe
- 28
- Gleichlaufzylinder
- 30
- Elektromotor
- 32
- Rückschlagventil
- 34
- Druckleitung
- 36
- Sperrventil
- 38
- Druckspeicher
- 40
- Druckmesseinrichtung
- 42
- Druckanschluss
- 44
- Schieberventil
- 46
- erste
Leitung
- 48
- zweite
Leitung
- 50
- erste
Kammer
- 52
- zweite
Kammer
- 54
- Verbindungsleitung
- 56
- Druckmesseinrichtung
- 58
- Rücklaufanschluss
- 60
- Vorratsbehälter
- 62
- Saugleitung
- 64
- Steuereinrichtung
- 66
- Einrichtung
zum Messen der Fahrzeuggeschwindigkeit
- 68
- zweiter
Druckspeicher