DE2263347C3 - Servo-Lenkeinrichtung - Google Patents

Description

hungswinkel) eine Lenkunterstützung zu haben, kann man den Geschwindigkeitsbereich in der die Lenkhilfe wirksam ist, nach oben erweitern, wenn entsprechende Signale (z. B. aufgrund eines bestimmten Drehmoments) vorliegen.

Bei der erfindungsgemäßen Servolenkung läßt sich bei vorhandener getrennter Antiblockierregelung für die beiden gelenkten Räder ein durch unterschiedliche Bremskraft hervorgerufenes Giermoment dadurch vermeiden, daß man die Bremskraft an diesen Rädern z. B. durch Messung des geregelten Bremsdrucks bestimmt, die beiden Bremsdrücke vergleicht und bei Abweichung ein dieser Abweichung nach Grolle und Richtung entsprechendes Signal erzeugt Dieses Signal wird dann mit einem von dem Lenkradeinschlag nach Größe und Richtung abhängigen Signal verglichen. Überschreitet das Druckdifferenzsignal eine bestimmte Größe, so muß ein bestimmter Zusammenhang zwischen den beiden verglichenen Größen vorliegen. Ist dies nicht der Fall, so wird je nachdem, welches Signal überwiegt, eines der Ventile zur Lenkradverstellung entsprechend angesteuert und damit durch den Lenkradeinschlag ein von der Abweichung abhängiges Gegenmoment erzeugt, das dem Giermoment entgegenwirkt Ist z. B. bei auf Geradeausfahrt gestellten Rädern der Radbremsdruck am linken Rad größer, als am rechten Rad, so wird eine Verstellung der Lenkung im Sinne eines Einschlags für eine Rechtskurve bewirkt, um das entstehende Giermoment zu kompensieren. Bei bereits eingeschlagener Lenkung muß der vorhandene Lenkwinkel berücksichtigt werden, wozu eine zweite Vergleichsstufe mit vorgegebenem Zusammenhang dient.

Um bei Auftreten eines Fehlers in der Servolenkung das Arbeiten der normalen Lenkeinrichtung zu gewährleisten, wird eine Sicherheitsschaltung vorgesehen; hierbei wird durch eine Zeitschaltung überwacht, ob ein Ventil über eine vorgegebene Zeit hinaus anspricht. Ist dies der Fall, so erfolgt eine Abschaltung der Servolenkung.

Figurenbeschreibung

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Servolenkung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform der Erfindung in prinzipieller Darstellung,

Fig.2a u. b eine Ausführungsmöglichkeit für den Drehmomentfühler und

F i g. 3 eine Ventilkombination mit Lenkdämpfung zur Beaufschlagung des Lenkmotors.

In Fig. 1 sind Fahrzeugräder mit 1 und 2 bezeichnet. Mittels des Lenkhandrades 3 und eines Lenkgetriebes 4 kann ein Lenkgestänge 6 und die Räder 1 und 2 verstellt werden. Mit dem Lenkgestänge 6 ist ein Kolben 7 verbunden. Zu beiden Seiten dieses Kolbens gebildete Kammern 8 und 9 werden mittels zweier Lenkventile 10 bzw. 11 mit Druckmittel beaufschlagt, das durch eine aus einem Reservoir 12 saugende Pumpe 13 über einen Druckspeicher 14 geliefert wird. Im unerregten Zustand verbinden die beiden Lenkventile 10 und 11 die Kammern 8 und 9 mit einer Rücklaufleitung 15 in die ein im unerregten Zustand das Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit zulassendes Magnetventil 16 eingeschaltet ist.

In eine Lenkspindel ist ein Drehmomentfühler 20 eingeschaltet. Dieser gibt auf Ausgangsleitungen eine dem über das Lenkhandrad 3 aufgebrachten Drehmoment entsprechende Spannung ab. Der Fühler 20 ist der F i g. 2a und 2b entsprechend ausgebildet F i g. 2a zeigt einen Schnitt, F i g. 2b eine Aufsicht auf das entlang der Linie I-I geschnittene Teil. Das Lenkhandrad ist mit einem Lenkspindelteil 21, das Lenkgetriebe 4 mit einer Ausgangswelle 22 verbunden. Bei Drehung des Denkspindelteils 21 wird ein mit ihr verbundener Hebel 23 und damit ein Stift 24 um die Achse des Lenkspindelteils 21 geschwenkt Diese Schwenkung erfolgt je nach

lu Drehrichtung entgegen der Kraft einer von durch Niete 26 mit einem mit der Ausgangswelle 22 verbundenen Flansch 27 verbundenen Blattfedern 25. Die Federn 25 tragen Permanentmagnete 28, von denen bei einer Schwenkbewegung jeweils einer einen von zwei zugeordneten magnetfeldempfindlichen Halbleitern 29 angenähert wird, wodurch eine vom Drehmoment abhängige Spannung erzeugt wird. Bei Ausfall der Servolenkung erfolgt eine Koppelung des Lenkspindelteils 21 mit der Ausgangswelle 22 durch Anschläge 30 und den Stift 24.

Die auf einer der Ausgangsleitungen je nach Drehrichtung vorhandene Spannung gelangt bei Oberschreiten einer durch Operationsverstärker 31 bzw. 32 vorgegebenen Größe zu einem UND-Gatter 33 bzw. 34 und zu einem Zeitglied 36a eines Impulsgebers. Dieser Impulsgeber weist neben dem Zeitglied 36a, das ein Ausgangssignal nach einer vorgegebenen Zeit nach Anlegen des Eingangssignal abgibt, einen Impulsgenerator 35 und ein UND-Gatter 36 mit invertiertem Eingang auf. An seinem Ausgang entsteht ein Impuls, der bei Abgabe des Impulses aus dem Impulsgenerator 35 beginnt und nach der durch die Zeitkonstante des Zeitgliedes 36a gegebenen Zeit endet. Da diese Zeitkonstante durch die Höhe der Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers geändert wird und zwar derart, daß sie mit steigender Spannung größer wird, ist die Impulslänge von dem Drehmoment abhängig. Die Impulse gelangen zu den UND-Gattern 33 und 34, werden je nach Drehrichtung des Lenkhandrades von einem durchgelassen und gelangen über eines von zwei ODER-Gattern 37 und einen diesem zugeordneten Verstärker 38 zu einem der Ventile 10 oder 11. Mit dem Ansprechen eines der Ventile 10 oder 11 fällt wegen der Inversion am Ausgang eines das Magnetventil 16 ansteuernden ODER-Gatters 39 das gleichfalls mit dem Ausgang der beiden Verstärker 38 verbunden ist, jeweils das Magnetventil 16 ab und läßt Druckflüssigkeit zum Reservoir zurückfließen. Nach Nachstellung der Len-

5u kung hört der impulsförmige Betrieb der Ventile auf.

Ein Relais 40 wird bei Auftreten eines Fehlers erregt und schaltet dann den Strom zu den Ventilen 10,11 und 16 ab, so daß eine ungehinderte Lenkung möglich ist Das Relais 40 wird erregt, wenn am Ausgang eines der Verstärker 38 ein Signal auftritt, ohne daß am Ausgang des zugehörigen Operationsverstärkers 31 oder 32 ein Signal vorliegt. Hierzu dienen UND-Gatter 41 und 42 und ein ODER-Gatter 43 über das auch ein Signal zum Relais 40 gelangt, wenn die von einem Zeitglied 44 vorgegebene Ansteuerdauer für eines der Ventile 10 oder 11 zu lange ist (Zeitglied 44).

Die Servo-Lenkeinrichtung kann auch automatisch mit Hilfe einer Leitlinie betätigt werden. Hierzu ist ein Fühler 45 für diese Leitlinie vorgesehen, dessen von eint.· Abweichung abhängiges Signal ein von zwei UND-Gattern 46 für die Impulse eines aus Impulsgeber 35, einem Zeitglied 47 und einem UND-Gatter 48 bestehenden Impulsgenerators öffnet. Die Impulse

gelangen zu den Ventilen und bewirken damit eine Lenkkorrektur. Bei Einsatz der zusätzlichen Beaufschlagung der Lenkung muß die Sicherheitsschaltung etwas umgestaltet werden. Schließlich kann man den Fahrer unter Nutzung der vorhandenen Mittel auf einen vorhandenen Fehler aufmerksam machen bzw. warnen. Hierzu dient eir relativ hochfrequenter Impulsgeber 49 mit mäanderföi migen Impulsen. Das die Störung anzeigende Signal wird an einer Klemme 50 eingekoppelt; es läßt die Impulse des Gebers 49 zum Ventil 11 durch. In den Impulspausen wird über einen Inverter 51 das Ventil 10 erregt. Aufgrund dieser abwechselnden Erregung kommt es praktisch zu keiner Änderung des Lenkwinkels, jedoch spürt der Fahrer ein Zittern in der Lenkung, das ihn warnt bzw. auf irgendeinen Fehler aufmerksam macht.

In der Fig. 3 sind Einzelheiten des Anschlusses der Lenkventile 10 und 11 an den Lenkmotor gezeigt. Die Kammern 8 und 9 sind über Drosseln 61 bzw. 62 in der nicht angesteuerten Stellung der Lenkventile 10 und 11 mit der Rückführleitung 15 verbunden, in die ein > Überdruckventil 60 eingeschaltet ist, das bei einem bestimmten Überdruck auf der Ventilseite öffnet und Druckmittel zum Reservoir 12 abfliegen läßt. Bei Stoßen auf die Lenkung wird hierdurch eine Dämpfung erzielt, da die Lenkung durch das nur langsam

in ausfließende Druckmittel nur langsam zu folgen vermag. Zur Erzielung eines schnellen Druckausgleichs zwischen Rückführleitung 15 und den Kammern 8 und 9, z. B. bei von außen bewirkter Kolbenverschiebung, dienen die Rückschlagventile 63 und 64, die bei

ι-, Druckunterschieden einen Druckmittelfluß zu den Kammern 8 und 9 zulassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Servo-Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einem Fahrzeuglenkorgane verschwenkenden hydraulischen Lenkmotor, dem von einer Druckmittelquelle geliefertes Druckmittel über eine Lenkventilanordnung zugeführt wird, die durch eine elektrische Schaltanordnung betätigt wird, die für jeden der beiden Druckräume des Lenkmotors einen elektrischen Schaltkreis enthält und die in Abhängigkeit von Richtung und Ausmaß der durch einen Fühler aufgenommenen Lenkbewegung einer vom Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkhandhabe elektrische Steuersignale an die Lenkventilanordnung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltanordnung (31—39) einen Generator zur Erzeugung von impulsförmigen Signalen (35, 36, 36a) enthält, dessen Impulse der Lenkventilanordnang (10, 11, 12) zugeführt werden und diese impulsförmig aussteuern und zur Steuerung der Lenkbewegungen das Verhältnis der Impulsbreiten zur Dauer der jeweils nachfolgenden Pause (Puls-Pause-Verhältnis) geändert wird.

2. Servo-Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Puls-Pause-Verhältnis einer jeden Schaltanordnung mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt.

3. Servo-Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (20) aus wenigstens einem Magneten (28) und für jede Lenkrichtung aus einem magnetfeldempfindlichen Halbleiter (29) besteht.

4. Servo-Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Schaltmittel die Servounterstützung oberhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit gänzlich abgeschaltet wird.

5. Servo-Lenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erweiterung der Anwendung der Servounterstützung nach höheren Geschwindigkeiten hin erfolgt, wenn der Fühler eine schnelle Lenkbewegung oder einen großen Einschlagwinkel der Lenkhandhabe aufnimmt.

6. Servo-Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein von den Bremsdruck getrennt regelnden Antiblockierreglern für die beiden gelenkten Räder Druckfühler für die geregelten Bremsdrücke vorgesehen sind, daß Mittel zum Vergleich der den beiden Bremsdrücken entsprechenden Größen vorgesehen sind, die bei Abweichung ein von der Abweichung in Größe und Richtung abhängiges Signal erzeugen, daß dieses Signal mit einem der Auslenkung der Räder in Richtung und Größe entsprechenden Signal verglichen wird und daß bei Abweichen der Signale von einem vorgegebenen Zusammenhang ein entsprechendes Signal dem Lenksignal überlagert wird.

7. Servo-Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitschaltung (44) vorgesehen ist, die anspricht, wenn die Ansteuerung des Lenkventils (10, 11) eine vorgegebene Zeit überschreitet und daß aufgrund des Ansprechens der Zeitschaltung (44) ein Abschaltsignal (nach 40) für die Servounterstützung erzeugt wird.

Die Erfindung betrifft eine Servo-Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einem Fahrzeuglenkorgane verschwenkenden hydraulischen Lenkmotor, dem von einer Druckmittelquelle geliefertes Druckmittel über eine Lenkventilanordnung zugeführt wird, die durch eine elektrische Schaltanordnung betätigt wird, die für jeden der beiden Druckräume des Lenkmotors einen elektrischen Schaltkreis enthält und die in Abhängigkeit von Richtung und Ausmaß der durch einen Fühler

ίο aufgenommenen Lenkbewegung einer vom Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkhandhabe elektrische Steuersignale an die Lenkventilanordnung liefert.

Derartige Servo-Lenkeinrichtungen sind gemäß der US-PS 31 66 143 bekannt Es wird dort in Abhängigkeit von Richtung und Größe der Lenkbewegung ein Vorsteuerventil je nach Lenkrichtung in eine von zwei Auslenkrichtungen gesteuert, wodurch der Schieber eines Hauptsteuervemils ausgelenkt wird und mit dem Lenkgestänge verbundene Kolben in die eine oder andere Richtung durch auf diese Weise gesteuertes Druckmittel bewegt werden.

Ausgehend von diesen bekannten Servo-Lenkeinrichtungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine dahingehend verbesserte Lenkeinrichtung zu schaffen, daß der Fahrer am Lenkrad trotz Arbeiten der Servoeinrichtung ein Rückstellmoment spürt.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die elektrische Schaltanordnung einen Generator zur Erzeugung von impulsförmigen Signalen enthält, dessen

jo Impulse der Lenkventilanordnung zugeführt werden und diese impulsförmig aussteuern und zur Steuerung der Lenkbewegungen das Verhältnis der Impulsbreiten zur Dauer der jeweils nachfolgenden Pause (Puls-Pause-Verhältnis) geändert wird.

Eine impulsförmige Betätigung von Ventilen mit Änderung des Puls-Pause-Verhältnisses ist an sich bekannt, so z. B. zur Einsteuerung des Bremsdrucks für Fahrzeugräder im Zusammenhang mit Antiblockierreglern (DE-OS 19 14 765).

Bei der erfindungsgemäßen Anwendung des Impulsbetriebs läßt sich die Berücksichtigung von weiteren Parametern in einfacher Weise dadurch realisieren, daß man das Impuls-Pause-Verhältnis der Ansteuerimpulse in Abhängigkeit davon ändert. So ist es z. B. möglich, dieses Verhältnis mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit zu erniedrigen.

Der Fühler kann z. B. aus wenigstens einem Magneten und je einem magnetfeldempfindlichen Halbleiter für die beiden Drehrichtungen bestehen.

Diese Bauteile werden so zwischen der eigentlichen Lenkung und dem Lenkhandrad angeordnet, daß bei Verdrehung des Lenkhandrads entgegen einer Federkraft eine Relativbewegung zwischen den Magneten und den Halbleitern zustande kommt, so daß sich Steuerspannungen an den Halbleitern ergeben. Günstigerweise ist der eine Magnet bzw. bei Verwendung von zwei getrennten Magneten diese beiden Magnete in der Ausgangsstellung gleich weit von den Halbleitern entfernt, so daß die Differenz der Signale 0 ist. Bei einer Lenkradverdrehung überwiegt dann bis zum Nachführen durch die Servolenkung eines der Signale und steuert die Ventile entsprechend.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Servolenkung oberhalb einer vorgegebenen Geschwin-

f,5 digkeit von z. B. 10 km abgeschaltet, da bei schneller laufendem Fahrzeug die Lenkkräfte klein sind. Um jedoch bei schnellen Lenkeinschlägen (großes Drehmoment) bzw. bei großem Lenkeinschlag (großer Verdre-