DE2352526A1

DE2352526A1 - Servolenkeinrichtung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2352526A1
Application number: DE19732352526
Authority: DE
Inventors: Helmut Steinmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1973-10-19
Publication date: 1975-04-30
Also published as: GB1491711A; FR2248702A5; IT1022647B; SE7413098L

Description

E. 18 12

4.10.1973 Kü/Sc

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart Servolenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung "bezieht sioh auf eine Servolenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem die Handlenkung unterstützenden Antriebsaggregat, insbesondere einem Elektromotor, das auf ein den Lenkausschlag "beeinflussendes Gestängeteil in einem der Handlenkung entsprechenden Sinne einwirkt.

Die "bisher "bekannten Servolenkeinrichtungen für Kraftfahrzeuge unterstützen die Handlenkung des Fahrers in allen Geschwindigkeitsbereichen,, Es hat sich aber herausgestellt, daß bei hohen Fahrgeschwindigkeiten die Unter- ■ Stützung der Handlenkung durch eine Servolenkung nicht in dem Maße erforderlich und in manchen Fällen sogar unerwünscht ist, \ireil durch sie die Vermittlung des Fahrbahnkontaktes beeinträchtigt wird..

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ORiGiMAL INSPECTED

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß das Antriebsaggregat von einer geschwindigkeitsabhängigen Schalteinrichtung nur bei geringen Fahrgeschwindigkeiten einschaltbar und bei Überschreiten einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit abschaltbar isto

Eine 'derartige ausgebildete Servolenkeinrichtung unterstützt die Handlenkung also nur in niedrigen Geschwindigkeitsbereichen, insbesondere beim Rangieren oder Einparken des Kraftfahrzeuges, wo hohe Lenkmomente auftreten. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ist die Servolenkeinrichtung dagegen nicht in Betrieb, so daß der Fahrbahnkontakt voll erhalten bleibt.

Die geschwindigkeitsabhängige Schalteinrichtung kann einen Fliehkraftschalter enthalten, der beispielsweise über die Kardanwelle oder die Tachowelle angetrieben wird.

Eine besonders einfache Ausführung ist jedoch gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dann gegeben, .wenn bei einem Getriebe mit veränderbarem übersetzungsverhältnis die Schalteinrichtung mit diesem gekoppelt ist. Das Antriebsaggregat wird dabei über die Schalteinrichtung beim Betrieb eines Fahrzeugs mit einem schaltbaren Getriebe mit mehreren Vorwärtsgangen und wenigstens einem Rückwärtsgang nur in den Vorwärtsgängen mit höherer übersetzung, insbesondere also im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang eingeschaltet. Bei einer solchen Schaltungseinrichtung werden die eingangs erwähnten Nachteile in besonders einfacher Weise vermieden und die Servolenkeinrichtung ist nur dann

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eingeschaltet, wenn deren unterstützende Wirkung bei hohen Lenkmomenten besonders erwünscht ist. Eine solche Servolenkeinrichtung ist auch besonders betriebssicher, weil · die Schalthäufigkeit in vernünftigen Grenzen bleibt. Diese Ausführung ist auch besonders leicht und billig herstellbar, denn die Schalteinrichtung kann durch wenigstens einen von einem beim Gangschalten bewegten Bauelement steuerbaren mechanischen Schalter gebildet sein.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hat die Servolenkeinrichtung eine Steuervorrichtung, durch die das maximale Motormoment bei höherer Geschwindigkeit herabsetzbar ist. Die unterstützende Wirkung durch das Antriebsaggregat wird also bei höherer Fahrgeschwindigkeit immer geringer, so daß in gewünschtem Maße der Fahrbahnkontakt aufrecht erhalten wird.

Wenn als Antriebsaggregat ein Elektromotor verwendet wird, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durch die Steuervorrichtung der Bertiebsstrom des Motors begrenzt. Dies kann in sehr einfacher Weise dadurch bewirkt werden, daß die Steuervorrichtung einen veränderbaren, in den Betriebsstromkreis des Elektromotors geschalteten Widerstand aufweist, dessen Wert in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit veränderbar ist. Zur Veränderung dieses Widerstandwertes kann beispielsweise ein von der Tachowelle angetriebenes Geberelement verwendet werden. . _:

Eine besonders einfache, billige aber doch wirkungsvolle Ausführung erhält man-, wenn die Steuervorrichtung mehrere Schalter aufweist, über die dem BetriebsStromkreis des Motors einzelne Festwiderstände zuschaltbar sind, wobei

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auch diese Schalter der Steuervorrichtung von einem beim Gangschalten bewegten Bauelement steuerbar sind. Dabei können die Schalter der Steuervorrichtung mit den Schaltern der Schalteinrichtung gekoppelt sein, wodurch eine weitere Vereinfachung gegeben ist.

Bei einer aufwendigeren Ausführungsform ist die Steuervorrichtung durch eine in den Betriebsstromkreis des Motors geschaltete steuerbare Konstantstromquelle gebildet, welche von einem geschwindigkeitsabhängigen Geberelement, beispielsweise einem Tachodynamo mit nachgeschaltetem Gleichrichter angesteuert ist. Bei dieser Ausführung ist das maximale Motormoment kontinuierlich ve rc teilbar.

Neben dieser analogwirkenden Strombegrenzung sind auch

digitale Systeme denkbar. Beispielsweise ist es denkbar, dem Motor den Betriebsstrom impulsweise zuzuführen und die Impulsdauer in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zu steuern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltanordnung eines ersten Ausführungsbeispieles,

Fig. 2 . die Schaltanordnung eines zweiten Ausführungsbeispieles mit einer Steuervorrichtung,

Fig. 3 ein Diagramm mit verschiedenen Motorkennlinien beim Betrieb des Motors gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Schaltanordnung eines dritten Ausführungsbeispieles und

Fig. 5 ein hierzu gehöriges Kennliniendiagramm.

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Als Antriebsaggregat der ServolexLkeinrichtung dient ein mit 10 "bezeichneter Elektromotor, der von einer Batterie 11 gespeist wird. Mit 12 ist ein Schalter bezeichnet, der beispielsweise der Zündschalter des Kraftfahrzeuges sein

Bei den in der. Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Schalteinrichtung des Elektromotors 10 mit der Getriebeschaltung des Fahrzeugs gekoppelt« Aus dem mit 13 bezeichneten Schaltschema der Getriebeschaltung geht hervor, daß das Fahrzeug vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 enthält die Schalteinrichtung zwei Schalter 14 und 15 mit je einem beweglichen Schaltglied , über welche ein Stromkreis von der Batterie 11 des Fahrzeugs zu einer der beiden Spulen 16 bzw. 1? von zwei Relais geschlossen werden kann. Die beiden Spulen 16 und 17 sind an jeweils einen Festkontakt 18 bzw. 19 eines Umschalters 20 angeschlossen, der in Abhängigkeit vom Drehsinn und/oder Drehmoment des Lenkrades des Kraftfahrzeuges betätigt wird. ■

Die Relaisspule 16 betätigt ein bewegliches Schaltglied 21 eines Umschalters 22, während über die Relaisspule 17 das be\vegliche Schaltglied 23 eines zweiten Umschalters 24 gesteuert wird. Über diese'Umschalter 22 bzw» 24 wird die Drehrichtung des Elektromotors eingestellt sowie dieser ein- und ausgeschaltet.

Die beiden Schalter 14 und 15 der Schalteinrichtung sind derartig mit der Gangschaltung gekoppelt, daß der Schalter 14 einen Relaisstromkreis schließt, wenn der Schaltknüppel des Kraftfahrzeuges in die Schaltstellung für

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den ersten Vorwärtsgang eingelegt wird, während der Schalter 15 einen Relaisstromkreis schließt, wenn der Schaltknüppel in die Schaltstellung für den Rückwärtsgang eingelegt wird.'Bei allen anderen Vorwärtsgangen wird dagegen keiner der beiden Schalter betätigt, so daß der Elektromotor 10 nicht in Betrieb ist.

Bei Verwendung einer solchen Schaltanordnung wird also das die Handlenkung unterstützende Antriebsaggregat nur bei geringen Fahrgeschwindigkeiten nämlich beim ersten Vorwärts- und beim Rückwärtsgang eingeschaltet- Die Schalthäufigkeit bleibt daher in vernünftigen Grenzen«, so daß eine ausreichende Lebensdauar der Schalteinrichtung gewährleistet ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig, 1 vor allem dadurch, daß auch dem zweiten und dem dritten Vorwärtsgang ein Schalter 30 bzw« 31 zugeordnet ist. Der Schalter 32 wird sowohl beim Einlegen des Rückwärtsganges wie auch des ersten Vorwärtsganges betätigt. Zum andern ist bei dieser Ausführung eine insgesamt mit 33 bezeichnete Steuervorrichtung vorgesehen, über die der Betriebsstrom des Motors begrenzbar ist. Diese Steuervorrichtung hat drei Schalter" 34-, 35 und 36, welche ebenfalls bei Einlegen des'ersten Vorwärtsganges und des Rückwärtsganges, des zweiten Vorwärtsganges oder des dritten Vorwärtsganges betätigt werden. Über diese Schalter 3I4, 35 und 36 werden Festwiderstände 37 und 38 derart in den Betriebsstromkreis des Motors 10 geschaltet, daß bei höherer Fahrgeschwindigkeit, also bei Vorwärtsfahrt im dritten Gang die Höhe des Betriebsstroms durch die Reihenschaltung der beiden Widerstände 37 und 38 festgelegt ist, beim Fahren im

Ώίβ Relaisstromkreise sind natürlich nur geschlossen, wenn der Umschalter 20 auf einem der Kontakte is. as:% 19 aufliegt

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zweiten Vorwärtsgang dagegen die Höhe des Betriebsstromes nur durch den Widerstand 37 "begrenzt ist, während beim Fahren im ersten Vorwärtsgang oder im Rückwärtsgang keiner dieser Widerstände in den BetriebsStromkreis geschaltet ist. In Fig. 3 ist mit 39 die für den Elektromotor 10 geltende Kennlinie η = f (M) bezeichnet, wenn dieser ohne Vorwiderstand betrieben wird* Die Kennlinie 40 gilt beim. Betrieb mit einem Vorwiderstand 37 ₅ die Kennlinie 41 beim Betrieb mit beiden Vorwiderständen 37 und 38. Aus dieser Darstellung geht hervor, daß das maximale Motormoment M undjdamit auch die Unterstützung der Handlenkung durch" den Motor bei größer werdender Fahrgeschwindigkeit geringer wird, so daß der Fahrbahnkontakt erhalten bleibt» Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung wird dabei das maximale Motormoment stufenweise in Abhängigkeit von dem eingelegten Gang verkleinert, Eine solche Ausführung zeichnet sich durch einen besonders geringen Aufwand aus, denn die»Schalter 34, 35 und 36 der' Steuervorrichtung 33 können mit den Schaltern 30, «31 und 32 der Schalteinrichtung gekoppelt sein. Sie werden von einem beim Gangsehalten bewegten Bauelement, beispielsweise also von dem Schalthebel gesteuert. Auch bei automatischen Getrieben ist diese Ausführung denkbar; die Schalter werden dann von den Antriebsvorrichtungen der Bremsbänder betätigt. Wenn eine stufenlose Herabsetzung des maximalen Motormoments gewünscht ist, können die beiden Festwiderstände 37 und 38 durch einen veränderbaren Widerstand ersetzt werden, wobei der Widerstandswert dann über ein geschwindigkeits'abhängiges Geberelement, beispielsweise ein Fliehkraftsystem verändert wird.

Bei der Ausführung.gemäß Fig. 4 ist in den Betriebsstromkreis eine insgesamt mit 50 bezeichnete steuerbare Kon-

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stantstromquelle geschaltet. Diese Konstantstromquelle wird über den Tachodynamo 51 und den Gleichrichter 52 angesteuert. Diese Konstantstromquelle 50 bewirkt, daß der Betriebsstrom des Motors und damit dessen Moment umgekehrt proportional zu der vom Tachodynamo abgegebenen Spannung bzw. der Fahrgeschwindigkeit eingestellt wird, wie das in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Wirkungsweise einer solchen KonstantStromquelle ist an sich "bekannt- Im Prinzip wird die am Widerstand 60 abgegriffene Spannung, die abhängig ist vom Betriebsstrom des Motors, mit der vom Tachodynamo 51 abgegebenen Spannung in einem Differenzverstärker 61 verglichen und über die Eiff erenzspanmmg am Ausgang des Verstärkers

61 ein in den Betriebsstromkreis geschalteter Transistor

62 gesteuert.

Das Wesentliche der Erfindung besteht also darin, daß das Betriebsaggregat die Handlenkung nur'bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten. unterstützt und daß bei bevorzugten Ausführungsbeispielen dabei die unterstützende Wirkung mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit kontinuierlich, oder stufenweise abnimmt. Dabei sind aus Gründen einer billigen und einfachen Herstellung die Ausführungsbeispiele bevorzugt, bei deinen die Steuervorrichtung und . die Schalteinrichtung einfache, vom Getriebe gesteuerte Schalter aufweisen.

Diese wesentlichen Grundgedanken der Erfindung können mit Vorteil auch bei Servolenkeinrichtungen angewandt werden, die als Antriebsaggregat einen hydraulischen Motor aufweisen, denn unabhängig vom verwendeten Antriebsaggregat kommt es bei Servolenkeinrichtungen darauf an, den Fahrbahnkontakt bei größeren Geschwin-

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digkeiten zu erhalten und die Schalthäufigkeit in vernünftigen Grenzen zu halten.

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Claims

Ansprüche

. 1. Servolenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem die .^^^/HancLlenkimg unterstützenden Antriebsaggregat, insbesondere einem Elektromotor, das auf ein den Lenkausschlag beeinflussendes Gestängeteil in einem der Handlenkung entsprechenden Sinne einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (10) von einer geschwindigkeitsabhängigen Schalteinrichtung nur bei geringen Fahrgeschwindigkeiten einschaltbar und bei Überschreiten einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit abschaltbar ist.
2. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen Fliehkraftschalter aufweist.
5- Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1 für Kraftfahrzeuge mit einem Übersetzungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (14, 15) mit dem Übersetzungsgetriebe gekoppelt ist.
4. -Servolenkung nach Anspruch 3 für Kraftfahrzeuge mit einem schaltbaren Getriebe mit mehreren Vorwärtgangen

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und wenigstens einem Rückwärtgang, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (10) Über die Schalteinrichtung (14, 15) beim Betrieb des Fahrzeugs in Vorwärtsgangen mit höherer Übersetzung und im'Rückwärtsgang einschaltbar ist«,
5= Servolenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch, gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (10) über die Schalteinrichtung (14, 15) nur im ersten Yorwärtsgang und im Rückwärtsgang einschaltbar ist.
6. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung wenigstens einen von einem beim Gangschalten bewegten Bauelement steuerbaren mechanischen Schalter (14, 15) aufweist.

,einem
7· Servolenkeinrichtung nach x^enigstens der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (33)ϊ durch die das maximale Motormomentbei höherer Geschwindigkeit herabsetzbar ist.
8. Servolenkeinrichtung nach Anspruch ^ m±t einem Elektromotor als Antriebsaggregat, dadurch gekennzeichnet, daß über die Steuervorrichtung (33) die Größe des Betriebs stromes des Motors (10) begrenzbar ist.

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9· Servolenkeinrichtung nach .Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung durch eine in den Betrie"bsstromkreis des Motors geschaltete steuerbare Konstantstromquelle (61, 62, 60) gebildet ist, welche von einem geschwindigkeitsabhängigen Geberelement, beispielsweise einem Tachodynamo (51) mit nachgeschaltetem Gleichrichter (52) angesteuert ist.
10. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung einen veränderbaren, in den Betriebsstromkreis des Motors geschalteten Widerstand (37 ₅ 38) aufweist, dessen Wert in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit veränderbar ist.
11. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung mehrere Schalter (34, 35* 36) aufweist, über die dem Betriebsstromkreis des Motors (10) einzelne Festwiderstände (37j 38) zuschaltbar sind.
12. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (34, 35, 36) der Steuervorrichtung (33) von einem beim Gangschalten bewegten Bauelement steuerbar sind.

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13· Servolenkeinrichtrung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter der Steuervorrichtung (34-, 35, 36) mit den Schaltern (32, 30, der Schalteinrichtung gekoppelt sind.

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