DE2915890A1

DE2915890A1 - Lenkeinrichtung fuer ein fahrzeug mit hydraulischer lenkhilfskraftunterstuetzung

Info

Publication number: DE2915890A1
Application number: DE19792915890
Authority: DE
Inventors: Manfred Kremer
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 1979-04-19
Filing date: 1979-04-19
Publication date: 1980-11-06
Also published as: GB2050974B; IT8021439A0; IT1141454B; FR2454397A1; FR2454397B1; GB2050974A

Description

(B 18) B 79/34

E-St /Te 19.4.1979

Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug mit

hydraulischer Lenkhilfskraftunterstutzung

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge, vorzugsweise einen Hublader, mit einem Lenkhandrad an einer Lenkwelle und mit hydraulischer Lenkhilfskraftunterstützung mit einer Druckmittelpumpe und mit einem mittels des Lenkhandrades gesteuerten Lenkventil und mit einem über das Lenkventil von der Druckmittelpumpe beaufschlagten Lenkzylinder, wobei die Druckmittelpumpe von einem aus einer Batterie gespeisten Lenkhilfs-Elektromotor angetrieben ist und wobei die Einrichtung eine mit der Lenkeinrichtung in Zusammenhang stehende, eine Kraft messende Einrichtung aufweist, die mit dem Stromkreis des Elektromotors in Verbindung steht und diesen abhängig von der zu messenden Kraft ein- bzw. ausschaltet und auf eine von der Größe der Kraft abhängige Leistung schaltet.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art ist das Lenkhandrad mit einer Dosierpumpe verbunden, die einen Förderstrom erzeugt, der das Lenkventil betätigt, wobei über das Lenkventil der von der Druckmittelpumpe erzeugte Strom dem Lenkzylinder zugeführt wird. Die die Kraft messende Einrichtung

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ist je eine Druckmeßeinrichtung an den beiden Förderleitungen der Dosierpumpe (DE-OS 14 80 205). Diese Einrichtung mit einer Dosierpumpe, einem vom Förderstrom der Dosierpumpe abhängigen Lenkventil und Druckmeßeinrichtungen, die den Druck in ein elektrisches Signal umsetzen, ist ziemlich aufwendig und damit teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Lenkkrafthilfseinrichtung zu schaffen, die nur dann und nur in dem Maße Energie aus der elektrischen Batterie aufnimmt, wie dieses zur Lenkkraftunterstützung erforderlich ist und die mit wenigen einfachen, billigen Steuerungsbauteilen auskommt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß für das Messen der Kraft in der Lenkwelle ein ein elektrisches Spannungssignal abgebendes Drehmomentmeßorgan vorgesehen ist und daß dieses Drehmomentmeßorgan an einen Spannungs-Impulswandler angeschlossen ist, an den eine den Lenkhilfs-Elektromotor mit einer Spannung, deren Mittelwert dem Lenkmoment proportional ist, versorgende Einrichtung bzw. an ein entsprechendes Schaltungssystem mit einer Energiequelle abgeschlossen ist.

Der Spannungs-Impulswandler kann ein Spannungs-Impulsbreiten-Modulator sein.

Die die Stromversorgung des Lenkhilfs-Elektromotors steuernde Einrichtung kann eine Transistorendstufe oder eine Thyristorschaltung sein.

Eine Einrichtung, die ein Lenkdrehmoment in einer Lenkwelle mißt und in ein elektrisches Signal umwandelt, ist bereits bekannt in einer Form, bei der die Lenkwolle geteilt ist und die beiden Teile durch eine elastische Muffe mitein-

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ander verbunden sind und an einem Teil der Lenkwelle ein Festmagnet und diesem gegenüberliegend am anderen Teil der Lenkwelle ein Differentialfeldplattenfühler angeordnet ist (DE-OS 26 58 697). Es ist aber auch denkbar, anstelle eines solchen Differentialfeldplattenfühlers mit Permanentmagnet eine andere Steuerung zu verwenden, beispielsweise an dem einen Teil der Lenkwelle eine Lichtquelle anzuordnen, wobei der von dieser ausgehende Lichtstrom einem lichtempfindlichen Organ, beispielsweise einer Fotozelle oder einem Fotowiderstand zugeführt wird, das das elektrische Spannungssignal abgibt, wobei das Spannungssignal abhängig ist von der Relativverdrehung der beiden Lenkwellenteile gegeneinander. Diese Abhängigkeit kann beispielsweise in der Weise erzeugt werden, daß die Lichtquelle und der Fotowiderstand beide am gleichen Teil der Lenkwelle angeordnet sind und eine verschiebbare, zwischen Lichtquelle und Fotowiderstand einschiebbare Blende mit dem anderen Teil der Lenkwelle verbunden ist oder daß die Lichtquelle an dem einen Teil der Lenkwelle und der Fotowiderstand am anderen Teil der Lenkwelle angeordnet ist.

Es ist aber auch eine elektrische oder mit Hilfe eines Druckmittels betriebene Lenkhilfe mit einer die Lenkhilfe beim Betätigen des Lenkrades einschaltenden Schalteinrichtung bekannt, wobei diese einen auf der Lenkwelle befestigten und entsprechend sich mit dieser drehenden Zahnkranz aus magnetischem Material aufweist, dessen Zähnen gegenüberliegend ein induktiver Fühler angeordnet ist, der ein Signal abgibt, wenn sich ein Zahn des Zahnkranzes an ihm vorbeibewegt, wobei dieses Signal einer Steuerschaltung mit einer Verzögerungseinrichtung zugeführt wird, die die Lenkhilfe bei Auftreten eines jeden Fühlersignales einschaltet (DE-OS 26 59 437). Bei dieser bekannten Einrichtung wird also die Lenkhilfe bei jeder Drehbewegung des Lenkrades unabhängig von der erforderlichen Kraft eingeschaltet.

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Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist unter Ausnutzung des allgemeinen Erfindungsgedankens diesen konsequent weiterverfolgend auch eine weitere Ausgestaltung möglich, bei der auch noch das Lenkventil eingespart wird. In diesem Falle wird abhängig von dem in der Lenkwelle auftretenden Lenkmoment und von der Richtung dieses Momentes die Stromstärke oder Impulsdichte und die Stromrichtung des dem Lenkhilfs-Elektromotors zufließenden Stromes gesteuert, wobei die von diesem Lenkhilfs-Elektromotor ange-

triebene Druckmittelpumpe mit ihren beiden Anschlüssen unmittelbar an die beiden Anschlüsse des Lenkzylinders angeschlossen ist, wobei zweckmäßigerweise die Druckmittelpumpe als eine Verdrängerpumpe ausgestaltet ist, die in Ruhelage die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen sperrt. Eine solche Anordnung hat die Folge, daß dann, wenn der Lenkhilfs-Elektromotor lauft, von diesem die Druckmittelpumpe angetrieben wird und einen der Drehzahl des Lenkhilfs-Elektromotors proportionalen Strom zu einer Seite des

Lenkzylinders fördert, solange der Lenkhilfs-Elektromotor 20

läuft. Das heißt, die gelenkten Räder des Fahrzeuges werden zunehmend auf einen größeren Schwenkwinkel ausgelenkt, solange am Lenkhandrad eine Kraft ausgeübt wird. Dabei ist die Schwenkgeschwindigkeit proportional der ausgeübten

Kraft.Sollen die Räder wieder in die Geradeausfahrtrichtung 25

zurückgelenkt werden, muß am Lenkhandrad in üblicher Weise in der entgegengesetzten Richtung ein Lenkmoment ausgeübt werden. Dabei ist es möglich, das untere Teil der Lenkwelle festzulegen, so daß am Lenkhandrad eine Lenkbewegung nur in dem Maße getätigt wird, wie dieses zur Erzeugung eines

lenkkraftabhängigen elektrischen Signales erforderlich ist. Es kommt also nur darauf an, daß am Lenkhandrad eine Lenkkraft erzeugt wird und diese Lenkkraft steuert die Lenkbewegung. Die Größe der zur Erzeugung des elektrischen Spannungssignales erforderlichen Lenkhandraddrehung wählt

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man zweckmäßigerweise durch Auswahl eines elastischen Zwischengliedes derart, wie.es vom ergonomisch-physiologischen Standpunkt für den Fahrer am angenehmsten ist. Abweichend vom üblichen System ist dabei, daß bei Kurvenfahrt mit gleichbleibendem Kurvenradius das Lenkhandrad kraftlos in der Normalstellung verbleibt.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausfuhrungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. 10

Die lenkbaren Fahrzeugräder 1 sind jeweils ausgezogen in der Geradeausfahrtlage und strichpunktiert in einer der beiden möglichen Lagen extremen Lenkeinschlages gezeichnet. Jedes Rad 1 ist auf einem Achsschenkel 2 gelagert, der um einen Achsschenkelbolzen 3 schwenkbar ist, welcher seinerseits im nicht gezeichneten Rahmen des Fahrzeuges gelagert ist. Die Teil-spurstangen 4 sind mit ihrem mittleren Ende an einem Lenkherz 5 angelenkt, das seinerseits ebenfalls schwenkbar in dem nicht gezeichneten Fahrzeugrahmen gelagert ist, an dem weiterhin der Lenkzylinder 6 befestigt ist. Der in diesem verschiebbare Kolben 7 ist mit einer Kolbenstange 8 verbunden, die auf einer Fahrzeugseite mit dem Lenkhebel 9 verbunden ist, wobei jeweils der Lenkhebel 9 starr mit dem Achsschenkel 2 verbunden ist. Jede Teilspurstange 4 ist an einem Lenkhebel 9 angelenkt.

Das Lenkhandrad 10 ist fest mit der Lenkwelle 11 verbunden, in der ein ein elektrisches Spannungssignal gebendes Drehmomentmeßorgan 12 angeordnet ist. Die Lenkwelle 11 ist mit

einem Lenkventil 13 verbunden. An dieses ist die Förderleitung 14 einer Druckmittelpumpe 15 angeschlossen und eine Rücklaufleitung 16 zu einem Tank 17 angeschlossen und weiterhin sind die beiden Leitungen 18 und 19 angeschlossen, die zu den

beiden Druckräumen des Lenkzylinders 6 führen. Die Druck-35

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mittelpumpe 15 wird über die Welle 20 von dem Lenkhilfs-"TfleiefePGniotor 21 angetrieben, der über die beiden elektrischen Leitungen 22 und 23 an eine SchäItÄing~24 angeseh-l-ossen ist, die ihrerseits über das Kabel 25 an eine Batterie 26 angeschlossen ist und der über das Leitungssystem 27 das elektrische Spannungssignal des Drehmomentmeßorganes 12 zugeführt wird.

Die Wirkungsweise ist folgende: Wird am Lenkhandrad 10 keine Kraft ausgeübt und befindet sich das Lenkventil 13 in seiner Schließlage, sind die Leitungen 18 und 19 abgeschlossen und damit der Kolben 7 im Lenkzylinder festgelegt, so daß die lenkbaren Räder 1 in ihrer Lenkeinschlaglage festgelegt sind- Soll gelenkt werden, so muß zunächst am Lenkhandrad 10 eine Kraft ausgeübt werden, die in der Lenkwelle 11 ein Drehmoment erzeugt. Dieses wird von dem Drehmomentraeßorgan 12 gemessen, das über das Leitungssystem 27 an die Schaltung 24 ein Signal gibt, mit der Folge, daß der Lenkhilfs-Elektromotor 21 an Spannung gelegt wird, deren Größe (Mittelwert) dem Drehmoment in der Lenkwelle 11 entspricht. Mit der entsprechenden Drehzahl treibt der Lenkhilfs-Elektromotor 21 die Druckmittelpumpe 15, die über die Leitung 14 zu dem Lenkventil 13 fördert, das infolge der Betätigung des Lenkhandrades 10 derart betätigt worden ist, daß entweder die Leitung 14 mit der Leitung 18 und die Leitung 19 mit der Leitung 16 oder die Leitung 14 mit der Leitung 19 und die Leitung 18 mit der Leitung 16 verbunden ist. Dadurch wird Druckmittel von der Druckmittelpumpe 15 in den Arbeitsraum auf^einer~Seite des

³^ Lenkzylinders 6 geführt und wird Druckmittel aus dem anderen Arbeitsraum des Lenkzylinders 6 abgelassen, so daß der Kolben 7 verschoben und damit die Lenkeinschlaglage der Räder 1 verändert wird, bis am Lenkhandrad 10 keine Kraft mehr ausgeübt wird, so daß das Lenkventil 13 wieder schließt.

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Claims

(B 18) B 79/34

E-St/le 5.4.1979

Patentansprüche

'3 1^\ Lenkeinrichtung für ein batterie-elektrisch angetrie-

"'" benes Fahrzeug, vorzugsweise einen Hublader mit einem

Lenkhandrad an einer Lenkwelle und mit hydraulischer Lenkhilfskraftunterstützung mit einer Druckmittelpumpe und mit einem mittels des Lenkhandrades gesteuerten

Lenkventil und mit einem Lenkzylinder, wobei die Druekmittelpumpe von einem aus einer Batterie gespeisten Lenkhilfs-Elektromotor angetrieben wird und wobei die Einrichtung eine mit der Lenkeinrichtung in Zusammenhang stehende, eine Kraft messende Einrichtung aufweist,

die mit dem Stromkreis des Lenkhilfs-Elektromotors diesen abhängig von der zu messenden Kraft ein- bzw. ausschaltet und auf eine von der Größe der gemessenen Kraft abhängige Leistung schaltend in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß für das Messen der Kraft in der Lenk-

welle (11) ein ein elektrisches Spannungssignal abgebendes Drehmomentmeßorgan (12) vorgesehen ist und daß ^! dieses Drehmomentmeßorgan (12) an einen Spannungs-Impulswandler angeschlossen ist, an den eine den Lenkhilfs-Elektromotor (21) mit einer Spannung, deren Mittelwert

dem Drehmoment in der Lenkwelle proportional ist, ver-

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■ι-

sorgende Einrichtung (24) angeschlossen ist.
2. Lenkeinrichtung für ein batterie-elektrisch angetriebenes Fahrzeug, vorzugsweise einen Hublader, mit einem Lenkhandrad an einer Lenkwelle und mit hydraulischer Lenkhilfskraftunterstützung mit einer Druckmittelpumpe und mit einem Lenkzylinder, wobei die Druckmittelpumpe von einem aus einer Batterie gespeisten Lenkhilfs-Elektromotor angetrieben ist und wobei die Einrichtung eine mit der Lenkeinrichtung in Zusammenhang stehende, eine Kraft messende Einrichtung aufweist, die mit dem Stromkreis des Lenkhilfs-Elektromotors diesen abhängig von der zu messenden Kraft auf eine von der Größe der gemessenen Kraft abhängige Leistung schaltend in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß für das Messen der Kraft in der Lenkwelle ein ein elektrisches Spannungssignal abgebendes Drehmoment-Meßorgan vorgesehen ist und daß dieses Drehmoment-Meßorgan an einen Spannungs-Impulswandler angeschlossen ist, an den eine den Lenkhilfs-

Elektromotor mit einer Spannung, deren Mittelwert dem

Drehmoment in der Lenkwelle proportional ist, versorgende Einrichtung angeschlossen ist und daß die die Drehrichtung des Lenkhilfs-Elektromotors und damit die Förderrichtung der Druckmittelpumpe bestimmende Polarität 25

der Spannung abhängig von der Richtung des am Lenkhandrad willkürlich ausgeübten Drehmomentes ist und daß die Druckmittelpumpe unmittelbar an je einen Arbeitsraum des doppelt wirkenden Lenkzylinders angeschlossen ist.
3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Thyristorendstufe enthält.
4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

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1 zeichnet, daß die Einrichtung eine Thyristorschaltung enthält.
5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-5 zeichnet, daß der Spannungs-Impulswandler ein Spannungs-Impulsbreiten-Modulator ist.
6. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelpumpe eine in Ruhelage ihre Anschlüsse

^⁰ absperrende Verdrängerpumpe ist.

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