DE3220313A1

DE3220313A1 - Servolenksystem

Info

Publication number: DE3220313A1
Application number: DE19823220313
Authority: DE
Inventors: Michio Kasugai Aichi Abe; Naoyuki Inuyama Aichi Maeda
Original assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Current assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Priority date: 1981-05-29
Filing date: 1982-05-28
Publication date: 1982-12-23
Also published as: NL8202182A; IT8267690A0; FR2506710A1; GB2102751B; AU548446B2; JPS57198169A; JPH0127908B2; BE893364A; CA1191793A; DE3220313C2; KR830009973A; ES8305640A1; ES512667A0; US4499964A; KR890000443B1; GB2102751A; FR2506710B1; IT1155684B; AU8420782A

Description

Y 5021

Servolenksystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Öldruck-Lenksystem, insbesondere auf ein elektrisches öldruck-Lenksystem unter Verwendung elektronischer Schaltmittel, die folgendes aufweisen: eine Relaisvorrichtung mit einem kleineren Widerstandsverlust in der Schaltung und ein Halbleiterschaltelement mit einer kleineren Kapazität, wobei die durch einen Elektromotor angetriebene ölpumpenausgangsgröße sich in Kongruenz mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit nur zur Zeit des Lenkens ändert.

Im allgemeinen ist eine höhere Lenkleistung zum Betrieb des Lenkrads eines Fahrzeugs dann erforderlich, wenn dieses sich in einem schrittweisen Zustand oder einem Zustand geringerer Geschwindigkeit befindet, wie beispielsweise beim Parken des Fahrzeugs oder beim Einfahren in die Garage; es kommt heutzutage häufig vor, daß sowohl kleine als auch große Fahrzeuge mit einem Servolenksystem ausgestattet werden, um bei dieser größeren Lenkleistung unterstützend zu

wirken.

Solche Servolenksysteme können nach der Art ihrer Leistungsquelle klassifiziert werden, beispielsweise als solche der Öldruckbauart, der Luftdruckbauart, der elektrischen Bauart usw.; der Aufbau des Systems erfolgt derart, daß bei der Verwendung einer Systemkomponente in der Form einer ölpumpe zur Erzeugung eines Öldrucks als Leistungsquelle für das Lenksystem die Änderung des Lenkdrehmoments mechanisch festgestellt wird, um ein Steuerventil zu betätigen, welches den Öldruck für einen Leistungszylinder steuert, wobei der durch den Betrieb des Steuerventils bewirkte Öldruck die Bewegung des Leistungszylinders erleichtert, um so die vom Lenkrad erforderliche Lenkleistung zu vermindern.

Beim Auslegen des Servolenksystems ist es wichtig, eine geeignete Lenkleistung vorzusehen, und zweckmäßigerweise wird bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit die Versorgung mit Leistungsstromungsmittel, welches die Drehung des Lenkrades unterstützt, erhöht, um so ein leichtes Drehen des Lenkrades zu gestatten, während dann, wenn das Fahrzeug mit höherer Geschwindigkeit fährt, die Versorgung an Leistungsstromungsmittel vermindert wird, um dadurch zu bewirken, daß sich das Lenkrad schwer dreht, was zu einer Stabilisierung des Lenkrades führt. Bei einem üblichen Servolenksystem wird die Pumpe mittels eines Treibriemens in Rotation versetzt, wobei der Antrieb von der Motorwelle eines Automobils abgenommen wird, um so die Unterstützung des Lenkvorgangs durch den Öldruck zu bewirken; dabei ergeben sich die Nachteile, daß die die Lenkung unterstützende Kraft bei hohen Geschwindigkeiten in übermäßigem Ausmaß angelegt wird und es wird extrem viel Antriebsleistung verbraucht. Demgemäß soll ein neues Servolenksystem einer

energiesparenden Bauart vorgesehen werden. Ein erfindungsgemäßes elektrisches öldruckservolenksystem kann die derzeitigen Erfordernisse erfüllen und die oben erwähnten technischen Probleme lösen.

Es ist in jedem Falle notwendig, die Leistungsströmungsmittelversorgung zu vermindern, damit sich das Lenkrad bei normalen oder Hochgeschwindigkeitsfahrzuständen schwer dreht, wodurch verhindert wird, daß das Lenkdrehmoment übermäßig abnimmt und ferner muß die Versorgung mit Leistungsströmungsmittel erhöht werden, um ein ausreichendes Lenkdrehmoment dann zu erhalten, wenn ein größeres Lenkdrehmoment beispielsweise bei niedriger Geschwindigkeit oder im Standzustand erforderlich ist.

Die Erfindung sieht ein elektrisches Öldruck-Servolenksystem vor, welches die vorerwähnten Nachteile vermeidet.

Gemäß der Erfindung ist ein Elektromotor zum Antrieb einer ölpumpe mit einer Leistungsquelle durch eine elektronische Schaltvorrichtung verbunden, die eine Spule zur Betätigung eines Relaiskontakts und ein Schaltelement aufweist, wobei der Relaiskontakt kontinuierlich eine Verbindung zwischen dem Motor und dem Leistungsrelais herstellt und das Schaltelement dazwischen eine diskontinuierliche oder variable Verbindung vorsieht. Ferner ist ein Geschwindigkeitsfühler und ein Antriebsfühler vorgesehen/ um die elektronische Schaltvorrichtung zu steuern.

Wenn beim Betrieb des elektrischen Öldruck-Servolenksystems ein Wechselstromgenerator nach dem Starten eines Motors betrieben wird, so ist der Motor kontinuierlich mit der Leistungsquelle durch den Relaiskontakt in der elektronischen Schaltvorrichtung verbunden und dreht sich mit einer Nenn-

drehzahl, bis die laufende Drehzahl des Fahrzeugs einen ersten vorbestimmten Wert erreicht. Das heißt in dem Bereich zwischen dem Stoppzustand und dem vorbestimmten unteren Geschwindigkeitswert wird die gesamte Menge des Leistungsstromungsmittels kontinuierlich von der Pumpe abgegeben, um die gewünschte Leistungslieferung zu erreichen. Als nächstes verbindet das Schaltelement in der elektronischen Schaltvorrichtung in diskontinuierlicher oder variabler Weise den Motor mit der Leistungsquelle,um die Drehung des Motors infolge der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu vermindern, um auf diese Weise die von der ölpumpe abgegebene Leistungsströmungsmittelmenge bei einer variablen Betriebsart zu steuern, bis die laufende Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen zweiten vorbestimmten Wert, einen höheren Geschwindigkeitswert, erreicht, nachdem der erste vorbestimmte Wert überschritten ist. Bei einer derartigen variablen Steuerbetriebsart kann, anders als bei der festen Steuerbetriebsart, bei der Nenndrehzahl des Motors, die Leistungsversorgung bei der Lenkung infolge der Laufgeschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht werden. Wenn schließlich die Laufgeschwindigkeit des Fahrzeugs den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet, so wird der Motor gestoppt, um den Öldruck von der ölpumpe zu beseitigen, und gleichzeitig werden beide Kammern eines LeistungsZylinders umgangen, und zwar mittels eines Umgehungs- oder Bypass-Ventils, um so vom Servolenkzustand auf den manuellen Lenkzustand überzugehen. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein elektrisches Öldruck-Servolenksystem vorzusehen, bei dem die Ausgangsgröße der durch den Motor angetriebenen ölpumpe durch Verwendung einer elektronischen Schaltvorrichtung gesteuert werden kann, und zwar unter Verwendung eines auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Geschwindigkeitsfühlers und den Antriebsfühler. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein elektrisches öl-

druck-Servolenksystem vorzusehen, bei dem die Ausgangsgröße der ölpumpe in wiederholter Weise steuerbar ist, und zwar bei der veränderbaren Betriebsart oder der festen Betriebsart oder eine Steuerung kann in reversibler Weise dazwischen erfolgen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein elektrisches Öldruck-Servolenksystem vorzusehen, welches vom Servolenkzustand zum manuellen Lenkzustand überwechseln kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt und die variable Betriebsartsteuerung nicht verwendet wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ferner das Vorsehen eines elektrischen Öldruck-Servolenksystems, bei dem das Leistungsströmungsmittel in beiden Kammern eines Leistungszylinders noch überwechseln zum manuellen Lenkzustand in Verbindung gebracht werden kann.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrischen Öldruck-Servolenksystems;

Fig. 2 eine Fahrkennlinie des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Fig. 1, und zwar insbesondere eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Rotorstrom des Motors;

Fig. 3 eine Fahrkennlinie des bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, und zwar insbesondere eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drehzahl des Motors;

Fig. 4 eine Fahrkennlinie des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Fig. 1, und zwar insbesondere eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drehzahl des Motors in den Nicht-Lenk- und Lenk-Zuständen;

Fig. 5 eine Fahrkennlinie des bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, uns zwar insbesondere eine Beziehung zwischen dem Lenkstrom und der Fahrzeuggeschwindigkeit;

Fig. 6 eine Fahr- oder Laufkennlinie des bevorzugten Ausführungsbeispiels geäß Fig. 1, und zwar insbesondere eine Beziehung zwischen dem Lenkstrom oder der Drehzahl der ölpumpe und der Fahrzeuggeschwindigkeit in den Nicht-Lenk- und Lenk-Zuständen.

In Fig. 1 ist ein Lenkrad 11 betriebsmäßig über eine Welle 17 mit einem als ein Servoventil arbeitenden Steuerventil 12 verbunden. Eine Eingangsseite des Steuerventils 12 ist sowohl mit einer Versorgungsöffnung P, als auch einer Rückflußöffnung T einer ölpumpe 14 verbunden, und die Ausgangsseitenöffnungen A und B des Steuerventils 12 liegen über ein Bypass-Ventil 20 an einer der Kammern eines Öldruckkreises in einem als Betätigungsvorrichtung arbeitenden Leistungszylinder 16. Das von der ölpumpe 14 kommende Leistungsströmungsmittel wird an eine der Kammern des Leistungszylinders 16 angelegt, der infolge des Drucks von der öffnung P der ölpumpe die Betätigungsstange des Leistungszylinders nach rechts oder links bewegt. Der Gegendruck des Leistungszylinders wird an die Rückführöffnung T der ölpumpe 14 über das Steuerventil 12 angelegt. Eine Ausgangsgröße des Leistungszylinders wird auf die (nicht gezeigten)

linken und rechten Räder des Fahrzeugs übertragen, und zwar mit den beiden Enden einer Zahnstange 13, und die Übertragung zum Lenkrad 11 geschieht über ein Ritzelgetriebe und die Welle 17, um so den Lenkvorgang zu unterstützen.

Eine Klemme eines zum Antrieb der ölpumpe 14 dienenden Elektromotors 15 ist elektrisch mit einer Klemme einer Batterie 30 über eine elektronische Schaltvorrichtung 21 verbunden, die ein Relais 22 und einen Transistor 25 aufweist, und die andere Klemme der Batterie 30 und der Motor .15 liegen an Erde. Das Relais 22 weist eine Spule 23 sowie einen durch Erregung der Spule 23 geschlossenen Kontakt 24 auf, wobei eine Klemme der Spule 23 mit der erwähnten einen Klemme der Batterie 30 in Verbindung steht, während die andere Klemme der Spule 23 mit einer Steuervorrichtung 26 verbunden ist, in der ein voreingestelltes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal verglichen mit einem Signal von einem Geschwindigkeitsfühler 32 durch ein Signal von einem Antriebsfühler 31 (EIN-AUS-Kontrolle) verglichen werden kann. Eine Klemme des Kontakts 24 ist mit der erwähnten einen Klemme der Batterie 30 verbunden, und die andere Klemme des Kontakts 24 liegt an der erwähnten einen Klemme des Motors 15. Ein Kollektor des Transistors 25 ist mit der erwähnten einen Klemme der Batterie 30 verbunden, und ein Emitter des Transistors liegt an der erwähnten einen Klemme des Motors 15, während eine Basis des Transistors mit der Steuervorrichtung 26 in Verbindung steht, in der ein Impulssignal geformt werden kann, und zwar sowohl aus einem auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Schaltsteuersignal als auch dem Signal von dem Antriebsfühler 31, wobei das Impulssignal an die Basis des Transistors angelegt wird. Der Kontakt 24 und der Transistor 25 sind mit der erwähnten einen Klemme der Batterie 30 bzw. der erwähnten einen Klemme des Motors parallel verbunden und

werden selektiv durch damit verbundene entsprechende Mittel gesteuert.

Das Signal vom Antriebsfühler 31 wirkt auf die Steuervorrichtung 26 dann ein, wenn nach dem Starten eines Motors die Vollendung des Betriebs eines Wechselstromgenerators festgestellt wird, und der Geschwindigkeitsfühler 32 steuert die Steuervorrichtung infolge der Fahrzeuggeschwindigkeit, um so einen EIN-AUS-Zustand des Relais 22, einen leitenden Zustand des Transistors 25 und eine Drehzahl des Motors 15 anzuordnen. Das heißt gemäß den Instruktionen oder Anordnungen des Antriebsfühlers 31 und des Geschwindigkeitsfühlers 32 kann der Motor 15 in irgendeinem Relais EIN-Gebiet, einem Transistorschaltgebiet und einem Motor-AUS-Gebiet betrieben werden, wie dies weiter unten noch beschrieben wird.

Es ist zweckmäßig, daß ein Motorschlüsselsignal oder ein Wechselstromgeneratorsignal 33, beispielsweise an eine UND-Schaltung in der Steuervorrichtung angelegt wird, um die Batterie 30 beim Starten des Motors zu schützen; das Signal wird ebenfalls an die Steuervorrichtung über eine Verzögerungsschaltung angelegt, so daß die Steuervorrichtung mit einer geringen Verzögerung nach dem Starten und Stoppen des Motors arbeitet.

Es sei nunmehr auf die Fig. 2 bis 4 Bezug genommen. Diese zeigen eine Lauf- oder Fahrkennlinie des das elektrische Öldruck-Servolenksystem gemäß Fig. 1 verwendenden Fahrzeugs. In den Zeichnungen ist auf der X-Achse jeweils die Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen, wohingegen die Y-Achsen den Rotorstrom des Motors in Fig. 2 und die Drehzahl des Motors in den Fig. 3 bzw. 4 angeben. S1 bezeichnet das Motor-

schlüssel- oder Wechselstromgenerator-Signal, S2 ist ein Antriebsfühlersignal zum Schließen des Relais und S3 bezeichnet das elektrische Leistungsversorgungsschaltsignal.

Wenn das Motorschlüssel- oder Wechselstromgenerator-Signal auf der Signalleitung existiert/ so wird der Betrieb durch das Signal S1 gestartet/ und zwar durch das Signal S1 nach dem Starten des Motors und dem Hinaufgehen der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, und zwar geschieht dies beispielsweise nach einer Verzögerung von 1 bis 2 Sekunden. Wenn als nächstes die elektrische Leistung infolge des Antriebsfühlersiqnals anqeleqt wird, so wird die Spule 23 in der elektronischen Schaltvorrichtung 21 erregt/ um den Kontakt 24 zu schließen, wodurch ein Rotorstrom i zur Drehung des Motors abgegeben wird. In diesem kontinuierlichen Betriebsartgebiet ist es zweckmäßig, wenn der Antriebsfühler ein Antriebssignal feststellt, und zwar erzeugt durch irgendeinen Betrieb von beispielsweise einem "Getriebe, einem Bremspedal,einem Kupplungspedal, einem Gaspedal usw. Konkret gesagt ist der Rotorstrom des Motors 15 als eine Nicht-Lenkstromkurve L1 in Fig. 2 im Nicht-Lenkzustand gegeben und wird auf einem festen Stromwert wie beispielsweise 8 Ampere gehalten.

Es ist bekannt, daß eine größere Lenklast bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 0 oder einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit erforderlich ist. In einem solchen Lenkzustand ist es zweckmäßig, äaä von der ölpumpe 14 angelegte Leistungsströmungsmittel zu erhöhen, um infolge der größeren Lenkbelastung das Lenkrad 11 mit Leistung zu versorgen. In einem solchen Lenkzustand wird das zum Betrieb des Lenkrades 11 angelegte Leistungsströmungsmittel von der Versorgung söffnung P der ölpumpe 14 an das Steuerventil 12

geliefert, und durch das Ventil an eine der Kammern des Leistungszylinders 16 angelegt, um die Kolbenstange des Zylinders in irgendeiner Richtung zu bewegen. Diese Bewegung wird auf das Lenkrad 11 übertragen, und zwar durch das Ritzel-Zahnstangen-Getriebe 13, um so den Lenkvorgang eines Benutzers mit Leistung zu versorgen. Nach Vollendung des Lenkvorgangs wird der Rückdruck oder Gegendruck des Leistungsströmungsmittels von der anderen Kammer zur Rückflußöffnung T der ölpumpe 14 über das Steuerventil 12 zurückgebracht. In diesem Lenkzustand wird entsprechend dem Ausmaß des Drucks des Leistungszylinders 16 proportional zur Betriebsgröße des Lenkrades 11 der Rotorstrom i unmittelbar ansteigen, um der durch die ölpumpe 14 angeforderten Leistungsströmungsmittelmenge Genüge zu tun, und sodann

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erfolgt ein Abfall von einem Punkt I zu einem Punkt I längs der Lenkstromkurve L2 gemäß Fig. 2. Das heißt, Fig. zeigt, daß der Rotorstrom i von ungefähr 50 Ampere auf ungefähr 20 Ampere beim Stoppzustand oder dem niedrigen Geschwindigkeitszustand des Fahrzeugs abnimmt, oder im Lenkzustand innerhalb der Erstreckung zwischen 0 (km pro Stunde) und ungefähr 20 (km pro Stunde) der Fahrzeuggeschwindigkeit (Relais EIN-Gebiet). Dies bedeutet, daß bis zur Erreichung einer Fahrzeuggeschwindigkeit von ungefähr 20 km pro Stunde die volle Spannung der Batterie an den Motor 15 durch den Kontakt 24 des Relais 22 angelegt ist und der Motor nimmt demgemäß den vollen Laststrom auf, so daß die beim Stoppen oder der niedrigen Geschwindigkeit erforderliche Leistungsströmungsmittelmenge von der Versorgungsöffnung P der ölpumpe 14 geliefert werden kann.

Bis die Fahrzeuggeschwindigkeit als nächstes ungefähr 60 km pro Stunde nach übersteigung von ungefähr 20 km/Std.

erreicht (Transistorschaltgebiet) erzeugt die Steuerschaltung

26 ein Impulssignal mit einer auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Dauer, wobei die Dauer entsprechend dem Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, und zwar infolge des elektrischen Leistungsschaltsignals S3, gebildet durch die überwachung des Signals vom Geschwindigkeitsfühler 32 nur beim Lenken, d.h. dann, wenn der Antriebsfühler beispielsweise eine Lenkwinkelversetzung oder das Lenkdrehmoment des Lenkrads 11 feststellt. Das Impulssignal von der Steuervorrichtung 26 wird an die Basis des Transistors 25 zur Änderung von dessen leitenden Zustand angelegt. Auf diese Weise wird die EIN-AUS-Zeitperiode des Transistors 25 geändert, um die Stromeingangsgröße zum Motor _Zu ändern, und zwar entsprechend der Änderung des Parameters relativ zu den drei Klemmen des Transistors 25, so daß die Motorausgangsgröße zum Antreiben der ölpumpe gesteuert wird. Anstelle des beschriebenen Transistors als Schaltelement ist es auch möglich, ein silizium-gesteuerten Gleichrichter und dgl. mit einem Gate zu verwenden, um die EIN-AÜS-Zeitperiode durch Anlegen eines Spannungssignals daran zu steuern. Optimalerweise verwendet man beispielsweise Schaltfrequenzen von 50 bis 1000 Hz. Durch Steuerung der leitenden Zeit eines solchen Schaltelements wird die variable Betriebsartsteuerung erreicht, und daher kann die elektrische Leistung diskontinuierlich oder in veränderbarer Weise an den mit der ölpumpe gekoppelten Motor angelegt werden. In einer derartigen variablen Betriebsart kann der Motor auch kontinuierlich beim Nicht-Lenken des Lenkrads in Rotation versetzt werden, ohne Verwendung eines Antriebsfühlers, obwohl eine derartige Konstruktion nicht dargestellt ist.

In dem Transistorschaltgebiet nimmt der Rotorstrom i vom

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Punkt I auf den Punkt I längs der Lenkstromkurve L2 gemäß Fig. 2 ab. Das heißt, in Fig. 2 nimmt der Rotorstrom i im Transistorschaltgebiet von ungefähr 20 Ampere auf unge-

fähr 15 Ampere ab, und die Geschwindigkeit dieser Abnahme ist sehr klein, verglichen mit der Geschwindigkeit bei der Abnahme des Rotorstroms von ungefähr 50 Ampere auf ungefähr 20 Ampere im Relais EIN-Gebiet. Dies bedeutet, daß die an das Lenkrad 11 angelegte Lenkleistung infolge der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit vermindert werden kann, d.h. der Hub des Leistungszylinders T6 und die Menge des von der ölpumpe 14 abgegebenen Leistungsströmungsmittels kann reduziert werden.

Andererseits gilt, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt,folgendes: Nachdem das Starten des Wechselstromgenerators durch das Signal 33 am Punkt S1 festgestellt wurde, wird die Anzahl der Drehungen (Drehzahl) η des Motors 15 auf einem annähernd festen Wert von 2700 Umdr./min. beibehalten, und zwar vom Punkt S2 aus, wenn die elektronische Schalteinrichtung 21 durch den Betrieb des Antriebsfühlers 31 betätigt wird, um den Motor 15 zu erregen, d.h. im Relais EIN-Betrieb, und sodann erfolgt ein Abstieg vom Punkt S3, ungefähr 2600 Umdrehungen pro Minute, zum Punkt S4, ungefähr 400 Umdrehungen pro Minute, in dem Transistorschaltgebiet. Dies bedeutet, daß der Haupteinfluß nur durch den Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit kommt, wenn der Rotorstrom i, wie in Fig.2 gezeigt, schnell in dem Relais EIN-GeLj.et abnimmt und langsam in dem Transistorschaltgebiet abnimmt, und die Drehzahl n, vgl. Fig. 3, wird auf einem annähernd festen Wert in dem Relais EIN-Gebiet gehalten, und nimmt mit einer festgelegten Geschwindigkeit in dem Transistorschaltgebiet ab. Das heißt, sowohl der Rotorstrom, als auch die Drehzahlen nehmen in einem solchen Ausmaß ab, daß die Servolenkung bei der größeren Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Transistorschaltgebiet nicht verwendet wird, und der Servolenkungszustand kann in den manuellen Lenkzustand an den

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Punkten I und S4 umgeschaltet werden.

Nachdem somit der Rotorstrom i auf den Punkt I längs der Lenkstromkurve L2 oder auf die Drehzahl η zum Punkt S4 mit einer festen Geschwindigkeit abgenommen hat/ wird die Leistungsversorgung von der Batterie 30 für den Motor 15 durch den Betrieb eines Geschwindigkeitskomparators in der Steuervorrichtung 26 unterbrochen, wobei letztere ein voreingestelltes Signal zum Vergleich mit dem Geschwindigkeitssignal aufweist/ wodurch der Servolenk- oder Leistungslenkzustand in den manuellen Lenkzustand umgeändert werden kann/ indem nur die Lenkkraft des Lenkrades 11 wirkt. Wenn umgekehrt die Drehzahl η zum Punkt S4 zurückkehrt, so wird der Schaltvorgang des Transistors gestartet/ wenn die Drehzahl sich ändert und vom Punkt S4 zum Punkt S3 zurückkehrt und sodann den Punkt S3 erreicht, so wird das Relais 22 wiederum betätigt, wodurch elektrische Leistung an dem Motor angelegt wird.

Wenn das Lenkrad betätigt wird und die Drehzahl η vom Punkt S3 zum Punkt S4 oder von S4 auf S3 im Transistorschaltgebiet infolge der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird, so ist die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende Rotationskurve L3 in Fig. 4 gegeben zwischen der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Basis-Rotationskurve L5 beim Nichtlenken und die Rotationskurve L6 beim Lenken, und zwar als eine Änderung in einer Richtung, wie dies durch einen Pfeil oder die entgegengesetzte Richtung dargestellt ist, wobei die Kurve L5 auf der Basis der festen Basis-Rotationskurve L4 bei der Nichtlenkung gegeben ist, während das Signal vom Drehzahlfühler 32 verwendet wird, und die Kurve L4 ist gegeben beim Nichtlenken während das Signal von dem Geschwindigkeitsfühler 32 nicht verwendet wird. Wie die Kurven L5 und L6 zeigen, so wird im Zustand mit extrem niedriger Geschwindigkeit die Drehzahl η des Motors infolge des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals

stark von der Kurve L5 beim Nichtlenken zur Kurve L6 vergrößert, wenn das Lenkrad betätigt wird und Leistungsströmungsmittel von der ölpumpe 14 in entsprechender Weise erhöht wird. Andererseits wird die Drehzahl etwas im höheren Geschwindigkeitszustand erhöht, so daß der erforderlichen Leistungsstromungsmittelmenge Genüge getan wird. Das bedeutet, daß das ansteigende Ansprechen der Drehung des Motors verbessert wird durch die Hilfsbasis der Rotation bei der Stopplenkung oder bei Lenkung bei extrem niedriger Geschwindigkeit.

Wenn, wie oben beschrieben, die Drehzahl η den Punkt S4 in den Fig. 3 und 4 erreicht und die Umschaltung in den manuellen Lenkzustand erreicht ist, so wird das Bypass-Ventil 20 infolge des EIN-AUS-Zustands des Motors betätigt, und zwar entsprechend Befehlen von dem Geschwindigkeitsfühler 32. Durch die Betätigung des Bypass-Ventils wird die öffnung A der ölpumpe 14 mit der öffnung B in Verbindung gebracht und sodann wird die an den Motor 14 gelieferte elektrische Leistung unterbrochen, um den Betrieb der ölpumpe 14 zu stoppen. Bei einem solchen Umschaltvorgang in den Zustand manueller Lenkung wird die Verbindung des Leistungsströmungsmittels durch das Bypass-Ventil in effizienter Weise zwischen den Kammern des Leistungszylinders gesteuert. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Widerstand des Leistungsströmungsmittels im manuellen Lenkzustand durch einen Bypass-Vorgang der beiden Kammern des Zylinders bei Leistung AUS reduziert, wobei aber die Erfindung auch leicht ohne das Bypass-Ventil betrieben werden kann.

Wie oben beschrieben wird durch die erfindungsgemäße Konstruktion zur Steuerung der Leistungsstromungsmittelmenge,angefordert durch das Lenk- Drehmoment, die elektrische Leistung kontinuierlich über das Relais.in dem Gebiet angelegt, wo

der Anstieg des Lenkdrehmoments stattfindet und daher wird der Anstieg des Steuerstroms des Motors bei der Fahrzeuggeschwindigkeit 0 und dem Zustand extrem niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit angefordert, und die elektrische Leistung kann diskontinuierlich oder in variabler Weise durch den EIN-AUS-Betrieb des Transistorschaltelements angelegt werden, wobei dies eine kleine Kapazität im Zwischengeschwindigkeitsbereich besitzt, wo das Lenkdrehmoment vermindert ist und der Motorlaststrom klein wird. Wenn zudem die Laufgeschwindigkeit des Fahrzeugs den höheren Geschwindigkeitszustand erreicht, ist es möglich, da eine Leistungsversorgung des Drehmoments nicht erforderlich ist, die Schaltversorgung der elektrischen Leistung zu unterbrechen und, wenn gewünscht, beide Kammern des Leistungszylinders zu verbinden, und zwar durch Betätigung des Bypass-Ventils, so daß der Servolenkzustand in den normalen manuellen Lenkzustand umgeschaltet werden kann.

Gemäß den Fig. 1 bis 4 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel derart ausgelegt, daß das Relais und der Transistor der elektronischen Schaltvorrichtung alternativ betätigt werden, um elektrische Leistung an den Motor zu liefern, und zwar auf der Basis der durch den Geschwindigkeitsfühler festgestellten Fahrzeuggeschwindigkeit, d.h. durch den Geschwindigkeitskomparator in der Steuervorrichtung, wobei elektrische Leistung durch das Relais im niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich (0 - 20 km pro Stunde in Fig. 3) angelegt wird, während das Anlegen durch den Transistor in der variablen Betriebsart im Zwischengeschwindigkeitsbereich (20 bis 60 km pro Stunde) erfolgte, und wobei ferner eine Unterbrechung im höheren Fahrzeuggeschwindigkeit sgebiet (oberhalb 60 km pro Stunde) vorgesehen ist.

Andererseits ist es möglich, die elektronische Schaltvorrichtung auf der Basis des Lenkstromes anstelle der Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern. Konkret gesagt kann ein solches System derart konstruiert sein, daß der Lenkstrom erhalten vom Antriebsfühler, wie beispielsweise einem Lenkdrehmomentfühler, an einen Lenkstromkomparator in der Steuervorrichtung angelegt wird, um den festgestellten Lenkpegel mit dem voreingestellten Relaisschaltpegel zu vergleichen, und infolge dieses Vergleichs kann das Relais und der Transistor der elektronischen Schaltvorrichtung alternativ betätigt werden, um die elektrische Leistung an den Motor zu liefern, oder aber, wie in Fig.5 und 6 gezeigt, Relais und Transistor werden gleichzeitig parallel betätigt, um elektrische Leistung an den Motor nur dann zu liefern, wenn beim regulären Betrieb des Transistors der Lenkstrompegel den voreingestellten Relaisschaltpegel übersteigt, d.h. innerhalb des Gebiets schwererer Belastung. Insbesondere gemäß der zuletzt genannten Ausführungen ist es möglich, daß die Ausgangsgröße der ölpumpe verantwortlich ist für die Fahrzeuggeschwindigkeit über das Ganze hinweg, und zwar durch den Schaltvorgang des Transistors, mit Ausnahme der Betriebsperiode des Relais beim Lenken im Überschußgebiet.

Wie oben erläutert, liegen die Merkmale der vorliegenden Erfindung darin, daß die an die ölpumpe gelieferte elektrische Leistung ζ zur Abgabe von Leistungsströmungsmittel verändert werden kann, und zwar infolge der Fahrzeuggeschwindigkeit, die in drei Stufen unterteilt ist, d.h. in ein Gebiet niedrigerer Geschwindigkeit, in ein Gebiet mit dazwischenliegenden Geschwindigkeiten und in das Gebiet höherer Geschwindigkeit; das Kontaktrelais mit niedrigen Kosten und einem geringeren Widerstandsverlust im leitenden Zustand wird dazu verwendet, um elektrische Leistung im Gebiet niedriger Geschwindigkeit zu liefern, wo ein grös-

seres Lenkdrehmoment erforderlich ist/ und der Strom des Motors groß wird und das Halbleiterelement/ d.h. der Transistor mit einer kleineren Kapazität wird verwendet/ um die Versorgung mit elektrischer Leistung entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit im dazwischenliegenden Geschwindigkeitsgebiet zu verändern, wo das Lenkdrehmoment und der Laststrom des Motors vermindert sind, auf welche Weise sich eine Miniaturisierung und Gewichtsverminderung der elektrischen Schaltvorrichtung ergibt.

Zudem wird gemäß dem erfindungsgemäßen elektrischen öldruck-Servolenksystem die ölpumpe gestoppt, um vom Servolenkzustand in den manuellen Lenkzustand im höheren Geschwindigkeitsgebiet umzuschalten, wo das Lenkdrehmoment nicht erforderlich ist, wodurch Lenkleistung gespart wird und die Stabilisierung beim Hochgeschwindigkeitslauf erwartet werden kann.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Ein elektrisches Öldruck-Servolenksystem für ein Fahrzeug mit einer ölpumpe, angetrieben durch einen Elektromotor um Leistungsstromungsmittel an einen Leistungszylinder zu liefern, wobei ein Lenkrad mit einem Steuerventil in Verbindung steht, um die Strömungsmittelversorgung zu steuern, und wobei ferner eine elektronische Schaltvorrichtung zur Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung des Motors dient, und zwar infolge der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit, und wobei ferner die elektrische Schaltvorrichtung Mittel zur kontinuierlichen Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung aufweist, und wobei zudem Mittel vorgesehen sind, um in diskontinuierlicher oder oder variabler Weise die Versorgung mit elektrischer Leistung zu steuern.

-Zi-.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

/, 1 J Elektrisches Öldruck-Servolenksystem für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch

eine durch einen Elektromotor (15) angetriebene ölpumpe zur Lieferung von Leistungsströmungsmittel an einen Leistungszylinder (16) ,

ein Lenkrad (11), verbunden mit einem Steuerventil (12) zur Steuerung der Versorgung mit Leistungsströmungsmittel, und

eine elektronische Schaltvorrichtung (21) zur Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung für den Motor infolge der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die elektronische Schaltvorrichtung Mittel aufweist, um in kontinuierlicher Weise die elektrische Leistungsversorgung zu steuern, und ferner mit Mitteln zur diskontinuierlichen oder variablen Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung .
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltvorrichtung (21) durch

'die Ausgangsgrößen von einem Geschwindigkeitsfühler zur Feststellung einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Antriebsfühler zur Feststellung eines Betriebszustandes des Fahrzeugs gesteuert ist.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur kontinuierlichen Steuerung der elektrischen LeistungsVersorgung durch die Ausgangsgröße des Antriebsfühlers betätigt werden, und zwar nachdem ein Motor zum Betrieb eines Wechselstromgenerators betätigt ist.
4. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur diskontinuierlichen oder variablen Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung durch die Ausgangsgröße des Geschwindigkeitsfühlers betätigt werden.
5. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Schaltvorrichtung normalerweise eine geringere Menge an elektrischer Leistung an den Motor liefert, um die Drehung der ölpumpe aufrechtzuerhalten, und zwar bei einer extrem niedrigen Geschwindigkeit, und wobei dann, wenn das Lenkrad betätigt wird, die elektronische Schaltvorrichtung eine abnehmende elektrische Leistungsmenge liefert, und zwar entsprechend dem Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den erwähnten Geschwindigkeitsfühler festgestellt wird, und wobei die Lieferung der elektrischen Leistung an den Motor erfolgt, um dadurch die Drehzahl der ölpumpe zu steuern.
6. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß irgendeines der Mittel zur kontinuierlichen Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung und der Mittel zur diskontinuierlichen oder variablen Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung alternativ betätigt wird.
7. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Bypass-Ventil (20) , welches mit dem Steuerventil gekuppelt ist, um die Verbindung zwischen den Kammern des Leistungszylinders herzustellen,

der durch das Leistungsströmungsmittel,abgegeben von dem Steuerventil, betätigt ist.
8. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Betrieb der Mittel zur diskontinuierlichen Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung dann gestartet wird, wenn der Betrieb der Mittel zur kontinuierlichen Steuerung der Versorgung der elektrischen Leistung vollendet ist und umgekehrt.
9. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb des Bypass-Ventils dann gestartet wird, wenn irgendein Betrieb der beiden erwähnten Mittel zur kontinuierlichen Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung und der Mittel zur diskontinuierlichen oder variablen Steuerung der elektrischen Leistungsversorgung vollendet ist oder wiederum gestartet wird.