DE3220313C2 - - Google Patents
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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- B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Öldruck-Servolenksystem
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im allgemeinen ist eine höhere Lenkleistung zum Betrieb
des Lenkrads eines Fahrzeugs dann erforderlich, wenn dieses
schrittweise oder mit einer geringeren
Geschwindigkeit fährt, wie beispielsweise beim
Parken des Fahrzeugs oder beim Einfahren in die Garage.
Sowohl kleine als auch
große Fahrzeuge sind heutzutage häufig mit einem Servolenksystem ausgestattet,
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 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 für das 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 Strömungsmittel, 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 Strömungsmittel vermindert wird, damit
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.
Die GB-OS 20 86 323 beschreibt ein elektrisches Öldruck-Servolenksystem,
bei dem ein Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler vorgesehen
ist, der mit einer Steuervorrichtung in Verbindung steht. Die
Steuervorrichtung dient zur Betätigung eines Relais,
dessen Schaltkontakte eine elektrische Leistungsquelle mit einem
Elektromotor verbinden können, der zum Antrieb einer Ölpumpe
dient. Ferner ist ein Thyristor oder ein Transistor vorgesehen,
der ebenfalls eine Verbindung zwischen der elektrischen
Leistungsquelle und dem Elektromotor herstellen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Servolenksystem gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszulegen, daß sich Strömungsmittelversorgung
vermindert, damit sich das Lenkrad bei normalem
oder bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb schwer dreht, wodurch
verhindert wird, daß das Lenkdrehmoment übermäßig abnimmt,
während die Versorgung mit Strömungsmittel erhöht
wird, um ein ausreichendes Lenkdrehmoment dann zu erhalten,
wenn ein größeres Lenkdrehmoment beispielsweise bei
niedriger Geschwindigkeit oder im Standzustand erforderlich
ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem
Servolenksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen vor.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Weitere Vorteile 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
der 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, und zwar insbesondere
eine Beziehung zwischen dem Lenkstrom und der
Fahrzeuggeschwindigkeit;
Fig. 6 eine Fahr- oder Laufkennlinie des bevorzugten
Ausführungsbeispiels gemäß 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 einem Versorgungsanschluß P, als auch
einem Rückflußanschluß T einer Ölpumpe 14 verbunden, und
die Ausgangsseitenanschlüsse 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
Anschluß P der Ölpumpe die Betätigungsstange des Leistungszylinders
nach rechts oder links bewegt. Der Gegendruck des
Leistungszylinders wird an den Rückführanschluß 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 durch die 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 Lenkantriebsfühler 31
(EIN-AUS-Kontrolle) gesteuert 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 zu
der erwähnten einen Klemme der Batterie 30 bzw. der
erwähnten einen Klemme des Motors parallel geschaltet 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 vorzuseshen. 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 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 Motorschlüssel-
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 Anstieg der Ausgangsspannung
des Wechselstromgenerators, un zwar geschieht dies
beispielsweise mit einer Verzögerung von 1 bis 2 Sekunden.
Wenn als nächstes die elektrische Leistung infolge des An
triebsfühlersignals angelegt 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
Betriebsgebiet 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 Ampère
gehalten.
Es ist bekannt, daß eine größere Lenklast bei einer Fahr
zeuggeschwindigkeit von 0 oder einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit
erforderlich ist. In einem solchen Lenkzustand
ist es zweckmäßig, das 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 vom Versorgungsanschluß
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 Fahrers mit Leistung zu versorgen. Nach Vollendung
des Lenkvorgangs wird der Gegendruck des
Leistungsströmungsmittels von der anderen Kammer zum Rückflußanschluß
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
erfolgt ein Abfall von einem Punkt I¹ zu einem Punkt I²
längs der Lenkstromkurve L2 gemäß Fig. 2. Das heißt, Fig. 2
zeigt, daß der Rotorstrom i von ungefähr 50 Ampère auf
ungefähr 20 Ampère 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 30
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 vom
Versorgungsanschluß P der Ölpumpe 14 geliefert werden kann.
Bis die Fahrzeuggeschwindigkeit als nächstes ungefähr
60 km pro Stunde nach Übersteigen 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, einen gesteuerten Si-Gleichrichter oder
dgl. mit einem Gate zu verwenden, um die EIN-AUS-Zeitperiode
durch Anlegen eines Spannungssignals 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
Punkt I² auf den Punkt I³ längs der Lenkstromkurve L2 gemäß
Fig. 2 ab. Das heißt, in Fig. 2 nimmt der Rotorstrom i
im Transistorschaltgebiet von ungefähr 20 Ampère auf ungefähr
15 Ampère ab, und die Geschwindigkeit dieser Abnahme
ist sehr klein, verglichen mit der Geschwindigkeit bei
der Abnahme des Rotorstroms von ungefähr 50 Ampère auf ungefähr
20 Ampère 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 16 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) n 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
ν kommt, wenn der Rotorstrom i, wie in Fig. 2
gezeigt, schnell in dem Relais EIN-Gebiet 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
Punkten I³ und S4 umgeschaltet werden.
Nachdem somit der Rotorstrom i auf den Punkt I³ längs der
Lenkstromkurve L2 oder auf die Drehzahl n 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 n 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 n 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 vom Geschwindigkeitsfühler 32 nicht verwendet
wird. Wie die Kurven L5 und L6 zeigen, so wird im
Zustand mit extrem niedriger Geschwindigkeit die Drehzahl n
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
Leistungsströmungsmittelmenge Genüge getan wird. Das bedeutet,
daß das ansteigende Ansprechen der Drehung des Motors
verbessert wird durch die Hilfsbasis-Rotation bei der
Stopplenkung oder bei Lenkung bei extrem niedriger Geschwindigkeit.
Wenn, wie oben beschrieben, die Drehzahl n 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 Geschwindigkeitsfühler32.
Durch die Betätigung des Bypass-Ventils wird der Anschluß A
der Ölpumpe 14 mit dem Anschluß 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 Leistungsströmungsmittelmenge, 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 Fahrgeschwindigkeit
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 Fahrzeuggeschwindigkeitsgebiet
(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 schwerer
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 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 größeres
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.
Claims (4)
1. Elektrisches Öldruck-Servolenksystem für ein Fahrzeug zur
Hilfskraftunterstützung der vom Fahrer aufgebrachten Lenkkraft mittels von einer
durch einen Elektromotor (15) angetriebenen Ölpumpe eines gelieferten
Strömungsmittels, wobei folgendes vorgesehen ist:
eine elektrische Leistungsquelle (30),
eine Schaltvorrichtung (21) mit einem elektromagnetischen Relais (22) und einem Halbleiterschaltelement (25) zur Änderung der Versorgung mit elektrischer Leistung von der elektrischen Leistungsquelle (30) an den Elektromotor (15);
einen Geschwindigkeitsfühler (32) zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit;
einen Lenkantriebsfühler (31) zum Detektieren des Lenkzustandes des Lenkrades; und
eine auf die Ausgangssignale von Geschwindigkeitsfühler und Lenkantriebsfühler ansprechende Steuervorrichtung (26) zur Steuerung der Anzahl von Umdrehungen/Zeiteinheit des Elektromotors durch die Schaltvorrichtung (21),
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Lenkrad betätigt wird, die Steuervorrichtung (26) in einem ersten Betriebszustand ein erstes Steuersignal zur Betätigung des elektromagnetischen Relais (22) zur Drehung des Elektromotors (15) mit einer hohen Drehzahl/Zeiteinheit abgibt, und daß die Steuervorrichtung (26) in einem zweiten Betriebszustand ein zweites Steuersignal abgibt, und zwar zur Betätigung des Halbleiterschaltelements (25) derart, daß die Anzahl der Umdrehungen/Zeiteinheit des Elektromotors vermindert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.
eine elektrische Leistungsquelle (30),
eine Schaltvorrichtung (21) mit einem elektromagnetischen Relais (22) und einem Halbleiterschaltelement (25) zur Änderung der Versorgung mit elektrischer Leistung von der elektrischen Leistungsquelle (30) an den Elektromotor (15);
einen Geschwindigkeitsfühler (32) zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit;
einen Lenkantriebsfühler (31) zum Detektieren des Lenkzustandes des Lenkrades; und
eine auf die Ausgangssignale von Geschwindigkeitsfühler und Lenkantriebsfühler ansprechende Steuervorrichtung (26) zur Steuerung der Anzahl von Umdrehungen/Zeiteinheit des Elektromotors durch die Schaltvorrichtung (21),
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Lenkrad betätigt wird, die Steuervorrichtung (26) in einem ersten Betriebszustand ein erstes Steuersignal zur Betätigung des elektromagnetischen Relais (22) zur Drehung des Elektromotors (15) mit einer hohen Drehzahl/Zeiteinheit abgibt, und daß die Steuervorrichtung (26) in einem zweiten Betriebszustand ein zweites Steuersignal abgibt, und zwar zur Betätigung des Halbleiterschaltelements (25) derart, daß die Anzahl der Umdrehungen/Zeiteinheit des Elektromotors vermindert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Zustand ein Zustand ist, wo das Ausgangssignal von dem
Geschwindigkeitsfühler (32) einen Nullwert der Fahrzeuggeschwindigkeit
oder einen relativ niedrigen Geschwindigkeitswert
unterhalb eines vorbestimmten Wertes angibt, und
daß der zweite Zustand ein solcher ist, wo daß Ausgangssignal
eine Geschwindigkeit oberhalb des vorbestimmten Werts
angibt.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Zustand ein Zustand ist, wo das Ausgangssignal vom
Lenkantriebsfühler (31) eine relativ hohe Last oberhalb eines
vorbestimmten Werts anzeigt, und daß der zweite Zustand ein
Zustand ist, wo das Ausgangssignal eine relativ geringe
Last unterhalb eines vorbestimmten Wertes anzeigt.
4. System nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuervorrichtung ein "stand-by"-Signal
abgibt zur Betätigung des elektromagnetischen Relais (22)
oder des Halbleiterschaltelements (25) in einem Nichtlenkzustand,
um so den Elektromotor mit einer festen
Basisdrehzahl zu drehen.
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