DE3222631A1

DE3222631A1 - Servolenkvorrichtung

Info

Publication number: DE3222631A1
Application number: DE19823222631
Authority: DE
Inventors: Michio Abe; Naoyuki Maeda
Original assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Current assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1983-12-22
Also published as: FR2528785A1

Description

82-Y-5134

Servolenkvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkvorrichtung oder unterstützende Lenkvorrichtung der energieeinsparenden Bauart, bei der die Lenkhilfe oder -unterstützung der Drehzahl des Motors oder der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert werden kann.

Ganz allgemein ist es bereits bekannt, vorzugsweise bei einer Servolenkvorrichtung vorzusehen, daß die Leistungsströmungsmittelversorgung für einen Leistungszylinder (Betätigungsvorrichtung) erhöht wird, um eine Lenkhilfe für ein Lenkrad im Stoppzustand oder bei niedrigeren Laufgeschwindigkeitszuständen des Fahrzeugs vorzusehen, wohingegen die Leistungsströmungsmittelversorgung bei einem höheren Geschwindigkeitslaufzustand vermindert wird, um die Lenkhilfe oder Lenkunterstützung zu vermindern diese Weise die LaufStabilität zu erhöhen.

Zum Erhalt der obengenannten Eigenschaften bei einer Servolenkvorrichtung wurde gemäß der japanischen Patentpublikation No. 54-9774 vorgeschlagen, eine elektromagnetische Kupplung zu verwenden, um eine ölpumpe zu betreiben und zu steuern; die ölpumpe liefert das Leistungsströmungsmittel unter Verwendung der Motordrehüng, so daß dann, wenn am Lenkrad ein größerer Drehwinkel im Stoppzustand oder dem niedrigeren Geschwindigkeitszustand erforderlich ist, die elektromagnetische Kupplung zur Unterstützung der Lenkung betätigt wird, wenn der Drehwinkel des Lenkrades einen vorbestimmten Wert übersteigt. Da bei einer solchen konventionellen Vorrichtung jedoch das Ausmaß der Servolenkung durch den Drehwinkel des Lenkrades bestimmt wird, wird die Lenkhilfe plötzlich in der Nähe des vorbestimmten Drehwinkels angelegt, und dieser unstabile Zustand kann daher eine gefährliche Bedingung hervorrufen .

Die japanische Patentpublikation 54-111707 beschreibt ferner eine Servolenkvorrichtung, bei der die Leistungsströmungsmittelversorgung von einer ölpumpe an einen Leistungszylinder durch ein elektromagnetisches Bypass-Ventil gesteuert wird, oder durch ein Strömungseinstellventil infolge des Laufzustandes des Fahrzeugs eingestellt wird. Die Servolenkvorrichtung dieser Bauart verbraucht jedoch viel Energie und ist aus Energieeinsparungsgründen ungünstig, weil bei Laufzuständen des Fahrzeugs mit höherer Geschwindigkeit der.größte Teil des von einer ölpumpe abgegebenen Strömungsmittels darauffolgend ohne Arbeitswirkung an den öltank abgegeben wird, wobei die ölpumpe sich mit einer fortlaufend höheren Drehzahl proportional zur Drehzahl des Motors dreht.

Kürzlich getroffene Maßnahmen zur Energieeinsparung zeigen die Tendenz, die Motordrehzahl im Leerlaufzustand zu ver-

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mindern und das maximale Drehzahlgebiet anzuheben/ um so den Motor zu verkleinern und leichter zu bauen. Bei einer üblichen entsprechend der Drehzahl des Motors Leistungsströmungsmittel abgebenden ölpumpe treten Nachteile insoferne auf, als die Lenkleistung im Stoppzustand oder in einem Zustand extrem niedriger Drehzahl ausfällt, wobei nichtsdestoweniger Lenkleistung in hinreichendem Ausmaß erforderlich ist und wobei dann, wenn eine von der Pumpe abgegebene Leistungsströmungsmittelmenge in einem niedrigeren Ge.schwindigkeitszustand erhöht wird/ die Abgabemenge im Übermaß vergrößert wird und der Energieverbrauch groß wird.

Die Erfindung sieht eine verbesserte Servolenkvorrichtung vor, durch welche die obenerwähnten Nachteile überwunden werden. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Servolenkvorrichtung der Energie einsparenden Bauart vorzusehen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Servolenkvorrichtung anzugeben, bei der die Drehzahl einer ölpumpe infolge der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel des Lenkrades geändert werden kann, um dadurch die Lenkleistung zu ändern.

Diese sowie weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bevorzugten

Ausführungsbeispiels der Servolenkvorrichtung der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Kennlinien der Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drehzahl der

ölpumpe beim bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine Kennlinienkurve, welche die Beziehung zwischen der Drehzahl und der Abgabemenge der ölpumpe im Vergleich zwischen der Erfindung und dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Servolenkvorrichtung. Ein Steuerlenkrad 1 ist über ein Steuerventil 2 und ein Lenkgetriebe 3 mit einer Betätigungsvorrichtung 4 gekuppelt; die Betätigungsvorrichtung 4 und ein Verbindungsventil 5 stehen über Steuerventil 2 mit einer ölpumpe 6 mittels Leitung A und B in Verbindung. Das Steuerventil 2 steuert die Menge und die Strömungsrichtung des Leistungsströmungsmittels, welches von der ölpumpe 6 an die Betätigungsvorrichtung 4 infolge der Lenkoperation des Lenkrads 1 geliefert wird. Das Verbindungsventil 5 bewirkt das Schließen eines Bypass-Pfades zwischen den Versorgungsleitungen A und B der Betätigungsvorrichtung 4 dann, wenn ein Ventilglied des Ventils durch das Leistungsstromungsmittel in einer Pilotleitung C betätigt wird, welche durch die Drehung der ölpumpe 6 angelegten Öldruck trägt, wodurch ein Servolenkzustand bewirkt wird; das Ventil 5 bewirkt das öffnen des Bypass-Pfades zwischen der Versorgungsleitung A und B dann, wenn die ölpumpe 6 stockt oder deren Drehzahl sich in einem extrem niedrigen Geschwindigkeitszustand befindet, wodurch die Lenkleistung verloren geht und ein manueller Lenkzustand bewirkt wird. Eine sich drehende Welle eines Motors 7 ist mit der ölpumpe durch eine elektromagnetische Kupplung 8 mit einer linearen Übertragungskennlinie gekuppelt.

Auf dem Lenkrad 1 ist ferner ein Lenkfühler 9 vorgesehen, der beispielsweise einen kleinen Gleichstromgenerator

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aufweist und entsprechend der Lenkoperation des Lenkrades 1 ein elektrisches Signal abgibt. Ein Motordrehzahlfühler 10, angeordnet auf dem Motor 7, stellt beispielsweise Zündimpulse fest oder sieht eine Umwandlung in ein Analogsignal vor, und zwar durch Integration des Impulses, um ein elektrisches Ausgangssignal entsprechend der Motordrehzahl abzugeben. Ein Geschwindigkeitsfühler 12 stellt ebenfalls die Drehzahl eines Drahtkabels eines Geschwindigkeitsmessers fest, der mit einem Übertragungsgetriebe 11 gekuppelt ist und dieser Geschwindigkeitsfühler 12 liefert elektrische Signale entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Eine (nicht gezeigte) elektronische Steuerschaltung empfängt Ausgangssignale von einer Betriebsvorrichtung 13, d.h. die entsprechenden Ausgangssignale von dem Lenkfühler 9, dem Motordrehzahlfühler 10 und dem Geschwindigkeitsfühler 12, und dann, wenn das Lenkrad 1 betätigt wird und das Ausgangssignal vom Lenkfühler 9 daher empfangen wird, verstärkt die elektronische Steuerschaltung eine UND-Größe des Ausgangssignals vom Motordrehzahlfühler 10 und des Ausgangssignals vom Motordrehzahlfühler 12, um das verstärkte UND-Signal an die elektromagnetische Kupplung 8 anzulegen. Demgemäß wird eine auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende Kennlinie oder Charakteristik der elektromagnetischen Kupplung 8 mit der linearen Übertragungscharakteristik hinzugefügt, wodurch dann, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, ein Erregungsstrom einer Elektromagnetspule der elektromagnetischen Kupplung 8 einen Maximalwert erreicht, um die Drehung des Motors 7 zur ölpumpe 6 zu übertragen, und zwar ohne Schlupf, und dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert wird, wird der Erregungsstrom verringert, um den Schlupf zu vergrößern. Somit wird das durch die Elektromagnetspule der elektromagnetischen Kupplung 8 erzeugte

elektromagnetische Feld gesteuert, um elektrisch das Ausmaß des Schlüpfens der Kupplung zu steuern, so daß die Lenkleistung entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten werden kann. Obwohl im bevorzugten Ausführungsbeispiel die elektromagnetische Kupplung 8 durch das festgestellte oder detektierte Signal von dem Lenkfühler 9 nur bei der Lenkung gemäß der voreingestellten Übertragungsgröße betätigt wird, um dadurch die ölpumpe anzutreiben, so ist es möglich, daß die elektromagnetische Kupplung 8 kontinuierlich durch die detektierten Signale von sowohl dem Geschwindigkeitsfühler 12 als auch dem Motordrehzahlfühler 10 betätigt wird, und zwar über ein voreingestelltes variables Gebiet der Übertragungsgröße hinweg, um so die ölpumpe 6 anzutreiben. Es wird ebenfalls in einfacher Weise bewirkt/ daß die elektromagnetische Kupplung 8 entsprechend einer variablen Übertragungsgröße betätigt wird, und zwar auf der Basis des detektierten Signals vom Motordrehfühler 10/ um die Abgabegröße der ölpumpe 6 zu steuern. Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel ein Verbindungsventil 5 vorsieht, um beide Kammern der Betätigungsvorrichtung 4 zu umgehen (by-pass), und um den ölpfadwiderstand der Lenkung in einem nicht-unterstützenden Zustand· wenn die ölpumpe 6 gestoppt ist oder sich mit extrem niedriger Geschwindigkeit dreht, zu vermindern, so kann ferner das Verbindungsventil aus den Ölleitungen entfernt werden, und zwar im Hinblick auf eine kleine Erhöhung des Lenkdrehmoments im manuellen Lenkzustand, wenn die ölpumpe 6 das Leistungsströmungsmittel nicht abgibt und im Hinblick auf die mechanische Festigkeit des Steuerventils 2 (Torsionsstange). Vorzugsweise ist eine Pulverkupplung, eine Hysteresekupplung und dergl. für die elektromagnetische Kupplung mit linearer übertragungscharakteristik verfügbar, wobei erstgenannte Kupplung ein Magnetpulver verwendet, so daß in einem angeregten Zustand Drehmoment übertragen wird, und zwar durch die gegenseitig sich anziehende Kraft des Magnetpulvers und durch die Reibungskraft zwischen dem Pulver

und der Übertragungsoberfläche der Kupplung, während die letztgenannte Kupplung von solcher Art ist, daß eine nicht-kontaktierende Kupplung magnetisch ohne Verwendung einer mechanischen Reibungskraft erreicht wird.

Fig. 2 zeigt eine Fahrzeuggeschwindigkeits/Pumpendrehzahl-Kennlinie der Servolenkvorrichtung der Erfindung; in der Zeichnung bezeichnet al eine feste Drehkennlinie und Drehcharakteristik der ölpumpe, a2 bezeichnet eine Dämpfungsdrehkennlinie der ölpumpe, b bezeichnet eine auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende lineare Dämpfungsdrehkennlinie, und D bezeichnet einen Arbeitspunkt des Verbindungsventils. Ferner zeigt Fig. 3 eine Fahrzeuggeschwindigkeits/Pumpendrehzahl-Kennlinie, wo ein Energieeinspareffekt der erfindungsgemäßen Servolenkvorrichtung dargestellt ist, und zwar bezeichnet im einzelnen c1 eine ölpumpendrehkennlinie beim Lenken, c2 eine ölpumpenstoppkennlinie beim Nichtlenken und c3 eine aufwärmende, eine extrem niedrige Drehzahl besitzende Drehkennlinie der ölpumpe beim Nichtlenken. Gemäß Fig. 3 ist klar, daß die Leistungsströmungsmittelversorgung von der ölpumpe dann vermindert oder gestoppt wird, wenn die Servolenkung nicht erforderlich ist. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß das Verbindungsventil bei einem höheren Geschwindigkeitspunkt D¹ betätigt wird, um die beiden Kammern der Betätigungsvorrichtung zu umgehen, um so einen manuellen Lenkzustand zu bewirken.

Fig. 4 zeigt eine AJagabemenge/Drehzahl-Kennlinie der ölpumpe, um eine Abgabekennlinie der ölpumpe gemäß der Erfindung mit einer Abgabekennlinie einer ölpumpe zu vergleichen, die in einer konventionellen Servolenkung verwendet wird, wo die Leistungsströmungsmittelversorgung von der ölpumpe zum Leistungszylinder durch ein Strömungsmittel-

einstellventil eingestellt wird, und zwar gemäß dem Laufzustand des Fahrzeugs; in der Zeichnung bezeichnet d1 eine scheinbare Abgabekennlinie der Ölpumpe, d2 bezeichnet eine allgemeine Abgabekennlinie der Ölpumpe zu der die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende Kennlinie nicht hinzuaddiert ist (unter dieser Bedingung wird nicht-gebrauchtes Abgabeöl zum Tank mittels des Strömungseinstellventils zurückgebracht) und e bezeichnet die Abgabekennlinie der ölpumpe der Erfindung. Gemäß Fig. 4 ist das Gebiet I ein nicht gültiges Abgabegebiet und gemäß der Erfindung kann dann, wenn die elektromagnetische Kupplung mit der linearen übertragungskennlinie in der Nähe des Punktes P betrieben wird, die ölpumpe in effektiver Weise im Gebiet II betätigt werden, d.h. einem gültigen Endabgabegebiet.

Obwohl in dem in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel die elektromagnetische Kupplung 8 direkt mit der ölpumpe 6 gekuppelt werden kann, selbst wenn eine ölpumpe mit einer kleineren Größe, geringerem Gewicht und kleinerer Abgabemenge verwendet wird, so ist es möglich, übertragungsmittel zur Erhöhung der Drehzahl der ölpumpe zwischen der Kupplung und der ölpumpe vorzusehen, um dadurch die gewünschte Lenkleistung im Leerlaufzustand des Motors oder bei einem niedrigen Geschwindigkeitszustand zu erhalten.

Die Erfindung kann im Gegensatz zu einer EIN/AUS-Steuerung eine variable Lenkunterstützung vorsehen, und zwar entsprechend der voreingestellten Fahrzeuggeschwindigkeit; dies macht daher den Benutzer frei von einem Gefühl der Instabilität beim Lenken. Zudem kann gemäß der Erfindung der Wechsel zwischen dem Servolenkzustand und dem manuellen Lenkzustand druckfrei und glatt bewirkt werden, und zwar durch die Betätigung des Verbindungsventils, wodurch die Arbeitsweise des Lenkrades stabilisiert wird.

Die Zusammenfassung ist als ein Teil der Offenbarung anzusehen.

Claims

Patentansprüche

1.)Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug, bei welcher Bin ölpfad eines Steuerventils entsprechend einem Lenkvorgang eines Steuerrades gesteuert wird und Leistungsströmungsmittel von der ölpumpe an eine Betätigungsvorrichtung geliefert wird/ um den Lenkvorgang zu unterstützen, gekennzeichnet durch Mittel zum Antrieb der Ölpumpe, gekuppelt mit einem Motor durch eine elektromagnetische Kupplung (8), die eine Übertragungsgröße der Drehung des Motors ändern kann, und mit Betriebsmitteln zur Steuerung der Drehung der ölpumpe.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j. daß die Betriebsmittel die Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Motordrehzustand detektieren und ein Erregungssignal erzeugen, um die elektromagnetische Kupplung derart zu betätigen, daß die erwähnte Übertragungsgröße der Motordrehung infolge einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet / daß dann, wenn das Lenkrad betätigt wird, die Betriebsmittel die Lenkleistung oder einen Lenkwinkel detektieren und ein elektrisches Signal erzeugen, um die elektromagnetische Kupplung derart zu steuern, daß die ölpumpe nur beim Lenken angetrieben wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elektromagnetische Kupplung (8) zuvor durch ein voreingestelltes Signal betrieben wird, um die erwähnte ölpumpe (6) mit einem niedrigeren Geschwindigkeitszustand

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zu betreiben, und wobei dann, wenn das Lenkrad betätigt wird, das Anregungssignal zu dem voreingestellten Signal hinzuaddiert wird, um die elektromagnetische Kupplung kraftvoll anzutreiben.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Verbindungsventil zur Umgehung beider Kammern der Betätigungsvorrichtung vorgesehen ist, so daß dann, wenn die ölpumpe gestoppt oder mit einem extrem niedrigen Geschwindigkeitszustand gedreht wird, ein Servolenkzustand enterregt wird und zu einem manuellen Lenkzustand umgeändert wird.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsventil durch das von der ölpumpe abgegebene Leistungsströmungsmittel angetrieben wird, so daß dann, wenn die Drehzahl der ölpumpe einen vorbestimmten Wert übersteigt, das Ventil geschlossen ist, und daß dann, wenn die Drehzahl unterhalb des vorbestimmten Werts liegt, das Ventil geöffnet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elektromagnetische Kupplung eine Magnetpulver verwendende Pulverkupplung ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elektromagnetische Kupplung eine Hysteresekupplung ist, die einen Wirbelstromverlust oder einen Hystereseverlust verwendet.

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9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die übertragungsmittel einer geschwindigkeitserhöhenden Bauart zwischen der elektromagnetischen Kupplung und der ölpumpe vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elektromagnetische Kupplung entsprechend einer variablen Übertragungsgröße angetrieben wird, und zwar auf der Basis eines festgestellten Signals der Motordrehung, um eine Abgabegröße der ölpumpe zu steuern.