DE3622217A1 - Steering device with hydraulic power steering for a motor vehicle - Google Patents

Steering device with hydraulic power steering for a motor vehicle

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    • 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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Abstract

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Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einer bisher bekannten Lenk­ einrichtung dieser Art ist der elektrische Fahrantriebs­ motor des mit batterie-elektrischem Antrieb versehenen Kraftfahrzeuges über Richtungsschalter an die Spannungs­ quelle anlegbar, wobei der jeweils eingeschaltete Richtungs­ schalter gleichzeitig den die Pumpe der Lenkhilfskraft­ einrichtung antreibenden Elektromotor an Spannung legt, das heißt, sobald der Fahrantrieb auf Fahren geschaltet ist, läuft die Pumpe der Lenkhydraulik mit voller Drehzahl auch wenn das Fahrzeug geradeaus fährt und überhaupt keine Lenkbewegung erfolgt. Nachteile dieser Lösung sind, daß die maximale Geräuschentwicklung ständig auftritt, durch das häufige Einschalten ein höherer Verschleiß von Bürsten und Kollektor auftritt und eine große Anzahl von Verschleißteilen, nämlich Schützen und Relais erforderlich ist. The invention relates to a steering device according to the preamble of claim 1. In a previously known steering This type of device is the electric travel drive motor of the battery-electric drive Motor vehicle via direction switch to the voltage source can be created, with the respective switched on direction switch at the same time as the power steering pump device driving the electric motor, that is, as soon as the travel drive is switched to driving the steering hydraulic pump runs at full speed even if the vehicle is driving straight ahead and none at all Steering movement takes place. Disadvantages of this solution are that the maximum noise is constantly occurring through frequent switching on a higher wear of brushes and collector occurs and a large number of Wear parts, namely contactors and relays required is.  

Es ist auch bereits bekannt, in der Lenkwelle eine Drehmomentmeßeinrichtung vorzusehen und den Elektromotor der Pumpe abhängig von dem Drehmoment in der Lenkwelle an Spannung zu legen (DE-OS 29 15 809). In diesem Fall wird also die Pumpe der Lenkhilfskrafthydraulik erst dann angetrieben, wenn ein Drehmoment in der Welle durch eine Handkraft erzeugt wird. Das ist auch bei einer anderen bereits vorgeschlagenen Lösung der Fall, bei der an den Leitungen, die zum Lenkzylinder führen, Drucksensoren angeordnet sind und dann, wenn von Hand in diesen Leitungen ein Druck aufgebaut worden ist, der mit der Pumpe verbundene Elektromotor angesteuert wird. In diesem Fall ist das Auslösen des Ansteuerns abhängig von dem Widerstand gegen Verdrehen um eine vertikale Achse den die Räder auf der Fahrbahn finden, das heißt, nur dann wird eingeschaltet, wenn auch tatsächlich eine größere Kraft zum Lenken erfor­ derlich ist. Bei kleinen Kräften wird über die rein mechanische Notlenkmitnahme gelenkt.It is also known to have a steering shaft To provide torque measuring device and the electric motor the pump depending on the torque in the steering shaft to put voltage (DE-OS 29 15 809). In this case so the pump of the power steering hydraulic system only then driven when a torque in the shaft by a Hand force is generated. It is the same with another already proposed solution the case where the Lines leading to the steering cylinder, pressure sensors are arranged and then by hand in these lines a pressure has been built up that is connected to the pump Electric motor is controlled. In this case it is Triggering of the control depending on the resistance against Turning the wheels on a vertical axis Find lane, that is, only then is switched on, if actually a greater force is needed to steer is such. With small forces, the pure mechanical emergency steering drive steered.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, bei der während der Fahrbereitschaft auch eine ständige Lenkbereitschaft vorhanden ist, andererseits aber die Geräuscherzeugung im Leerlauf bzw. in allen Zeiten, in denen keine Lenkhilfskraft benötigt wird, zu vermindern. Ferner soll die Lebensdauer des Elektromotors erhöht und eine durch Verminderung der Anzahl der Einzelteile auf das wirklich erforderliche Minimum kostengünstige Lösung geschaffen werden.The invention has for its object a solution to create, while also ready to drive there is a constant willingness to drive, on the other hand but the generation of noise at idle or at all times, in which no power steering assist is required. Furthermore, the life of the electric motor should be increased and one by reducing the number of individual parts the really necessary minimum inexpensive solution be created.

Diese Aufgabe wird bei einer Lenkeinrichtung gemäß Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. This task is performed in a steering device according to Ober Concept of claim 1 by the in the mark of the specified features solved.  

Umgekehrt kann bei einer Lenkeinrichtung für ein Kraftfahr­ zeug, insbesondere Flurförderzeug, vorzugsweise einen Gabelstapler, mit einem mit der Lenkwelle verbundenen Lenkhandrad und mit einem andererseits mit der Lenkwelle verbundenen, ständig von einem Ölstrom durchströmten Lenkventil und mit einer antriebsseitig mit einem über ein Steuersystem mit einer Spannungsquelle verbindbaren Elektromotor verbundenen Hydraulikpumpe, an deren Förderleitung das Lenkventil angeschlossen ist, wobei an mindestens eine der hydraulischen Leitungen des Lenk­ systems mindestens ein Drucksensor angeschlossen ist, der mit dem Steuersystem zum Ansteuern des Elektromotors in Verbindung steht, die Erfindung darin gesehen werden, daß der Drucksensor in der Förderleitung der Pumpe ange­ ordnet ist.Conversely, with a steering device for a motor vehicle stuff, especially industrial truck, preferably one Forklift, with one connected to the steering shaft Steering handwheel and on the other hand with the steering shaft connected, constantly flowed through by an oil flow Steering valve and with a drive side with an over a control system connectable to a voltage source Electric motor connected hydraulic pump, at the Delivery line the steering valve is connected, wherein to at least one of the hydraulic lines of the steering systems at least one pressure sensor is connected, the one with the control system for controlling the electric motor the invention can be seen in that the pressure sensor in the delivery line of the pump is is arranged.

Besonders zweckmäßig ist, wenn die Steuereinrichtung eine Impulssteuerelektronik mit getakteter Endstufe ist.It is particularly useful if the control device Pulse control electronics with a clocked output stage.

Bei einer zweckmäßigen und einfachen Ausgestaltungsform ist die Steuereinrichtung derart ausgelegt, daß beim Einschalten des Schaltschlosses des Fahrzeuges, das heißt, in dem Moment, wo Fahrbereitschaft hergestellt wird, der Elektromotor auf eine Minimaldrehzahl angesteuert wird, während bei Überschreiten des Grenzwertes des Druckes am Drucksensor auf die Maximaldrehzahl, die im Betrieb jemals erforderlich ist, geschaltet wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß mehrere Drehzahlstufen vorge­ sehen sind und entsprechend mehrere Druckschwellenwerte am Drucksensor vorgesehen sind, wobei jedem Druckschwellen­ wert eine bestimmte Antriebsdrehzahl des Motors zugeordnet ist. Desto höher die Stufenzahl bis schließlich zur stufen­ losen Hochsteuerung, desto besser wird die Anpassung, aber desto aufwendiger wird auch die Herstellung und praktisch hat sich gezeigt, daß mit zwei oder auch nur einer Stufe eine durchaus befriedigende Lösung erzielt werden kann, das heißt drei Schaltzuständen: Aus, Minimum, Maximum.With a practical and simple design the control device is designed such that when Switching on the key switch of the vehicle, that is, the moment that driving readiness is established, the Electric motor is driven to a minimum speed, while when the pressure limit is exceeded on the pressure sensor to the maximum speed during operation ever required is switched. But it can also be provided that several speed levels are pre-selected are seen and accordingly several pressure threshold values are provided on the pressure sensor, each pressure thresholds value assigned a specific drive speed of the motor is. The higher the number of levels until finally to levels loose control, the better the adjustment, but the more complex it is to manufacture and In practice it has been shown that with two or only  achieved a completely satisfactory solution in one step three switching states: off, minimum, Maximum.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Schaltschemas erläutert.The invention is described below with reference to the drawing illustrated circuit diagrams explained.

Die Pumpe 1 saugt über eine Leitung 2 aus einem Behälter 3 an und fördert in eine Förderleitung 4, an die ein Lenk­ ventil 5 angeschlossen ist, das seinerseits an die in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Lenkwelle angeschlossen ist.The pump 1 sucks in via a line 2 from a container 3 and promotes in a delivery line 4 to which a steering valve 5 is connected, which in turn is connected to the steering shaft not shown in the drawing.

Von dem Lenkventil 5 aus führen zwei Leitungen 6 und 7 zu je einem der beiden Druckräume 8 und 9 des Lenkzylinders 10. Von dem Lenkventil 5 geht weiterhin eine Rücklaufleitung 11 zu dem Behälter 3.From the steering valve 5 , two lines 6 and 7 lead to one of the two pressure chambers 8 and 9 of the steering cylinder 10 . A return line 11 continues from the steering valve 5 to the container 3 .

Die Welle 12 der Pumpe 1 wird von einem Elektromotor 13 aus angetrieben, der über eine Impulssteuerung 14 an die Batterie 15 anschließbar ist, wobei die Verbindung zwischen der Impulssteuerung 14 und dem Elektromotor 13 durch eine elektrische Leitung 16 hergestellt ist.The shaft 12 of the pump 1 is driven by an electric motor 13 , which can be connected to the battery 15 via a pulse control 14 , the connection between the pulse control 14 and the electric motor 13 being established by an electrical line 16 .

In der Förderleitung 4 der Pumpe 1 ist ein Drucksensor 17 angeordnet, der über eine Ansteuerleitung 18 mit der Impulssteuerung 14 verbunden ist. In der Ansteuerleitung 18 ist ein vom Drucksensor 17 angesteuerter Schalter 21 an­ geordnet.A pressure sensor 17 is arranged in the delivery line 4 of the pump 1 and is connected to the pulse control 14 via a control line 18 . In the control line 18 a switch 21 controlled by the pressure sensor 17 is arranged.

In einer der Verbindungsleitungen 19 zwischen Spannungs­ quelle 15 und Impulssteuerung 14 ist weiterhin ein Schaltschloßschalter 20 angeordnet. In one of the connecting lines 19 between voltage source 15 and pulse control 14 , a switch switch 20 is also arranged.

Die Wirkungsweise ist folgende: Um das Fahrzeug fahrbereit zu machen, muß der Schaltschloßschalter betätigt, nämlich geschlossen, werden und somit wird die Impulssteuerung 15 an die Spannungsquelle 14 gelegt. Die Impulssteuerung 14 ist derart ausgelegt, daß der Motor 13 zumindest auf eine vorgegebene Mindestdrehzahl angetrieben wird. Diese Mindest­ drehzahl reicht aus, damit die Pumpe 1 einen Förderstrom erzeugt, der dem Lenkventil 5 zufließt. Wird nicht gelenkt, sind im Lenkventil 5 die Schlitze offen und das von der Pumpe 1 durch die Förderleitung 4 geförderte Druckmittel fließt drucklos durch die Leitung 11 ab. Wird jedoch eine Lenkbewegung eingeleitet, werden die Schlitze im Lenk­ ventil 5 verengt und damit ein Druck in der Förderleitung 4 aufgebaut. Dieser Druck in der Förderleitung 4 löst über den Drucksensor 17 ein Signal aus, welches den Schalter 21 betätigt mit der Folge, daß über die Leitung 18 ein Signal an die Impulssteuerung 14 geleitet wird. Durch dieses Signal wird die Impulssteuerung 14 derart beeinflußt, daß diese nunmehr über die Leitung 16 den Elektromotor 13 an eine Spannung legt, die bewirkt, daß der Elektromotor 13 mit der höchsten Drehzahl umläuft, die für den Betrieb der Lenkhydraulik erforderlich sein könnte. Ist der Lenkvorgang beendet, ist das Lenkventil 5 wieder auf drucklosen Umlauf geschaltet, der Druck in der Förder­ leitung 4 sinkt ab und damit auch das Signal des Drucksensors 17, so daß der Schalter 21 öffnet und die Impulssteuerung 16 den Motor 13 wieder an die der Minimaldrehzahl zugeordnete Spannung legt.The mode of operation is as follows: In order to make the vehicle ready to drive, the switch lock switch must be actuated, namely closed, and thus the pulse controller 15 is connected to the voltage source 14 . The pulse controller 14 is designed such that the motor 13 is driven at least to a predetermined minimum speed. This minimum speed is sufficient for the pump 1 to generate a flow that flows to the steering valve 5 . If there is no steering, the slots in the steering valve 5 are open and the pressure medium delivered by the pump 1 through the delivery line 4 flows through line 11 without pressure. However, if a steering movement is initiated, the slots in the steering valve 5 are narrowed and thus a pressure builds up in the delivery line 4 . This pressure in the delivery line 4 triggers a signal via the pressure sensor 17 , which actuates the switch 21 , with the result that a signal is passed to the pulse control 14 via the line 18 . This signal influences the pulse control 14 in such a way that it now applies the electric motor 13 to a voltage via the line 16 , which causes the electric motor 13 to rotate at the highest speed which could be required for the operation of the steering hydraulics. If the steering process is complete, the steering valve 5 is switched back to unpressurized circulation, the pressure in the delivery line 4 drops and thus also the signal from the pressure sensor 17 , so that the switch 21 opens and the pulse control 16 returns the motor 13 to the Minimum speed assigned voltage.

Ein Vorteil dieser Einrichtung ist, daß der Schaltvorgang für den Elektromotor unabhängig von der Reibung zwischen Rad und Fahrbahn und frei von Rückwirkungen äußerer Kraft­ einwirkung auf Lenkachse und Räder ist. Die Impuls­ steuerung 14 ist eine Elektronik mit getakteter Endstufe, in der die Grunddrehzahl eingestellt wird. Ein zweiter grundsätzlich vorzunehmender Einstellvorgang ist der Ansprechdruck des Drucksensors 17. Während bei den Einrichtungen mit Drucksensor an den zum Lenkzylinder führenden Leitungen erfahrungsgemäß einerseits eine erheblich Handkraft erforderlich ist, ehe die hydraulische Lenkhilfskraftunterstützung wirksam wird, und im Augenblick des Wirksamwerdens, das heißt des Einsetzens bzw. Einschaltens des Pumpenaggregates, ein spürbarer Ruck am Lenkrad fühlbar wird, ist bei der Einrichtung gemäß der Erfindung ein ruckfreier Betrieb mit kleiner Kraft am Lenkhandrad möglich.An advantage of this device is that the switching process for the electric motor is independent of the friction between the wheel and the road and free from the effects of external forces acting on the steering axle and wheels. The pulse control 14 is electronics with a clocked output stage, in which the basic speed is set. A second adjustment process to be carried out in principle is the response pressure of the pressure sensor 17 . While experience shows that devices with a pressure sensor on the lines leading to the steering cylinder, on the one hand, require a considerable amount of manual force before the hydraulic power steering assistance takes effect, and when the pump unit comes into effect, i.e. when the pump unit is activated or switched on, a noticeable jerk is felt on the steering wheel , jerk-free operation with small force on the steering handwheel is possible in the device according to the invention.

Claims (4)

1. Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Flurförderzeug, vorzugsweise Hublader, mit einem mit der Lenkwelle verbundenen Lenkhandrad und einem andererseits mit der Lenkwelle verbundenen, ständig von einem Ölstrom durchströmten Lenkventil und mit einer antriebsseitig mit einem mit einer Spannungsquelle verbindbaren Elektromotor verbundenen Hydropumpe, an deren Förderleitung das Lenkventil angeschlossen ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
  • a) der Elektromotor (13) ist mit der Spannungsquelle (15) über ein mindestens drei Schaltzustände (ein-Minimum- Maximum) zulassendes Steuerorgan (14) und über einen Schloßschalter (20) verbindbar,
  • b) in der Förderleitung (4) der Pumpe (1) ist ein mit dem Steuersystem (14) verbundener, bei überschreiten eines Grenzwertes des Druckes das Steuersystem auf eine höhere Ausgangsleistung schaltender Drucksen­ sor vorgesehen.
1. A steering device for a motor vehicle, in particular an industrial truck, preferably a loader, with a steering handwheel connected to the steering shaft and, on the other hand, a steering valve connected to the steering shaft and constantly flowed through by an oil flow, and with a hydraulic pump on the drive side connected to an electric motor that can be connected to a voltage source Delivery line the steering valve is connected, characterized by the combination of the following features:
  • a) the electric motor ( 13 ) can be connected to the voltage source ( 15 ) via a control member ( 14 ) which permits at least three switching states (a minimum-maximum) and via a lock switch ( 20 ),
  • b) in the delivery line ( 4 ) of the pump ( 1 ) is connected to the control system ( 14 ), if a limit value of the pressure is exceeded, the control system is provided with a higher output power switching pressure sensor.
2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem eine Impulssteuerelektronik mit getakteter Endstufe ist.2. Steering device according to claim 1, characterized in that the control system with pulse control electronics clocked power amplifier. 3. Verfahren zum Betreiben einer Lenkeinrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einschalten des Schaltschlosses (20) der Elektromotor (13) auf Minimaldrehzahl angesteuert wird und bei Überschreiten eines Schwellenwertes des Druckes an dem Drucksensor (17) auf maximale Betriebsdrehzahl gesteuert wird.3. A method of operating a steering device according to claim 1 or claim 2, characterized in that when the switch lock ( 20 ) is switched on, the electric motor ( 13 ) is driven to the minimum speed and when a threshold value of the pressure at the pressure sensor ( 17 ) is exceeded to the maximum operating speed is controlled. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schwellenwerte für den Druck und mehrere, jeweils einem Schwellenwert des Druckes zugeordnete vorbestimmte Drehzahlen vorgesehen sind und mit steigendem Druck der Reihe nach angesteuert werden.4. The method according to claim 3, characterized in that multiple pressure thresholds and multiple, each assigned to a threshold value of the pressure predetermined speeds are provided and with increasing pressure can be controlled in sequence.
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