DE4023943C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Servobremsanlage für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bestimmte Servolenkanlagen für Kraftfahrzeuge sind so ausgelegt, daß die den Lenkvorgang unterstützende Hilfskraft mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ab­ nimmt, so daß das Lenkrad bei sich langsam bewegendem oder stehendem Fahrzeug leicht eingeschlagen werden kann, während bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ein übermäßiges Einschlagen des Lenkrads unterbunden wird.

Ein normales Kraftfahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern neigt bei Rückwärtsfahren zum Gieren und zu einem Verlust der Laufstabilität, im Gegensatz zur Vorwärtsfahrt. Wenn nun bei einer herkömmlichen Servolenkanlage die Hilfskraft mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit nach einer bestimmten Funktion abnimmt, und diese Abhängig­ keit zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Hilfskraft bei Vorwärtsfahrt und bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs die gleiche ist, so ergibt sich der Nachteil, daß das Gieren des Fahrzeugs bei Rückwärtsfahrt praktisch in keiner Weise unterdrückt wird.

In der DE 38 31 932 A1 ist eine Servolenkanlage der eingangs genannten Art beschrieben, die durch zwei verschiedene Lenkmodi gekennzeichnet ist. Der Fahrer hat bei diesem Fahrzeug die Möglichkeit der Wahl zwischen einer sportlichen Fahrweise und einer normalen Fahrweise. Die Auswahl der Fahrweise erfolgt durch einen Umschalter. Damit wird auch die Lenkung beeinflußt. Die oben angesprochenen Probleme bei der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeugs lassen sich dadurch jedoch nicht lösen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Servolenkanlage zu schaffen, bei der das Gieren des Fahrzeugs und wirksam unterdrückt werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 an­ gegebene Erfindung.

Eine erfindungsgemäße Servolenkanlage für ein Kraft­ fahrzeug, das mit einem Lenkrad über die Vorderräder gelenkt wird, weist eine Hilfskrafteinrichtung zum Unterstützen des Lenkrads beim Einschlagen der Räder auf, einen Sensor für die Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Steuereinrichtung, die die Hilfseinrichtung derart steuert, daß die Hilfskraft, mit der die Hilfs­ krafteinrichtung das Lenkrad unterstützt, mit zu­ nehmender Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt; dabei be­ steht die Besonderheit gemäß der Erfindung darin, daß die Steuereinrichtung eine Rückwärtsfahrt-Detek­ toreinrichtung aufweist, die feststellt, wann das Fahrzeug rückwärts fährt, und die Hilfskraft mit zu­ nehmender Fahrzeuggeschwindigkeit bei Rückwärtsfahrt rascher reduziert als bei Vorwärtsfahrt.

Durch diese Ausgestaltung der Servolenkanlage ist das Lenkrad dann, wenn das Fahrzeug mit gegebener Geschwindigkeit rückwärts fährt, schwerer zu bewe­ gen, als wenn das Fahrzeug bei einer solchen Ge­ schwindigkeit vorwärts fährt. Dadurch neigt das Fahrzeug bei Rückwärtsfahrt weniger zum Gieren und verliert nicht oder praktisch nicht die Laufstabili­ tät während der Rückwärtsfahrt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Aus­ führungsbeispiels einer Servolenkan­ lage, bei der die Erfindung Anwendung findet,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Bei­ spiels für ein Steuerventil in der Servolenkanlage,

Fig. 3 eine Ansicht der Gegendruck-Geschwin­ digkeits-Kennlinie, gemäß welcher bei der erfindungsgemäßen Servolenkanla­ ge die Steuereinheit den Gegendruck steuert, und

Fig. 4 eine Kennlinie, gemäß der die Steuer­ einheit bei einer anderen Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Servolenk­ anlage den Gegendruck steuert.

Nach den Fig. 1 und 2 ist am unteren Ende einer mit dem Lenkrad 1 gekoppelten Lenksäule 2 ein Ritzel 3 angeord­ net, welches mit einer Zahnstange 41 kämmt, die an einer Lenkstange 4 ausgebildet ist. Dadurch wird die Lenkstange 4 in Querrichtung des Fahrzeugs ansprechend auf ein Einschlagen des Lenkrads 1 bewegt, und dadurch wiederum werden die (nicht dargestellten) Vorderräder über Verbindungsgestänge und Gelenkarme eingeschlagen.

An der Lenkstange 4 ist eine Kolben-Zylinder-Anordnung 5 montiert. Sie umfaßt einen Zylinderkörper 51, der an dem Fahrzeugkörper befestigt ist, und einen Kolben 52, der einstückig mit der Lenkstange 4 ausgebildet ist und den Innenraum des Zylinderkörpers 1 in zwei Kammern 51A und 51B unterteilt.

Die Kammern 51A und 51B stehen mit einem Dreh-Steuer­ ventil 10 über Hydraulikleitungen 61 bzw. 62 in Ver­ bindung. Das Steuerventil 10 ist an der Lenksäule 2 montiert.

An das Steuerventil 10 sind eine Druckleitung 43 am Auslaß einer Ölpumpe 6 und eine Rücklaufleitung 64, die zu einem Reservoir 7 führt, angeschlossen.

Wie in Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist, enthält das Steuerventil 10 ein Umschaltventil 11 und einen Gegenkraftmechanismus 12.

Das Umschaltventil 11 liefert Fluiddruck an eine der Kammern 51A und 51B, abhängig von der Drehrichtung des Lenkrads 1.

Der Gegenkraftmechanismus 12 umfaßt eine Gegenkraft­ kammer 12a, die mit einer Zweigleitung 65 in Verbin­ dung steht, die von der Druckleitung 63 abzweigt, und einen Kolben 12B, der den Druck in der Gegen­ kraftkammer 12a empfängt. Der Gegenkraftmechanismus 12 erhöht die Kraft, die erforderlich ist, um das Lenkrad 1 zu drehen, wenn der Druck in der Gegen­ kraftkammer 12a zunimmt, d.h. er erhöht die Kraft zum Hemmen einer Torsionsstange, die mit dem Lenk­ rad 1 verbunden ist, um so die Hilfskraft abzu­ schwächen. Weiter zweigt von der Zweigleitung 65 eine Zweigleitung 66 ab, die mit der Rücklauflei­ tung 64 verbunden ist. Ein Paar veränderlicher Ein­ schnürungen oder Drosseln 13 und 14, die miteinander gekoppelt sind, befinden sich in der Zweigleitung 65 stromauf der Verbindung der Zweigleitung 66 mit der Zweigleitung 65 bzw. in der Zweigleitung 66.

Die veränderlichen Drosseln 13 und 14 sind mitein­ ander derart gekoppelt, daß, wenn die Öffnung der einen Drossel größer wird, die Öffnung der anderen Drossel kleiner wird. Wenn die Öffnung der Drossel 13 in der Zweigleitung 65 von Null an zunimmt und die Öffnung der Drossel 13 in der Zweigleitung 66 von einem Maximun abnimmt, nimmt der Druck in der Gegenkraftkammer 12a (der Gegendruck) zu, und die Hilfskraft wird abgeschwächt (d.h. das Lenkrad läßt sich schwerer drehen).

Die veränderlichen Drosseln 13 und 14 werden von einer mit einer CPU ausgestalteten Steuereinheit 30 gesteuert.

Die Steuereinheit 30 empfängt Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 21, der die Fahr­ zeuggeschwindigkeit erfaßt, von einem Lenkwinkel- Sensor 22, der an der Lenksäule 2 vorgesehen ist, und einen Rückwärtsgang-Sensor 23, der fest­ stellt, daß das Getriebe auf Rückwärtsfahrt steht. Damit steuert die Steuereinheit die Drosseln 13 und 14 nach einem vorbestimmten Steuerprogramm auf der Grundlage der von den Detektoren gelie­ ferten Signale. Die in den Fig. 1 und 2 darge­ stellten Elemente sind an sich bekannt (US-Patente 30 99 167; 40 34 825 und 44 34 866).

In einer Ausführungsform der Erfindung steuert die Steuereinheit 30 die veränderlichen Drosseln 13 und 14 abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit derart, daß sich der Gegendruck mit sich ändernder Fahrzeuggeschwindigkeit so ändert, wie es in Fig. 3 durch die ausgezogene Linie dargestellt ist, falls das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung fährt, d.h. wenn der Rückwärtsgang-Sensor 23 kein Signal liefert, während sich der Gegendruck in der durch die ge­ strichelte Linie in Fig. 3 dargestellten Weise än­ dert, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Wenn dem­ nach das Fahrzeug rückwährts fährt, läßt sich das Lenkrad bei einer relativ niedrigen Geschwindigkeit schwerer bewegen, als wenn das Fahrzeug in dieser Geschwindigkeit vorwärts fährt, so daß die Lage des Lenkrads stabilisiert wird und der Effekt des Gierens unterdrückt wird, wenn das Fahrzeug rück­ wärts fährt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung steuert die Steuereinheit 30 die veränderlichen Drosseln 13 und 14 sowohl in Abhängigkeit der Fahr­ zeuggeschwindigkeit als auch in Abhängigkeit des Lenkwinkels, so daß sich der Gegendruck mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel in der in Fig. 4 durch ausgezogene Linien dargestell­ ten Weise ändert, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt, während die Änderungen für ein Rückwärtsfahren des Fahrzeugs durch eine gestrichelte Linie in Fig. 4 angegeben sind.

D.h.: wenn das Fahrzeug vorwärts fährt, erhöht sich der Gegendruck mit zunehmender Fahrzeuggeschwindig­ keit, und der Gegendruck bei gegebener Fahrzeugge­ schwindigkeit erhöht sich mit zunehmendem Lenkwin­ kel, d.h. bei stärker eingeschlagenem Lenkrad. Wenn andererseits das Fahrzeug rückwärts fährt, wird der Gegendruck mit zunehmender Fahrzeuggeschwin­ digkeit rascher erhöht als bei vorwärtsfahrendem Fahrzeug, und bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwin­ digkeit wird der Gegendruck vermindert, wenn der Lenkwinkel größer wird. Der Lenkwinkel, bei dem der Gegendruck bei gegebener Fahrzeuggeschwindig­ keit abzunehmen beginnt, wird größer, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, und die Geschwin­ digkeit, mit der der Gegendruck mit zunehmenden Lenkwinkel kleiner wird, wird bei erhöhter Fahr­ zeuggeschwindigkeit größer.

Wenn bei einer solchen Ausgestaltung der Anlage das Fahrzeug rückwärts fährt, läßt sich das Lenkrad bei geringer Geschwindigkeit schwerer bewegen als bei Vorwärtsfahrt mit gleicher Geschwindigkeit, so daß die Stellung des Lenkrads stabilisiert wird und der Effekt des Gearens unterdrückt wird, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt. Gleichzeitig wird erreicht, daß dann, wenn der Fahrer bewußt das Lenkrad einschlägt, d.h., wenn der Lenkwinkel größer als ein vorbestimmter Wert wird, die Hilfs­ kraft zunimmt und der Fahrer das Lenkrad leicht drehen kann.

Claims (7)

1. Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug, das mit einem Lenkrad über die Vorderräder gelenkt wird, mit einer Hilfskrafteinrichtung (5, 6, 7, 10) zum Unterstützen des Lenkrads (1) beim Einschlagen der Räder, einem Sensor (21) für die Fahrzeuggeschwindig­ keit und einer Steuereinrichtung (30), die die Hilfs­ krafteinrichtung derart steuert, daß die Hilfs­ kraft, mit der die Hilfskrafteinrichtung das Lenk­ rad unterstützt, mit zunehmender Fahrzeuggeschwin­ digkeit abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) eine Rückwärtsfahrt- Detektoreinrichtung (23) aufweist, die feststellt, wann das Fahrzeug rückwärts fährt, und die Hilfs­ kraft mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit bei Rückwärtsfahrt schneller reduziert, als wenn das Fahrzeug vorwärts fährt.

2. Servolenkanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) mit einem Lenkwinkel­ sensor (22) ausgestattet ist, der den Winkel ermittelt, um den das Lenkrad gedreht wird, um die Hilfskraft bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhö­ hen, wenn der Lenkwinkel bei Rückwärtsfahrt größer wird.

3. Servolenkanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) die Hilfskraft bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert, wenn der Lenkwinkel bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs größer wird.

4. Servolenkanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkwinkel, bei dem die Hilfskraft bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit zuzunehmen beginnt, mit wachsender Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird.

5. Servolenkanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit der die Hilfskraft mit dem Lenkwinkel zunimmt, bei zunehmender Fahrzeugge­ schwindigkeit zunimmt.

6. Servolenkanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskrafteinrichtung eine Hydraulikzylin­ deranordnung (5) mit einer Steuerventileinrichtung (11) ist, die die Haltekraft einer mit dem Lenkrad verbundenen Torsionsstange steuert, um auf diese Weise die Hilfskraft zu steuern.

7. Servolenkanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (10) einen Gegenkraftmechanis­ mus (12) mit einer Gegenkraftkammer (12a), einen gegen die Torsionsstange unter dem Druck der Gegen­ kraft (12a) gepreßten Kolben (12b) und einer Ein­ richtung zum Steuern des hydraulischen Drucks in der Gegenkraftkammer aufweist.