DE4213980A1 - Vehicular hydraulic servo steering - has control valve designed as linear slide valve having axially movable sleeve and operating lever which transmits movement of sleeve by lever effect on slider valve - Google Patents
Vehicular hydraulic servo steering - has control valve designed as linear slide valve having axially movable sleeve and operating lever which transmits movement of sleeve by lever effect on slider valveInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, die eine geschwindigkeitsabhängige Ventilkennlinie aufweist.The invention relates to a hydraulic power steering system the preamble of claim 1, the one has speed-dependent valve characteristic.
Bei der Servounterstützung einer Lenkmechanik stellt sich stets das Problem, daß die Lenkkräfte ohne Servounter stützung mit abnehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs überproportional ansteigen. In der DE-OS 40 26 983 ist eine gattungsgemäße hydraulische Servolenkung beschrieben, bei der der Lagerpunkt des Betätigungshebels bei der Konstruktion so gewählt wird, daß ein Kompromiß zwischen einer beim Stillstand des Fahrzeugs, z. B. beim Einparken noch ausreichenden Lenkunterstützung und einer nicht zu großen Lenkkraftunterstützung bei schneller Fahrt gefunden wird. Die DE-OS 39 20 862 schlägt vor, die Hydraulikpumpe der Servolenkung nur bei niedrigen Geschwindigkeiten mit voller Leistung, oberhalb einer ersten Fahrzeuggeschwindig keitsschwelle mit reduzierter Leistung und oberhalb einer zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle gar nicht laufen zu lassen, und somit eine fahrzeuggeschwindigkeitsab hängige Lenkkraftunterstützung zu realisieren. The servo assistance of a steering mechanism arises always the problem that the steering forces without servo support with decreasing vehicle speed increase disproportionately. In DE-OS 40 26 983 described a generic hydraulic power steering, where the bearing point of the operating lever at Construction is chosen so that a compromise between one when the vehicle is at a standstill, e.g. B. when parking sufficient steering assistance and one not too large steering power support found when driving fast becomes. DE-OS 39 20 862 proposes the hydraulic pump the power steering only at low speeds full power, above a first vehicle speed threshold with reduced power and above one second vehicle speed threshold does not run at all to let, and thus a vehicle speed to implement dependent steering power support.
Als Nachteil der bekannten fahrzeuggeschwindigkeits abhängigen hydraulischen Servolenkung hat sich erwiesen, daß eine Anpassung der Lenkkraftunterstützung an äußere Parameter nur bedingt möglich ist. Sie hat weiterhin den Nachteil, daß sich beim Überschreiten einer der Geschwindigkeitsschwellen das Lenkverhalten des Fahrzeugs abrupt ändert, was zu Irritation des Fahrers führen kann. Des weiteren ist das Betreiben einer Pumpe mit einer von der optimalen Nennleistung abweichenden Leistung unwirtschaftlich.As a disadvantage of the known vehicle speed dependent hydraulic power steering has been proven that an adjustment of the steering power assistance to external Parameter is only possible to a limited extent. She still has that Disadvantage that when one of the Speed thresholds affect the steering behavior of the vehicle abruptly changes, which can irritate the driver. Furthermore, operating a pump with one of the optimal nominal power deviating power uneconomical.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße hydraulische Servolenkung vorzuschlagen, die eine sich kontinuierlich an äußere Parameter, insbesondere an die Fahrzeuggeschwindigkeit anpassende Lenkkraftunterstützung zur Verfügung stellt.The object of the invention is a generic propose hydraulic power steering, which one itself continuously to external parameters, in particular to the Steering force support that adjusts the vehicle speed provides.
Erfindungsgemäß wird daher nach Anspruch 1 vorgeschlagen, das Hebelverhältnis im Betrieb variabel zu gestalten. Dies ermöglicht eine Änderung der Steuerventilkennlinie während des Betriebs des Fahrzeugs, so daß die Lenkkraftunter stützung an sich ändernde Parameter, insbesondere an die Fahrzeuggeschwindigkeit, angepaßt werden kann.According to the invention it is therefore proposed according to claim 1 to make the leverage ratio variable in operation. This enables a change of the control valve characteristic during the operation of the vehicle so that the steering force is below support to changing parameters, in particular to the Vehicle speed, can be adjusted.
Die in Anspruch 2 beschriebenen Maßnahmen ermöglichen eine fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Anpassung der Steuerven tilkennlinie. Bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit wird bereits eine geringe Verschiebung der Hülse in eine große Verschiebung des Ventilschiebers umgesetzt, was einer großen Lenkkraftunterstützung entspricht. Mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit kann dann das Hebelverhältnis kontinuierlich verändert werden, so daß bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten selbst eine große Verschiebung der Hülse nur in einer geringen Verschiebung des Ventil schiebers resultiert und somit nur eine vergleichsweise schwache Lenkkraftunterstützung hervorruft.The measures described in claim 2 allow one Adjustment of the control nerves depending on the vehicle speed til characteristic. At low vehicle speed even a slight displacement of the sleeve into a large one Displacement of the valve spool implemented what one large steering power support corresponds. With increasing Vehicle speed can then change the leverage ratio be continuously changed so that at high Vehicle speeds themselves a huge shift the sleeve only in a slight displacement of the valve slider results and therefore only a comparative one weak steering assistance.
Nach Anspruch 3 ist als Steuerungseinrichtung eine elektronische Schaltung vorgesehen, die z. B. in einem integrierten Schaltkreis (IC) realisiert sein kann. Dies ermöglicht eine raum- und energiesparende Bauweise.According to claim 3 is a control device electronic circuit provided, the z. B. in one integrated circuit (IC) can be realized. This enables a space and energy saving construction.
Eine Variation des Hebelverhältnisses kann z. B. dadurch erreicht werden, daß man den Eingreifpunkt des Betäti gungshebels an der Hülse, oder denjenigen am Ventilschie ber veränderbar gestaltet. Auch eine Kombination dieser Maßnahmen ist denkbar, indem z. B. der gesamte Betätigungs hebel in Richtung auf die Hülse bzw. auf den Ventilschie ber zu verschoben wird.A variation of the leverage ratio can e.g. B. thereby can be achieved that the point of intervention of the actuator supply lever on the sleeve, or those on the valve slide designed to be changeable. Also a combination of these Measures are conceivable by z. B. the entire operation lever in the direction of the sleeve or on the valve slide About to be moved.
Als besonders einfach erweist es sich, den Lagerpunkt des Betätigungshebels nach Anspruch 4 verschiebbar zu gestal ten und diese Verschiebung mittels einer Verstelleinrich tung zu bewerkstelligen.It turns out to be particularly simple to locate the Actuating lever according to claim 4 slidably to gestal and this shift by means of an adjusting device to accomplish.
Dabei kann die Verstelleinrichtung nach Anspruch 5 elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Natur sein. The adjustment device according to claim 5 electrical, pneumatic or hydraulic in nature.
Bevorzugt wird nach Anspruch 6 eine elektromechanische Ausführung der Verstelleinrichtung als Elektromotor mit hohler Welle, in dem der Betätigungshebel gelagert ist. Dies erfordert keine großvolumigen pneumatischen oder hydraulischen Einrichtungen und ermöglicht eine einfache Ansteuerung mittels elektrischer Signale.An electromechanical is preferred according to claim 6 Execution of the adjustment device as an electric motor with hollow shaft in which the operating lever is mounted. This does not require large volume pneumatic or hydraulic devices and allows easy Control by means of electrical signals.
Die Übertragung der Drehbewegung der hohlen Welle des Elektromotors auf die Lagerung des Betätigungshebels läßt sich nach Anspruch 7 besonders einfach verwirklichen, indem die hohle Welle des Elektromotors mit einem Innengewinde versehen wird, in das das Außengewinde eines in der hohlen Welle angebrachten Lagerrings eingreift. Der Lagerring ist innen mit einer oder mehreren Lagerkanten versehen, die zur Lagerung des Betätigungshebels dienen. Als Lagerkante kann ein ringförmig umlaufender Vorsprung vorgesehen sein, eine bessere Lagerung des Betätigungs hebels kann erreicht werden, wenn man diesen flach ausführt und im Lagerring zwei Lagerkanten parallel zur Drehachse des Betätigungshebels anbringt. Dies verhindert zudem ein "Durchdrehen" des Lagerringes in der hohlen Welle, was andernfalls durch geeignete Wahl von Gewinde winkel und Schmierung, oder durch das Anbringen von Führungseinrichtung vermieden werden kann.The transmission of the rotary motion of the hollow shaft of the Electric motor on the bearing of the operating lever can be realized particularly easily according to claim 7, by the hollow shaft of the electric motor with a Internal thread is provided, in which the external thread of a engages in the hollow shaft mounted bearing ring. The Bearing ring is on the inside with one or more bearing edges provided that serve to mount the operating lever. An annular circumferential projection can serve as the bearing edge be provided for better storage of the actuation levers can be reached if you lay them flat executes and in the bearing ring two bearing edges parallel to Attaches the axis of rotation of the operating lever. This prevents also a "spinning" of the bearing ring in the hollow Shaft what otherwise through appropriate choice of thread angle and lubrication, or by attaching Guide device can be avoided.
Die in Anspruch 8 angegebenen Maßnahmen ermöglichen eine sehr kompakte Bauweise, sowie einen modularen Aufbau der Lenkanlage.The measures specified in claim 8 allow one very compact design, as well as a modular structure of the Steering system.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung als geschlossenen Regelkreis sehen die Merkmale nach Anspruch 9 vor. A particularly advantageous embodiment of the invention the characteristics look like a closed control loop Claim 9 before.
Weitere vorteilhafte Merkmale sowie die Funktion der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Einzelheiten, die nicht direkt den Erfindungsgegenstand betreffen, sind hier nicht erläutert, näheres kann man z. B. der DE-OS 40 26 983 entnehmen.Other advantageous features and the function of the Invention emerge from the description below based on an embodiment of the invention. Details that are not directly the subject of the invention are not explained here, you can find out more e.g. B. DE-OS 40 26 983.
Hierzu zeigen:Show:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung von Lenkgetriebegehäuse und Steuerventilgehäuse mit erfindungsgemäßer Betätigungshebel lagerung; Figure 1 is a partially sectioned representation of the steering gear housing and control valve housing with the actuating lever storage according to the invention.
Fig. 2 das Verstellgehäuse in teilweise geschnittenem vergrößerten Ausschnitt von Fig. 1; FIG. 2 shows the adjustment housing in a partially sectioned enlarged detail from FIG. 1;
Fig. 3 ein Diagramm der Steuerventilkennlinie p (bar) aufgetragen über M (Nm); Figure 3 is a plotted diagram of the control valve characteristic curve p (bar) M (Nm).
Fig. 4 eine schematische Darstellung des geschlossenen Regelkreises. Fig. 4 is a schematic representation of the closed control loop.
Fig. 1 zeigt ein Lenkgetriebegehäuse 11 mit angeflanschtem Steuerventilgehäuse 12 in dem ein Linearschieberventil 1 untergebracht ist. Im Lenkgetriebegehäuse 11 befinden sich Lenkwelle 17 und Ritzelwelle 18 die über ein Torsionsstab 19 verbunden sind. Eine relative Verdrehung von Lenkwelle 17 und Ritzelwelle 18 gegeneinander wird in eine axiale Verschiebung der Hülse 2 umgewandelt. Fig. 1 shows a steering gear housing 11 with flange-mounted control valve housing 12 in which a linear slide valve is housed 1. In the steering gear housing 11 there are steering shaft 17 and pinion shaft 18 which are connected via a torsion bar 19 . A relative rotation of the steering shaft 17 and pinion shaft 18 relative to one another is converted into an axial displacement of the sleeve 2 .
Die axiale Verschiebung der Hülse 2 wird mittels eines Betätigungshebels 3 auf den Ventilschieber 4 übertragen. Dazu ist der Betätigungshebel 3 am Lagerpunkt B drehbar gelagert und greift am Eingreifpunkt A in die Hülse 2 und am Eingreifpunkt C in den Ventilschieber 4 ein.The axial displacement of the sleeve 2 is transmitted to the valve slide 4 by means of an actuating lever 3 . For this purpose, the actuating lever 3 is rotatably mounted at the bearing point B and engages in the sleeve 2 at the engagement point A and in the valve slide 4 at the engagement point C.
In den Ausnehmungen 14 bzw. 15 im Lenkgetriebegehäuse 11 bzw. im Steuerventilgehäuse 12 ist das einen Elektromotor 5 beherbergende Verstellgehäuse 13 modular eingebaut. In Fig. 2 ist das Verstellgehäuse 13 vergrößert dargestellt. Man erkennt den Elektromotor 5 mit Kohlebürste 21, Rotor 22 und Statorwicklungen 23 sowie die hohle Welle 6 mit Innengewinde 7. In der hohlen Welle befindet sich der Lagerring 8 der ein Außengewinde 9 aufweist, das in das Innengewinde 7 der hohlen Welle 6 eingreift. Eine Drehbewegung der hohlen Welle 6 wird somit in eine axiale Verschiebung des Lagerrings 8 umgewandelt. Der Lagerring 8 weist eine als umlaufenden Vorsprung ausgebildete Lagerkante 10 auf, in der der Betätigungshebel 3 gelagert ist. Dies entspricht dem Lagerpunkt B in Fig. 1. Eine Verschiebung des Lagerrings 8 entspricht daher einer Verschiebung des Lagerpunktes B und resultiert damit in einer Änderung des Hebelverhältnisses des Betätigungs hebels 3.In the recesses 14 and 15 in the steering gear housing 11 and in the control valve housing 12 , the adjustment housing 13 accommodating an electric motor 5 is installed in a modular manner. In FIG. 2, the adjustment housing 13 is shown enlarged. The electric motor 5 with carbon brush 21 , rotor 22 and stator windings 23 and the hollow shaft 6 with an internal thread 7 can be seen . In the hollow shaft there is the bearing ring 8 which has an external thread 9 which engages in the internal thread 7 of the hollow shaft 6 . A rotary movement of the hollow shaft 6 is thus converted into an axial displacement of the bearing ring 8 . The bearing ring 8 has a bearing edge 10 designed as a circumferential projection, in which the actuating lever 3 is mounted. This corresponds to the bearing point B in FIG. 1. A displacement of the bearing ring 8 therefore corresponds to a displacement of the bearing point B and thus results in a change in the lever ratio of the actuating lever 3 .
Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Steuerventilkennlinie. Nach oben aufgetragen ist der für die Lenkunterstützung zur Verfügung stehende Druck p (bar), nach links bzw. rechts ist das am Lenkrad aufzuwendende Moment M (Nm) aufgetragen. Die nach rechts weisende Achse entspricht einem Lenkeinschlag nach rechts, die nach links weisende einem Lenkeinschlag nach links. Die Kurve x zeigt den Druckverlauf in Abhängigkeit vom aufgewandten Lenkmoment bei einer üblichen geschwindigkeitsunabhängigen hydrau lischen Servolenkung. Linie y zeigt die für das Parkieren optimale Steuerventilkennlinie. Bereits bei einem geringen Moment am Lenkrad, hier M = 4 Nm erhält man einen maximalen Druck zur Lenkunterstützung. Linie z zeigt die für hohe Geschwindigkeiten optimale Steuerventilkennlinie, hier wird eine maximale Lenkunterstützung erst bei einem sehr hohen am Lenkrad aufzuwendenden Moment, hier M = 8 Nm er reicht. Linie x stellt den bei herkömmlichen hydraulischen Servolenkungen üblichen Kompromiß zwischen Linie y und Linie z dar, bzw. eine in der erfindungsgemäßen Servo lenkung für mittlere Geschwindigkeiten erreichte Steuer ventilkennlinie. Fig. 3 shows a diagram of the control valve characteristic. The pressure p (bar) available for steering assistance is plotted upwards, and the torque M (Nm) to be applied to the steering wheel is plotted to the left and right. The axis pointing to the right corresponds to a steering angle to the right, the one pointing to the left corresponds to a steering angle to the left. The curve x shows the pressure curve as a function of the steering torque applied in a conventional speed-independent hydraulic power steering. Line y shows the optimal control valve characteristic for parking. Even with a small moment on the steering wheel, here M = 4 Nm, you get a maximum pressure for steering assistance. Line z shows the optimal control valve characteristic for high speeds, here maximum steering assistance is only available at a very high torque to be applied to the steering wheel, here M = 8 Nm. Line x represents the usual compromise between line y and line z in conventional hydraulic power steering systems, or a control valve characteristic curve achieved in the power steering system according to the invention for medium speeds.
Befindet sich der Lagerring 8 in Fig. 2 im linken An schlag, so entspricht dies Kennlinie y, befindet er sich im rechten Anschlag entspricht dies Kennlinie z. Eine Mittelposition entspricht Kennlinie x.Is the bearing ring 8 in Fig. 2 in the left beat, this corresponds to characteristic y, he is in the right stop corresponds to characteristic z. A middle position corresponds to characteristic curve x.
In Fig. 4 ist schematisch ein geschlossener Regelkreis dargestellt. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (24) liefert den Sollwert 16 und ein die Stellung des Betäti gungshebels 3 messender Sensor den Istwert, welche von der Steuerungseinheit 20 zur Steuergröße verarbeitet werden. Die Steuergröße bewirkt eine Verstellung des Lagerrings 8 durch die Verstelleinrichtung 5. Dies resultiert in einer geschwindigkeitsabhängigen Steuerventilkennlinie, wie in Fig. 3 dargestellt.A closed control loop is shown schematically in FIG . A vehicle speed sensor ( 24 ) provides the target value 16 and a position of the actuating lever 3 measuring sensor the actual value, which are processed by the control unit 20 to the control variable. The control variable causes the bearing ring 8 to be adjusted by the adjusting device 5 . This results in a speed-dependent control valve characteristic, as shown in FIG. 3.
BezugszeichenlisteReference list
1 Linearschieberventil
2 Hülse
3 Betätigungshebel
4 Ventilschieber
5 Elektromotor
6 hohle Welle
7 Innengewinde
8 Lagerring
9 Außengewinde
10 Lagerkante
11 Lenkgetriebegehäuse
12 Steuerventilgehäuse
13 Verstellgehäuse
14 Ausnehmung
15 Ausnehmung
16 Sensor
17 Lenkwelle
18 Ritzelwelle
19 Torsionsstab
20 Steuerungseinheit
21 Kohlebürste
22 Rotorwicklung
23 Statorwicklung
24 Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
A Eingriffspunkt
B Lagerpunkt
C Eingriffspunkt 1 linear slide valve
2 sleeve
3 operating levers
4 valve spools
5 electric motor
6 hollow shaft
7 internal threads
8 bearing ring
9 external threads
10 bearing edge
11 steering gear housing
12 control valve housing
13 adjustable housing
14 recess
15 recess
16 sensor
17 steering shaft
18 pinion shaft
19 torsion bar
20 control unit
21 carbon brush
22 rotor winding
23 stator winding
24 vehicle speed sensor
A point of intervention
B bearing point
C point of intervention
Claims (9)
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