DE4242019A1

DE4242019A1 - Vorrichtung zur Kompensation von Giermomenten

Info

Publication number: DE4242019A1
Application number: DE19924242019
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Ing Ammon
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1992-12-12
Filing date: 1992-12-12
Publication date: 1994-02-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation von Gier momenten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispiels weise aus der DE-AS 22 12 328 als bekannt hervorgeht.

Die in dieser Schrift vorgestellte Anordnung erzeugt ein dem Giermoment, das bei einer Bremsung mit unterschiedlichen Brems kräften an den beiden Rädern eines Radpaares entsteht, entge gengesetztes Lenkmoment. Dies geschieht dadurch, daß durch di rekte oder indirekte Feststellung der Druckdifferenz in den beiden Bremskreisläufen der Bremskraftunterschied ermittelt wird. Der unterschied in der Bremskraft ist ein Maß für die Größe des entstehenden Giermomentes. Über ein Stellglied wird dann an dem Lenkgestänge eine entsprechende Kraft eingeleitet, die ein dem Giermoment entgegengerichtetes Lenkmoment erzeugen soll. Diese Anordnung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Lenkrollradius des Fahrzeuges positiv ist, weil anderenfalls die das Giermoment kompensierende Reaktion der Räder über steuert würde.

In einer Ausgestaltung dieser Giermomentenkompensation wird vorgeschlagen, den Differenzdruck dadurch zu ermitteln, daß in einem durch einen beweglichen Kolben in zwei Druckkammern va riabler Größe aufgeteilten Zylinder die Bremsdrücke in je eine der Druckkammern eingeleitet werden. Die Verschiebung des Kol bens im Zylinder ist ein Maß der Druckdifferenz der Brems drücke. Durch die Verschiebung des Kolbens wird mit mechani schen Mitteln, ggf. auch über eine Übersetzung eine der Druck differenz entsprechende Stellkraft in das Lenkgestänge einge leitet.

Bei dieser Anordnung erfolgt also eine gesteuerte Einwirkung auf das Lenkgestänge mit einer Kraft. Diese Kraft wirkt jedoch nicht nur auf die Räder ein, sondern über das Lenkgetriebe auch auf die Lenkspindel und das Lenkrad, somit also auf den Fahrer. Da in dem Lenkgetriebe eine Übersetzung aus großen Drehwinkeln des Lenkrades in geringe Stellwege des Lenkgestänges stattfin det, wird umgekehrt schon bei geringer Kraftbeaufschlagung des Lenkgestänges ein großer Drehwinkel des Lenkrades erzeugt. Der gesteuerte, dem Giermoment entgegenwirkende Eingriff in die Lenkung führt an dem Lenkrad zur einer plötzlich, den Fahrer überraschenden, großen Lenkbewegung des Lenkrades. Er wird ent weder den Griff zum Lenkrad verlieren oder aber durch seine nicht vorhersehbare Reaktion mit einer unerwünschten Lenkbewe gung entgegenwirken, wodurch die Giermomentenkompensation wie der verloren werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäß zugrundegelegte Giermomentenkompensation unabhängig von dem Lenkrollwinkel des Fahrzeuges dahingehend zu verbessern, daß eine vollständige Kompensation des Giermomentes ermöglicht wird, ohne daß an die Lenkspindel bzw. das Lenkrad Stellkräfte oder Stellwege über tragen werden.

Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung der gattungsgemäßen Gier momentenkompensation erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, daß die Wirkverbindung zwischen Lenkgestänge und Lenk rad nicht mechanisch starr, sondern über Kraftspeicher erfolgt, wird eine Relativbewegung des Lenkgestänges zum Lenkgetriebe ermöglicht. Diese Relativbewegung wird, über den Bremsdruck gesteuert, zur Kompensation eines Giermomentes ausgenutzt. Dazu werden die unabhängig voneinander geregelten Bremsdrücke in jeweils eine Druckkammer eingeleitet, die entgegen der Wirkung der Kraftspeicher die Stellung des Lenkgestänges zum Lenkge triebe verändern. Die Stellung der Räder zum Fahrzeug wird also unabhängig von der Stellung des Lenkrades und ohne spürbare Krafteinleitung auf die Lenkspindel verändert.

Um die normale Arbeitsweise der Lenkung aufrecht zu erhalten ist es notwendig, daß die Kraftspeicher zumindest so steif sind wie die weichsten Bauteile im Lenkgestänge. Im Interesse einer möglichst exakten Lenkung wird man sehr harte Kraftspeicher bevorzugen. Ihre Härte ist dadurch begrenzt, daß durch die Bremsdruckdifferenz ein zur Kompensation des Giermomentes ausreichender Stellweg erzeugt werden muß.

Die Erfindung ist darüber hinaus auch deshalb von Vorteil, weil durch diese Vorrichtung die bei einem an das Fahrzeug gewöhnten Fahrer die Zuordnung zwischen Kurvenradius und am Lenkrad einzustellenden Lenkwinkel erhalten bleibt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand der in der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele nach folgend noch erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Lenkung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2-4 verschiedene weitere Ausführungen der erfindungsge mäßen Vorrichtung und

Fig. 5 die Druckkreisläufe bei fluidisch getrennter Brems druckzufuhr in die Druckkammern.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Lenkung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Lenkbewegung des Lenkrades wird über die Lenkspindel 34 in das Lenkgetriebe 31 eingeleitet. Der Lenkstockhebel 33 leitet die Lenkbewegung wei ter. In dieser Anordnung wurde ein erfindungsgemäßes Stellglied 10 zwischen Lenkstockhebel 33 und dem Lenkgestänge 32 angeord net. Über das Stellglied 10 wird eine Lenkbewegung dann an das Lenkgestänge 32 und schließlich an die Räder 35 weitergeleitet.

In der dargestellten Anordnung ist das die Wirkverbindung zwi schen Lenkgetriebe 31 und Lenkgestänge 32 durch Kraftspeicher 13 herstellende Stellglied 10 im Bereich der Verbindung von Lenkstockhebel 33 und Lenkgestänge 32 angeordnet. Alternativ dazu wäre es auch möglich, das Stellglied 10 zwischen Lenkge triebe 31 und Lenkstockhebel 33, ggf. unter Verwendung eines zusätzlichen Zwischenhebels, anzuordnen. Die Anordnung zwischen Lenkgestänge 32 und Lenkstockhebel 33 hat aber den Vorteil, daß dies der den Rädern 35 nächstliegende Punkt ist, an dem eine direkte Verbindung zwischen den Lenkmitteln beider Räder 35 be steht. Die Anordnung möglichst nahe den Rädern ist von Vorteil weil so die Rückwirkung des Stellgliedes auf die Lenkspindel minimiert wird.

In der Fig. 1 ist auch eine erste Ausführungsform des Stell gliedes 10 dargestellt. Die Druckkammern 11 _l,r sind in dem mit dem Lenkstockhebel 33 fest verbundenen Zylinder 14 angeordnet und durch die in dem Zylinder 14 beweglich geführte Wand 12 voneinander getrennt. Bei einer Bremsung wird über die Brems druckzuleitungen 19 der Bremsdruck in die Druckkammern 11 _l,r übertragen. Da der erzeugte Stellweg s des Lenkgestänges 32 einen Lenkwinkel α erzeugen soll, der gegen das bei unter schiedlichem Bremsdruck entstehende Giermoment gerichtet ist, muß der Bremsdruck B_l des linken Bremskreislauf in die rechts angeordnete Druckkammer 11 _r eingeleitet werden. Der Bremsdruck B_r wird in die linke Druckkammer 11 _l eingeleitet. Bei einer Druckdifferenz in den Kammern wird die Wand 12 entgegen der Wirkung der in den Druckkammern 11 _l,r angeordneten Federn 13 um den Stellweg s in Richtung der weniger stark druckbeaufschlag ten Druckkammer verschoben. Die Verschiebung der Wand 12 wird über beidseitig an der Wand 12 angeordnete, in Richtung der Zylinderachse verlaufende und aus dem Zylinder 14 herausgeführ te Stellgestänge 18 an das Lenkgestänge 32 übertragen. Ein Lenkwinkel α der Räder 35 entgegen der Richtung des Giermoments wird erzeugt.

Um eine vollständige Kompensation der Giermomente zu erzielen müssen Lenkwinkel α von bis zu 5° erzeugt werden. Der dazu not wendige Stellweg ist von der Lenkgeometrie abhängig und liegt bei bis zu 8 mm.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen drei weitere Ausführungsformen des Stellgliedes 10. Außer von den Gestaltungsmerkmalen her unter scheiden sich diese drei Ausführungen von der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform grundsätzlich darin, daß die Wand 12 nicht das beweglich geführte, den Stellweg s an das Lenkgestänge 32 übertragende Bauteil ist, sondern mit dem Lenk stockhebel 33 verbunden ist. Der Stellweg s wird dabei von der Verbindung 16 an das Lenkgestänge übertragen. Dadurch ergibt sich, daß die Zufuhr der Bremsdrücke B_l,r in die Druckkammern 11 _l,r nicht über Kreuz erfolgt sondern daß der linken Druckkam mer 11 _l auch der Bremsdruck B_l des linken Rades 35 _l zugeführt werden muß um eine Kompensation des Giermomentes zu erzielen. Sinngemäß erfolgt die Zufuhr des Bremsdruckes B_r in die rechte Druckkammer 11 _r.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführung, bei der die als Faltenbalg ausgebildeten Kraftspeicher 13 gleichzeitig auch die Begrenzung der Druckkammern 11 bilden. Die Druckzufuhr in die Druckkammern 11 findet über die in der Wand 12 eingebrachten Leitungen 17 statt, die mit den Druckzufuhrleitungen 19 verbunden sind. Bei unterschiedlich starker Druckbeaufschlagung der beiden Druck kammern 11 wird der eine, geringer druckbeaufschlagte Falten balg 13 entgegen der Wirkung seiner Eigensteifigkeit zusammen geschoben, der andere, stärker druckbeaufschlagte auseinander gezogen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die volu menveränderbaren Druckkammern 11 des Stellgliedes 10 als Zylin der 14 mit geführtem Kolben 15 ausgeführt. Dabei sind die Zy linder 14 durch die Wand 12 voneinander abgetrennt. In dem je weils der Wand 12 abgewandten Ende der Zylinder 14 sind die Kolben 15 eingebracht. Die Kolben 15 sind über die starre, den Abstand der Kolben 15 zueinander definierende Verbindung 16 miteinander verbunden. Die Druckzufuhr erfolgt in der darge stellten Ausführung über die Bremsdruckzuleitungen 19 und durch die Kolben 15. Es ist jedoch auch möglich die Druckzufuhr über die Wand 12 in die Druckkammern 11 zu leiten. Als Kraftspeicher sind Federn 13 beidseitig der Wand 12 außerhalb der Druckkam mern 11 angeordnet und jeweils an Verbindung 16 und Wand 12 abgestützt.

Die Anordnung der Kraftspeicher 13 außerhalb der Druckkammer ist vorteilhaft, weil das Volumen der Druckkammern möglichst gering gehalten werden soll, damit ohne große Verzögerung der dem Bremsdruck entsprechende Druck in der Druckkammer 11 aufge baut werden kann. Deshalb ist der für eine Anordnung der Kraft speicher 13 verfügbare Bauraum in den Druckkammern 11 begrenzt. Bei einer Anordnung der Kraftspeicher 13 außerhalb der Druck kammern 11 ist der verfügbare Bauraum größer, so daß ggf. här tere Kraftspeicher verwendet werden können.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die volumenveränder baren Druckkammern 11 des Stellgliedes 10 ebenfalls aus Zylin der 14 mit darin angeordneten Kolben 15 ausgeführt. Die Druck kammern 11 sind durch an den beiden gegenüberliegenden Seiten der Wand 12 fest angeordnete Kolben 15 mit beweglich an ihnen geführten Zylindern 14 gebildet. Die Zylinder 14 sind über die starre, den Abstand der Zylinder 14 zueinander definierende Verbindung 16 miteinander gekoppelt. Die Zufuhr des Brems druckes B in die Druckkammern 11 erfolgt über die in der Wand 12 angebrachten Leitungen 17. Dabei ist als Kraftspeicher in den Druckkammern 11 jeweils eine Feder 13 angeordnet, die ei nerseits am Zylinder 14 andererseits am Kolben 15 abgestützt sind. Die Verbindung 16 überträgt die durch Druckdifferenz in den Druckkammern 11 gegen die Wirkung der Federn 13 erzeugten Stellwege s an das Lenkgestänge 32.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Druckkreisläufe 40 zur Versorgung der Druckkammern 11 mit Druckflüssigkeit dargestellt. Bei dieser Anordnung sind die die Druckkammern 11 einschließen de Druckkreisläufe 40 fluidisch von den Bremskreisläufen abge koppelt und von den Bremsdrücken B des jeweiligen Rades 35 ge regelt. Die fluidische Abkopplung verhindert ein Abfallen des Bremsdruckes B in dem Bremskreislauf in der für die Befüllung und den Druckaufbau in der Druckkammer 11 benötigten Zeit. Da bei erfolgt die Regelung des Druckkreislaufes 40 jeweils einer Druckkammer 11 über ein Steuerventil 41, das von der Druckdif ferenz zwischen Druckkammer 11 und zugehörigem Bremsdruck B gesteuert ist. Das Steuerventil 41 schaltet so, daß eine Druck anpassung des in der Druckkammer 11 herrschenden Druckes an den Bremsdruck B erfolgt, indem die Druckkammer 11 entweder mit einer Druckzufuhr- 42 oder mir einer Abflußleitung 43 verbunden ist. Die Zufuhr von Druckflüssigkeit in die Druckkammern 11 erfolgt mittels einer Pumpe 44 aus einem, eine Druckflüssigkeit bevorratenden, Speicher 45. Die Abflußleitung 43 ist ebenfalls über eine Pumpe 44 zur Rückförderung der Druckflüssigkeit in den Speicher 45 versehen. In Ruhestellung, wenn kein Bremsdruck anliegt werden gemäß der Darstellung die Druckkammern 11 ent leert und anschließend von der Druckzufuhr- 42 und Abflußlei tung 43 abgekoppelt. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausgestaltung ist es möglich, solange keine Bremsung stattfin det, beide Druckkammern 11 mit einem gewissen, gleichen Druck zu beaufschlagen. Dies erhöht die Steifigkeit der Verbindung zwi schen Lenkgetriebe und Lenkgestänge, was zu besseren Lenkeigen schaften führen.

Durch eine dem Volumen der Druckkammern 11 entsprechende För derleistung der Pumpen 44 wird für eine ausreichen schnelle Befüllung bzw. Entleerung der Druckkammern 11 gesorgt. Die Größe des Speichers 45 muß ebenfalls den Bedürfnissen der Druckkam mern 11 angepaßt sein. Eine schnellere Befüllung der Druckkam mern 11 kann dadurch erzielt werden, daß die im Speicher 45 bevorratete Druckflüssigkeit unter Druck vorgehalten wird. Besonders geeignet zur Verwendung als Druckflüssigkeit ist Bremsflüssigkeit, da die Gegebenheiten in den Druckkreisläufen 40 der Druckkammern 11 sowohl was Arbeitsdrücke als auch zu verrichtende Arbeit betrifft, den Bedingungen im Bremskreislauf entspricht. Dann ist es auch möglich, die Speicher für die Bremskreisläufe sowie die Druckkreisläufe 11 zu einem Speicher 45 zusammenzufassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Kompensation von Giermomenten, mit unab hängig voneinander arbeitenden Antiblockierreglern an den Rä dern (35) eines gelenkten Radpaares, wobei aus der Differenz der Bremsdrücke eine Verstellung der Lenkung entgegen der Wir kung des Giermomentes erzeugt wird, indem der Bremsdruck je weils eines Antiblockierreglers in eine Druckkammer (11) eines Stellgliedes (10) eingeleitet wird, wobei die Druckkammer (11) ein in einem vorgegebenen Bereich veränderbares Volumen auf weist und wobei die beiden Druckkammern (11) voneinander durch eine Wand getrennt sind, wobei ferner eine Vergrößerung des Volumens einer Druckkammer (11) zulasten einer entsprechenden Verringerung des Volumens der anderen Druckkammer (11) erfolgt und diese Volumenänderung in eine Lenkbewegung umgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung vom Lenkgetriebe (31) zum Lenkgestänge (32) nur über Kraftspeicher (13) erfolgt und daß bei einer Volumenänderung einer Druckkammer (11) eine Relativbewegung des Lenkgestänges (32) gegenüber dem Lenkgetriebe (31) entgegen der Wirkung der Kraftspeicher (13) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die volumenveränderbaren Druckkammern (11) des Stellglied (10) es als Zylinder (14) mit geführtem Kolben (15) ausgeführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (11) als durch die Wand voneinander abge trennte Zylinder (14) ausgebildet sind und daß die, in dem je weils der Wand abgewandten Ende der Zylinder (14) eingebrachten Kolben (15) über eine starre, den Abstand der Kolben (15) zuei nander definierende Verbindung (16) miteinander gekoppelt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (11) durch an den gegenüberliegenden Sei ten der Wand fest angeordnete Kolben (15) mit beweglich an ihnen geführten Zylindern (14) gebildet sind, wobei die Zylin der (14) über eine starre, den Abstand der Zylinder (14) zuei nander definierende Verbindung (16) miteinander gekoppelt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Bremsdruckes in die Druckkammern (11) über in der Wand angebrachte Leitungen (17) erfolgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Wand starr mit dem Lenkgetriebe (31) verbunden ist und daß die Verbindung (16) mit dem Lenkgestänge (32) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (11) durch den Zylinder (14), der durch die in dem Zylinder (14) beweglich geführte Wand in zwei unab hängig voneinander druckbeaufschlagbare Druckkammern (11) un terteilt ist, ausgebildet sind, wobei eine Druckdifferenz zwi schen den Kammern zu einer Verschiebung der Wand entgegen der Wirkung der Kraftspeicher (13) führt und die Verschiebung der Wand als Stellbewegung über beidseitig an der Wand angeordnete, in Richtung der Zylinderachse verlaufende und aus dem Zylinder (14) herausgeführte Stellgestänge (18) an das Lenkgestänge (32) übertragen wird, wobei der Zylinder (14) mit dem Lenkgetriebe (31) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftspeicher (13) Federn verwendet werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn in den Druckkammern (11) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Volumenänderung der Kammern erzeugbaren Stellwege (s) des Lenkgestänges (32) bis zu 18 mm groß sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Lenkstellung unabhängig durch die Volumenände rungen der Kammern erzeugbaren und von dem Lenkgestänge (32) übertragenen Lenkwinkel bis zu 5° groß sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Druckkammern (11) einschließende Druckkreisläufe (40) fluidisch von den Bremskreisläufen abgekoppelt sind und von den Bremsdrücken (B) des jeweiligen Rades geregelt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Druckkreislaufes (40) jeweils einer Druck kammer (11) über ein Steuerventil (41) erfolgt, das von der Druckdifferenz zwischen Druckkammer (11) und zugehörigem Brems druck gesteuert ist, wobei das Steuerventil (41) so schaltet, daß eine Druckanpassung des in der Druckkammer (11) herrschen den Druckes an den Bremsdruck erfolgt, indem die Druckkammer (11) entweder mit einer Druckzufuhr- oder mir einer Abflußlei tung (43) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Druckflüssigkeit in die Druckkammern (11) mittels einer Pumpe (44) aus einem, eine Druckflüssigkeit be vorratenden, Speicher (45) erfolgt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (43) mit einer Pumpe (44) zur Rückför derung der Druckflüssigkeit in den Speicher (45) versehen ist.