EP4695132A1 - Lenksystem für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug - Google Patents

Lenksystem für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug

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Publication number
EP4695132A1
EP4695132A1 EP24715081.6A EP24715081A EP4695132A1 EP 4695132 A1 EP4695132 A1 EP 4695132A1 EP 24715081 A EP24715081 A EP 24715081A EP 4695132 A1 EP4695132 A1 EP 4695132A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
assembly
operating parameter
steering system
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24715081.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Henning Hoppmann
Markus Lichtenstein
Martin Bernhard LEIBBRANDT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP4695132A1 publication Critical patent/EP4695132A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • 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
    • B62D5/065—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • 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
    • B62D5/062—Details, component parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • 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
    • B62D5/10—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of power unit
    • B62D5/12—Piston and cylinder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • 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
    • B62D5/20—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application
    • B62D5/24—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application for worm type

Definitions

  • the present invention relates to an electrohydraulic steering system for a vehicle, in particular a commercial vehicle.
  • the present invention further relates to a vehicle with this electrohydraulic steering system.
  • GB 2383433 A shows a hydraulic delivery device, e.g. a power steering pump, which has a flow control valve between the pump and the supply and return lines.
  • the valve comprises a valve piston with a drilled, throttled extension that can be moved against the preload force of the valve spring in order to open the delivery chamber to the return flow.
  • the spring is mounted in a one- or multi-part valve housing between the valve piston and a drilled, throttled adjusting piston and its preload can be changed via the adjusting piston.
  • an electrohydraulic steering system with the features of claim 1.
  • an electrohydraulic steering system is provided for a vehicle, in particular a commercial vehicle, which has the following:
  • - at least one steering gear in particular spindle steering gear
  • - at least one first hydraulic, in particular electro-hydraulic, assembly by means of which the steering gear can be supplied with hydraulic fluid and/or controlled
  • At least one operating parameter detection device for detecting at least one detectable assembly operating parameter of the first and/or second hydraulic assembly
  • the operating parameter determination device is designed and/or configured to determine and/or estimate at least one further assembly operating parameter of the first and/or second hydraulic assembly in the form of a determinable assembly operating parameter on the basis of at least one detectable assembly operating parameter.
  • the invention is based on the basic idea that an operating parameter determination device is provided, by means of which an operating parameter of the first and/or second hydraulic assembly can be determined and estimated by processing an operating parameter that can be detected by the operating parameter detection device, e.g. transmitted as an input variable.
  • This determination or estimation has the advantage that fewer assembly operating parameters actually have to be detected by sensors, so that the operating parameter detection device can be constructed more simply because it has fewer corresponding sensors or is connected to them. This reduces the overall number of components in the steering system, with the additional advantages that the susceptibility to errors and system complexity are reduced, while all important or critical assembly operating parameters (such as pressures, temperatures, switching states of the valves, etc.) can still be determined.
  • a detectable assembly operating parameter can be understood in particular as an assembly operating parameter that can actually be directly detected by means of a corresponding sensor device, wherein the sensor device can be part of the operating parameter detection device or can be connected to it.
  • a determinable assembly operating parameter can be understood in particular as an assembly operating parameter which can be determined or estimated by means of the operating parameter determination device, whereby one or more detectable assembly operating parameters can serve as input variables on the basis of which the determinable assembly operating parameter can then be determined or estimated accordingly.
  • the first and second hydraulic assemblies are to be understood as separate assemblies, whereby they differ at least in one function and/or in one structural component.
  • the steering gear can also be a component of the first or second hydraulic assembly.
  • the first hydraulic assembly has at least one hydraulic pump and at least one electric motor for driving the hydraulic pump, wherein the operating parameter detection device is designed and/or set up to detect at least one motor operating parameter of the electric motor and/or at least one pump operating parameter of the hydraulic pump, and wherein the operating parameter determination device is designed and/or set up to determine and/or estimate at least one determinable assembly operating parameter of the first and/or second hydraulic assembly based at least on the detected motor operating parameter and/or pump operating parameter.
  • the detection of the motor operating parameter can be carried out relatively simply and efficiently, so that the detection of this parameter is advantageous.
  • certain motor operating parameters can have a high degree of significance with regard to other assembly operating parameters, so that the detection of this parameter is advantageous, which also applies to the pump operating parameter.
  • Motor operating parameters and pump operating parameters can be special operating parameters of the first hydraulic assembly.
  • the motor operating parameter(s) may comprise at least one electric motor current and/or at least one electric motor voltage and/or at least one motor speed and/or at least one motor power and/or at least one motor torque. Since these motor operating parameters are highly informative with respect to other, in particular determinable, component Operating parameters of the first and/or second hydraulic assembly, the recording of this or these parameters is advantageous.
  • the pump operating parameter(s) can comprise at least one volume flow of the hydraulic fluid and/or at least one mass flow of the hydraulic fluid and/or at least one pump speed. Since these pump operating parameters can also have a high degree of significance with regard to other, in particular determinable, assembly operating parameters of the first and/or second hydraulic assembly, the recording of this or these parameters is also advantageous.
  • the hydraulic fluid can be designed as a hydraulic oil suitable for steering gears.
  • the detectable assembly operating parameter(s) includes or include at least one temperature of the hydraulic fluid in the first hydraulic assembly and/or at least one pressure of the hydraulic fluid in the first hydraulic assembly.
  • the pressure in the first hydraulic assembly can be particularly advantageous because pressure is generated in this assembly and thus this pressure is a critical system variable. With this knowledge, the operation of the first hydraulic assembly can be reliably monitored, so that the detection of this operating parameter is particularly advantageous, which also applies to the detection of the temperature of the hydraulic fluid.
  • temperature detection can be particularly advantageous because it is the basis for determining or estimating many other determinable assembly operating parameters, so that the temperature detection can also make it possible to provide a high level of information about other, in particular determinable, assembly operating parameters of the first and/or second hydraulic assembly.
  • the detectable assembly operating parameter(s) may further comprise at least one temperature of the hydraulic fluid in the second hydraulic assembly and/or at least one pressure of the hydraulic fluid in the second hydraulic assembly.
  • knowledge of the pressure in the second hydraulic assembly may also be advantageous because in this System-relevant components can also be arranged in the assembly. With knowledge of these, the operation of the second hydraulic assembly can be reliably monitored, so that the recording of this operating parameter can be particularly advantageous, which also applies to the recording of the temperature of the hydraulic fluid.
  • temperature recording is particularly advantageous because it is the basis for determining or estimating many other determinable assembly operating parameters, so that the temperature recording also enables a high level of information about other, in particular determinable, assembly operating parameters of the first and/or second hydraulic assembly.
  • the determinable assembly operating parameter(s) includes or include at least a pressure of the hydraulic fluid in the second hydraulic assembly.
  • a pressure of the hydraulic fluid in the second hydraulic assembly can be determined or estimated as described above, so that the sensory detection of the pressure of the hydraulic fluid in the second hydraulic assembly can be omitted, so that components such as sensors and corresponding lines can be omitted. Accordingly,
  • the second hydraulic assembly can be designed as a backup assembly and can have at least one hydraulic filter element and at least one backup switching valve.
  • the backup assembly can ensure the steerability of the steering system even in the event of a total failure of the first hydraulic assembly, since it creates a short circuit between the two working chambers of the steering gear, so that the hydraulic fluid can be moved between these two chambers, which further ensures the steerability.
  • the integration of the hydraulic filter element in the backup assembly is also advantageous in that the infrastructure already existing through the second hydraulic assembly can be used for additional functions. During the inactive phases of the steering system, the hydraulic fluid (as hydraulic oil specified or suitable for steering gears) can thus be cleaned very efficiently via the second hydraulic assembly. by opening the backup switching valve.
  • the second assembly is pressurized by the first assembly via the intermediate steering gear, and the hydraulic fluid can thus be filtered.
  • This design is particularly advantageous because it can take advantage of the fact that recurring inactive phases occur in which the steering system does not require steering assistance from the steering gear.
  • the hydraulic pump of the first hydraulic assembly should always be kept in active operation so that this active operation can also be used for filtering. This eliminates the need for an additional flushing valve or flushing pump, so that the steering system can be constructed even more simply, lighter and more cost-effectively.
  • the steering gear is not connected or mounted between the first and second modules and accordingly the first and second modules are directly connected to each other or are fastened to each other and are fastened to the steering gear as a complete module.
  • the determinable assembly operating parameter(s) can include at least an inlet pressure and/or outlet pressure of the hydraulic fluid at the hydraulic filter element. Monitoring the inlet pressure and/or outlet pressure at the hydraulic filter element is important because knowledge of this pressure allows statements to be made about the operating state of the hydraulic filter element. This pressure is therefore a system-critical variable that should be monitored.
  • a pressure sensor e.g. in the form of a differential pressure sensor
  • the second assembly can be constructed more simply and reliably.
  • the operating parameter determination device can further be designed and/or configured to determine and/or estimate at least one input and/or output pressure at the hydraulic filter element based at least on the electric motor current, the volume flow of the hydraulic fluid and the temperature of the hydraulic fluid, and in particular the pump speed and/or the motor speed.
  • the electric motor current, the volume flow of the Hydraulic fluid and the temperature of the hydraulic fluid are elementary parameters for determining or estimating the inlet and/or outlet pressure on the hydraulic filter element, so that their provision is particularly advantageous.
  • the volume flow of the hydraulic fluid is an operating parameter that is preferably not recorded or measured, but is determined or derived based on the measured pump speed.
  • the operating parameter determination device is designed and/or set up to determine and/or estimate a filter operating state, in particular wear state or loading state, of the hydraulic filter element at least on the basis of the input and/or output pressure on the hydraulic filter element.
  • Monitoring the filter state is very important for the functionality of the steering system, since this has a direct influence on the system reliability of the steering system and is therefore a critical system variable. Determining or estimating the input pressure and/or output pressure on the hydraulic filter element provides a very simple and advantageous option, since this knowledge of this pressure allows reliable and yet easily implemented statements to be made about the operating state of the hydraulic filter element. Determining or estimating the input pressure on the hydraulic filter element can be particularly advantageous.
  • a parameter model is implemented in the operating parameter determination device, by means of which the operating parameter determination device is designed and/or set up to determine and/or estimate at least one assembly operating parameter of the first and/or second hydraulic assembly, at least on the basis of a detectable operating parameter as an input variable.
  • the operating parameter determination device is designed and/or set up to determine and/or estimate at least one assembly operating parameter of the first and/or second hydraulic assembly, at least on the basis of a detectable operating parameter as an input variable.
  • circuit diagram data are implemented in the parameter model, which are assigned to a hydraulic circuit arrangement of components and lines of the first hydraulic assembly and the second hydraulic assembly. Using this circuit diagram data, an even better, more precise and more flexible determination or estimation of at least one determinable assembly operating parameter of the first and/or second hydraulic assembly is possible, since the circuit diagram data enable an even more detailed modeling of the boundary conditions of the steering system.
  • a vehicle in particular a commercial vehicle, with at least one electro-hydraulic steering system as described above.
  • the vehicle can in particular be designed as a commercial vehicle.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a circuit arrangement of an embodiment of a steering system according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a circuit arrangement of an embodiment of a steering system 100 according to the invention.
  • the electro-hydraulic steering system 100 for a commercial vehicle has a steering gear 102 in the form of a spindle steering gear 102, which in turn has a steering gear housing 104.
  • the spindle steering gear 102 can be designed as a ball screw steering gear, although other types of gears are also conceivable.
  • the electro-hydraulic steering system 100 further comprises a first hydraulic assembly 106 which is attached to the steering gear housing 104.
  • the first hydraulic assembly 106 is designed in the form of an electro-hydraulic assembly 106.
  • the electro-hydraulic steering system 100 also has a second hydraulic assembly 108 which is attached to the steering gear housing 104.
  • the second hydraulic assembly 108 is designed as an electro-hydraulic assembly 108.
  • the fastening of the first and second hydraulic assemblies 106, 108 to the steering gear housing 104 can be realized via corresponding flange connections, which, however, are not shown in the schematic representation of Fig. 1.
  • first hydraulic assembly 106 can be at least partially integrated into a first housing block 110 (made of solid block material as the starting structure).
  • a second housing block 112 made of solid block material as the starting structure.
  • first hydraulic assembly 106 and the second hydraulic assembly 108 can each be integrated in a first and second assembly housing.
  • the first and second housing blocks 110, 112 may be formed as structurally separate blocks as shown in Fig. 1 and may be secured to the steering gear housing 104 at different locations.
  • the first and second housing blocks 110, 112 may be attached to the steering gear housing 104 at opposite locations (i.e., in a 180° alignment with each other).
  • first and second housing blocks 110, 112 can also be attached to the steering gear housing 104 in a 90° or 270° orientation to each other.
  • one or more components of the first hydraulic assembly 106 and the second hydraulic assembly 108 can also be at least partially integrated into a common housing block (not shown in Fig. 1).
  • the common housing block can have the first housing block 110 and the second housing block 112 or can be constructed from these two blocks 110, 112 or alternatively can be designed as a one-piece housing block (made of solid block material as the starting structure).
  • first hydraulic assembly 106 and the second hydraulic assembly 108 can each be integrated in a common assembly housing.
  • the steering system 100 further comprises an operating parameter detection device 113 for detecting one or more detectable assembly operating parameters of the first and second hydraulic assemblies 106, 108.
  • the steering system 100 has an electronic control and/or regulating device 114 for controlling and/or regulating the first and second hydraulic assemblies 106, 108.
  • the steering system 100 comprises an operating parameter determination device 115.
  • the devices 113, 114 and 115 are shown without connecting lines in Fig. 1, wherein these devices 113, 114 and 115 are connected or connectable to the corresponding components of the first and second hydraulic assemblies 106, 108 via connecting lines.
  • the operating parameter detection device 113 and the operating parameter determination device 115 can be combined to form a common device.
  • the operating parameter detection device 113 and/or the operating parameter determination device 115 are part of the electronic control and/or regulating device 114.
  • the first hydraulic assembly 106 comprises a hydraulic pump 116 and an electric motor M for driving the hydraulic pump 116.
  • the hydraulic pump 116 is designed as a double-acting or bidirectional hydraulic pump with a first and a second delivery direction.
  • a single-acting hydraulic pump is provided and is connected to the first and second lines 118, 120 via a corresponding switching valve (not shown in Fig. 1), which connects the hydraulic pump 116 to the first or second line 118, 120 depending on the switching logic.
  • two hydraulic pumps can be provided, with one pump each being assigned to or connected to the first and second lines 118, 120.
  • the first hydraulic assembly 106 further comprises a first line 118 which is connected to a first working chamber 122 of the steering gear housing 104.
  • the first hydraulic assembly 106 accordingly comprises a second line 120 which is connected to a second working chamber 124 of the steering gear housing 104.
  • Fig. 1 it can be seen that the hydraulic pump 116 is connected to the first line 118 and to the second line 120.
  • the first line 118 consequently extends from a first pressure outlet of the hydraulic pump 116 to a connection of the steering gear housing 104, which opens into the first working chamber 122.
  • the second line 120 extends accordingly from a second pressure outlet of the hydraulic pump 116 to a connection of the steering gear housing 104, which opens into the second working chamber 124.
  • a hydraulic filter element can be arranged in each of the first and second lines 118, 120.
  • a pressure sensor is arranged in the first line 118.
  • a pressure sensor and a temperature sensor are arranged in the second line 120.
  • a temperature sensor is arranged in the first line 118.
  • the first hydraulic assembly 106 further comprises a hydraulic tank, which can be fully or partially integrated into the first housing block 110.
  • hydraulic tank is flanged to the first housing block 110.
  • the hydraulic tank is shown only schematically in Fig. 1, so that it is also conceivable that the hydraulic pump 116 is integrated in the tank. Alternatively or additionally, it is also conceivable that the electric motor, the hydraulic tank and hydraulic pump 116 are flanged to one another and connected via corresponding lines (not shown in Fig. 1).
  • the hydraulic tank is also equipped with a pressure sensor and a temperature sensor to monitor the pressure and temperature of the hydraulic oil in the tank.
  • the second hydraulic assembly 108 is designed as a backup assembly and is connected to the steering gear 102 in a fault condition of the steering system 100.
  • the second hydraulic assembly 108 can be connected to the steering gear 102 in the form of a hydraulic flow connection in an inactive state of the steering system 100.
  • the second hydraulic assembly 108 includes, among other components, a hydraulic filter element 126 and a backup switching valve 128.
  • the hydraulic filter element 126 and the backup switching valve 128 form a series connection.
  • the hydraulic filter element 126 is arranged upstream of the backup switching valve 128.
  • a pressure sensor 144 for monitoring the filter condition and a bypass check valve or filter check valve 146 can be arranged parallel to the hydraulic filter element 126, whereby this arrangement can only be provided optionally.
  • the pressure sensor can be designed as a differential pressure sensor or alternatively as two individual pressure sensors or pressure switches with an adjustable pressure trigger threshold.
  • the pressure sensors and temperature sensors of the first hydraulic assembly 106 and the pressure sensor 144 of the second hydraulic assembly 108 explained above can be components of the operating parameter detection device 113 or can be connected to it via corresponding signal lines.
  • the pressure sensor 144 described above and the electric motor M are further connected to the electronic control and/or regulating device 114 via corresponding lines.
  • the second hydraulic assembly 108 has a further first line 130 and a further second line 132.
  • the further first line 130 is connected to the first working chamber 122 of the steering gear housing 104.
  • the further second line 132 is connected to the second working chamber 124 of the steering gear housing 104.
  • the backup switching valve 128 is switched to the pass-through position in the inactivity state or fault state.
  • first working chamber 122 and the second working chamber 124 are connected via the further first and further second lines 130, 132 as well as via the hydraulic filter element 126 and the backup switching valve 128.
  • the second hydraulic assembly 108 also has a bridge circuit 134 which has four outer branches 136 and one bridge branch 138, wherein the four outer branches 136 are connected to one another via four outer nodes 140.
  • the bridge branch 138 is formed by the series connection with the hydraulic filter element 126 and the backup switching valve 128.
  • first working space 122 and the second working space 124 are connected to one another via the further first and further second lines 130, 132 and via the bridge circuit 134.
  • the bridge circuit 134 is connected to the further first line 130 and the further second line 132 by means of two external nodes 140.
  • the bridge branch 138 is in turn connected to those two further external nodes 140 of the bridge circuit which are not connected to the further first and second lines 130, 132.
  • a further hydraulic filter element can be arranged in each of the further first and second lines 118, 120.
  • the backup switching valve 128 is designed as a 2/2-way solenoid valve and has a switching plunger and a solenoid coil for actuating the switching plunger, wherein a change in the switching position of the switching plunger triggers an induced voltage in the solenoid coil.
  • a commercial vehicle (not shown in Fig. 1) which has the electro-hydraulic steering system 100 as described above.
  • the operating parameter determination device 115 is designed and/or configured to determine and/or estimate at least one further assembly operating parameter of the first and/or second hydraulic assembly 106, 108 in the form of a determinable assembly operating parameter on the basis of at least one detectable assembly operating parameter.
  • Detectable assembly operating parameters are in particular those operating parameters that can be recorded by sensors or by means of the operating parameter recording device.
  • the detectable assembly operating parameter(s) includes/are a temperature of the hydraulic fluid in the first hydraulic assembly 106 and/or a pressure of the hydraulic fluid in the first hydraulic assembly 106.
  • the detectable assembly operating parameter(s) may include a temperature of the hydraulic fluid in the second hydraulic assembly 108 and/or a pressure of the hydraulic fluid in the second hydraulic assembly 108.
  • determinable assembly operating parameters are in particular those operating parameters that can be determined or estimated on the basis of the detectable assembly operating parameter(s) (which can thus serve as input variables) of the operating parameter determination device.
  • a determinable assembly operating parameter includes a pressure of the hydraulic fluid in the second hydraulic assembly 108.
  • the determinable assembly operating parameter includes an inlet pressure of the hydraulic fluid at the hydraulic filter element 126.
  • the determinable assembly operating parameter includes the output pressure of the hydraulic fluid at the hydraulic filter element 126. Further alternatively or additionally, the determinable assembly operating parameter includes the inlet pressure and the outlet pressure of the hydraulic fluid at the hydraulic filter element 126.
  • the operating parameter detection device 113 is designed and/or configured to detect a motor operating parameter of the electric motor M and/or a pump operating parameter of the hydraulic pump 116.
  • the motor operating parameter(s) may include an electric motor current and/or an electric motor voltage and/or an engine speed and/or at least one motor power and/or at least one motor torque.
  • the pump operating parameter(s) may include a volume flow of the hydraulic fluid and/or a mass flow of the hydraulic fluid and/or a pump speed.
  • the operating parameter determining device 115 can also determine the electric motor power by multiplying the electric motor current and the electric motor voltage or the motor torque by a motor speed or motor angular velocity.
  • the operating parameter determination device 115 is in turn designed and/or configured to determine and/or estimate a determinable assembly operating parameter of the first and/or second hydraulic assembly 106, 108 on the basis of the detected engine operating parameter and/or pump operating parameter.
  • the operating parameter determination device 115 is designed and/or configured to determine and/or estimate the inlet pressure at the hydraulic filter element 126 based on the electric motor current, the volume flow of the hydraulic fluid and the temperature of the hydraulic fluid.
  • the operating parameter determination device 115 can be designed and/or configured to determine and/or estimate the inlet and outlet pressure at the hydraulic filter element based on the electric motor current, the volume flow of the hydraulic fluid and the temperature of the hydraulic fluid.
  • the operating parameter determination device 115 is further designed and/or configured to determine and/or estimate a filter operating state in the form of a wear state or loading state of the hydraulic filter element 126 on the basis of the inlet pressure at the hydraulic filter element 126.
  • the operating parameter determination device 115 can further be designed and/or configured to determine and/or estimate the filter operating state in the form of the wear state or loading state of the hydraulic filter element 126 on the basis of the inlet and outlet pressure at the hydraulic filter element 126.
  • a parameter model is also implemented in the operating parameter determination device 115, by means of which the operating parameter determination device 115 is designed and/or configured to determine and/or estimate a corresponding assembly operating parameter of the second hydraulic assembly 108 on the basis of one or more detectable operating parameters as described above as an input variable.
  • Circuit diagram data are implemented in the parameter model, whereby in particular the circuit diagram arrangement according to Fig. 1 can be implemented as described above.
  • circuit diagram data of the hydraulic circuit arrangement of components and lines of the first hydraulic assembly 106 and the second hydraulic assembly 108 according to Fig. 1 are assigned, which are stored in the operating parameter determination device 115 using a digital circuit diagram model.
  • the function of the operating parameter detection device 113 and the operating parameter determination device 115 in connection with the hydraulic circuit arrangement shown in Fig. 1 is as follows:
  • the steering gear 102 can be supplied with hydraulic fluid via the hydraulic pump 116.
  • the steering gear 102 can be controlled by the hydraulic pump 116 due to its different delivery directions.
  • the first working chamber 122 can be supplied with hydraulic fluid and controlled through the first line 118, since the first line connects this working chamber 122 with the hydraulic pump 116.
  • the second working chamber 124 can be supplied with hydraulic fluid and controlled through the second line 120, since the second line connects this working chamber 124 with the hydraulic pump 116.
  • the control is achieved by pressurizing either the first working chamber 122 or the second working chamber 124 of the steering gear - but not both at the same time - by the hydraulic pump 116.
  • the hydraulic pump 116 is therefore configured to pressurize the first line 118 according to the first conveying direction and to pressurize the second line 120 according to the second conveying direction.
  • the hydraulic pump 116 As soon as the hydraulic pump 116 is driven by the electric motor M (e.g. clockwise), it pressurizes the first line 118, which extends to the first working chamber 122, according to a first conveying direction.
  • the hydraulic pump 116 and the steering gear 102 are connected to one another via the first line 118, and the connection of the steering gear 102 connected to the first line 118 and opening into the first working chamber 122 is pressurized.
  • the pressure in the first working chamber 122 then increases and the piston is forced to perform a linear displacement movement since there is less pressure in the opposite, second working chamber 124, so that steering assistance is achieved.
  • the pressure in the opposite second working chamber 124 is lower because this working chamber 124 is connected to the tank via the second line 120 and a corresponding return line (not shown in Fig. 1).
  • the hydraulic oil can flow back from the second working chamber 124 into the tank.
  • the hydraulic pump 116 As soon as the hydraulic pump 116 is driven by the electric motor M (e.g. counterclockwise), it pressurizes the second line 120, which extends to the second working chamber 124, according to a second conveying direction.
  • the hydraulic pump 116 and the steering gear 102 are connected to one another via the second line 120, and the connection of the steering gear 102 connected to the second line 120 and opening into the second working chamber 124 is pressurized.
  • first working chamber 122 now has a lower pressure, so that steering assistance is achieved.
  • the pressure in the opposite first working chamber 122 is lower because this working chamber 122 is connected to the tank via the first line 118 and a corresponding return line (not shown in Fig. 1).
  • the hydraulic oil can flow back from the first working chamber 122 into the tank.
  • the backup switching valve 128 is arranged in the passage switching position shown in Fig. 1.
  • This position enables an uninterrupted flow path from the first working chamber 122 to the second working chamber 124 via the further first and further second lines 130, 132 and via the bridge circuit 134.
  • the flow direction of the hydraulic oil depends on the pressure gradient between the first and second working chambers 122, 124.
  • the pressure gradient can either only be caused by a manual steering movement of the steering shaft, since the steering shaft ensures the linear displacement movement of the steering gear piston (in this case no pressure is applied by the hydraulic pump 116), whereby this case is assigned to the error state. Additionally or alternatively, the pressure gradient can be formed as described above by the selective pressurization of the first or second working chamber 122, 124 by the hydraulic pump 116, this case being associated with an inactivity state of the steering system.
  • the inactivity state is the state when the steering system is inactive, i.e. when either the commercial vehicle is not currently moving or the commercial vehicle is moving and no steering assistance will be required in the future.
  • the operating parameter detection device 113 can, as described above, detect the corresponding operating parameters of the first and second assemblies 106, 108 and transmit them to the operating parameter determination device.
  • the operating parameter determination device 115 can determine or estimate the inlet pressure at the hydraulic filter element 126 from the recorded operating parameters and determine therefrom its wear or clogging state or loading state.
  • the hydraulic oil can be cleaned very efficiently when the steering system is inactive, since the pressures required for this are much lower than those required for steering assistance.

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Abstract

Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Lenksystem (100) für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, aufweisend: - wenigstens ein Lenkgetriebe (102), insbesondere Spindellenkgetriebe; - wenigstens eine erste hydraulische, insbesondere elektrohydraulische, Baugruppe (106), durch die das Lenkgetriebe (102) mit Hydraulikfluid versorgbar und/oder steuerbar ist; - wenigstens eine zweite hydraulische, insbesondere elektrohydraulische; Baugruppe (108), welche mit dem Lenkgetriebe (102) verbindbar ist; - wenigstens eine Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung (113) zur Erfassung wenigstens eines erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameters der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe (106, 108); und - wenigstens eine Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung (115), wobei die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung (115) dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, auf Basis wenigstens eines erfassbaren Baugruppen- Betriebsparameters wenigstens einen weiteren Baugruppen-Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe (106, 108), in Form eines bestimmbaren Baugruppen-Betriebsparameters, zu bestimmen und/oder schätzen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug mit einem vorstehend beschriebenen Lenksystem.

Description

BESCHREIBUNG
Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit diesem elektrohydraulischen Lenksystem.
In herkömmlichen Lenksystemen für Nutzfahrzeuge entstehen durch Hydraulikelemente bzw. Bauteile wie Sensoren, Filter, Ventile und/oder Steuerungselemente wie Aktoren in Form des Lenkgetriebes komplexe Systeme, die sich negativ auf die System effizienz und die Systemzuverlässigkeit auswirken. Im Stand der Technik sind bereits Lenksysteme für Fahrzeuge und im Speziellen für Nutzfahrzeuge bekannt.
So zeigt die GB 2383433 A eine hydraulische Fördereinrichtung, z.B. eine Servolenkungspumpe, die zwischen der Pumpe und den Vorlauf- und Rücklaufleitungen ein Stromregelventil aufweist. Das Ventil umfasst einen Ventilkolben mit einem gebohrten, gedrosselten Fortsatz, der gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder verschiebbar ist, um die Förderkammer zum Rücklauf zu öffnen. Die Feder ist in einem ein- oder mehrteiligen Ventilgehäuse zwischen dem Ventilkolben und einem gebohrten, gedrosselten Einstellkolben gelagert und kann über den Einstellkolben in ihrer Vorspannung verändert werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrohydraulisches Lenksystem der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass dieses System einfacher und effizienter aufgebaut ist, kostengünstiger ist und eine geringere Fehleranfälligkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrohydraulisches Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein elektrohydraulisches Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt ist, das folgendes aufweist:
- wenigstens ein Lenkgetriebe, insbesondere Spindellenkgetriebe; - wenigstens eine erste hydraulische, insbesondere elektrohydraulische, Baugruppe, durch die das Lenkgetriebe mit Hydraulikfluid versorgbar und/oder steuerbar ist;
- wenigstens eine zweite hydraulische, insbesondere elektrohydraulische; Baugruppe, welche mit dem Lenkgetriebe verbindbar ist;
- wenigstens eine Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung zur Erfassung wenigstens eines erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameters der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe; und
- wenigstens eine Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung, wobei die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, auf Basis wenigstens eines erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameters wenigstens einen weiteren Baugruppen-Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe in Form eines bestimmbaren Baugruppen- Betriebsparameters zu bestimmen und/oder schätzen.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass eine Betriebsparameter- Bestimmungseinrichtung vorgesehen ist, mittels derer durch die Verarbeitung eines ihr durch die Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung, z.B. als Eingangsgröße übertragenen, erfassbaren Betriebsparameter ein Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe bestimmt und geschätzt werden kann. Diese Bestimmung bzw. auch Schätzung hat den Vorteil, dass weniger Baugruppen- Betriebsparameter tatsächlich sensorisch erfasst werden müssen, so dass die Betriebsparameter- Erfassungseinrichtung einfacher aufgebaut sein kann, weil sie weniger entsprechende Sensoren aufweist bzw. mit diesen verbunden ist. Damit sinkt insgesamt die Anzahl der Bauteile in dem Lenksystem mit den weiteren Vorteilen, dass die Fehleranfälligkeit und Systemkomplexität sinkt und dennoch alle wichtigen bzw. kritischen Baugruppen-Betriebsparameter (wie Drücke, Temperaturen, Schaltzustände der Ventile usw.) nach wie vor bestimmt werden können. Unter einem erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameter kann insbesondere ein derartiger Baugruppen- Betriebsparameter verstanden werden, der mittels einer entsprechenden Sensoreinrichtung tatsächlich direkt erfassbar ist, wobei die Sensoreinrichtung Bestandteil der Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung sein kann oder mit dieser verbunden sein kann. Dementsprechend kann unter einem bestimmbaren Baugruppen- Betriebsparameter insbesondere ein derartiger Baugruppen-Betriebsparameter verstanden werden, der mittels der Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung bestimmbar bzw. abschätzbar ist, wobei hierbei ein oder mehrere erfassbare Baugruppen-Betriebsparameter als Eingangsgröße dienen können, auf deren Basis sodann der bestimmbare Baugruppen-Betriebsparameter entsprechend bestimmbar bzw. schätzbar ist. Die erste und zweite hydraulische Baugruppe sind als separate Baugruppen zu verstehen, wobei sie sich wenigstens in einer Funktion und/oder in einem strukturellen Bauteil unterscheiden. Das Lenkgetriebe kann ferner Bestandteil der ersten oder zweiten hydraulischen Baugruppe sein.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die erste hydraulische Baugruppe wenigstens eine Hydraulikpumpe und wenigstens ein Elektromotor zum Antrieb der Hydraulikpumpe aufweist, wobei die Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, wenigstens einen Motor-Betriebsparameter des Elektromotors und/oder wenigstens einen Pumpen-Betriebsparameter der Hydraulikpumpe zu erfassen, und wobei die Betriebsparameter- Bestimmungseinrichtung dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, wenigstens auf Basis des erfassten Motor-Betriebsparameters und/oder Pumpen-Betriebsparameters wenigstens einen bestimmbaren Baugruppen-Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe zu bestimmen und/oder schätzen. Die Erfassung des Motor-Betriebsparameters kann verhältnismäßig einfach und effizient durchgeführt werden, so dass sich die Erfassung dieses Parameters vorteilhaft anbietet. Im Übrigen können gewisse Motor-Betriebsparameter eine hohe Aussagekraft bezüglich anderer Baugruppen-Betriebsparameter haben, so dass die Erfassung dieses Parameters vorteilhaft ist, was im Übrigen auch für den Pumpen-Betriebsparameter gilt. Motor- Betriebsparameter und Pumpen-Betriebsparameter können spezielle Betriebsparameter der ersten hydraulischen Baugruppe sein.
Der oder die Motor-Betriebsparameter kann oder können wenigstens einen elektrischen Motor-Strom und/oder wenigstens eine elektrische Motor-Spannung und/oder wenigstens eine Motor-Drehzahl und/oder wenigstens eine Motor-Leistung und/oder wenigstens ein Motor-Drehmoment umfassen. Da diese Motor-Betriebsparameter eine hohe Aussagekraft bezüglich anderer, insbesondere bestimmbarer, Baugruppen- Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe haben können, ist die Erfassung dieses oder dieser Parameter vorteilhaft.
Ferner kann oder können der oder die Pumpen-Betriebsparameter wenigstens einen Volumenstrom des Hydraulikfluids und/oder wenigstens einen Massenstrom des Hydraulikfluids und/oder wenigstens eine Pumpen-Drehzahl umfassen. Da auch diese Pumpen-Betriebsparameter eine hohe Aussagekraft bezüglich anderer, insbesondere bestimmbarer, Baugruppen-Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe haben können, ist auch die Erfassung dieses oder dieser Parameter vorteilhaft. Das Hydraulikfluid kann als ein für Lenkgetriebe geeignetes Hydrauliköl ausgebildet sein.
Zudem ist es denkbar, dass der oder die erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameter wenigstens eine Temperatur des Hydraulikfluids in der ersten hydraulischen Baugruppe und/oder wenigstens ein Druck des Hydraulikfluids in der ersten hydraulischen Baugruppe umfasst oder umfassen. Für die Systemsicherheit kann insbesondere die Kenntnis des Drucks in der ersten hydraulischen Baugruppe vorteilhaft sein, weil in dieser Baugruppe die Druckerzeugung stattfindet und somit dieser Druck eine kritische Systemgröße ist. Anhand deren Kenntnis ist der Betrieb der ersten hydraulischen Baugruppe verlässlich überwachbar, so dass die Erfassung dieses Betriebsparameters besonders vorteilhaft ist, was im Übrigen auch für die die Erfassung der Temperatur des Hydraulikfluids gilt. Zudem kann die Temperatur-Erfassung besonders deshalb vorteilhaft sein, weil sie die Basis für Bestimmung bzw. Abschätzung vieler weiterer bestimmbarer Baugruppen-Betriebsparameter ist, so dass durch die Temperatur- Erfassung ebenfalls eine hohe Aussagekraft anderer, insbesondere bestimmbarer, Baugruppen-Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe möglich sein kann.
Der oder die erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameter kann oder können weiter wenigstens eine Temperatur des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe und/oder wenigstens ein Druck des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe umfassen. Für die Systemsicherheit kann die Kenntnis des Drucks in der zweiten hydraulischen Baugruppe ebenfalls vorteilhaft sein, weil in dieser Baugruppe auch systemrelevante Bauteile angeordnet sein können. Anhand deren Kenntnis lässt sich der Betrieb der zweiten hydraulischen Baugruppe verlässlich überwachen, so dass die Erfassung dieses Betriebsparameters besonders vorteilhaft sein kann, was im Übrigen auch für die die Erfassung der Temperatur des Hydraulikfluids gilt. Zudem ist die Temperatur-Erfassung besonders deshalb vorteilhaft, weil sie die Basis für Bestimmung bzw. Abschätzung vieler weiterer bestimmbarer Baugruppen-Betriebsparameter ist, so dass durch die Temperatur-Erfassung ebenfalls eine hohe Aussagekraft anderer, insbesondere bestimmbarer, Baugruppen- Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe möglich ist.
Vorteilhaft kann es auch sein, dass der oder die bestimmbaren Baugruppen- Betriebsparameter wenigstens einen Druck des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe umfasst oder umfassen. Vorteilhaft kann ein Druck des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe wie vorstehend beschrieben bestimmt bzw. geschätzt werden, so dass die sensorische Erfassung des Drucks des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe entfallen kann, so dass Bauteile wie Sensoren und entsprechende Leitungen entfallen können. Demnach wird
System komplexität bzw. die Bauteilanzahl verringert, wobei der Druck in der zweiten hydraulischen Baugruppe dennoch vorhersagbar ist, auch wenn nicht tatsächlich in direkt erfasster Form.
Die zweite hydraulische Baugruppe kann als Backup-Baugruppe ausgebildet sein und kann wenigstens ein Hydraulikfilterelement und wenigstens ein Backup-Schaltventil aufweisen. Zum einen kann die Backup-Baugruppe die Lenkbarkeit des Lenksystems auch bei einem Totalausfall der ersten hydraulischen Baugruppe gewährleisten, da sie eine Kurzschlussschaltung zwischen den beiden Arbeitsräumen des Lenkgetriebes erzeugt, so dass das Hydraulikfluid zwischen diesen beiden Räumen bewegbar ist, was die Lenkfähigkeit weiter gewährleistet. Die Integration des Hydraulikfilterelements in die Backup-Baugruppe ist weiter dahingehend vorteilhaft, dass die durch die zweite hydraulische Baugruppe ohnehin bestehende Infrastruktur mit zusätzlichen Funktionen belegt werden kann. Während der inaktiven Phasen des Lenksystems kann somit sehr effizient eine Reinigung des Hydraulikfluids (als für Lenkgetriebe spezifiziertes bzw. geeignetes Hydrauliköl) über die zweite hydraulische Baugruppe vorgenommen werden, indem das Backup-Schaltventil geöffnet wird. Hierdurch wird die zweite Baugruppe von der ersten Baugruppe über das zwischengeschaltete Lenkgetriebe bedruckt und das Hydraulikfluid dadurch filterbar. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, weil die Tatsache ausgenutzt werden kann, dass immer wiederkehrende inaktive Phasen eintreten, in denen das Lenksystem keine Lenkunterstützung durch Betätigung durch das Lenkgetriebe benötigt. Jedoch sollte aufgrund der jederzeit wieder angefragten Lenkunterstützung (insbesondere bei manuellen Lenkbewegungen) die Hydraulikpumpe der ersten hydraulischen Baugruppe stets im aktiven Betrieb gehalten werden, so dass dieser aktive Betreib zusätzlich zur Filterung genutzt werden kann. Damit entfallen ein zusätzliches Spülventil bzw. eine Spülpumpe, so dass das Lenksystem noch einfacher, leichter und kostengünstiger aufgebaut werden kann.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Lenkgetriebe nicht zwischen erster und zweiter Baugruppe geschaltet bzw. montiert ist und entsprechend die erste und zweite Baugruppe direkt miteinander verbunden sind bzw. aneinander befestigt sind und als gesamte Baugruppe an dem Lenkgetriebe befestigt sind.
Der oder die bestimmbaren Baugruppen-Betriebsparameter kann oder können wenigstens einen Eingangsdruck und/oder Ausgangsdruck des Hydraulikfluids an dem Hydraulikfilterelement umfassen. Die Überwachung des Eingangsdrucks und/oder Ausgangsdrucks an dem Hydraulikfilterelement ist wichtig, da über die Kenntnis dieses Drucks Aussagen über den Betriebszustand des Hydraulikfilterelements treffbar sind. Daher ist dieser Druck eine system kritische Größe, die überwacht werden sollte. Durch die Bestimmung bzw. Abschätzung des Eingangsdrucks und/oder Ausgangsdrucks des Hydraulikfluids an dem Hydraulikfilterelement kann ein Drucksensor (z.B. in Form eines Differenzdrucksensors) eingespart werden, so dass die zweite Baugruppe einfacher und zuverlässiger aufgebaut sein kann.
Die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung kann ferner dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet sein, wenigstens auf Basis des elektrischen Motor-Stroms, des Volumenstroms des Hydraulikfluids und der Temperatur des Hydraulikfluids, sowie insbesondere der Pumpen-Drehzahl und/oder der Motor-Drehzahl, wenigstens einen Eingangs- und/oder Ausgangs-Druck an dem Hydraulikfilterelement zu bestimmen und/oder schätzen. Insbesondere der elektrische Motor-Strom, der Volumenstrom des Hydraulikfluids und die Temperatur des Hydraulikfluids sind elementare Parameter, um den Eingangs- und/oder Ausgangs-Druck an dem Hydraulikfilterelement zu bestimmen bzw. abzuschätzen, so dass deren Bereitstellung besonders vorteilhaft ist. Insbesondere der Volumenstrom des Hydraulikfluids ist ein Betriebsparameter, der vorzugsweise nicht erfasst bzw. gemessen wird, sondern anhand der gemessenen Pumpendrehzahl bestimmt bzw. abgeleitet wird.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Betriebsparameter- Bestimmungseinrichtung dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, wenigstens auf Basis des Eingangs- und/oder Ausgangs-Drucks an dem Hydraulikfilterelement einen Filter-Betriebszustand, insbesondere Verschleißzustand oder Beladungszustand, des Hydraulikfilterelements zu bestimmen und/oder schätzen. Die Überwachung des Filterzustands ist sehr wichtig für die Funktionsfähigkeit des Lenksystems, da diese unmittelbaren Einfluss auf die Systemsicherheit des Lenksystems hat und damit eine kritische Systemgröße darstellt. Über die Bestimmung bzw. Abschätzung des Eingangsdrucks und/oder Ausgangsdrucks an dem Hydraulikfilterelement ist eine sehr einfache und vorteilhafte Möglichkeit gegeben, da sich über diese Kenntnis dieses Drucks zuverlässige und dennoch einfach implementierbare Aussagen über den Betriebszustand des Hydraulikfilterelements treffbar sind. Besonders vorteilhaft kann die Bestimmung bzw. Abschätzung des Eingangsdrucks an dem Hydraulikfilterelement sein.
Ferner ist es vorstellbar, dass in der Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung ein Parameter-Modell implementiert ist, mittels dessen die Betriebsparameter- Bestimmungseinrichtung dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, wenigstens auf Basis eines erfassbaren Betriebsparameters als Eingangsgröße wenigstens einen Baugruppen-Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe zu bestimmen und/oder schätzen. Mittels dieses Parameter-Modells kann eine noch bessere, genauere und flexiblere Bestimmung bzw. Abschätzung wenigstens einen Baugruppen-Betriebsparameters der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe möglich sein, da das Parameter-Modell flexibel an die Randbedingungen des Lenksystems anpassbar ist. Zudem ist vorstellbar, dass in dem Parameter-Modell Schaltplan-Daten implementiert sind, welche einer hydraulischen Schaltungsanordnung von Bauteilen und Leitungen der ersten hydraulischen Baugruppe und der zweiten hydraulischen Baugruppe zugeordnet sind. Mittels dieser Schaltplan-Daten ist eine nochmals verbesserte, genauere und flexiblere Bestimmung bzw. Abschätzung wenigstens eines bestimmbaren Baugruppen-Betriebsparameters der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe möglich, da das die Schaltplan-Daten eine noch detailliertere Modellierung der Randbedingungen des Lenksystems ermöglichen.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug vorgesehen, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem elektrohydraulischen Lenksystem wie vorstehend beschrieben.
Sämtliche in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem erzielbaren Vorteile und technischen Wirkungen können einzeln oder in Kombination auch für das erfindungsgemäße Fahrzeug gelten. Das Fahrzeug kann insbesondere als Nutzfahrzeug ausgebildet sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenksystems.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenksystems 100.
Das elektrohydraulische Lenksystem 100 für ein Nutzfahrzeug weist ein Lenkgetriebe 102 in Form eines Spindellenkgetriebes 102 auf, das wiederum ein Lenkgetriebe- Gehäuse 104 aufweist.
Das Spindellenkgetriebe 102 kann als Kugelumlaufspindellenkgetriebe ausgestaltet sein, wobei auch andere Getriebearten denkbar sind. Das elektrohydraulische Lenksystem 100 weist weiter eine erste hydraulische, Baugruppe 106 auf, welche an dem Lenkgetriebe-Gehäuse 104 befestigt ist.
Die erste hydraulische Baugruppe 106 ist in Form einer elektrohydraulischen Baugruppe 106 ausgebildet.
Das elektrohydraulische Lenksystem 100 weist zudem eine zweite hydraulische Baugruppe 108 auf, welche an dem Lenkgetriebe-Gehäuse 104 befestigt ist.
Die zweite hydraulische Baugruppe 108 ist als elektrohydraulische Baugruppe 108 ausgebildet.
Die Befestigung der ersten und zweiten hydraulischen Baugruppe 106, 108 an dem Lenkgetriebe-Gehäuse 104 sind über entsprechende Flansch-Verbindungen realisierbar, die jedoch in der schematischen Darstellung von Fig. 1 nicht gezeigt sind.
Mehrere Bauteile der ersten hydraulischen Baugruppe 106 können wenigstens teilweise in einen ersten Gehäuseblock 110 (aus Blockvollmatenal als Ausgangsstruktur) integriert sein.
Entsprechend können auch mehrere Bauteile der zweiten hydraulischen Baugruppe 108 wenigstens teilweise in einen zweiten Gehäuseblock 112 (aus Blockvollmatenal als Ausgangsstruktur) integriert sein.
Es ist jedoch auch alternativ denkbar, dass die erste hydraulische Baugruppe 106 und die zweite hydraulische Baugruppe 108 jeweils in einem ersten und zweiten Baugruppen-Gehäuse integriert sein können.
Der erste und zweite Gehäuseblock 110, 112 können gemäß Fig. 1 als strukturell getrennte Blocks ausgebildet sein und an verschiedenen Stellen am Lenkgetriebe- Gehäuse 104 befestigt sein. Beispielsweise können der erste und zweite Gehäuseblock 110, 112 an gegenüberliegenden Stellen am Lenkgetriebe-Gehäuse 104 befestigt sein (also in einer 180°-Ausrichtung zueinander).
Ebenso ist denkbar, dass der erste und zweite Gehäuseblock 110, 112 am Lenkgetriebe-Gehäuse 104 auch in einer 90° oder 270°-Ausrichtung zueinander befestigt sein können.
Gemäß einer alternativen Gestaltung des Gehäuseblocks des Lenksystems 100 können auch ein oder mehrere Bauteile der ersten hydraulischen Baugruppe 106 und der zweiten hydraulischen Baugruppe 108 wenigstens teilweise in einen gemeinsamen Gehäuseblock integriert sind (nicht in Fig. 1 gezeigt).
Der gemeinsame Gehäuseblock kann den ersten Gehäuseblock 110 und den zweiten Gehäuseblock 112 aufweisen bzw. aus diesen beiden Blöcken 110, 112 aufgebaut sein oder alternativ auch als ein einstückiger Gehäuseblock (aus Blockvollmaterial als Ausgangsstruktur) ausgestaltet sein.
Es ist jedoch auch alternativ denkbar, dass die erste hydraulische Baugruppe 106 und die zweite hydraulische Baugruppe 108 jeweils in einem gemeinsamen Baugruppen- Gehäuse integriert sein können.
Das Lenksystem 100 umfasst weiter eine Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung 113 zur Erfassung eines oder mehrerer erfassbarer Baugruppen-Betriebsparameter der ersten und zweiten hydraulischen Baugruppe 106, 108.
Im Übrigen weist das Lenksystem 100 eine elektronische Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 114 zur Steuerung und/oder Regelung der ersten und zweiten hydraulischen Baugruppe 106, 108 auf.
Zudem umfasst das Lenksystem 100 eine Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115. Die Einrichtungen 113, 114 und 115 sind ohne Verbindungsleitungen in Fig. 1 dargestellt, wobei diese Einrichtungen 113, 114 und 115 mit den entsprechenden Bauteilen der ersten und zweiten hydraulischen Baugruppe 106, 108 über Verbindungsleitungen verbunden bzw. verbindbar sind.
Ferner ist denkbar, dass die Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung 113 und die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 zu einer gemeinsamen Einrichtung zusammengefasst werden können.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Betriebsparameter- Erfassungseinrichtung 113 und/oder die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 Bestandteil der elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 114 sind.
Als Bauteile weist die erste hydraulische Baugruppe 106 eine Hydraulikpumpe 116 und einen Elektromotor M zum Antrieb der Hydraulikpumpe 116 auf.
Die Hydraulikpumpe 116 ist als doppelwirkende bzw. als bidirektionale Hydraulikpumpe mit einer ersten und zweiten Förderrichtung ausgebildet.
Alternativ kann es auch denkbar sein, dass nur eine einfach wirkende Hydraulikpumpe vorgesehen ist und über ein entsprechendes Schaltventil (nicht in Fig. 1 gezeigt) mit der ersten und zweiten Leitung 118, 120 verbunden ist, das je nach Schaltlogik die Hydraulikpumpe 116 mit der ersten oder der zweiten Leitung 118, 120 verbindet.
Alternativ kann es auch denkbar sein, dass zwei Hydraulikpumpen vorgesehen sein können, wobei je eine Pumpe der ersten bzw. der zweiten Leitung 118, 120 zugeordnet bzw. mit ihr verbunden ist.
Die erste hydraulische Baugruppe 106 umfasst ferner eine erste Leitung 118, die mit einem ersten Arbeitsraum 122 des Lenkgetriebe-Gehäuses 104 verbunden ist. Die erste hydraulische Baugruppe 106 umfasst entsprechend eine zweite Leitung 120, die mit einem zweiten Arbeitsraum 124 des Lenkgetriebe-Gehäuses 104 verbunden ist.
Gemäß Fig. 1 ist zu sehen, dass die Hydraulikpumpe 116 mit der ersten Leitung 118 und mit der zweiten Leitung 120 verbunden ist.
Die erste Leitung 118 erstreckt sich folglich von einem ersten Druckausgang der Hydraulikpumpe 116 bis zu einem Anschluss des Lenkgetriebe-Gehäuses 104, der in den ersten Arbeitsraum 122 mündet.
Die zweite Leitung 120 erstreckt sich entsprechend von einem zweiten Druckausgang der Hydraulikpumpe 116 bis zu einem Anschluss des Lenkgetriebe-Gehäuses 104, der in den zweiten Arbeitsraum 124 mündet.
In der ersten und zweiten Leitung 118, 120 können jeweils ein Hydraulikfilterelement angeordnet sein.
Zudem ist gemäß Fig. 1 in der ersten Leitung 118 ein Drucksensor angeordnet.
Weiter ist in der zweiten Leitung 120 ein Drucksensor und ein Temperatursensor angeordnet.
Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass in der ersten Leitung 118 ein Temperatursensor angeordnet ist.
Die erste hydraulische Baugruppe 106 weist weiter ein Hydrauliktank auf, der vollständig oder teilweise in den ersten Gehäuseblock 110 integriert sein kann.
Alternativ ist auch denkbar, dass der Hydrauliktank an den ersten Gehäuseblock 110 angeflanscht ist.
Der Hydrauliktank ist anhand von Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt, so dass es auch denkbar sein kann, dass die Hydraulikpumpe 116 in dem Tank integriert ist. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass der Elektromotor, der Hydrauliktank und Hydraulikpumpe 116 aneinander angeflanscht und über entsprechende Leitungen (nicht in Fig. 1 gezeigt) verbunden sind.
Dem Hydrauliktank sind weiter ein Drucksensor und ein Temperatursensor zur Überwachung von Druck und Temperatur des Hydrauliköls im Tank zugeordnet.
Die zweite hydraulische Baugruppe 108 ist als Backup-Baugruppe ausgebildet und ist in einem Fehlerzustand des Lenksystems 100 mit dem Lenkgetriebe 102 verbunden.
Alternativ oder zusätzlich kann die zweite hydraulische Baugruppe 108 in einem Inaktivitätszustand des Lenksystems 100 mit dem Lenkgetriebe 102 in Form einer hydraulischen Strömungsverbindung verbunden sein.
Verbunden ist hier so zu verstehen, dass zwischen den Arbeitsräumen 122, 124 des Lenkgetriebes ein durchgängiger Strömungspfad über die zweite hydraulische Baugruppe 108 vorgesehen ist.
Die zweite hydraulische Baugruppe 108 weist als Bauteile unter anderem ein Hydraulikfilterelement 126 und ein Backup-Schaltventil 128 auf.
Das Hydraulikfilterelement 126 und das Backup-Schaltventil 128 bilden eine Reihenschaltung aus.
Das Hydraulikfilterelement 126 ist dabei stromaufwärts bezüglich des Backup- Schaltventils 128 angeordnet.
Parallel zu dem Hydraulikfilterelement 126 kann ein Drucksensor 144 zur Überwachung des Filterzustands und ein Bypass-Rückschlagventil bzw. Filterrückschlagventil 146 angeordnet sein, wobei diese Anordnung nur optional vorgesehen sein kann. Der Drucksensor kann als Differenzdrucksensor ausgebildet sein oder alternativ als zwei einzelne Drucksensoren bzw. Druckschalter mit einstellbarer Druck- Auslöseschwelle.
Die vorstehend erläuterten Drucksensoren und Temperatursensoren der ersten hydraulischen Baugruppe 106 und der Drucksensor 144 der zweiten hydraulischen Baugruppe 108 können Bestandteile der Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung 113 sein oder mit dieser über entsprechende Signalleitungen verbunden sein.
Der vorstehend beschriebene Drucksensor 144 und der Elektromotor M sind weiter mit der elektronischen Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 114 über entsprechende Leitungen verbunden.
Im Übrigen weist die zweite hydraulische Baugruppe 108 eine weitere erste Leitung 130 und eine weitere zweite Leitung 132 auf.
Die weitere erste Leitung 130 ist mit dem ersten Arbeitsraum 122 des Lenkgetriebe- Gehäuses 104 verbunden.
Entsprechend ist die weitere zweite Leitung 132 mit dem zweiten Arbeitsraum 124 des Lenkgetriebe-Gehäuses 104 verbunden.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist das Backup-Schaltventil 128 in dem Inaktivitätszustand oder Fehlerzustand in Durchlassstellung geschaltet.
Demzufolge sind der erste Arbeitsraum 122 und der zweite Arbeitsraum 124 über die weitere erste und weitere zweite Leitung 130, 132 sowie über das Hydraulikfilterelement 126 und das Backup-Schaltventil 128 verbunden.
Die zweite hydraulische Baugruppe 108 weist gemäß Fig. 1 zudem eine Brückenschaltung 134 auf, die vier Außenzweige 136 und einen Brückenzweig 138 aufweist, wobei die vier Außenzweige 136 über vier Außenknoten 140 miteinander verbunden sind. Der Brückenzweig 138 wiederum ist durch die Reihenschaltung mit dem Hydraulikfilterelement 126 und das Backup-Schaltventil 128 ausgebildet.
Demzufolge sind der erste Arbeitsraum 122 und der zweite Arbeitsraum 124 über die weitere erste und weitere zweite Leitung 130, 132 sowie über die Brückenschaltung 134 miteinander verbunden.
Hierzu ist die Brückenschaltung 134 mittels zweier Außenknoten 140 mit der weiteren ersten Leitung 130 und der weiteren zweiten Leitung 132 verbunden ist.
Der Brückenzweig 138 wiederum ist mit denjenigen zwei weiteren Außenknoten 140 der Brückenschaltung verbunden, die nicht mit der weiteren ersten und zweiten Leitung 130, 132 verbunden sind.
In der weiteren ersten und weiteren zweiten Leitung 118, 120 kann jeweils ein weiteres Hydraulikfilterelement angeordnet sein.
Das Backup-Schaltventil 128 ist als 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet ist und weist ein Schaltstößel und eine Magnetspule zur Betätigung des Schaltstößels auf, wobei eine Veränderung der Schaltstellung des Schaltstößels eine induzierte Spannung in der Magnetspule auslöst.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Nutzfahrzeug vorgesehen (nicht in Fig. 1 gezeigt), welches das elektrohydraulische Lenksystem 100 wie vorstehend beschrieben aufweist.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Lenksystems 100 lässt sich nun wie folgt beschreiben:
Die Funktion der Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung 113 und der Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 ist zunächst wie folgt: Gemäß des Grundgedankens der Erfindung ist die Betriebsparameter- Bestimmungseinrichtung 115 dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet, auf Basis wenigstens eines erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameters wenigstens einen weiteren Baugruppen-Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe 106, 108 in Form eines bestimmbaren Baugruppen-Betriebsparameters zu bestimmen und/oder schätzen.
Erfassbare Baugruppen-Betriebsparameter sind insbesondre solche Betriebsparameter, die sensorisch bzw. mittels der Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung erfasst werden können.
Der oder die erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameter umfasst oder umfassen eine Temperatur des Hydraulikfluids in der ersten hydraulischen Baugruppe 106 und/oder ein Druck des Hydraulikfluids in der ersten hydraulischen Baugruppe 106.
Alternativ können der oder die erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameter eine Temperatur des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe 108 und/oder ein Druck des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe 108 umfassen.
Dementsprechend sind bestimmbare Baugruppen-Betriebsparameter insbesondre solche Betriebsparameter, die auf Basis des bzw. der erfassbaren Baugruppen- Betriebsparameter (die somit als Eingangsgröße dienen können) der Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung bestimmt bzw. geschätzt werden können.
Ein bestimmbarer Baugruppen-Betriebsparameter umfasst einen Druck des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe 108.
Vorzugsweise umfasst der bestimmbare Baugruppen-Betriebsparameter einen Eingangsdruck des Hydraulikfluids an dem Hydraulikfilterelement 126.
Alternativ oder zusätzlich umfasst der bestimmbare Baugruppen-Betriebsparameter den Ausgangsdruck des Hydraulikfluids an dem Hydraulikfilterelement 126. Weiter alternativ oder zusätzlich umfasst der bestimmbare Baugruppen- Betriebsparameter den Eingangsdruck und den Ausgangsdruck des Hydraulikfluids an dem Hydraulikfilterelement 126.
Ferner ist die Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung 113 dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet, einen Motor-Betriebsparameter des Elektromotors M und/oder einen Pumpen-Betriebsparameter der Hydraulikpumpe 116 zu erfassen.
Der oder die Motor-Betriebsparameter kann bzw. können einen elektrischen Motor- Strom und/oder eine elektrische Motor-Spannung und/oder eine Motor-Drehzahl und/oder wenigstens eine Motor-Leistung und/oder wenigstens ein Motor-Drehmoment umfassen.
Dementsprechend können der oder die Pumpen-Betriebsparameter einen Volumenstrom des Hydraulikfluids und/oder einen Massenstrom des Hydraulikfluids und/oder eine Pumpen-Drehzahl umfassen.
Die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 kann die elektrische Motor- Leistung auch dadurch bestimmen, dass sie den elektrischen Motor-Strom und die elektrische Motor-Spannung bzw. das Motor-Drehmoment mit einer Motor-Drehzahl bzw. Motor-Winkelgeschwindigkeit multipliziert.
Darüber hinaus ist die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 wiederum dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet, auf Basis des erfassten Motor-Betriebsparameters und/oder Pumpen-Betriebsparameters einen bestimmbaren Baugruppen- Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe 106, 108 zu bestimmen und/oder schätzen.
Konkreter gesagt ist die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 ist dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet, auf Basis des elektrischen Motor-Stroms, des Volumenstroms des Hydraulikfluids und der Temperatur des Hydraulikfluids den Eingangs-Druck an dem Hydraulikfilterelement 126 zu bestimmen und/oder schätzen. Alternativ kann die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet sein, auf Basis des elektrischen Motor-Stroms, des Volumenstroms des Hydraulikfluids und der Temperatur des Hydraulikfluids den Eingangs- und Ausgangs-Druck an dem Hydraulikfilterelement zu bestimmen und/oder schätzen.
Die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 ist ferner dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet, auf Basis des Eingangs-Drucks an dem Hydraulikfilterelement 126 einen Filter-Betriebszustand in Form eines Verschleißzustands oder Beladungszustands des Hydraulikfilterelements 126 zu bestimmen und/oder schätzen.
Alternativ kann die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 ferner dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet sein, auf Basis des Eingangs- und Ausgangs-Drucks an dem Hydraulikfilterelement 126 den Filter-Betriebszustand in Form des Verschleißzustands oder Beladungszustands des Hydraulikfilterelements 126 zu bestimmen und/oder schätzen.
In der Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 ist weiter ein Parameter-Modell implementiert, mittels dessen die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, auf Basis eines oder mehrerer wie vorstehend beschriebener erfassbarer Betriebsparameter als Eingangsgröße einen entsprechenden Baugruppen-Betriebsparameter der zweiten hydraulischen Baugruppe 108 zu bestimmen und/oder schätzen.
In dem Parameter-Modell sind Schaltplan-Daten implementiert, wobei insbesondre die Schaltplan-Anordnung gemäß Fig. 1 wie vorstehend beschrieben implementiert sein kann.
Dementsprechend sind die Schaltplan-Daten der hydraulischen Schaltungsanordnung von Bauteilen und Leitungen der ersten hydraulischen Baugruppe 106 und der zweiten hydraulischen Baugruppe 108 gemäß Fig. 1 zugeordnet, die anhand eines digitalen Schaltplanmodells in der Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 hinterlegt sind. Die Funktion der Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung 113 und der Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 im Zusammenhang mit der in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Schaltungsanordnung ist nun wie folgt:
Durch die Hydraulikpumpe 116 ist das Lenkgetriebe 102 mit Hydraulikfluid versorgbar.
Zudem ist das Lenkgetriebe 102 durch die Hydraulikpumpe 116 aufgrund ihrer verschiedenen Förderrichtungen steuerbar.
Genauer gesagt ist der erste Arbeitsraum 122 durch die erste Leitung 118 mit Hydraulikfluid versorgbar und steuerbar, da die erste Leitung diesen Arbeitsraum 122 mit der Hydraulikpumpe 116 verbindet.
Entsprechend ist der zweite Arbeitsraum 124 durch die zweite Leitung 120 mit Hydraulikfluid versorgbar und steuerbar, da die zweite Leitung diesen Arbeitsraum 124 mit der Hydraulikpumpe 116 verbindet.
Die Steuerung erfolgt dadurch, dass entweder der erste Arbeitsraum 122 oder der zweite Arbeitsraum 124 des Lenkgetriebes - jedoch nicht beide gleichzeitig - von der Hydraulikpumpe 116 bedruckt werden.
Die Hydraulikpumpe 116 ist demnach eingerichtet, die erste Leitung 118 gemäß der ersten Förderrichtung zu bedrucken und die zweite Leitung 120 gemäß der zweiten Förderrichtung zu bedrucken.
Sobald die Hydraulikpumpe 116 von dem Elektromotor M (z.B. im Uhrzeigersinn) angetrieben wird, bedruckt sie gemäß einer ersten Förderrichtung die erste Leitung 118, die sich bis zum ersten Arbeitsraum 122 erstreckt.
Folglich sind die Hydraulikpumpe 116 und das Lenkgetriebe 102 über die erste Leitung 118 miteinander verbunden und der mit der ersten Leitung 118 verbundene und in den ersten Arbeitsraum 122 mündende Anschluss des Lenkgetriebes 102 wird bedruckt. Daraufhin erhöht sich in dem ersten Arbeitsraum 122 der Druck und der Kolben wird zu einer linearen Verschiebebewegung gezwungen, da in dem gegenüberliegenden, zweiten Arbeitsraum 124 ein geringerer Druck herrscht, so dass eine Lenkunterstützung erzielt wird.
Der Druck in dem gegenüberliegenden zweiten Arbeitsraum 124 ist deshalb geringer, weil dieser Arbeitsraum 124 über die zweite Leitung 120 und eine entsprechende Rücklaufleitung (nicht in Fig. 1 dargestellt) mit dem Tank verbunden ist.
Demnach kann das Hydrauliköl von dem zweiten Arbeitsraum 124 in den Tank zurückströmen.
Wichtig in diesem Zusammenhang ist zu verstehen, dass die Hydraulikpumpe 116 immer nur in eine Drehrichtung angetrieben wird und somit auch immer nur die erste oder die zweite Leitung 118, 120 bedruckt werden kann.
Wird die Drehrichtung der Hydraulikpumpe 130 umgedreht, erfolgt der zuvor beschriebene Zusammenhang bzw. Fall genau in umgekehrter Reihenfolge, wie nachstehend beschrieben:
Sobald die Hydraulikpumpe 116 von dem Elektromotor M (z.B. entgegen des Uhrzeigersinns) angetrieben wird, bedruckt sie gemäß einer zweiten Förderrichtung die zweite Leitung 120, die sich bis zum zweiten Arbeitsraum 124 erstreckt.
Folglich sind die Hydraulikpumpe 116 und das Lenkgetriebe 102 über die zweite Leitung 120 miteinander verbunden und der mit der zweiten Leitung 120 verbundene und in den zweiten Arbeitsraum 124 mündende Anschluss des Lenkgetriebes 102 wird bedruckt.
Daraufhin erhöht sich in dem zweiten Arbeitsraum 124 der Druck und der Kolben wird zu einer linearen Verschiebebewegung gezwungen, da in dem gegenüberliegenden, ersten Arbeitsraum 122 nun ein geringerer Druck herrscht, so dass eine Lenkunterstützung erzielt wird.
Der Druck in dem gegenüberliegenden ersten Arbeitsraum 122 ist deshalb geringer, weil dieser Arbeitsraum 122 über die erste Leitung 118 und eine entsprechende Rücklaufleitung (nicht in Fig. 1 dargestellt) mit dem Tank verbunden ist.
Demnach kann das Hydrauliköl von dem ersten Arbeitsraum 122 in den Tank zurückströmen.
Wichtig in diesem Zusammenhang ist zu verstehen, dass die Hydraulikpumpe 116 immer nur in eine Drehrichtung angetrieben wird und somit auch immer nur die erste oder die zweite Leitung 118, 120 bedruckt werden kann.
Die vorstehende Funktion des Lenksystems 100 wurde gemäß eines Normalbetriebszustandes beschrieben, wobei die nachfolgende Funktionsbeschreibung einen Inaktivitätszustand oder Fehlerzustand des Systems erläutert:
In diesem Zustand ist das Backup-Schaltventil 128 in der in Fig. 1 gezeigten Durchlass- Schaltstellung angeordnet.
Diese Stellung ermöglicht einen unterbrechungsfreien Strömungspfad von dem ersten Arbeitsraum 122 zu dem zweiten Arbeitsraum 124 über die weitere erste und weiter zweite Leitung 130, 132 sowie über die Brückenschaltung 134.
Die Strömungsrichtung des Hydrauliköls hängt vom Druckgradient zwischen erstem und zweitem Arbeitsraum 122, 124 ab.
Der Druckgradient kann entweder nur durch eine manuelle Lenkbewegung der Lenkwelle entstehen, da die Lenkwelle für die lineare Verschiebebewegung des Lenkgetriebe-Kolbens sorgt (in diesem Fall erfolgt keine Bedruckung durch die Hydraulikpumpe 116), wobei dieser Fall dem Fehlerzustand zugeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Druckgradient wie oben beschrieben durch die selektive Bedruckung des ersten oder zweiten Arbeitsraums 122, 124 durch die Hydraulikpumpe 116 ausgebildet werden, wobei dieser Fall einem Inaktivitätszustand des Lenksystems zugeordnet ist.
Inaktivitätszustand ist derjenige Zustand, wenn das Lenksystem inaktiv ist, d.h. wenn entweder das Nutzfahrzeug aktuell nicht in Bewegung ist oder das Nutzfahrzeug in Bewegung ist und zeitlich zukünftig keine Lenkunterstützung erforderlich ist.
In diesem Fall kann die Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung 113 wie vorstehend beschrieben, die entsprechenden Betriebsparameter der ersten und zweiten Baugruppe 106, 108 erfassen und an die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung übertragen.
Insbesondere kann die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung 115 den Eingangsdruck am Hydraulikfilterelement 126 aus den erfassten Betriebsparametern bestimmen bzw. abschätzen und daraus dessen Verschleiß- bzw. Verstopfungszustand oder Beladungszustand ermitteln.
Falls im ersten Arbeitsraum 122 ein größerer Druck als im zweiten Arbeitsraum 124 herrscht, ergibt sich davon ausgehend folgender Strömungspfad bzw. eine Hydrauliköl- Strömung durch die folgenden Bauteile:
- erste weitere Leitung 130 (ggf. Hydraulikfilter in dieser Leitung);
- Außenknoten 140, der die Brückenschaltung 134 und weitere erste Leitung 130 verbindet;
- in Strömungsrichtung durchlässiger Außenzweig 136 (durch Rückschlagventil- Anordnung eindeutig festgelegt);
- Brückenzweig 138, weiterer in Strömungsrichtung durchlässiger Außenzweig 136, der den Brückenzweig 138 mit dem der weiteren zweiten Leitung 132 verbundenen Außenknoten 140 verbindet;
- weitere zweite Leitung 132; und zweiter Arbeitsraum 124. Falls im zweiten Arbeitsraum 124 ein größerer Druck als im ersten Arbeitsraum 122 herrscht, ergibt sich davon ausgehend folgender Strömungspfad bzw. eine Hydrauliköl- Strömung durch die folgenden Bauteile:
- weitere zweite Leitung 132 (ggf. Hydraulikfilter in dieser Leitung);
- Außenknoten 140, der die Brückenschaltung 134 und weitere zweite Leitung 132 verbindet;
- in Strömungsrichtung durchlässiger Außenzweig 136 (durch Rückschlagventil- Anordnung eindeutig festgelegt);
- Brückenzweig 138;
- weiterer in Strömungsrichtung durchlässiger Außenzweig 136, der den Brückenzweig 138 mit dem der weiteren ersten Leitung 130 verbundenen Außenknoten 140 verbindet;
- weitere erste Leitung 130; und
- erster Arbeitsraum 122.
Diese beiden zuvor beschriebenen Strömungspfade ermöglichen die Reinigung des Hydrauliköls über das Hydraulikfilterelement 126, welches das Hauptfilterelement ist.
Insofern kann in einem Inaktivitätszustand des Lenksystems sehr effizient das Hydrauliköl gereinigt werden, da die hierzu benötigten Drücke viel kleiner sind als für eine Lenkunterstützung.
Denn diese Drücke zur Reinigung dürfen nicht dazu führen, dass der Lenkgetriebe- Kolben so stark betätigt wird, dass dies eine tatsächliche Lenkbewegung bzw. Lenkunterstützung auslösen würde, so dass die Drücke unter einer entsprechenden Druck-Schwelle bleiben müssen.
Jedoch ist aufgrund von Reibung und Trägheiten im Lenksystem eine Reinigung unterhalb dieser zuvor beschriebenen Druck-Schwelle durchaus möglich, so dass bei zukünftig zu erwartender Inaktivität des Lenksystems 100 eine Reinigung über das Hydraulikfilterelement 126 sehr effizient möglich ist. BEZUGSZEICHENLISTE
100 elektrohydraulisches Lenksystem
102 Lenkgetriebe, insbesondere Spindellenkgetriebe
104 Lenkgetriebe-Gehäuse
106 erste hydraulische, insbesondere elektrohydraulische, Baugruppe
108 zweite hydraulische, insbesondere elektrohydraulische, Baugruppe
110 erster Gehäuseblock
112 zweiter Gehäuseblock
113 Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung
114 elektronische Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung
115 Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung
116 Hydraulikpumpe
118 erste Leitung
120 zweite Leitung
122 erster Arbeitsraum
124 zweiter Arbeitsraum
126 Hydraulikfilterelement
128 Backup-Schaltventil
130 weitere erste Leitung
132 weitere zweite Leitung
134 Brückenschaltung
136 Außenzweig
138 Brückenzweig
140 Außenknoten
142 Rückschlagventil
144 Drucksensor
146 Filter-Rückschlagventil
M Elektromotor

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Elektrohydraulisches Lenksystem (100) für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, aufweisend:
- wenigstens ein Lenkgetriebe (102), insbesondere Spindellenkgetriebe;
- wenigstens eine erste hydraulische, insbesondere elektrohydraulische, Baugruppe (106), durch die das Lenkgetriebe (102) mit Hydraulikfluid versorgbar und/oder steuerbar ist;
- wenigstens eine zweite hydraulische, insbesondere elektrohydraulische; Baugruppe (108), welche mit dem Lenkgetriebe (102) verbindbar ist;
- wenigstens eine Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung (113) zur Erfassung wenigstens eines erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameters der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe (106, 108); und
- wenigstens eine Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung (115), wobei die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung (115) dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, auf Basis wenigstens eines erfassbaren Baugruppen- Betriebsparameters wenigstens einen weiteren Baugruppen-Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe (106, 108), in Form eines bestimmbaren Baugruppen-Betriebsparameters, zu bestimmen und/oder schätzen.
2. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste hydraulische Baugruppe (106) wenigstens eine Hydraulikpumpe (116) und wenigstens ein Elektromotor (M) zum Antrieb der Hydraulikpumpe (116) aufweist, wobei die Betriebsparameter-Erfassungseinrichtung (113) dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, wenigstens einen Motor-Betriebsparameter des Elektromotors (M) und/oder wenigstens einen Pumpen-Betriebsparameter der Hydraulikpumpe (116) zu erfassen, und wobei die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung (115) dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, wenigstens auf Basis des erfassten Motor-Betriebsparameters und/oder Pumpen-Betriebsparameters wenigstens einen bestimmbaren Baugruppen- Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe (106, 108) zu bestimmen und/oder schätzen.
3. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Motor-Betriebsparameter wenigstens einen elektrischen Motor-Strom und/oder wenigstens eine elektrische Motor-Spannung und/oder wenigstens eine Motor-Drehzahl und/oder wenigstens eine Motor-Leistung und/oder wenigstens ein Motor-Drehmoment umfasst oder umfassen.
4. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Pumpen-Betriebsparameter wenigstens einen Volumenstrom des Hydraulikfluids und/oder wenigstens einen Massenstrom des Hydraulikfluids und/oder wenigstens eine Pumpen-Drehzahl umfasst oder umfassen.
5. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameter wenigstens eine Temperatur des Hydraulikfluids in der ersten hydraulischen Baugruppe (106) und/oder wenigstens ein Druck des Hydraulikfluids in der ersten hydraulischen Baugruppe (106) umfasst oder umfassen.
6. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die erfassbaren Baugruppen-Betriebsparameter wenigstens eine Temperatur des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe (108) und/oder wenigstens ein Druck des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe (108) umfasst oder umfassen.
7. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die bestimmbaren Baugruppen-Betriebsparameter wenigstens einen Druck des Hydraulikfluids in der zweiten hydraulischen Baugruppe (108) umfasst oder umfassen.
8. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite hydraulische Baugruppe (108) als Backup-Baugruppe ausgebildet ist und wenigstens ein Hydraulikfilterelement (126) und wenigstens ein Backup-Schaltventil (128) aufweist.
9. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die bestimmbaren Baugruppen-Betriebsparameter wenigstens einen Eingangsdruck und/oder Ausgangsdruck des Hydraulikfluids an dem Hydraulikfilterelement (126) umfasst oder umfassen.
10. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung (115) dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, wenigstens auf Basis des elektrischen Motor-Stroms, des Volumenstroms des Hydraulikfluids und der Temperatur des Hydraulikfluids, sowie insbesondere der Pumpen-Drehzahl und/oder der Motor-Drehzahl, wenigstens einen Eingangs- und/oder Ausgangs-Druck an dem Hydraulikfilterelement zu bestimmen und/oder schätzen.
11. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung (115) dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, wenigstens auf Basis des Eingangs- und/oder Ausgangs-Drucks an dem Hydraulikfilterelement (126) einen Filter-Betriebszustand, insbesondere Verschleißzustand oder Beladungszustand, des Hydraulikfilterelements (126) zu bestimmen und/oder schätzen.
12. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung (115) ein Parameter-Modell implementiert ist, mittels dessen die Betriebsparameter-Bestimmungseinrichtung (115) dazu ausgestaltet und/oder eingerichtet ist, wenigstens auf Basis eines erfassbaren Betriebsparameters als Eingangsgröße wenigstens einen Baugruppen- Betriebsparameter der ersten und/oder zweiten hydraulischen Baugruppe (106, 108) zu bestimmen und/oder schätzen.
13. Elektrohydraulisches Lenksystem (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Parameter-Modell Schaltplan-Daten implementiert sind, welche einer hydraulischen Schaltungsanordnung von Bauteilen und Leitungen der ersten hydraulischen Baugruppe (106) und der zweiten hydraulischen Baugruppe (108) zugeordnet sind.
14. Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem elektrohydraulischen Lenksystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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