WO2001026949A1

WO2001026949A1 - Lenksystem für kraftfahrzeuge

Info

Publication number: WO2001026949A1
Application number: PCT/EP2000/009689
Authority: WO
Inventors: Dietmar Kellner
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 1999-10-09
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2001-04-19
Also published as: EP1218232A1; DE19948755A1; JP2003511307A

Abstract

Lenksystem für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem Lenkhandradaktuator (2) und mindestens einem Lenkaktuator (4), das einen von einem Fahrer über den Lenkhandradaktuator (2) aufgebrachten und über Sensoren erfaßten Lenkwunsch per Datenfernübertragung auf den Lenkaktuator (4) überträgt.

Description

Lenksystem für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für Kraftfahrzeuge nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Bei dem heutigen Lenksystemen werden die von verschiedenen Sensoren erfassten Signale, wie beispielsweise Drehmoment, Lenkwinkel, Lenk- oder Fahrzeuggeschwindigkeit, über eine Vielzahl von Kabeln an eine zentrale Steuereinheit weitergegeben, dort zu einer Stellgröße verarbeitet, und anschließend an ein Stellglied in Form eines Lenkaktuators weitergeleitet. Dabei kann es sich um ein hydraulisches, elektrohydraulisches, oder rein elektrisches Lenksystem handeln, unabhängig davon, ob eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkhandrad und den gelenkten Rädern des Fahrzeugs vorhanden ist.

Lenkwinkel und Drehmomentsensoren sind häufig direkt an einer Lenksäule oder am Lenkhandrad integriert. Dadurch drehen sich diese Sensoren bei einer eingeleiteten Lenkbewegung am Lenkhandrad mit. Dies erfordert entweder lange Kabelverbindungen, was zu einer Abschwächung der Sensorsignale führen kann oder die Integration eines Getriebes, um die Kabellänge zu reduzieren. Der Einbau eines Getriebes führt zu Nachteilen in Bezug auf Kosten, Bauraum und Gewicht. Andere Sensoren wiederum sind an schlecht zugänglichen Stellen oder in der Nähe anderer Aggregate untergebracht, was aufwendige Kabelführungen und Abschirmungen erfordert. Durch die im Fahrzeug auftretenden Vibrationen und durch äußere Einwirkungen wie Schmutz oder Öl sowie elektrische und magnetische Felder anderer Aggregate im Fahrzeug kann es sehr leicht zu verfälschten Meßsignalen oder gar zum Ausfall der gesamten Sensorik kommen.

In der DE 38 44 578 C2 ist eine Servolenkvorrichtung beschrieben, die aus einem Drehmomentmeßgerät, das einen kontaktlosen Drehmomentfühler zur Ermittlung eines längs zur Lenkwelle übertragenen Drehmoments, eine elektronische Steuerung für das auf die Lenkwelle übertragene Zusatz- drehmoment und einen Servomotor aufweist. Das Drehmomentmeßgerät beinhaltet neben Antriebswelle , Kupplungslager und Auswerteinrichtung auch eine magnetische Sensoreinrichtung, die aus zwei Trommeln mit magnetisierbaren Oberflächen besteht und mit einer Eingangs- bzw. mit einem Aus- gangsglied verbunden sind. Die Trommeln sind auf ihrem Umfang oder an ihrer Stirnfläche derart mit magnetisierbaren Medien versehen, daß sie abwechselnd magnetische Nord- und Südpole bilden. Durch Messen der Differenz der Drehwinkel der beiden Trommeln wird unter Verwendung von magnetoresi- stiven Elementen das Drehmoment erfaßt.

Diese Anordnung erfordert eine Wickelfeder oder eine Schleifereinheit für die elektrische Verbindung der sich drehenden Trommeln. Bei Verwendung einer Wickelfeder werden für die elektrische Verbindung mehrere Kabel mit einer Länge von bis zu 2 m benötigt. Über diese Kabel können sich elektromagnetische Störungen negativ auf die Meßsignale auswirken. Zusätzlich bergen diese langen Kabelverbindungen Risiken hinsichtlich Kabel- oder Lötstellenbruch. Wird an- stelle einer Wickelfeder eine Schleifereinheit für die elektrische Verbindung vewendet, so kann es hier im Über- gangsbereich zwischen Schleifer und Kontaktfläche durch Faktoren wie Verschleiß, Korrosion und Schmutz zu ungenauen Meßergebnissen kommen. Zudem kann es im eingebauten Zustand im Kraftfahrzeug bei Schleifereinheit und Wickelfeder durch Öl, Schmutz und Fettablagerungen zu Fehlfunktionen und ungenauen Meßergebnissen kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenksystem darzustellen, das unabhängig vom Fahrzeugtyp einfach im Kfz integriert werden und lenkungsspezifische

Parameter ohne zusätzliche elektrische Verbindungseinheiten und Übertragungsmechanismen erfassen und an einen Lenkaktuator weitergeben kann. Insbesondere soll dadurch der Montageaufwand und die Störanfälligkeit reduziert, sowie die Übertragungsgenauigkeit erhöht werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes, gattungsgemäßes Lenksystem für Kraftfahrzeuge gelöst.

Die Lösung erfolgt insbesondere dadurch, daß die von den Sensoren erfaßten Signale per Datenfernübertragung über eine zentrale Steuereinheit oder direkt an einen Lenkaktua- tor weitergeben werden. Die Datenfernübertragung erfolgt vorzugsweise durch Funk-, Radar-, Infrarot- oder Lasersignale. Dadurch können die Sensoren leicht von den Störeinflüssen der Umgebung abgekoppelt werden, da sie beliebig im Fahrzeug plaziert werden können. Durch entsprechende Abkap- seiung der Sensoren kann eine sichere Funktion gewährleistet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Steuereinheit entweder mit anderen elektronischen Baugruppen zusammengefaßt, oder separat an irgend einer Stelle im Fahrzeug plaziert werden kann.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist aber nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen An- Spruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Nachfolgend sind anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipgemäß beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Lenksystems

Fig. 2 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten er- findunsgsgemäßen Lenksystems.

In Fig. 1 wird ein von einem Fahrer 1 über einen Lenkhand- radaktuator 2 vorgegebener Sollwert 3 per Datenfernübertragung auf einen Lenkaktuator 4 übertragen. Im Lenkaktuator 4 ist eine Steuereinheit 5 integriert. In Fig. 2 ist in einer Variante der Erfindung die Steuereinheit 5 als separates Bauteil ausgeführt. Der Sollwert 3 wird zunächst auf die Steuereinheit 5 übertragen, dort weiterverarbeitet und anschließend an den Lenkaktuator 4 weitergegeben. Bezugs eichen

Fahrer Lenkhandradaktuator Sollwert Lenkaktuator Steuereinheit

Claims

Patentansprüche

1. Lenksystem für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem

Lenkhandradaktuator (2) und mindestens einem Lenkaktuator (4), das einen von einem Fahrer (1) über den Lenkhandradaktuator (2) aufgebrachten und über Sensoren erfaßten Lenkwunsch in Form eines Sollwertes (3) per Datenfernübertra- gung an den Lenkaktuator (4) weitergibt.

2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Datenfernübertragung durch Funk-, Radar-, Infrarot- oder Lasersignale erfolgt.

3. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sensoren im Lenkhandradaktuator (2) integriert sind.

4. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkhandradaktuator (2) mit dem Lenkaktuator (4) über eine Regelstrecke verbunden ist.

5. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t , daß der Lenkaktuator (4) einen Elektromotor aufweist, der über einen Kugelumlaufmechanismus auf eine Schubstange wirkt.

6. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkaktuator (4) mindestens einen Elektromotor aufweist, der über mindestens ein Antriebsritzel auf eine Zahnstange wirkt.

7. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkhandradaktuator (2) mit dem Lenkaktuator (4) über eine Lenksäule in Wirkverbindung steht, und der Elektromotor auf die Lenksäule wirkt.

8. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkaktuator (4) ein Proportio- nalventil aufweist, das einen Arbeitskolben steuert.

9. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkhandradaktuator (2) einen Elektromotor enthält, der auf einen Lenkmechanismus eine Lenkhilfskraft ausüben kann.

10. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Lenksystem einen hydraulischen Servomotor für die Unterstützung eines in das Lenksystem eingeleiteten Lenkmoments, zwei durch einen Kolben getrennte Arbeitsräume und ein Steuerventil für die Steuerung eines von einer Druckquelle geförderten Druckmittels zu und von den beiden Arbeitsräumen des Servomotors, welches über Arbeitsleitungen mit den Arbeitsräumen verbunden ist, auf- weist.