WO2003078235A1 - Hilfskraftlenkung mit hydraulischer hilfskraftunterstützung - Google Patents

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WO2003078235A1
WO2003078235A1 PCT/EP2003/002583 EP0302583W WO03078235A1 WO 2003078235 A1 WO2003078235 A1 WO 2003078235A1 EP 0302583 W EP0302583 W EP 0302583W WO 03078235 A1 WO03078235 A1 WO 03078235A1
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WO
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power steering
steering system
solenoid valve
pressure medium
pressure
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Application number
PCT/EP2003/002583
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Merz
Original Assignee
Zf Lenksysteme 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.)
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Publication date
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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
    • 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
    • B62D5/062—Details, component parts

Definitions

  • the invention relates to an auxiliary power steering system with hydraulic auxiliary power assistance, in particular for motor vehicles with a pressure medium pump and an electromagnetic valve according to the preamble of claim 1.
  • a generic power steering system is known from DE 198 29 531 AI.
  • the generic document shows an auxiliary power steering with hydraulic auxiliary power assistance for motor vehicles, wherein a steering spindle provided with a steering handwheel is connected to an input member of a steering gear. An output member of the steering gear is connected to wheels of the motor vehicle to be steered.
  • Two working areas of a servo motor of an auxiliary device are corresponding to an existing torque in the area of the steering spindle / input member acted upon by a servo pump with pressure medium via a steering valve.
  • Two sensors for detecting an angle of rotation and a torque are arranged on the steering spindle and on the output member of the steering gear. Both the size and the direction of the hydraulic power assist and the return of the wheels to be steered are controlled by a common, electronically controlled solenoid valve.
  • a torque sensor is available to measure the steering force.
  • the generic power steering system represents a further development of the previously known power steering systems, as is known for example from EP 0 440 638 B1.
  • the generic power steering system enables auxiliary power support by simple means. In addition, the steering precision is improved.
  • the object of the present invention is to further improve the known power steering systems, in particular to provide further optimization with regard to an energetically advantageous mode of operation and cost-effective production.
  • the solenoid valve is integrated in the pressure medium pump, short line lengths and a resulting realize the low hydraulic resistance.
  • the resulting energetic advantages have an advantageous effect on the power steering.
  • the electromagnetic valve can be easily and inexpensively integrated into the pressure medium pump. Since the device according to the invention is a mass production part, cost-reducing measures are of considerable importance.
  • the solution according to the invention can be produced much more cheaply with less mechanical effort. Occurring noises that may extend into the vehicle interior are significantly reduced or eliminated.
  • the steering feel and the steering precision are improved by integrating the electromagnetic valve in the pressure medium pump.
  • the size, which is of considerable importance, in particular when used in motor vehicles, is advantageously reduced considerably.
  • the solenoid valve is designed as a proportional solenoid valve. Such an embodiment has proven to be particularly suitable with regard to cost-effective production and advantageous use.
  • the solenoid valve can be controlled via a computing unit, the computing unit processing signals from at least one steering torque sensor and the computing unit for controlling the solenoid valve also processing the servo oil pressure to the work spaces.
  • the computing unit controls the solenoid valve so that the desired hydraulic support is achieved. Hydraulic support can thus be assigned in a simple manner to each steering torque specified by the steering handle. The existing servo oil pressure is taken into account accordingly.
  • the solenoid valve can also be easily operated via the computing unit depending on additional parameters, such as the driving speed of the vehicle, the steering speed, the yaw rate, the loading condition, the engine speed, the ESP or ABS signals, the steering angle or other driver-specific settings , to be controlled.
  • the electromagnetic valve can be controlled by signals which give information about the current position of the vehicle and desired future positions. This includes the option for automatic steering in the power steering system.
  • the steering torque sensor can expediently be designed as a pressure force sensor or as a piezo element. With such elements, the control path can be reduced to 0 ° to 0.1 °.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an auxiliary power steering system according to the invention in an embodiment of the electromagnetic valve with an open center
  • Fig. 2 is a schematic diagram of an auxiliary power steering according to the invention in an embodiment of the electromagnetic valve with a closed center.
  • 1 and 2 show an auxiliary power steering system for motor vehicles with a pressure medium pump 1, in which an electromagnetic valve 2 is integrated.
  • the pressure medium pump 1 thus has, in addition to the usual pressure medium pump device 1 a, an electromagnetic valve 2, which in the exemplary embodiment shown is designed as a proportional solenoid valve.
  • the pressure medium pump 1 with the integrated solenoid valve 2 controls a pressure medium flow to two work spaces 3a, 3b.
  • the working spaces 3a, 3b can be formed in a known manner by a housing 4, in which a working piston 5, which separates the working spaces 3a, 3b, is arranged.
  • the working piston 5 is generally connected to a rack 6.
  • a steering request specified by the driver by means of a steering handle 7 acts via a steering spindle 8 on a drive pinion 9, which is in operative connection with the rack 6.
  • the steering request specified by the driver by means of the steering handle 7 is detected by a steering torque sensor 10 and transmitted to a computing unit 11.
  • the arithmetic unit 11 also takes into account or processes the servo oil pressure to the work rooms 3a and 3b to control the electromagnetic valve 2.
  • the solenoid valve 2 is thus controlled based on the determined steering torque and the servo oil pressure. The fact that the servo oil pressure is also recorded and taken into account results in an advantageous steering feel.
  • the servo oil pressure corresponds to the pump pressure.
  • the pump pressure can be different from the servo oil pressure to the working spaces 3a, 3b.
  • the control of the electro-magnetic valve 2 by means of corresponding signals from the computing unit 11 and the detection of the servo oil pressure is illustrated in the two exemplary embodiments by two lines shown in broken lines.
  • the connection or the signal transmission from the steering torque sensor 10 to the computing unit 11 is also symbolized by a dashed line in the two exemplary embodiments.
  • the computing unit 11 is supplied with additional parameters by means of a CAN bus (not shown).
  • the computing unit 11 can process additional parameters such as the driving speed, the steering speed, accelerations, the yaw rate, the loading condition, the engine speed, ESP signals, ABS signals, the steering angle and driver-specific settings.
  • the computing unit 11 controls the solenoid valve 2.
  • the steering torque sensor 10 can alternatively also be designed as a steering torque and angle sensor or represent a torque sensor.
  • the electromagnetic valve 2 controls the pressure medium flow to the working beitsrooms 3a and 3b such that the steering request specified by the driver by means of the steering handle 7 is hydraulically supported.
  • the pressure medium pump 1 is connected to a pressure medium reservoir 12 in a known manner.
  • the pressure medium pump 1 is driven by an electric motor 13.
  • an internal combustion engine 14 can also be used, as shown in FIG. 2. It is advantageous if the power of the pressure medium pump 1 can be regulated as a function of the power required for the hydraulic support.
  • the exemplary embodiment shown in the figures can alternatively also be designed as a "steer by wire” steering or as a superimposed steering (AFS).
  • AFS superimposed steering
  • the steering torque sensor 10 or, if appropriate, also further sensors and the computing unit 11 can preferably be designed redundantly.
  • the electromagnetic valve 2 can be designed with an open hydraulic center (continuous system) according to FIG. 1 or with a closed hydraulic center (storage system) according to FIG. 2. Depending on the application, corresponding advantages result from these configurations in a known manner.
  • a clutch 15 can be arranged between the pressure medium pump 1 and the internal combustion engine 14 (or possibly an electric motor 13).
  • the pressure medium pump 1 is thus from the internal combustion engine 14 separable. As has been found in tests, this reduces the C0 2 emissions and fuel consumption. This results from the fact that in driving situations in which no steering movement is necessary, ie when no hydraulic support is required, the pressure medium pump 1 can be separated from the internal combustion engine 14.
  • the clutch 15 can be controlled by means of the computing unit 11 and correspond to it for this (see the connecting line shown in dashed lines according to FIG. 2).
  • An embodiment of the clutch 15 as an electromagnetic clutch has proven to be particularly suitable for this.
  • the clutch 15 can thus react quickly and dynamically to changes. It is also advantageous if the clutch 15 is integrated in the pressure medium pump 1 or is arranged on the pressure medium pump 1.
  • the clutch 15 can be arranged on the pressure medium pump 1, for example, on or on the pump housing. The arrangement of the clutch 15 on the pump housing or an integration into the pressure medium pump 1 can be realized in a compact and inexpensive manner.
  • the clutch 15 can also be used with electromagnetic valves 2 according to FIG. 1.
  • a hydraulic accumulator 16 which is useful for a solenoid valve 2 with a closed center, also in the Pressure fluid pump 1 can be integrated.
  • An advantageous compact arrangement is therefore possible without unnecessary lines or line connections. Leakage problems and complex assembly work are avoided.
  • the clutch 15 open, the energy present in the hydraulic accumulator 16 can optionally be used for steering movements without the pressure medium pump 1 being required.
  • the hydraulic accumulator 16 can also be operated separately, i.e. not be integrated in the pressure medium pump 1, be formed.
  • the pressure in the hydraulic accumulator 16 can be controlled in a simple manner by the clutch 15. It can be provided that the clutch 15 closes when a lower pressure level or a lower pressure point is reached in the hydraulic accumulator and thus recharges the hydraulic accumulator 16. When an upper pressure level or an upper pressure point is reached, the clutch 15 can be opened again analogously, whereby the pressure medium pump 1 is separated from the internal combustion engine 14 or the electric motor 13.
  • the upper pressure point can be, for example, between 120 and 140 bar, preferably 130 bar, and the lower pressure point 5 to 20 bar, preferably 10 bar below.
  • An advantageous pressure control or a simple and inexpensive control of the pressure medium pump 1 is thus possible. Control of the clutch 15 or pressure detection and evaluation by the computing unit 11 appears advantageous.
  • the clutch 15 can thus be controlled on the basis of the pressure values in the hydraulic accumulator 16.
  • the return of the deflected vehicle wheels to driving straight ahead can be done or supported by additional logic.
  • the parameters already mentioned, which the processing unit 11 processes, can be used for control purposes.
  • the solenoid valve 2 can advantageously be arranged, for example, in the cover of the pressure medium pump 1 or in a housing extension. In terms of design, various solutions are possible and can be implemented. According to the invention, the integration of the solenoid valve 2 in the pressure medium pump 1 is essential so that the advantages already mentioned can be achieved, in particular short line lengths which generate a low hydraulic resistance and thus save energy.

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Abstract

Eine Hilfskraftlenkung mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, weist eine Druckmittelpumpe (1) und ein Elektromagnetventil (2) zur Steuerung eines Druckmittelstroms zu zwei Arbeitsräumen (3a,3b) auf. Das Elektromagnetventil (2) ist in der Druckmittelpumpe (1) integriert.

Description

Hilfskraftlenkung mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung
Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer Druckmittelpumpe und einem Elektromagnetventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine gattungsgemäße Hilfskraftlenkung ist aus der DE 198 29 531 AI bekannt.
Die gattungsgemäße Schrift zeigt eine Hilfskraftlenkung mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung für Kraftfahrzeuge, wobei eine mit einem Lenkhandrad versehene Lenkspindel mit einem Eingangsglied eines Lenkgetriebes verbunden ist. Ein Ausgangsglied des Lenkgetriebes ist mit zu lenkenden Rädern des Kraftfahrzeuges verbunden. Zwei Arbeitsräume eines Servomotors einer Hilfskrafteinrichtung sind entsprechend einem anstehenden Drehmoment im Bereich Lenkspindel/Eingangs- glied über ein Lenkventil von einer Servopumpe mit Druckmittel beaufschlagt. Zwei Sensoren zum Erfassen eines Drehwinkels und eines Drehmomentes sind an der Lenkspindel bzw. an dem Ausgangsglied des Lenkgetriebes angeordnet. Sowohl die Größe und die Richtung der hydraulischen Hilfskraftunterstützung als auch die Rückstellung der zu lenkenden Räder werden über ein gemeinsames, elektronisch gesteuertes Elektromagnetventil gesteuert. Zum Erfassen der Lenkkraft ist ein Drehmomentsensor vorhanden.
Die gattungsgemäße Hilfskraftlenkung stellt eine Weiterentwicklung der vorbekannten Hilfskraftlenkungen, wie beispielsweise aus der EP 0 440 638 Bl bekannt, dar.
Durch die gattungsgemäße Hilfskraftlenkung ist eine Hilfskraftunterstützung durch einfache Mittel möglich. Darüber hinaus wird die Lenkpräzision verbessert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Hilfskraftlenkungen weiter zu verbessern, insbesondere eine weitere Optimierung bezüglich einer energetisch vorteilhaften Funktionsweise und einer kostengünstigen Herstellung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst .
Dadurch, daß das Elektromagnetventil in der Druckmittelpumpe integriert ist, lassen sich in vorteilhafter Weise kurze Leitungslängen und ein daraus resultieren- der geringer hydraulischer Widerstand realisieren. Die sich infolgedessen ergebenden energetischen Vorteile wirken sich vorteilhaft auf die Hilfskraftlenkung aus. Dadurch ist es insbesondere auch möglich, direkt beteiligte Elemente ebenfalls optimiert und daran angepaßt kostengünstig auszugestalten. Wie sich in Versuchen gezeigt hat, läßt sich eine Integration des Elek- tromagnetventiles in die Druckmittelpumpe einfach und kostengünstig durchführen. Da es sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung um ein Massenproduktionsteil handelt, kommen kostensenkenden Maßnahmen eine nicht unerhebliche Bedeutung zu.
Im Vergleich zu bisher bekannten Hilfskraftlenkungen mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung läßt sich die erfindungsgemäße Lösung wesentlich günstiger mit einem geringeren mechanischen Aufwand herstellen. Auftretende Geräusche, die sich gegebenenfalls bis in das Fahrzeuginnere erstrecken können, werden deutlich reduziert bzw. eliminiert.
Wie sich in Versuchen ebenfalls herausgestellt hat, verbessert sich durch die Integration des Elektroma- gnetventiles in die Druckmittelpumpe das Lenkgefühl und die Lenkpräzision. In vorteilhafter Weise reduziert sich die Baugröße, der eine erhebliche Bedeutung, insbesondere bei einem Einsatz in Kraftfahrzeugen, zukommt, erheblich.
Von Vorteil ist es, wenn das Elektromagnetventil als Proportionalmagnetventil ausgestaltet ist. Eine derartige Ausgestaltung hat sich bezüglich einer kostengünstigen Herstellung und eines vorteilhaften Einsatzes als besonders geeignet herausgestellt.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß das Elektromagnetventil über eine Recheneinheit steuerbar ist, wobei die Recheneinheit Signale von wenigstens einem Lenkmomentsensor verarbeitet und die Recheneinheit zur Steuerung des Elektromagnetventiles ebenfalls den Ser- voöldruck zu den Arbeitsräumen verarbeitet.
Anhand der Signale des Lenkmomentsensors, d.h. anhand des vom Fahrer vorgegebenen Lenkwunsches, und des Ser- voöldrucks zu den Arbeitsräumen, steuert die Recheneinheit das Elektromagnetventil, so daß die gewünschte hydraulische Unterstützung erzielt wird. Jedem durch die Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkmoment kann somit in einfacher Weise eine hydraulische Unterstützung zugeordnet werden. Dabei wird der vorhandene Servoöldruck entsprechend berücksichtigt.
Das Elektromagnetventil kann über die Recheneinheit auch auf einfache Weise in Abhängigkeit von zusätzlichen Parametern, wie beispielsweise der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges, der Lenkgeschwindigkeit, der Giergeschwindigkeit, des Beladezustandes, der Motordrehzahl, der ESP- bzw. ABS-Signale, des Lenkwinkels oder weiterer fahrerindividueller Einstellungen, gesteuert werden.
Durch eine geeignete Programmierung der Recheneinheit und einer entsprechenden Sensorik kann das Elektromagnetventil durch Signale gesteuert werden, die Aus- kunft über die derzeitige Position des Fahrzeugs und über gewünschte, zukünftige Positionen geben. Damit ist die Option für ein automatisches Lenken in der Hilfskraftlenkung enthalten.
Der Lenkmomentsensor kann zweckmäßigerweise als Druckkraftsensor oder als Piezo-Element ausgebildet sein. Mit solchen Elementen kann der Steuerweg auf 0° bis 0,1° reduziert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung in einer Ausgestaltung des Elektromagnetventils mit offener Mitte; und
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung in einer Ausgestaltung des Elektromagnetventils mit geschlossener Mitte.
Hilfskraftlenkungen mit hydraulischer Unterstützung sind bereits hinreichend bekannt, wobei auf die DE 198 29 531 AI verwiesen wird, weshalb nachfolgend lediglich auf die erfindungsgemäß relevanten Merkmale näher eingegangen wird. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einer Druckmittelpumpe 1, in die ein Elektromagnetventil 2 integriert ist. Die Druckmittelpumpe 1 weist somit neben der üblichen Druckmittelpumpeneinrichtung la ein Elektromagnetventil 2, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Proportionalmagnetventil ausgebildet ist", auf.
Die Druckmittelpumpe 1 mit dem integrierten Elektromagnetventil 2 steuert einen Druckmittelstrom zu zwei Arbeitsräumen 3a, 3b. Die Arbeitsräume 3a, 3b können dabei in bekannter Weise durch ein Gehäuse 4 gebildet werden, in dem ein Arbeitskolben 5, der die Arbeitsräume 3a, 3b voneinander trennt, angeordnet ist. Der Arbeitskolben 5 ist dabei im allgemeinen mit einer Zahnstange 6 verbunden. Ein vom Fahrer mittels einer Lenkhandhabe 7 vorgegebener Lenkwunsch wirkt dabei über eine Lenkspindel 8 auf ein Antriebsritzel 9, das in Wirkverbindung mit der Zahnstange 6 steht.
Der vom Fahrer mittels der Lenkhandhabe 7 vorgegebene Lenkwunsch wird von einem Lenkmomentsensor 10 erfaßt und an eine Recheneinheit 11 übertragen. Die Recheneinheit 11 berücksichtigt bzw. verarbeitet zur Steuerung des Elektromagnetventiles 2 auch den Servoöldruck zu den Arbeitsräumen 3a bzw. 3b. Das Elektromagnetventil 2 wird somit anhand des ermittelten Lenkmomentes und des Servoöldruckes angesteuert. Dadurch, daß auch der Servoöldruck erfaßt und berücksichtigt wird, ergibt sich ein vorteilhaftes Lenkgefühl.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der Servoöldruck dem Pumpendruck. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, das ein Elektromagnetventil 2 mit geschlossener Mitte zeigt, kann der Pumpendruck unterschiedlich zu dem Servoöldruck zu den Arbeitsräumen 3a, 3b sein. Die Steuerung des Elektro agnetventiles 2 durch entsprechende Signale der Recheneinheit 11 sowie die Erfassung des Servoöldruckes ist in den beiden Ausführungsbeispielen jeweils durch zwei gestrichelt dargestellte Linien verdeutlicht. Die Verbindung bzw. die Signalübertragung von dem Lenkmomentsensor 10 zu der Recheneinheit 11 ist ebenfalls durch eine gestrichelte Linie in den beiden Ausführungsbeispielen symbolisiert.
Die Recheneinheit 11 wird mittels einem nicht dargestellten CAN-Bus mit zusätzlichen Parametern versorgt. Die Recheneinheit 11 kann zur Steuerung des Elektromagnetventils 2 dabei zusätzliche Parameter, wie die Fahrgeschwindigkeit, die Lenkgeschwindigkeit, Beschleunigungen, die Giergeschwindigkeit, den Beladungszustand, die Motordrehzahl, ESP-Signale, ABS- Signale, den Lenkwinkel sowie fahrerindividuelle Einstellungen verarbeiten. Anhand dieser Parameter und den Signalen des Lenkmomentsensors 10, der in vorteilhafter Weise als Piezo-Element ausgebildet sein kann, steuert die Recheneinheit 11 das Elektromagnetventil 2.
Der Lenkmomentsensor 10 kann alternativ auch als Lenkmoment- und Winkelsensor ausgebildet sein bzw. einen Drehmomentsensor darstellen.
Anhand der Signale der Recheneinheit 11 steuert das Elektromagnetventil 2 den Druckmittelstrom zu den Ar- beitsräumen 3a bzw. 3b derart, daß der vom Fahrer mittels der Lenkhandhabe 7 vorgegebene Lenkwunsch hydraulisch unterstützt wird. Die Druckmittelpumpe 1 ist in bekannter Weise mit einem Druckmittelspeicher 12 verbunden. Die Druckmittelpumpe 1 wird in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Elektromotor 13 angetrieben. Anstelle eines Elektromotors 13 kann, wie in Fig. 2 dargestellt, auch ein Verbrennungsmotor 14 eingesetzt werden. Von Vorteil ist es, wenn die Leistung der Druckmittelpumpe 1 in Abhängigkeit der für die hydraulische Unterstützung notwendigen Leistung regelbar ist.
Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel läßt sich lenkungsseitig alternativ auch als "Steer by Wire"-Lenkung oder als Überlagerungslenkung (AFS) ausgestalten.
Der Lenkmomentsensor 10 bzw. gegebenenfalls auch weitere Sensoren und die Recheneinheit 11 können vorzugsweise redundant ausgeführt sein.
Das Elektromagnetventil 2 kann mit einer offenen hydraulischen Mitte (DurchlaufSystem) gemäß Fig. 1 oder mit einer geschlossenen hydraulischen Mitte (Speichersystem) gemäß Fig. 2 ausgebildet sein. Je nach Einsatzfall ergeben sich aus diesen Ausgestaltungen in bekannter Weise entsprechende Vorteile.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann zwischen der •Druckmittelpumpe 1 und dem Verbrennungsmotor 14 (oder gegebenenfalls einem Elektromotor 13) eine Kupplung 15 angeordnet sein. Die Druckmittelpumpe 1 ist somit von dem Verbrennungsmotor 14 trennbar. Wie sich in Versuchen herausgestellt hat, reduzieren sich dadurch die C02-Emissionen und der Kraftstoffverbrauch. Dies resultiert daraus, daß in Fahrsituationen, in denen keine Lenkbewegung notwendig ist, d.h. wenn keine hydraulische Unterstützung benötigt wird, die Druckmittelpumpe 1 von dem Verbrennungsmotor 14 trennbar ist.
Die Kupplung 15 kann mittels der Recheneinheit 11 gesteuert werden und hierzu mit dieser korrespondieren (siehe gestrichelt dargestellte Verbindungslinie gemäß Fig. 2) .
Eine Ausgestaltung der Kupplung 15 als elektromagnetische Kupplung hat sich hierfür als besonders geeignet herausgestellt. Die Kupplung 15 kann somit schnell und dynamisch auf Veränderungen reagieren. Von Vorteil ist es außerdem, wenn die Kupplung 15 in der Druckmittelpumpe 1 integriert oder an der Druckmittelpumpe 1 angeordnet ist. Eine Anordnung der Kupplung 15 an der Druckmittelpumpe 1 kann beispielsweise auf bzw. an dem Pumpengehäuse erfolgen. Die Anordnung der Kupplung 15 an dem Pumpengehäuse bzw. eine Integration in die Druckmittelpumpe 1 läßt sich kompakt und kostengünstig realisieren.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Kupplung 15 auch bei Elektromagnetventilen 2 gemäß Fig. 1 eingesetzt werden.
Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß ein Hydraulikspeicher 16, der für ein Elektromagnetventil 2 mit geschlossener Mitte sinnvoll ist, ebenfalls in der Druckmittelpumpe 1 integriert sein kann. Somit ist eine vorteilhafte kompakte Anordnung ohne unnötige Leitungen bzw. Leitungsanschlüsse möglich. Dichtigkeitsprobleme bzw. aufwendige Montagearbeiten werden dadurch vermieden. Bei geöffneter Kupplung 15 kann die im Hydraulikspeicher 16 vorhandene Energie gegebenenfalls für Lenkbewegungen verwendet werden, ohne daß die Druckmittelpumpe 1 benötigt wird.
In alternativen Ausführungsformen kann, falls eine besonders kompakte Ausführungsform der Druckmittelpumpe 1 vorteilhaft erscheint, der Hydraulikspeicher 16 auch separat, d.h. nicht in der Druckmittelpumpe 1 integriert, ausgebildet sein.
Durch die Kupplung 15 kann in einfacher Weise der Druck im Hydraulikspeicher 16 gesteuert werden. Dabei kann vorgesehen sein, daß die Kupplung 15 beim Erreichen eines unteren Druckniveaus bzw. eines unteren Druckpunktes im Hydraulikspeicher schließt und den Hydraulikspeicher 16 somit wieder auflädt. Beim Erreichen eines oberen Druckniveaus bzw. eines oberen Druckpunktes kann die Kupplung 15 analog wieder geöffnet werden, wodurch die Druckmittelpumpe 1 vom Verbrennungsmotor 14 oder dem Elektromotor 13 getrennt wird. Der obere Druckpunkt kann z.B. zwischen 120 und 140 bar, vorzugsweise 130 bar, liegen und der untere Druckpunkt 5 bis 20 bar, vorzugsweise 10 bar darunter. Somit ist eine vorteilhafte Druckregelung bzw. eine einfache und kostengünstige Steuerung der Druckmittelpumpe 1 möglich. Vorteilhaft erscheint eine Steuerung der Kupplung 15 bzw. eine Druckerfassung und Auswertung durch die Recheneinheit 11. Die Kupplung 15 kann somit anhand der Druckwerte im Hydraulikspeicher 16 gesteuert werden.
Der Rücklauf der ausgelenkten Fahrzeugräder in die Geradeausfahrt kann durch eine zusätzliche Logik erfolgen bzw. unterstützt werden. Die bereits erwähnten Parameter, die die Recheneinheit 11 verarbeitet, können hierfür zur Steuerung herangezogen werden.
In vorteilhafter Weise kann das Elektromagnetventil 2 beispielsweise im Deckel der Druckmittelpumpe 1 oder in einer Gehäuseerweiterung angeordnet sein. Konstruktiv sind hierbei verschiedene Lösungen möglich und realisierbar. Erfindungsgemäß wesentlich ist dabei die Integration des Elektromagnetventils 2 in die Druckmittelpumpe 1, damit die bereits erwähnten Vorteil erzielt werden können, insbesondere kurze Leitungslängen, die einen geringen hydraulischen Widerstand erzeugen und somit Energie einsparen.
Bezugszeichen
1 Druckmittelpumpe la Druckmittelpumpeneinrichtung
2 Elektromagnetventil
3a Arbeitsraum
3b Arbeitsraum
4 Gehäuse
5 Arbeitskolben
6 Zahnstange
7 Lenkhandhabe
8 Lenkspindel
9 Antriebsritzel
10 Lenkmomentsens.or
11 Recheneinheit
12 Druckmittelspeicher
13 Elektromotor
14 Verbrennungsmotor
15 Kupplung
16 Hydraulikspeicher

Claims

Patentansprüche
1. Hilfskraftlenkung mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer Druckmittelpumpe und einem Elektromagnetventil zur Steuerung eines Druckmittelstroms zu Arbeitsräumen, dadu rch ge kenn z e i chnet , daß das Elektromagnetventil (2) in der Druckmittelpumpe (1) integriert ist.
2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, d a du r c h g e ke n n z e i c hn e t , daß das Elektromagnetventil (2) als Proportionalmagnetventil ausgebildet ist.
3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Elektromagnetventil (2) über eine Recheneinheit (11) steuerbar ist, wobei die Recheneinheit
(11) Signale von wenigstens einem Lenkmomentsensor
(10) verarbeitet.
4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Recheneinheit (11) zur Steuerung des Elektromagnetventils (2) den Servoöldruck zu den Arbeitsräumen (3a, 3b) verarbeitet bzw. erfaßt.
5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Recheneinheit (11) zur Steuerung des Elektromagnetventils (2) zusätzliche Parameter, wie Fahrgeschwindigkeit, Lenkgeschwindigkeit, Giergeschwindigkeit, Beladungszustand, Motordrehzahl, ESP-Signale, ABS-Signale, Lenkwinkel sowie fahrerindividuelle Einstellungen verarbeitet.
6. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zusätzlichen Parameter von einem CAN-Bus übertragbar sind.
7. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch ge kenn z e i chnet , daß das Elektromagnetventil (2) ein Ventil mit geschlossener hydraulischer Mitte ist.
8. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Hydraulikspeicher (16) in die Druckmittelpumpe (1) integriert ist.
9. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kenn z ei chnet , daß die Druckmittelpumpe (1) über den Verbrennungsmotor (14) oder einen Elektromotor (13) antreibbar ist.
10. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis
9, d a d u r c h g e k e n n z e i c ή n e t , daß die Leistung der Druckmittelpumpe (1) in Abhängigkeit der für die hydraulische Unterstützung notwendigen Leistung regelbar ist.
11. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 9 oder 10, d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß die Druckmittelpumpe (1) von dem Verbrennungsmotor (14) bzw. dem Elektromotor (13) mittels einer Kupplung (15) trennbar ist.
12. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupplung (15) als elektromagnetische Kupplung ausgebildet ist.
13. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupplung (15) in der Druckmittelpumpe (1) integriert oder an der Druckmittelpumpe (1) angeordnet ist.
PCT/EP2003/002583 2002-03-15 2003-03-13 Hilfskraftlenkung mit hydraulischer hilfskraftunterstützung WO2003078235A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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