WO2004024536A1 - Lenkhelfvorrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkhelfvorrichtung mit einer Lenkhelfpumpe sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkhelfvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Hydraulikkreislauf (11) mit einem Drehschieberventil (5) und diesem zugeordneten Lenkzylinder (6) sowie einem Regelventil (7) zum bedarfsabhängigen Einstellen eines Volumenstroms eines Hydraulikmediums. Das Regelventil (7) ist druckseitig in oder an der Lenkhelfpumpe (1) so angeordnet, dass das Regelventil (7) den von der Lenkhelfpumpe (1) kommenden Volumenstrom (Q) zumindest in einen ersten Basisteilstrom (A) und einen zweiten Regelteilstrom (B) aufteilt. Der Basisteilstrom (A) ist unabhängig vom Betriebszustand des Regelventils (7), während der Regelteilstrom (B) abhängig vom Betriebszustand des Regelventils (7) ist.

Description

Lenkhelfvorrichtung für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Lenkhelfvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Servolenkungen sind allgemein bekannt und werden serienmäßig für praktisch alle Kraftfahrzeuge eingesetzt. Dabei wälzt üblicherweise eine Lenkhelfpumpe ein Hydraulikmedium um, welches beim Ausführen von Lenkbewegungen unterstützend zum Einsatz kommt. Lenkhelfpumpen, die von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden, wälzen jedoch ständig eine bestimmte Menge Öl um, auch wenn diese nicht benötigt wird. Das verbraucht Energie und erzeugt Wärme und Schadstoffe, die entsorgt werden müssen.

Aus der EP Al-1109638 ist eine Servolenkung mit einer geregelten Lenkhelfpumpe bekannt, bei der die Olmenge abhängig vom Bedarf an Lenkunterstützung geregelt wird. Die Olmenge stellt sich durch das Öffnungsverhältnis des Regelventils proportional zum elektrischen Steuerstrom ein. Allerdings steht bei einem Systemausfall keine Servounterstützung mehr zur Verfügung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenkhelfvorrichtung zu schaffen, die auch bei Ausfall des Regelventils noch eine Servounterstützung ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Vorteil liegt darin, dass eine Servounterstützung unabhängig vom Regelventil möglich ist und gleichzeitige eine Regelung der Lenkhelfpumpe möglich ist, um einen bedarfsgerechten Volumenstroms des Hydraulikmediums zur Verfügung zu stel- len. Dies erhöht zum einen die Betriebssicherheit des Systems und zum anderen ist eine komfortable und bedarfsgerechte Lenkunterstützung verfügbar.

Bei Ausfall des Systems wird automatisch der Volumenstrom einer konventionellen Lenkhelfpumpe wirksam. Durch die Aufteilung in Basismenge und Regelmenge steht selbst bei einem klemmenden Regelventil immer mindestens noch die Grundmenge für die Servounterstützung zur Verfügung, so dass der Fahrer in der Lage ist, normale Lenkbewegungen mit gewohntem Komfort auszuführen. Dies ist ein deutlicher Sicherheitsgewinn gegenüber dem Stand der Technik bei deutlich verbesserter Energieeinsparung und Reduzierung der Betriebstemperatur der Lenkhelfpumpe .

Weitere Ausgestaltungen und weitere Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung und den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Im weiteren ist die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert .

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Hydraulikkreislaufs mit einem regelbaren Hydraulikmedienstrom und

Fig. 2 eine Detailansicht eines Parameterventils im bestrom- ten Zustand (a) und im nichtbestromten Zustand (b) .

In Fig. 1 ist schematisch ein bevorzugter Hydraulikkreislauf mit der erfindungsgemäßen Lenkhelfvorrichtung für ein Fahrzeug dargestellt. Eine Lenkhelfpumpe 1 wird günstigerweise mittels einem nicht dargestellten Riementrieb von einem Verbrennungsmotor angetrieben. Sie fördert ständig Hydraulikmedium, vorzugsweise Öl, in einem Hydraulikkreislauf, der insgesamt mit 11 bezeichnet ist, durch ein Drehschieberventil 5 und einen diesem zugeordneten Lenkzylinder 6. Auf der Saugseite der Lenkhelfpumpe 1 ist ein druckloser Speicher 4 für das Hydraulikmedium, vorzugsweise Öl, angeordnet. Die Lenkhelfpumpe 1 entnimmt dem Speicher 4 Öl und führt dieses wieder in diesen Speicher 4 zurück. Weiterhin ist stromab der Lenkhelfpumpe 1 auf deren Druckseite ein übliches Druckbegrenzungsventil 2 angeordnet mit einer Überdruckleitung 3, in der Öl in üblicher Weise stromauf der Lenkhelfpumpe 1 dieser Lenkhelfpumpe 1 und/oder dem Speicher 4 zuführbar ist.

Die umgewälzte Olmenge Q wird vorzugsweise auf der Druckseite der Lenkhelfpumpe 1 durch ein Regelventil 7 zum bedarfsabhängigen Einstellen eines Volumenstroms eines Hydraulikmediums, welches bevorzugt ein Parameterventil ist, in einen Basisteilstrom A und einen Regelteilstrom B aufgeteilt. Die An- steuerung des Regelventils 7 erfolgt durch eine Steuereinheit 10, die als separate Einheit ausgeführt sein kann, oder auch in ein bereits vorhandenes Steuergerät des Fahrzeugs integriert sein kann. Das Regelventil 7 ist zweckmäßigerweise in die Lenkhelfpumpe 1 baulich integriert, kann aber auch ein separates Bauteil sein.

Im Steuergerät 10 werden die Fahrgeschwindigkeit, der Lenkwinkel, die Lenkwinkelgeschwindigkeit die Motordrehzahl, die Querbeschleunigung und weitere Größen zur Steuerung der Lenkhelfpumpe 1 verarbeitet. Abhängig von der Fahr- und Lenksituation wird die Olmenge der Lenkhelfpumpe 1, die zum Lenkgetriebe 6 abgegeben wird, angehoben oder verringert.

Das Regelventil 7 ist auf der Druckseite der Lenkhelfpumpe 1 so angeordnet, dass der von der Lenkhelfpumpe 1 angesaugte Volumenstrom Q des Hydraulikmediums zumindest in den ersten Basisteilstrom A, der unabhängig vom Betriebszustand des Regelventils 7 ist und einen zweiten Regelteilstrom B, der abhängig vom Betriebszustand des Regelventils 7 ist, aufteilt. Stromab des Regelventils 7 werden die beiden Teilströme A, B dem Drehschieberventil 5 zugeführt und zur Lenkunterstützung eingesetzt. Die einzelnen Volumenströme Q, A, B, A+B sind in der Zeichnung mit Pfeilen gekennzeichnet . Der Volumenstrom der Lenkhelfpumpe 1 wird also dergestalt aufgeteilt, dass der Basisteilstrom A unabhängig von einer Fahr- und/oder RegelSituation umgewälzt wird und der Regelteilstrom B abhängig vom Bedarf geregelt wird.

In Fig. 2 ist eine Detailansicht eines bevorzugten Regelventils 7 in maximal bestromten Zustand (Fig. 2a) in der Geschlossenstellung und im unbestromten Zustand in der Geöffnetstellung (Fig. 2b) dargestellt.

Die Olmenge Q wird in das Regelventil 7 geleitet. Im bestromten Zustand ist das Regelventil 7 geschlossen. Dies bedeutet in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel, dass der Kanal 8 durch die Ventilnadel 20 soweit verschlossen ist, dass nur der Basisteilstrom A das Regelventil 7 passieren und zum Drehschieberventil 5 gelangen kann. Die Ventilnadel 20 ist am unteren Ende 22 dick und weist entlang ihrer Längserstreckung eine Verjüngung 21 auf. Die Ausdehnung der Verjüngung 21 entlang der Längserstreckung ist so bemessen, dass in der Geschlossenstellung über diese Verjüngung 21 eine Verbindung zwischen dem Kanal 8 und dem eintretenden Öl entsteht . Der Ü- berschuss der eintretenden Olmenge Q verlässt das Regelventil 7 über diese Verbindung und wird über die Abführleitung 9 aus dem Regelventil 7 abgeführt. Dieses Öl kann entweder dem inneren Pumpenkreislauf auf der Saugseite zugeführt werden oder auch in den Speicher 4 geleitet werden. Besonders bevorzugt weist das Regelventil 7 im geschlossenen Zustand einen Durch- fluss in der Größe des Basisteilstroms A auf.

Das Regelventil 7 ist im stromlosen Zustand geöffnet. Dies ist in Fig. 2b erkennbar. Die Ventilnadel 20 gibt nunmehr den Querschnitt des Kanals 8 vollständig frei, wobei gleichzeitig das dicke Ende 22 der Ventilnadel 20 die Ableitung 9 versperrt. Details von etwaigen Dichtungsmitteln sind nicht gezeigt. Das Regelventil 7 hat im vollständig geöffneten Zu- stand einen Durchfluss in der Größe der Summe aus Basisteilstrom A und maximalem Regelteilstrom B, und der gesamte Volumenstrom A+B steht zur Lenkunterstützung zur Verfügung.

Statt einem Ventil, das immer zumindest den Basisteilstrom A durchsteuert, kann jedoch auch eine zusätzliche Bypassleitung vorgesehen sein, durch die permanent der Basisteilstrom A fließt. Das Regelventil 7 kann dann im geschlossenen Zustand für das Hydraulikmedium gesperrt sein.

Je nach Durchflussmengen und Auslegung des Systems kann jedoch auch eine solche Bypassleitung mit einem Regelventil 7 kombiniert sein, welches immer eine gewisse Grundmenge des Hydraulikmediums durchlässt.

Vorteilhafterweise ist Regelventil 7 im stromlosen Zustand vollständig geöffnet.

Im bestromten Zustand des Regelventils 7 kann der Volumenstrom Q durch aktives Ansteuern des Regelventils 7 bis zum Basisteilstrom A heruntergeregelt werden.

Bei Geradeausfahrt eines Fahrzeugs, welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet ist, wird das Regelventil 7 bestromt und ist vollständig geschlossen. Nur der Basisteilstrom A wird umgewälzt. Abhängig von der Fahrsituation wird bei einer Lenkbewegung die Bestromung des Regelventils 7 reduziert und zusätzlich zum Basisteilstrom A durch Öffnen des Regelventils 7 der Regelteilstrom B dazugesteuert .

Selbst im Fall eines klemmenden Regelventils in Geschlossenstellung steht immer noch eine Grundmenge für die Servounterstützung zur Verfügung. Damit lassen sich die meisten Fahrmanöver problemlos durchführen. Erst bei extremen Lenkbewegungen oder beim Parkieren kann es zu Komforteinbußen kommen. Bei einem Ausfall der Ventilansteuerung 10 durch einen Steuergerätefehler, Kabelbruch oder dergl . wird die Bestro- mung des Regelventils 7 unterbrochen und damit der volle Volumenstrom Basismenge plus Regelmenge A+B eingestellt. Durch Integration der Ventilansteuerung 10 in ein bereits vorhandenes Steuergerät, vorzugsweise das Motorsteuergerät, wird eine kostengünstige Lösung erreicht.

Claims

Patentansprüche

Lenkhelfvorrichtung mit einer Lenkhelfpumpe für ein Fahrzeug mit einem Hydraulikkreislauf (11) mit einem Drehschieberventil (5) und diesem zugeordneten Lenkzylinder

(6) sowie einem Regelventil (7) zum bedarfsabhängigen Einstellen eines Volumenstroms (Q) eines Hydraulikmediums, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Regelventil (7) druckseitig an oder in der Lenkhelfpumpe (1) so angeordnet ist, dass das Regelventil (7) den von der Lenkhelfpumpe (1) angesaugten Volumenstrom

(Q) des Hydraulikmediums zumindest in einen ersten Basisteilstrom (A) , der unabhängig vom Betriebszustand des Regelventils (7) ist und einen zweiten Regelteilstrom (B) , der abhängig vom Betriebszustand des Regelventils (7) ist, aufteilt und stromab der Lenkhelfpumpe (1) die beiden Teilströme (A, B) dem Drehschieberventil (5) zugeführt sind.

Lenkhelfvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Regelventil (7) im geschlossenen Zustand einen

Durchfluss in der Größe des Basisteilstroms (A) aufweist.

Lenkhelfvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Regelventil (7) im vollständig geöffneten Zustand einen Durchfluss in der Größe der Summe aus Basisteilstrom (A) und maximalem Regelteilstrom (B) aufweist.

Lenkhelfvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass überschüssiges Hydraulikmedium im Regelventil (7) einer Überströmleitung (9) zugeführt ist.

5. Lenkhelfvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Regelventil (7) im stromlosen Zustand geöffnet ist .

6. Lenkhelfvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Zusatzleitung vorgesehen ist, die den ersten Basisteilstrom (A) am Regelventil (7) vorbeileitet.

7. Lenkhelfvorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Regelventil (7) im geschlossenen Zustand für das Hydraulikmedium gesperrt ist.

8. Lenkhelfvorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Regelventil (7) in die Lenkhelfpumpe (1) baulich integriert ist.

9. Verfahren zum Betreiben einer Lenkhelfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Volumenstrom der Lenkhelfpumpe (7) in einen ersten Basisteilstrom (A) , der unabhängig von einer Fahr- und/oder Regelsituation umgewälzt wird und einen zweiten Regelteilstrom (B) , die abhängig vom Bedarf geregelt wird, aufgeteilt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im stromlosen Zustand des Regelventils (7) der Volumenstrom durch das Regelventil (7) oder parallel zum Regelventil (7) der Basisteilstrom (A) ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im bestromten Zustand des Regelventils (7) der Volumenstrom durch aktives Ansteuern des Regelventils (7) bis zum Basisteilstrom (A) heruntergeregelt werden kann.

12. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Regelventil (7) bei Geradeausfahrt bestromt wird und nur der Basisteilstrom (A) umgewälzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei einer Lenkbewegung die Bestromung des Regelventils (7) reduziert wird und zusätzlich zum Basisteilstrom

(A) durch Öffnen des Regelventils (7) der Regelteilstrom

(B) dazugesteuert wird.