WO2007122102A1 - Hilfskraftlenksystem für fahrzeuge - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to acting on a leading or trailing axle
  • Power steering system of a vehicle in particular a truck or a steerable axle of a trailer or semi-trailer or a steerable axle of a vehicle, in particular a two- or multi-articulated articulated bus.
  • a power steering system for a vehicle which has a supporting the steering movement main working cylinder and the hydraulic circuit is controlled by the steering gear.
  • a Zusalzarbeitszylinder is provided, which is controllable by a safety device and the hydraulic circuit is separated from that of the main working cylinder.
  • the disclosed in Scripture invention is based on the need to support a conventional power steering hydraulically in addition.
  • Such hydraulic supports are designed to be redundant, which in particular involves problems in the arrangement of the redundant cylinder with respect to the vibration behavior of the steering system.
  • Object of the present invention is to provide a power steering system, which relates to a leading or trailing axle of a motor vehicle or a steerable axle of a vehicle, such as a trailer or semi-trailer or a vehicle of a two or more articulated articulated bus, and in a simple manner the maintenance of an emergency operation in case of failure allows.
  • the invention relates to a power steering system for a steerable axle
  • Vehicle with a working cylinder whose hydraulic circuit is independent of the hydraulic circuit of the steering gear and is controllable by means of a control unit and an actuator from.
  • a linear encoder or located in the working cylinder hydraulic circuit pressure sensor is a linear encoder or located in the working cylinder hydraulic circuit pressure sensor.
  • the linear encoder is mounted directly on the cylinder and detects contactless the position of the piston in the working cylinder.
  • the output signal can be supplied for plausibility and / or control purposes of a control unit.
  • the centering is redundant. This additionally increases the operational safety.
  • a bidirectional exchange of data in particular information regarding the status of the power steering system, the pressure conditions in the hydraulic cylinder and the measured by a pressure sensor pressure ratios in Zentrierzylinderhydrauliknik and information, suitable for describing the location of the working cylinder located piston and information to describe the wheel position of the wheels between the control units to allow.
  • Another embodiment provides to integrate the working cylinder and centering in an assembly or assembly. This has the advantage that sensors can be advantageously integrated and the space is reduced, in addition, thereby the supply lengths of hydraulic or pneumatic lines can be shortened.
  • the power steering system in vehicle cars which are connected to each other with an articulated joint, for example, in a final vehicle car of a multi-articulated bus, used.
  • the power steering system 1 comprises a hydraulic pump 23 for the pressure medium supply of the steering gear 30 associated Lenkgetriebe- hydraulic circuit 31 and the working cylinder associated hydraulic circuit, the working cylinder hydraulic circuit 33, on.
  • the working spaces of the working cylinder 4 are formed by a proportional valve and by the control unit 25 controlled actuator 20 is acted upon by pressure medium such that a corresponding predetermined wheel steering angle predetermined Radlenkwinkelver ein the wheels 6.7 of the steerable trailing axle 2 results.
  • the control unit 25 receives from a steering angle sensor 22 corresponding information about the current steering angle of the vehicle and calculates therefrom on the basis of algorithms a target value for the wheel steering angle of the wheels to be set 6,7.
  • the algorithm advantageously evaluates the information about the current vehicle speed.
  • the steering angle can also represent a bending angle between two vehicle cars, which is measured by means of a hinged angle sensor attached to a joint.
  • the control unit 25 receives a signal of a arranged in the range of action of the working cylinder 33 linear encoder 27. This allows a review of the operation of the working hydraulic circuit 33 and / or the position control of the working cylinder 4.
  • the working cylinder 4 has a positive coupling 3 to the centering 5 on. In the normal operating state, the centering cylinder 5 is depressurized, ie, the control unit 26 generates a corresponding signal for the located in the hydraulic circuit of the centering switching valve 21, which separates the pressure accumulator 24 from the centering cylinder 5.
  • the centering cylinder 5 in this case has a self-centering of the piston located in the centering cylinder when pressure medium is applied. This centering is designed such that there is a straight ahead position of the steered wheels 6.7 in the direction of travel.
  • a pressure sensor 28 is provided, the signal of which is supplied to the control unit 26. Thus, for example, at system start or during the run-up phase or during normal operation of the centering cylinder or the function or tightness of the pneumatic circuit 34 are checked. If a detection of the failure of the working cylinder hydraulic circuit takes place a separation of the working cylinder from the pressure medium supply.
  • the proportional valve 20 has a neutral position, in which the supply lines to the working spaces are depressurized or short-circuited, so that a free movement of the piston is ensured in the working cylinder.
  • the control unit 25, 26 communicate with each other and exchange information regarding the state of the steering system.
  • the control unit 26 receives corresponding information about the failure of the working cylinder hydraulic circuit and then switches the centering cylinder 5 by means of the switching valve 21 active so that as a result adjusts an orientation of the wheels 6,7 in straight ahead position.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Hilfskraftlenksystem für eine lenkbare Achse (2) eines Fahrzeugs mit einem Arbeitszylinder (4), dessen Hydraulikkreis steuerunabhängig vom Hydraulikkreis (31) des Lenkgetriebes ist und mittels einer Steuereinheit (25,26) und einem Stellglied (20) steuerbar ist, wobei Mittel zur Erkennung einer Betriebsstörung des Arbeitszylinders (4) und/oder eines Arbeitszylinderhydraulikkreises (33) und Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs im Falle einer erkannten Betriebsstörung vorgesehen sind.

Description

Beschreibung
[0001 ] Hilfskraftlenksystem für Fahrzeuge
[0002] Die Erfindung bezieht sich auf ein auf eine Vor- oder Nachlaufachse wirkendes
Hilfskraftlenksystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens oder einer lenkbaren Achse eines Anhängers oder Aufliegers oder einer lenkbaren Achse eines Fahrzeugwagens, insbesondere eines zwei- oder mehrgliedrigen Gelenkomnibusses.
[0003] In der DE3730708A1 wird ein Hilfskraftlenksystem für ein Fahrzeug offenbart, welches einen die Lenkbewegung unterstülzenden Hauptarbeitszylinder aufweist und dessen Hydraulikkreis vom Lenkgetriebe angesteuert wird. Zusälzlich ist ein Zusalzarbeitszylinder vorgesehen, der von einer Sicherheitseinrichtung steuerbar ist und dessen Hydraulikkreis von dem des Hauptarbeitszylinders getrennt ist.
[0004] Die in der Schrift offenbarte Erfindung geht von der Notwendigkeit aus, eine konventionelle Servolenkung zusälzlich hydraulisch zu unterstützen. Derartige hydraulische Unterstützungen sind dabei redundant auszuführen, was insbesondere Probleme bei der Anordnung der redundanten Arbeitszylinder hinsichtlich des Schwingungsverhaltens des Lenksystems birgt.
[0005] Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Hilfskraftlenksystem anzugeben, das sich auf eine Vor- oder Nachlaufachse eines Kraftfahrzeugs oder einer lenkbaren Achse eines Fahrzeugs, beispielsweise einem Anhänger oder Auflieger oder eines Fahrzeugwagens eines zwei- oder mehrgliedrigen Gelenkomnibusses, bezieht und in einfacher Weise die Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs im Fehlerfall ermöglicht.
[0006] Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0008] Die Erfindung geht von einer Hilfskraftlenkung für eine lenkbare Achse eines
Fahrzeugs mit einem Arbeitszylinder, dessen Hydraulikkreis steuerunabhängig vom Hydraulikkreis des Lenkgetriebes ist und mittels einer Steuereinheit und einem Stellglied steuerbar ist, aus.
[0009] Dadurch dass Mittel zur Erkennung einer Betriebsstörung des Arbeitszylinders und/ oder eines Arbeitszylinderhydraulikkreises und Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs im Falle einer erkannten Betriebsstörung vorgesehen sind, wird in vorteilhafter Weise die Erkennung einer Fehlfunktion der Hinterachslenkung erreicht und die Sicherstellung eines für den Notlaufbetrieb der Hinterachslenkung definiertes Lenkverhalten gewährleistet. [0010] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs einen zu- und abschaltbaren hydraulisch oder pneumatisch wirkenden Zentrierzylinder einzusetzen, der mittels einer Zwangskopplung mit dem Arbeitszylinder und den gelenkten Rädern mechanisch verbunden ist.
[0011] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Erkennung einer Betriebsstörung des Arbeitszylinders oder des Arbeitszylinderhydraulikkreises ein Lineargeber oder ein im Arbeitszylinderhydraulikkreis befindlicher Drucksensor sind. Der Lineargeber wird dabei unmittelbar am Arbeitszylinder angebracht und erfasst berührungslos die Stellung des Kolbens im Arbeitszylinder. Das Ausgangssignal kann zur Plausibilisierung und/oder Regelzwecken einer Steuereinheit zugeführt werden.
[0012] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Zentrierzylinder, redundant vorhanden ist. Dies erhöht die Betriebssicherheit zusätzlich.
[0013] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, einen bidirektionalen Austausch von Daten, insbesondere Informationen bezüglich den Stati des Hilfskraftlenksystems, den Druckverhältnissen im Arbeitszylinderhydraulikkreis und den mittels eines Drucksensors gemessenen Druckverhältnissen im Zentrierzylinderhydraulikkreis und Informationen, geeignet zur Beschreibung der Ortslage des im Arbeitszylinder befindlichen Kolbens und einer Information zur Beschreibung der Radstellung der Räder zwischen den Steuereinheiten, zu ermöglichen.
[0014] Eine weitere Ausführungsform sieht vor, den Arbeitszylinder und Zentrierzylinder in einer Baugruppe oder Baueinheit zu integrieren. Dies hat den Vorteil, dass Sensoren vorteilhaft integriert werden können und der Bauraum verkleinert wird, zusätzlich können dadurch die Zuleitungslängen von Hydraulik- oder Pneumatikleitungen verkürzt werden.
[0015] Bevorzugt wird das Hilfskraftlenksystem in Fahrzeugwagen, die mit einem Knickgelenk miteinander verbunden sind, beispielsweise in einem letzten Fahrzeugwagen eines mehrgelenkigen Omnibusses, eingesetzt.
[0016] Anhand der einzigen Figur 1 wird im Folgenden die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
[0017] Das erfindungsgemäße Hilfskraftlenksystem 1 weist eine Hydraulikpumpe 23 zur Druckmittelversorgung eines dem Lenkgetriebe 30 zugeordneten Lenkgetriebe- Hydraulikkreises 31 und des dem Arbeitszylinder zugehörigen Hydraulikkreises, dem Arbeitszylinder-Hydraulikkreis 33, auf. Die Arbeitsräume des Arbeitszylinder 4 werden von einem als Proportionalventil ausgebildeten und von der Steuereinheit 25 gesteuerten Stellglied 20 derart mit Druckmittel beaufschlagt, dass sich eine entsprechend einem Soll-Radlenkwinkel vorgegebene Radlenkwinkelverstellung der Räder 6,7 der lenkbaren Nachlaufachse 2 ergibt. Die Steuereinheit 25 empfängt dabei von einem Lenkwinkelsensor 22 eine entsprechende Information über den momentanen Lenkwinkel des Fahrzeugs und berechnet daraus anhand von Algorithmen eine Sollvorgabe für den einzustellenden Radlenkwinkel der Räder 6,7. Der Algorithmus bewertet in vorteilhafter Weise die Information über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Lenkwinkel kann dabei auch einen Knickwinkel zwischen zwei Fahrzeugwagen repräsentieren, der mittels eines an einem Gelenk angebrachten Knickwinkelsensors gemessen wird. Zusätzlich empfängt die Steuereinheit 25 ein Signal eines im Wirkungsbereich des Arbeitszylinders 33 angeordneten Lineargebers 27. Dies ermöglicht eine Überprüfung der Funktionsweise des Arbeitshydraulikkreises 33 und/oder der Lage-Regelung des Arbeitszylinders 4. Der Arbeitszylinder 4 weist eine Zwangskopplung 3 zu dem Zentrierzylinder 5 auf. Im normalen Betriebszustand ist der Zentrierzylinder 5 drucklos geschaltet, d.h. die Steuereinheit 26 generiert ein entsprechendes Signal für das sich im Hydraulik- Kreis des Zentrierzylinders befindlichen Schaltventil 21, welches den Druckspeicher 24 vom Zentrierzylinder 5 trennt. Der Zentrierzylinder 5 weist dabei bei Druckmittelbeaufschlagung eine Selbslzentrierung des im Zentrierzylinder befindlichen Kolbens auf. Diese Zentrierung ist derart ausgebildet, dass sich eine Geradeaus Stellung der gelenkten Räder 6,7 in Fahrtrichtung ergibt. Für Diagnose- und Selbsttestzwecke ist ein Drucksensor 28 vorgesehen, dessen Signal der Steuereinheit 26 zugeführt wird. So kann beispielsweise bei Systemstart oder während der Hochlaufphase oder auch während des Normal- Betriebs der Zentrierzylinders beziehungsweise die Funktion bzw. Dichtheit des Pneumatik-Kreises 34 überprüft werden. Erfolgt eine Erkennung des Ausfalls des Arbeitszylinder-Hydraulikkreis erfolgt eine Trennung des Arbeitszylinders von der Druckmittel Versorgung. Das Proportionalventil 20 weist hierfür eine Neutral-Stellung auf, bei der die Zuleitungen zu den Arbeitsräumen drucklos geschaltet bzw. kurzgeschlossen sind, sodass eine freie Bewegung des Kolbens im Arbeitszylinder gewährleistet ist. Zugleich kommunizieren die Steuereinheit 25, 26 untereinander und tauschen Informationen bezüglich dem Zustand des Lenksystems aus. Die Steuereinheit 26 erhält eine entsprechende Information über den Ausfall des Arbeitszylinder-Hydraulikkreises und schaltet daraufhin den Zentrierzylinder 5 mittels des Schaltventils 21 aktiv sodass in Folge dessen eine Ausrichtung der Räder 6,7 in Geradeaus Stellung einstellt.

Claims

Ansprüche
[0001] Hilfskraftlenksystem für eine lenkbare Achse (2) eines Fahrzeugs mit einem
Arbeitszylinder (4), dessen Hydraulikkreis steuerunabhängig vom Hydraulikkreis (31) des Lenkgetriebes ist und mittels einer Steuereinheit (25,26) und einem Stellglied (20) steuerbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e ζ d a s s
Mittel zur Erkennung einer Betriebsstörung des Arbeitszylinders (4) und/oder eines Arbeitszylinderhydraulikkreises (33) und Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs im Falle einer erkannten Betriebsstörung vorgesehen sind.
[0002] Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs einen zu- und abschaltbaren Zentrierzylinder (5) beinhalten, wobei der Zentrierzylinder (5) mittels einer Zwangskopplung (3) mit dem Arbeitszylinder (4) und den gelenkten Räder (6,7) mechanisch wirkverbunden ist.
[0003] Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Zentrierzylinder (5) als ein pneumatisch wirkender Zylinder ausgebildet ist.
[0004] Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Mittel zur Erkennung der Betriebsstörung des Arbeitszylinders (4) und/oder des Arbeitszylinderhydraulikkreises (33) ein Lineargeber (27) oder ein im Arbeitszylinderhydraulikkreis (33) befindlicher Drucksensor sind.
[0005] Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs, insbesondere der Zentrierzylinder (5), redundant ausgeführt sind.
[0006] Hilfskraftlenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum bidirektionalen Austausch von Daten, insbesondere Informationen bezüglich den Stati des Hilfskraftlenksystems, den Druckverhältnissen im Arbeitszylinderhydraulikkreis (33) und den mittels eines Drucksensors (28) gemessenen Druckverhältnissen im Zentrierzylinderhydraulikkreis (34) und Informationen, geeignet zur Beschreibung der Ortslage des im Arbeitszylinder befindlichen Kolbens und/ oder Informationen geeignet zur Beschreibung der Radstellung der Räder (6,7) zwischen den Steuereinheiten (25,26) vorgesehen sind.
[0007] Hilfskraftlenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfskraftlenksystem in Fahrzeugen mit Knickgelenken, bevorzugt im letzten Fahrzeugwagen eines mehrgelenkigen Omnibusses, eingesetzt wird. Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass
Arbeitszylinder und Zentrierzylinder in einer Baugruppe integriert sind.
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