DE102006018390A1

DE102006018390A1 - Hilfskraftlenksystem für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102006018390A1
Application number: DE200610018390
Authority: DE
Inventors: Andreas Braun; Hans-Peter Löffler; Gernot Wahl; Harald Lenhardt
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2008-05-29
Also published as: WO2007122102A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hilfskraftlenksystem für eine lenkbare Achse (2) eines Fahrzeugs mit einem Arbeitszylinder (4), dessen Hydraulikkreis steuerunabhängig vom Hydaulikkreis (31) des Lenkgetriebes ist und mittels einer Steuereinheit (25, 26) und eines Stellglieds (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

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.
In der DE3730708A1 wird ein Hilfskraftlenksystem für ein Fahrzeug offenbart, welches einen die Lenkbewegung unterstützenden Hauptarbeitszylinder aufweist und dessen Hydraulikkreis vom Lenkgetriebe angesteuert wird. Zusätzlich ist ein Zusatzarbeitszylinder vorgesehen, der von einer Sicherheitseinrichtung steuerbar ist und dessen Hydraulikkreis von dem des Hauptarbeitszylinders getrennt ist. Die in der Schrift offenbarte Erfindung geht von der Notwendigkeit aus, eine konventionelle Servolenkung zusätzlich 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.
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.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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.
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.
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.
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.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Zentrierzylinder, redundant vorhanden ist. Dies erhöht die Betriebssicherheit zusätzlich.
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.
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.
Bevorzugt wird das Hilfskraftlenksystem in Fahrzeugwagen, die mit einem Knickgelenk miteinander verbunden sind, beispielsweise in einem letzten Fahrzeugwagen eines mehrgelenkigen Omnibusses, eingesetzt.
Anhand der einzigen 1 wird im Folgenden die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

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 Selbstzentrierung des im Zentrierzylinder befindlichen Kolbens auf. Diese Zentrierung ist derart ausgebildet, dass sich eine Geradeausstellung 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 Druckmittelversorgung. 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 Geradeausstellung einstellt. Bezugszeichenliste

1	Hilfslenkeinrichtung
2	Achse, lenkbar
3	Zwangskopplung
4	Arbeitszylinder
5	Zentrierzylinder
6,7	Räder
20	Stellglied
21	Schaltventil
22	Lenkwinkelsensor
23	Hydraulikpumpe
24	Druckspeicher, pneumatisch
25,26	Steuereinheit
27	Lineargeber
28	Drucksensor
30	Lenkgetriebe
31	Hydraulikkreis, Lenkgetriebe
33	Hydraulikkreis, Arbeitszylinder
34	Pneumatikkreis, Zentrierzylinder

Claims

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, dadurch gekennzeichnet, dass 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.
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.
Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierzylinder (5) als ein pneumatisch wirkender Zylinder ausgebildet ist.
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.
Hilfskraftlenksystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufrechterhaltung eines Notlaufbetriebs, insbesondere der Zentrierzylinder (5), redundant ausgeführt sind.
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.
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.