DE102012112483A1 - Method for operating hydraulic and electromechanical servo steering system with steering valve of motor car, involves determining support force introduced by hydraulic unit according to difference between actual and target steering torques - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulisch unterstützten Lenksystems eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10. The invention relates to a method for operating a hydraulically assisted steering system of a vehicle according to the preamble of
Lenksysteme für Kraftfahrzeuge mit Lenkkraftunterstützung sind allgemein bekannt. Derartige Lenksystem untergliedern sich insbesondere in hydraulische und elektromechanische Servo-Lenksysteme. Für schwere Nutzfahrzeuge sind insbesondere Block- oder Kugelmutterhydrolenkungen bekannt, die eine Drehbewegung ausgehend von einem Drehstab mittels eines Kugelgewindetriebs in eine Linearbewegung der Kugel- beziehungsweise Lenkmutter umwandeln, wobei die Verschiebung der Kugel- beziehungsweise Lenkmutter durch Zuführung eines Druckölstroms in einen von zwei Hydraulikzylinderräumen durchgeführt wird. Abhängig vom Drehzustand eines Ventilschiebers, der mit dem Drehstab verbunden ist, wird der Druckölstrom beeinflusst. Steering systems for motor vehicles with power steering are well known. Such steering systems are subdivided in particular into hydraulic and electromechanical power steering systems. For heavy commercial vehicles in particular block or Kugelmutterhydrolenkungen are known to convert a rotational movement, starting from a torsion bar by means of a ball screw in a linear movement of the ball or steering nut, the displacement of the ball or steering nut is performed by supplying a pressure oil flow in one of two hydraulic cylinder chambers , Depending on the rotational state of a valve spool, which is connected to the torsion bar, the pressure oil flow is influenced.
Die elektromechanischen Lenksysteme zur Lenkkraftunterstützung andererseits sind überwiegend als Zahnstangenlenkungen ausgeführt, wobei die im Wesentlichen lineare Bewegung der Zahnstange in eine Schwenkbewegung der Räder übertragen wird. Eine Unterstützungskraft wird mit Hilfe eines elektrischen Motors über ein mechanisches Getriebe, beispielsweise ein Riemen- oder Schneckengetriebe auf die Zahnstange übertragen. The electromechanical steering power steering systems, on the other hand, are predominantly designed as rack-and-pinion steering systems, with the substantially linear motion of the rack being translated into pivotal movement of the wheels. An assisting force is transmitted by means of an electric motor via a mechanical transmission, such as a belt or worm gear on the rack.
Hydraulisch unterstützte Lenkgetriebe verwenden bekanntermaßen ein Lenkventil, das an den Drehstab des Lenksystems gekoppelt ist und dessen Öffnungsstellung die Unterstützungskraft über den Hydraulikzylinder vorgibt. Hydraulically assisted steering gears are known to use a steering valve which is coupled to the torsion bar of the steering system and whose open position dictates the assistance force via the hydraulic cylinder.
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulisch unterstützten Lenksystems für ein Kraftfahrzeug sowie das Lenksystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche die Komplexität des Lenksystems hinsichtlich Komponentenanzahl und -aufbau reduzieren und gleichzeitig die Lenkqualität verbessern. The object of the invention is to provide a method for operating a hydraulically assisted steering system for a motor vehicle and the steering system for a motor vehicle, which reduce the complexity of the steering system in terms of component number and structure while improving the steering quality.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 und ein Lenksystem nach dem Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. The object is achieved by a method according to
Die Unterstützungskraft wird durch eine Hydraulikeinheit in Abhängigkeit von einem Ist-Lenkmoment und einem ermittelten Soll-Lenkmoment vorgegeben. Durch diese Lenkmoment-Regelung wird ein besseres Lenkgefühl für den Fahrzeugführer erreicht. Durch entsprechende Vorgabe des Soll-Lenkmoments können auch Assistenzsysteme, wie beispielsweise Parklenkassistenten realisiert werden. The supporting force is predetermined by a hydraulic unit as a function of an actual steering torque and a determined target steering torque. Through this steering torque control a better steering feel for the driver is achieved. By appropriate specification of the desired steering torque and assistance systems, such as park assistants can be realized.
Da die Hydraulikeinheit in Abhängigkeit von einem ermittelten Ist-Lenkmoment und Soll-Lenkmoment die Unterstützungskraft vorgibt, kann sowohl ein Lenkventil wie auch die entsprechende Rohrleitungsanordnung des Lenkventils vorteilhaft entfallen, wodurch sich die Kosten des Lenksystems verringern und gleichzeitig die Anzahl von Verschleiß- und Fehlerquellen reduziert wird. Since the hydraulic unit in response to a determined actual steering torque and target steering torque prescribes the support force, both a steering valve and the corresponding piping arrangement of the steering valve can be advantageously eliminated, thereby reducing the cost of the steering system and at the same time reduces the number of wear and error sources becomes.
Durch die hydraulisch direkte Verbindung zwischen Hydraulikeinheit und Hydraulikzylinder kann die Hydraulikeinheit zur Erzeugung des Fluidstroms bzw. Fluiddrucks vorteilhaft auch entfernt von dem Hydraulikzylinder oder anderen Teilen des Lenkgetriebes angeordnet werden, weshalb eine flexiblere Anordnung des gesamten Lenksystems beispielsweise im Motorraum ermöglicht wird. Due to the hydraulically direct connection between the hydraulic unit and the hydraulic cylinder, the hydraulic unit for generating the fluid flow or fluid pressure can advantageously also be arranged remotely from the hydraulic cylinder or other parts of the steering gear, for which reason a more flexible arrangement of the entire steering system, for example in the engine compartment, is made possible.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Unterstützungskraft allein mittels eines Hydraulikzylinders in ein Lenkgetriebe des Lenksystems eingeleitet, was vorteilhaft ein Weglassen eines Hilfsmotors, der mechanisch beispielsweise über ein Getriebe mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, ermöglicht. In an advantageous embodiment, an assisting force is introduced solely by means of a hydraulic cylinder in a steering gear of the steering system, which advantageously allows omitting an auxiliary motor, which is mechanically connected, for example via a transmission to the steering gear.
In einer Ausführungsform umfasst die Hydraulikeinheit eine unidirektionale Pumpe und eine Verteilereinheit, wobei die Verteilereinheit den unidirektionalen Fluidstrom ausgehend von der Pumpe in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkmoment und dem Soll-Lenkmoment einem von zwei Hydraulikräumen des Hydraulikzylinders zuführt. Vorteilhaft ist dadurch kein Lenkventil und kein zusätzlicher Hilfsmotor nötig. In one embodiment, the hydraulic unit comprises a unidirectional pump and a distributor unit, wherein the distributor unit supplies the unidirectional fluid flow from the pump in dependence on the actual steering torque and the target steering torque to one of two hydraulic chambers of the hydraulic cylinder. This advantageously no steering valve and no additional auxiliary motor is necessary.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Hydraulikeinheit eine reversierbare Pumpe, die in Abhängigkeit von dem Ist-Lenkmoment und dem Soll-Lenkmoment einem von zwei Hydraulikräumen des Hydraulikzylinders Hydraulikfluid zuführt. Diese Ausführungsform ermöglicht ebenso vorteilhaft das Weglassen des Lenkventils. In an alternative embodiment, the hydraulic unit comprises a reversible pump which supplies hydraulic fluid to one of two hydraulic chambers of the hydraulic cylinder as a function of the actual steering torque and the desired steering torque. This embodiment also advantageously allows the omission of the steering valve.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Soll-Lenkmoment in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel, einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt, was eine genauere Abstimmung der in das Lenkgetriebe eingeleiteten Unterstützungskraft in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ermöglicht. In an advantageous embodiment, the target steering torque is determined as a function of a steering angle, a steering angle speed and / or a vehicle speed, resulting in a more accurate tuning of the in the Steering gear initiated assistance force in response to the driving condition of the motor vehicle allows.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Lenkwinkel und/oder die Lenkwinkelgeschwindigkeit auf Basis einer durch die Hydraulikeinheit geförderten Fluidmenge ermittelt, weshalb ein entsprechender Sensor beispielsweise an dem Drehstab des Lenksystems weggelassen werden kann. In an advantageous development of the steering angle and / or the steering angle velocity is determined based on a funded by the hydraulic unit amount of fluid, which is why a corresponding sensor can be omitted, for example, on the torsion bar of the steering system.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind. Alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale bilden für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung und unabhängig von ihrer Formulierung oder Darstellung in der Beschreibung oder in den Figuren. Für funktionsäquivalente Merkmale werden in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures. All features described or illustrated constitute the subject matter of the invention, alone or in any combination, regardless of their combination in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the figures. For functionally equivalent features, the same reference numerals are used in all figures even in different embodiments.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing show:
Bei einer Ausführung des Lenksystems
Bei einer Ausführung des Lenksystems
Sowohl im Falle einer Zahnstangen-Hydrolenkung und einer Kugelmutter-Hydrolenkung oder aber einer anderen Ausführung des Lenksystems
Mittels eines Sensors
Selbstverständlich kann das Ist-Lenkmoment
Eine Hydraulikeinheit
Die Unterstützungskraft dient zur Lenkkraftunterstützung, wobei die Unterstützungskraft sowohl die vom Fahrzeugführer in das Lenkgetriebe eingebrachte Kraft unterstützen, d.h. verstärken, kann, als auch entgegen der vom Fahrzeugführer in das Lenkgetriebe eingebrachten Kraft wirken, d.h. der vom Fahrzeugführer eingebrachte Kraft entgegenwirken, kann. Darüber dient das Einbringen der Unterstützungskraft auch der Darstellung von weiteren Lenkfunktionen wie beispielsweise einer Parkhilfsfunktion, bei der vom Fahrzeugführer keine Kraft in das Lenkgetriebe eingebracht wird. The assisting force is used to assist steering, the assisting force assisting both the force introduced by the driver into the steering gear, i. amplify, can act as well as against the force introduced by the driver into the steering gear, i. can counteract the force introduced by the driver, can. In addition, the introduction of the support force is also the representation of other steering functions such as a parking aid function in which the driver is not introduced into the steering gear force.
Der Lenkwinkel und/oder die Lenkwinkelgeschwindigkeit, beispielsweise des Drehstabs
Die Unterstützungskraft, die über die mechanische Verbindung
Die Pumpe
Die Verteilereinheit
Das 4/3-Wegeventil
Die reversierbare Pumpe
Zu beiden Seiten ist die Pumpe
Die Elektromotoren
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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