DE19842066A1 - Lenksystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Lenksystem für ein Fahrzeug

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DE19842066A1
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hydraulic
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steering
hydraulic system
valve
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DE19842066A
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Hubert Bohner
Martin Moser
Wolfgang Schrock
Mathias Hartl
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/30Safety devices, e.g. alternate emergency power supply or transmission means to ensure steering upon failure of the primary steering means
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Abstract

Für ein Fahrzeug-Lenksystem, das zwischen einem Normalbetrieb mit einer Steer-by-wire-Ebene und einem Notbetrieb mit einer Rückfallebene umschaltbar ist, soll eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet werden. DOLLAR A Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Rückfallebene ein Hydrauliksystem aufweist, das ein handseitiges doppeltwirkendes Kolben-Zylinder-Aggregat enthält, das mit einer Lenkhandhabe betätigt und hydraulisch mit einem radseitigen doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Aggregat zwangsgekoppelt ist, das gelenkte Fahrzeugräder betätigt, daß ein Lade-Hydrauliksystem vorgesehen ist, das eine Hydraulikmittelpumpe aufweist, die saugseitig an ein Hydraulikmittelreservoir angeschlossen ist, und daß schaltbare hydraulische Kupplungsmittel vorgesehen sind, mit denen das Hydrauliksystem der Rückfallebene und das Lade-Hydrauliksystem hydraulisch miteinander koppelbar und voneinander entkoppelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug, das zwischen einem Normalbetrieb mit einer Steer-by-wire-Ebene und einem Notbetrieb mit einer Rückfallebene umschaltbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem Verfahren zur Funktionsüber­ prüfung eines solchen Lenksystems.
Bei einem derartigen Lenksystem wird eine Lenkhandhabe, z. B. Lenkhandrad, von einem Fahrer betätigt. Im Normalbetrieb die­ ses Lenksystems, d. h. in dessen Steer-by-wire-Ebene, ist die Lenkhandhabe über eine elektrische oder elektronische Regel­ strecke mit gelenkten Fahrzeugrädern verbunden. Über die Lenkhandhabe in das Lenksystem eingebrachte Lenkbefehle wer­ den in der Steer-by-wire-Ebene durch die Regelstrecke in Lenkwinkelverstellungen der gelenkten Fahrzeugräder umgewan­ delt. Im Notbetrieb des Lenksystems, d. h. in dessen Rückfal­ lebene, ist die Lenkhandhabe mit den gelenkten Fahrzeugrädern mechanisch und/oder hydraulisch zwangsgekoppelt. Eine Lenkbe­ tätigung der Lenkhandhabe wird in der Rückfallebene direkt über die Zwangskopplung in eine Lenkbetätigung der gelenkten Fahrzeugräder übertragen.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Lenksys­ tem der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet werden kann.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Rück­ fallebene zur Realisierung der mechanischen bzw. hydrauli­ schen Zwangskopplung mit einem Hydrauliksystem zu versehen und das Lenksystem außerdem mit einem Lade-Hydrauliksystem auszustatten, wobei die beiden Hydrauliksysteme in Abhängig­ keit von schaltbaren hydraulischen Kopplungsmitteln hydrau­ lisch miteinander kommunizieren oder voneinander entkoppelt sind. Mit Hilfe dieser Maßnahme kann das Hydrauliksystem der Rückfallebene auf vielfältige Weise durch das Lade-Hy­ drauliksystem beeinflußt werden. Beispielsweise kann da­ durch der Hydraulikmitteldruck im Hydrauliksystem der Rück­ fallebene variiert werden. Die Menge des im Hydrauliksystem der Rückfallebene vorhandenen Hydraulikmittels kann verändert werden, so daß z. B. geringfügige Verluste durch Leckagen im Hydrauliksystem der Rückfallebene aus dem mit einem entspre­ chenden Hydraulikmittelreservoir ausgestatteten Lade-Hy­ drauliksystem ersetzt werden können. Darüber hinaus ermög­ licht die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kopplung die Durch­ führung unterschiedlicher Funktionsprüfungen für das Lenksy­ stem. Ein wichtiger Aspekt ist dabei, daß die Funktionstests der Rückfallebene auch während des Normalbetriebes des Lenk­ systems in dessen Steer-by-wire-Ebene durchgeführt werden, so daß die Funktionsfähigkeit des Lenksystems für den Notbetrieb gewährleistet werden kann. Wenn das Lenksystem im Normalbe­ trieb einen Defekt der Rückfallebene feststellt, können dann dem Ausmaß des Fehlers angemessene Maßnahmen aufgezeigt wer­ den. Beispielsweise wird die vom Fahrzeug erreichbare Höchst­ geschwindigkeit herabgesetzt und ein Warnhinweis gegeben, un­ verzüglich eine Werkstatt aufzusuchen.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenksystems weist die Steer-by-wire-Ebene ein Hydrauliksystem zur Betätigung der gelenkten Fahr­ zeugräder auf, das zusätzlich als Lade-Hydrauliksystem dient. Auf diese Weise steht ein hochwertiges und leistungsstarkes Lade-Hydrauliksystem zur Verfügung.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch in den Ansprüchen wiedergegebene Verfahren zur Funktionsüberprü­ fung gelöst.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Lenksystems sowie wichtige Merkmale und Vorteile der erfin­ dungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines solchen Lenksystems ergeben sich aus den Ansprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je­ weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombi­ nationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschrei­ bung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung einer er­ sten Ausführungsform des Lenksystems nach der Erfin­ dung, das eine Steer-by-wire-Ebene mit hydraulischem Servoinotor aufweist, und
Fig. 2 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenksy­ stems, das eine Steer-by-wire-Ebene mit elektrischem Servomotor aufweist.
Entsprechend Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßes Lenksystem eine von einem Fahrer betätigte Lenkhandhabe 1 auf, die hier als Lenkhandrad ausgebildet ist. Die Lenkhandhabe 1 ist dreh­ fest mit einer Lenksäule 2 verbunden, an der ein Lenkwinkel-Soll­ wertgeber 3 angreift. Dieser Lenkwinkel-Sollwertgeber 3 ist dabei ein Teil der Steer-by-wire-Ebene des Lenksystems, der über die Lenkhandhabe 1 in das Lenksystem eingebrachte Lenkbefehle für die Regelstrecke der Steer-by-wire-Ebene sen­ siert.
In Abhängigkeit der Lenkwinkelsollwerte wird von einem der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellten Steuergerät ein als Servomotor 4 ausgebildeter Lenkwinkelsteller betätigt, der seinerseits gelenkte Fahrzeugräder 5 betätigt. Der Servo­ motor 4 ist als doppelwirkendes Kolben-Zylinder-Aggregat 39 ausgebildet, dessen Kolbenstange 6 über Lenkstangen 7 und 8 mit den gelenkten Fahrzeugrädern 5 gekoppelt ist.
An der Kolbenstange 6 greift ein Lenkwinkel-Istwertgeber 16 an, der mit der Kolbenstange 6 und somit mit den gelenkten Fahrzeugrädern 5 betätigbar ist.
Die Betätigung des Servomotors 4 erfolgt über Hydraulikan­ schlüsse 9 und 10, die an ein Regelventil 11 angeschlossen sind. Das Regelventil 11 ist als Proportionalregelventil aus gebildet und kann die Hydraulikanschlüsse 9 und 10 mehr oder weniger mit einer Hochdruckleitung 12, die an die Druckseite einer Hydraulikmittelpumpe 13 angeschlossen ist, die saugsei­ tig mit einem Hydraulikmittelreservoir 14 verbunden ist, und mit einer Niederdruckleitung 15 verbinden, die an das Hydrau­ likmittelreservoir 14 angeschlossen ist. Die Hydraulikmittel­ pumpe 13 kann durch den Verbrennungsmotor des mit der Lenkung ausgestatteten Fahrzeuges oder durch einen Elektromotor ange­ trieben werden.
Das Lenksystem verfügt außerdem über einen Handmomentenstel­ ler 17, der hier als Elektromotor ausgebildet ist und über greift an der Lenksäule 2 ein Handmoment-Istwertgeber 19 an, mit dessen Hilfe das aktuell an der Lenkhandhabe 1 anliegende Handmoment detektierbar ist.
Die Hydraulikanschlüsse 9 und 10 können über ein Hauptsicher­ heitsventil 20 miteinander verbunden werden. Dabei nimmt das Hauptsicherheitsventil 20 die in Fig. 1 dargestellte Position selbsttätig dann ein, wenn es für den Notbetrieb nicht be­ stromt wird. Im Unterschied dazu wird das Hauptsicherheits­ ventil 20 für den Normalbetrieb in dessen andere Position ge­ schaltet, in der die Hydraulikanschlüsse 9 und 10 hydraulisch entkoppelt sind.
Die Steer-by-wire-Ebene des Lenksystems arbeitet wie folgt:
Der Fahrer betätigt die Lenkhandhabe 1, wodurch der Lenkwin­ kel-Sollwertgeber 3 den Lenkwunsch detektiert. In dem nicht dargestellten Steuergerät wird ein Vergleich der Soll- und Istwerte der Lenkwinkel durchgeführt und in Abhängigkeit da­ von das Regelventil 11 betätigt. Je nach Drehrichtung der Lenkhandhabe 1 wird dann der Servomotor 4 so betätigt, daß sich die Kolbenstange 6 nach links oder nach rechts bewegt und dadurch die gelenkten Fahrzeugräder 5 im erforderlichen Maß verstellt.
Um dem Fahrer ein Gefühl für die an den gelenkten Fahrzeugrä­ dern 5 herrschenden Seitenkräfte zu geben, werden diese bzw. damit gekoppelte Drücke beispielsweise mittels Drucksensoren 21 und 22 ermittelt, die mit den Hydraulikanschlüssen 9 und 10 kommunizieren. In Abhängigkeit der ermittelten Seitenkräf­ te wird in einem entsprechenden, der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellten Steuergerät ein Handmomenten-Sollwert ge­ neriert, der an der Lenkhandhabe 1 vom Fahrer bemerkt werden soll. In Abhängigkeit dieses Handmomenten-Sollwertes wird dann der Elektromotor bzw. Handmomentensteller 17 angesteu­ ert, wobei in Verbindung mit dem Handmoment-Istwertgeber 19 das vom Elektromotor 17 auf die Lenkhandhabe 1 übertragene Lenkmoment reguliert wird.
Die Rückfallebene des Lenksystems weist ein handseitiges Kol­ ben-Zylinder-Aggregat 23 auf, das von der Lenksäule und somit von der Lenkhandhabe 1 betätigt wird. Die Betätigung des handseitigen Kolben-Zylinder-Aggregates 23 erfolgt hierbei durch ein als Spindeltrieb 24 ausgebildetes axiales Ende der Lenksäule 2, das mit einem Kolben 25 des handseitigen Kolben- Zylinder-Aggregates 23 zusammenwirkt. Dabei bewirkt eine Drehbetätigung der Lenksäule 2 eine Axialverstellung des Kol­ bens 25 in einem Zylinder 26 des handseitigen Kolben- Zylinder-Aggregates 23. Der Kolben 25 trennt im Zylinder 26 zwei Kammern, eine linke Kammer 27 und eine rechte Kammer 28. Die linke Kammer 27 ist über eine linke Hydraulikleitung 29 und die rechte Kammer 28 ist über eine rechte Hydrauliklei­ tung 30 mit einem radseitigen Kolben-Zylinder-Aggregat ver­ bunden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind das radseitige Kol­ ben-Zylinder-Aggregat der Rückfallebene und der Servomotor 4 der Steer-by-wire-Ebene in das speziell ausgebildete Kolben- Zylinder-Aggregat 39 integriert. Dieses spezielle Kolben- Zylinder-Aggregat 39 trägt auf der Kolbenstange 6 zwei axial beabstandete Kolben 31 und 32, und weist zwischen den Kolben 31 und 32 eine von der Kolbenstange 6 durchsetzte Trennwand 33 auf, die ortsfest in einem Zylinder 34 des Kolben- Zylinder-Aggregates 39 angebracht ist. Auf diese Weise tren­ nen die Kolben 31, 32 und die Trennwand 33 im Zylinder 34 vier Kammern 35, 36, 37 und 38 axial voneinander ab. Die axial au­ ßenliegenden Kammern 35 und 38 sind dabei dem radseitigen Kolben-Zylinder-Aggregat der Rückfallebene zugeordnet und kommunizieren dementsprechend mit der linken Hydraulikleitung 29 bzw. mit der rechten Hydraulikleitung 30. Im Unterschied dazu sind die axial innenliegenden Kammern 36 und 37 dem Ser­ vomotor 4 der Steer-by-wire-Ebene zugeordnet und kommunizie­ ren mit den Hydraulikanschlüssen 9 bzw. 10.
Die Hydraulikleitungen 29 und 30 sind beide an eine Verbin­ dungsleitung 40 angeschlossen, in der zwei Nebensicherheits­ ventile, ein linkes Nebensicherheitsventil 41 und ein rechtes Nebensicherheitsventil 42, angeordnet sind. In der in Fig. 1 dargestellten Schaltposition nehmen die Nebensicherheitsven­ tile 41 und 42 jeweils ihre unbestromte Sperrstellung ein, in der sie nach Art eines Rückschlagventiles arbeiten und eine Durchströmung in Richtung zur jeweils zugeordneten Hydrau­ likleitung 29 bzw. 30 ermöglichen, während sie eine Rückströ­ mung in der Gegenrichtung sperren. In der jeweils anderen Schaltstellung sind die Nebensicherheitsventile 41 und 42 (in beiden Strömungsrichtungen) offen.
Die Rückfallebene des Lenksystems arbeitet wie folgt:
Im Notbetrieb nehmen die Nebensicherheitsventile 41 und 42 die in Fig. 1 dargestellte, unbestromte Schaltstellung ein, so daß die kommunizierende Verbindung zwischen den Hydrau­ likleitungen 29 und 30 gesperrt ist. Wenn der Fahrer die Lenkhandhabe 1 drehend betätigt, wird dadurch der Kolben 25 axial verstellt. Dabei wird aus einer der Kammern 27 bzw. 28 Hydraulikmittel verdrängt, das über die zugehörige Hydrau­ likleitung 29 bzw. 30 in die zugehörige Kammer 35 bzw. 38 des Kolben-Zylinder-Aggregates 39 eingebracht wird. Dort bewirkt die Volumenzunahme der davon betroffenen Kammer 35 bzw. 38 eine entsprechende Verstellbewegung der Kolbenstange 6, mit der Folge, daß die gelenkten Fahrzeugräder 5 wunschgemäß ver­ stellt werden.
Erfindungsgemäß ist das Hydrauliksystem der Rückfallebene mit dem Hydrauliksystem der Steer-by-wire-Ebene hydraulisch ver­ bunden. Dies wird bei der Ausführungsform entsprechend Fig. 1 dadurch erreicht, daß eine Ladeleitung 43 einenends an die Kammer 37 des Servomotors 4 und anderenends zwischen den Ne­ bensicherheitsventilen 41 und 42 an die Verbindungsleitung 40 angeschlossen ist. In der Ladeleitung 43 ist ein Ladeventil 44 angeordnet, das die Ladeleitung 43 öffnet oder sperrt und in einen unteren Abschnitt 45 und einen oberen Abschnitt 46 unterteilt.
Die Anschlußstelle der Ladeleitung 43 an das Hydrauliksystem der Steer-by-wire-Ebene kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. In der dargestellten Ausführung ist diese Anschluß­ stelle an einer geodätisch tiefliegenden Stelle des Hydrau­ liksystems angeordnet, um auch bei Ölmangel im Hydrauliksy­ stem der Steer-by-wire-Ebene einen Lufteintritt in das Hy­ drauliksystem der Rückfallebene zu vermeiden. Jedoch ist die­ se Anschlußstelle zweckmäßigerweise nicht an der tiefsten Stelle des Hydrauliksystems angeordnet, um ein Eindringen von Verschmutzungen in das Hydrauliksystem der Rückfallebene zu verhindern, die sich bevorzugt an der geodätisch tiefsten Stelle des Hydrauliksystems ansammeln.
An den oberen Abschnitt 46 der Ladeleitung 43 ist über eine Anschlußleitung 47 ein Druckspeicher 48 angeschlossen, wobei in der Anschlußleitung 47 ein Überwachungsventil 49 angeord­ net ist, das die Anschlußleitung 47 öffnet oder sperrt. Im Druckspeicher 48 kann Hydraulikmittel unter Druck gespeichert werden, das im Bedarfsfall dem Hydrauliksystem der Rückfalle­ bene zugeführt werden kann. Der Druckspeicher 48 kann gegebe­ nenfalls über das Hydrauliksystem der Steer-by-wire-Ebene ge­ laden werden. Zu diesem Zweck werden das Ladeventil 44 und das Überwachungsventil 49 geöffnet, so daß eine kommunizie­ rende Verbindung zwischen dem Druckspeicher 48 und der Kammer 37 hergestellt ist. Bei einer entsprechenden Schaltstellung des Regelventiles 11 kann dann der Druckspeicher 48 mit Hy­ draulikmittel versorgt werden. Dabei kann der Arbeitsdruck im Hydrauliksystem der Rückfallebene erheblich niedriger sein als der Arbeitsdruck des Hydrauliksystems der Steer-by-wire-Ebene. Damit die Aufladung besser dosierbar ist, kann das La­ deventil 44 als Proportionalregelventil ausgebildet sein oder eine Öffnungsstellung aufweisen, die lediglich eine gedros­ selte Hydraulikmitteldurchströmung ermöglicht.
Durch die Anordnung der Nebensicherheitsventile 41 und 42 so­ wie des Ladeventils 44 wird das Hydrauliksystem der Rückfal­ lebene in mehrere voneinander entkoppelbare Abschnitte unter­ teilt, nämlich in eine sogenannte "linke hydraulische Stange" mit der linken Hydraulikleitung 29 und den daran angeschlos­ senen Kammern 27 und 35, in eine sogenannte "rechte hydrauli­ sche Stange" mit der rechten Hydraulikleitung 30 und den dar­ an angeschlossenen Kammern 28 und 38 und in den oberen Ab­ schnitt 46 der Ladeleitung 43 mit dem daran angeschlossenen aber abkoppelbaren Druckspeicher 48. Durch diese Maßnahme können die einzelnen Abschnitte beispielsweise separat auf Dichtigkeit überprüft werden.
Die Prüfung der Dichtigkeit des Hydrauliksystems der Rückfal­ lebene kann z. B. wie folgt durchgeführt werden:
Jedem der vorgenannten Abschnitte ist jeweils ein Drucksensor 50, 51 und 52 zugeordnet. In den durch die Schließstellung der Ventile 41, 42 und 44 voneinander entkoppelten Abschnitten kann dann über die Drucksensoren 50, 51 und 52 überwacht wer­ den, ob in den Abschnitten ein Druckabfall stattfindet. Es ist klar, daß ein Druckabfall auf eine Leckage hinweist. Um die Dichtigkeit des oberen Abschnittes 46 zu prüfen, ist es zweckmäßig, vorab das Überwachungsventil 49 zu sperren, da sonst eine gegebenenfalls vorhandene Leckage aufgrund des sich dabei langsam entladenden Druckspeichers 48 lange Zeit keinen meßbaren Druckabfall zur Folge hätte und daher nicht festgestellt werden könnte.
Da der Arbeitsdruck des Hydrauliksystems der Rückfallebene vergleichsweise niedrig ist, kann bei einer relativ kleinen Undichtigkeit relativ lange kein Druckabfall sensiert werden, so daß für zuverlässige Aussagen lange Meßzeiten erforderlich sind. Um die Sicherheit der Dichtigkeitsüberprüfung zu erhö­ hen, wird daher das Hydrauliksystem der Rückfallebene vor ei­ ner Dichtigkeitsüberprüfung mit einem gegenüber dem üblichen Arbeitsdruck deutlich erhöhten Prüfdruck aufgeladen. Zu die­ sem Zweck wird zunächst der Druckspeicher 48 durch ein Schließen des Überwachungsventiles 49 vom übrigen Hydraulik­ system der Rückfallebene entkoppelt, um für den Notfall rasch den für die Rückfallebene vorgesehenen Arbeitsdruck zur Ver­ fügung stellen zu können. Anschließend wird das Ladeventil 44 geöffnet, so daß die Hydrauliksysteme der Rückfallebene und der Steer-by-wire-Ebene miteinander kommunizieren. Über eine entsprechende Ansteuerung des Regelventils 11 kann dann ein hoher Druck in das Hydrauliksystem der Rückfallebene einge­ bracht werden. Wenn im Hydrauliksystem der Rückfallebene der gewünschte Prüfdruck erreicht ist, wird das Ladeventil 44 ge­ schlossen.
Für die Druckbeaufschlagung der Abschnitte des Hydrauliksy­ stems der Rückfallebene spielt es dabei keine Rolle, ob sich die Nebensicherheitsventile 41 und 42 in ihrer Öffnungsstel­ lung oder in ihrer Schließstellung befinden, da diese, wie weiter oben beschrieben, in ihrer Schließstellung als Rück­ schlagventile arbeiten und daher eine Druckbeaufschlagung der Hydraulikleitungen 29 bzw. 30 ermöglichen.
Wenn das Hydrauliksystem der Rückfallebene bzw. dessen Ab­ schnitte auf das Prüfdruckniveau aufgeladen sind, kann mit­ tels der Drucksensoren 50, 51 und 52 relativ rasch festge­ stellt werden, ob Leckagen vorhanden sind.
Alternativ oder zusätzlich zur Prüfung auf Dichtigkeit, kann eine Prüfung der Schaltfunktion der Ventile 41, 42, 44 und 49 durchgeführt werden.
Die Prüfung der Schaltfunktion der Ventile 41, 42, 44 kann z. B. wie folgt durchgeführt werden:
Die vorgenannten Abschnitte des Hydrauliksystems der Rückfal­ lebene werden durch die entsprechenden Sperrstellungen der Ventile 41, 42 und 44 voneinander hydraulisch entkoppelt. Da­ bei spielt es grundsätzlich keine Rolle, ob das Hydrauliksy­ stem der Rückfallebene vorab auf den Prüfdruck aufgeladen worden ist, oder ob darin nach wie vor der Arbeitsdruck herrscht. Jedoch gilt auch hier das zur Prüfung der Dichtig­ keit Gesagte, wonach Druckabfälle bei einem höheren Druckni­ veau rascher detektiert werden können.
Entsprechend einer bevorzugten Prüfroutine werden die drei Ventile 41, 42 und 44 in einer Prüfserie nacheinander gete­ stet. Zu Beginn der Prüfung, d. h. insbesondere nach dem Auf­ laden der Abschnitte auf den Prüfdruck, befinden sich die Ventile 41, 42 und 44 in ihrer Schließstellung. Das Regelven­ til 11 wird in die in Fig. 1 dargestellte H-Stellung geschal­ tet, in der sämtliche Anschlüsse mit dem Reservoir 14 verbun­ den sind. Demnach herrscht im unteren Abschnitt 45 der Lade­ leitung 43 das Reservoirdruckniveau, d. h. atmosphärischer Um­ gebungsdruck. Dieser Druck ist z. B. am Drucksensor 22 ables­ bar. Auf diese Weise wird zwischen den Anschlüssen des Lade­ ventils 44 eine Druckdifferenz aufgebaut, da der obere Ab­ schnitt 46 der Ladeleitung 43 zumindest das Arbeitsdruckni­ veau, vorzugsweise sogar das Prüfdruckniveau aufweist.
Beim Öffnen des Ladeventiles 44 muß dann - wenn das Ladeven­ til 44 ordnungsgemäß schaltet - am Drucksensor 52 ein Druck­ abfall bemerkt werden, da ein Druckausgleich stattfindet. Durch diesen Druckausgleich liegt nun die vorgenannte Druck­ differenz an beiden Nebensicherheitsventilen 41 und 42 an. Durch das Öffnen des einen Nebensicherheitsventils 41 muß der Drucksensor 50 einen Druckabfall anzeigen, sofern das Neben­ sicherheitsventil 41 ordnungsgemäß schaltet. Dasselbe gilt für das Öffnen des anderen Nebensicherheitsventiles 42, wobei dann der Drucksensor 51 einen Druckabfall anzeigen muß.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lenksystems kann auch überprüft werden, ob im Hydrauliksystem der Rückfallebe­ ne Gas enthalten ist.
Die Prüfung des Gasgehaltes kann z. B. wie folgt durchgeführt werden:
Bei einem Lenksystem, das in seiner Steer-by-wire-Ebene eine variable Lenkübersetzung aufweist, ist einem bestimmten Lenk­ winkel an der Lenkhandhabe ein Lenkwinkel an den gelenkten Fahrzeugrädern 5 zugeordnet, der von verschiedenen Betriebs­ parametern, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, abhängen kann. Dies hat zur Folge, daß einer bestimmten Lenkbetätigung der Lenkhandhabe 1 durch die Steer-by-wire-Ebene eine andere Lenkverstellung der gelenkten Fahrzeugräder 5 bzw. eine ande­ re Axialverstellung der Kolbenstange 6 zugeordnet wird als über die Rückfallebene. Da aber die gelenkten Fahrzeugräder 5 über die Rückfallebene mit der Lenkhandhabe 1 zwangsgekoppelt sind, würde die Servoverstellung der Kolbenstange 6 in der Steer-by-wire-Ebene zu einem extremen Druckanstieg in einer der hydraulischen Stangen (29, 27, 35 oder 30, 28, 38) führen. Um dies zu verhindern, sind die Nebensicherheitsventile 41 und 42 im Normalbetrieb, d. h. in der Steer-by-wire-Ebene, geöff­ net, wodurch ständig ein Druckausgleich zwischen der linken hydraulischen Stange (29, 27, 35) und der rechten hydraulischen Stange (30, 28, 38) des Hydrauliksystems der Rückfallebene stattfindet.
Bei einem solchen Lenksystem, das eine variable Lenkwinke­ lübersetzung in der Steer-by-wire-Ebene aufweist, kann beson­ ders einfach eine Prüfung des Gasgehaltes im Hydrauliksystem der Rückfallebene durchgeführt werden. Denn durch den Gasge­ halt im Gesamtvolumen des im Hydrauliksystem enthaltenen Hy­ draulikmittels wird dessen Kompressibilität verändert, wo­ durch die Kolbenstange 6 und somit auch der Kolben 25 je nach Gasgehalt unterschiedliche axiale Verstellwege durchführen, bis sich bei zu Prüfzwecken gesperrten Nebensicherheitsventi­ len 41 und 42 eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen der linken und der rechten hydraulischen Stange (29, 27, 35 bzw. 30, 28, 38) des Hydrauliksystems der Rückfallebene aufgebaut hat. Diese Gasgehaltsprüfung kann daher im Normalbetrieb wäh­ rend einer Lenkbetätigung durchgeführt werden, wozu kurzfri­ stig die Nebensicherheitsventile 41 und 42 gesperrt werden, um den Verstellweg der Kolbenstange 6 und/oder des Kolbens 25 zu messen, bei dem sich die vorbestimmte Druckdifferenz auf­ gebaut hat.
Der Gasgehalt im Hydrauliksystem der Rückfallebene kann auch dadurch bestimmt werden, daß zunächst wieder die Nebensicher­ heitsventile 41 und 42 gesperrt werden und anschließend der Elektromotor 17 betätigt wird. Durch die Betätigung des Elek­ tromotors 17 wird die Lenksäule 2 drehverstellt, was eine Axialverstellung des Kolbens 25 des handseitigen Kolben- Zylinder-Aggregates 23 mit sich führt. Gleichzeitig wird je­ doch über das entsprechende Steuergerät das Regelventil 11 so geschaltet, daß dieses im radseitigen Kolben-Zylinder-Ag­ gregat 39 einen Gegendruck aufbaut, derart, daß die Kolben­ stange 6 nicht verstellt wird. Auf diese Weise wird ein Dif­ ferenzdruck zwischen der linken hydraulischen Stange 29, 27, 35 und der rechten hydraulischen Stange 30, 28, 38 aufgebaut. Auch hier bildet der axiale Verstellweg des Kolbens 25, der erfor­ derlich ist, um einen vorbestimmten Differenzdruck zwischen der linken und der rechten hydraulischen Stange aufzubauen, ein Maß für den Gasgehalt im Hydrauliksystem der Rückfallebe­ ne.
Es ist klar, daß Funktionsprüfungen, die wie die zuletzt be­ schriebene Gasgehaltsprüfung einen massiven Eingriff in das Lenksystem darstellen, vorzugsweise nicht während des Fahrbe­ triebs des Fahrzeuges durchgeführt werden. Vielmehr können derartige Prüfungen bei Fahrzeugstillstand, z. B. im Rahmen einer Inspektion, durchgeführt werden.
Ebenso ist es denkbar, diese oder eine andere Funktionsprü­ fung im Rahmen eines Anlaßvorganges noch vor der Zündung ei­ ner Brennkraftmaschine eines mit dem erfindungsgemäßen Lenk­ system ausgestatteten Fahrzeuges auszuführen.
Des weiteren kann beispielsweise die Überprüfung der Schalt­ funktion der Ventile auch dann durchgeführt werden, wenn für einen ausreichend großen Zeitraum keine Lenkbetätigung der gelenkten Fahrzeugräder 5 erwartet wird. Beispielsweise bei einer Geradeausfahrt. Dabei kann dieser Zeitraum absolut ge­ sehen kurz sein, da die Aufladung des Hydrauliksystems der Rückfallebene, die Schaltvorgänge der zu überprüfenden Venti­ le und die Druckmessungen innerhalb von Millisekunden durch­ führbar sind.
In regelmäßigen Abständen, zumindest jedoch wenn ein unzuläs­ sig hoher Gasgehalt im Hydrauliksystem der Rückfallebene festgestellt worden ist, wird das Hydrauliksystem der Rück­ fallebene entgast bzw. entlüftet. Zu diesem Zweck sind an den geodätisch höchstgelegenen Punkten des Hydrauliksystems Ent­ lüftungsleitungen 53, 54 und 55 angebracht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Entlüftungsleitung 53 an die lin­ ke Kammer 27 und die Entlüftungsleitung 55 an die rechte Kam­ mer 28 des handseitigen Kolben-Zylinder-Aggregates 23 ange­ schlossen. Beide Entlüftungsleitungen 53 und 55 sind jeweils über ein Entlüftungsventil 56 bzw. 57 mit einer Abflußleitung 58 verbunden, die in das Hydraulikmittelreservoir 14 mündet. Durch Betätigen der Entlüftungsventile 56 und 57 können die Kammern 27 und 28 des handseitigen Kolben-Zylinder-Aggregates 23 entlüftet werden, da im Hydrauliksystem der Rückfallebene ein Überdruck bezüglich des im Hydraulikmittelreservoir 14 vorliegenden Druckniveaus herrscht.
Im Unterschied dazu ist die Entlüftungsleitung 54 ohne die Zwischenschaltung eines Entlüftungsventils an einen Ringraum 59 angeschlossen, der im Zylinder 26 des handseitigen Kolben- Zylinder-Aggregates 23 zwischen zwei axial beabstandeten Ra­ dialdichtungen 60 ausgebildet ist. Die Radialdichtungen 60 sind im Zylinder 26 befestigt und liegen radial am Kolben 25 abdichtend an. Durch die Anordnung der axial beabstandeten Dichtungen 60 wird bewirkt, daß im Falle einer Undichtigkeit einer der Dichtungen 60 eine Leckströmung durch die Entlüf­ tungsleitung 54 erfolgt, wodurch ein detektierbarer Druckab­ fall in der jeweils zugeordneten hydraulischen Stange statt­ findet.
Durch die Ausbildung verschiedener Abschnitte in den Hydrau­ liksystemen ist es auch möglich, das Funktionieren der Druck­ sensoren, die diesen Abschnitten zugeordnet sind, zu überprü­ fen. Die Prüfung der Drucksensoren auf deren Funktionalität wird dabei wie folgt durchgeführt:
Wenn die Hydraulikanschlüsse 9 und 10 durch die in Fig. 1 dargestellte Schaltposition des Hauptsicherheitsventils 20 miteinander hydraulisch gekoppelt sind, müssen die Drucksen­ soren 21 und 22 denselben Druckwert liefern. Unterschiedliche Meßwerte deuten auf Nullpunktdrift oder sonstige Sensorfehler hin. Die Überprüfung der Drucksensoren beruht daher auf dem Prinzip einer Plausibilitätskontrolle redundant vorhandener Meßwerte.
In entsprechender Weise müssen die Drucksensoren 52 und 22 denselben Druckwert anzeigen, wenn der obere Abschnitt 46 und der untere Abschnitt 45 der Ladeleitung 43 durch die Offen­ stellung des Ladeventils 44 hydraulisch miteinander gekoppelt sind, da der Hydraulikanschluß 10, mit dem der Drucksensor 22 kommuniziert, über die Kammer 37 mit dem unteren Ladelei­ tungsabschnitt 45 kommuniziert. Wenn das Nebensicherheitsven­ til 41 (bzw. 42) in seine Durchlaßposition geschaltet ist, muß der Drucksensor 50 (bzw. 51) denselben Druck anzeigen wie der Druckmesser 52, da dann die Hydraulikleitung 29 (bzw. 30) hydraulisch mit dem oberen Ladeleitungsabschnitt 46 gekoppelt ist.
Es ist klar, daß durch eine geschickte Auswahl der miteinan­ der verglichenen Drucksensoren nicht nur erkannt werden kann, daß einer der überprüften Drucksensoren fehlerhaft ist, son­ dern daß durch die Durchführung entsprechender Kontrollmes­ sungen auch festgestellt werden kann, welcher Drucksensor fehlerhaft arbeitet.
Während in Fig. 1 entsprechend der dort dargestellten bevor­ zugten Ausführungsform die Steer-by-wire-Ebene den hydrau­ lisch arbeitenden Servomotor 4 aufweist, zeigt Fig. 2 eine andere Ausführungsform, bei der die Steer-by-wire-Ebene einen elektrischen Servomotor 4 aufweist. Dieser elektrisch arbei­ tende Servomotor 4 verfügt über einen Elektromotor 61, der ein Ritzel 62 antreibt, das eine Zahnstange 63 kämmt. Die Zahnstange 63 wird hierbei durch den zwischen den Kolben 31 und 32 befindlichen Abschnitt der Kolbenstange 6 gebildet.
Zur Aufladung des Hydrauliksystems der Rückfallebene ist bei dieser Ausführungsform ein Lade-Hydrauliksystem vorgesehen, das die Hydraulikmittelpumpe 13 sowie das Hydraulikmittelre­ servoir 14 enthält. Dabei ist der untere Ladeleitungsab­ schnitt 45 an die Druckseite der Hydraulikmittelpumpe 13 an­ geschlossen. Zur Überwachung des Ladedrucks ist im unteren Ladeleitungsabschnitt 45 ein Drucksensor 64 angeordnet. Im übrigen stimmen sämtliche Bezugszeichen mit denen des Ausfüh­ rungsbeispieles entsprechend Fig. 1 überein, so daß die Be­ schreibung des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels weitestgehend auch auf das in Fig. 2 dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel lesbar ist.
Die Hydraulikmittelpumpe 13 des Lade-Hydrauliksystems wird entsprechend Fig. 2 von einem Elektromotor 65 angetrieben. Ebenso ist es möglich, die Hydraulikmittelpumpe 13 über einen mechanischen Antriebsstrang mit dem Verbrennungsmotor zu kop­ peln.
Anstelle einer separaten Hydraulikmittelpumpe 13 für das La­ de-Hydrauliksystem kann es auch vorgesehen sein, die Hydrau­ likmittelpumpe eines anderen Hydrauliksystems, das bereits am Fahrzeug vorhanden ist, beispielsweise die Ölpumpe für die Ölschmierung des Verbrennungsmotors oder die Hydraulikpumpe eines ABS-Bremssystems, zum Aufladen des Hydrauliksystems der Rückfallebene zu verwenden.

Claims (26)

1. Lenksystem für ein Fahrzeug, das zwischen einem Normalbe­ trieb mit einer Steer-by-wire-Ebene und einem Notbetrieb mit einer Rückfallebene umschaltbar ist, wobei die Rückfallebene ein Hydrauliksystem aufweist, das ein handseitiges doppelt­ wirkendes Kolben-Zylinder-Aggregat (23) enthält, das mit ei­ ner Lenkhandhabe, z. B. Lenkhandrad, betätigt und hydraulisch mit einem radseitigen doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Ag­ gregat (39) zwangsgekoppelt ist, das gelenkte Fahrzeugräder (5) betätigt, wobei ein Lade-Hydrauliksystem vorgesehen ist, das eine Hydraulikmittelpumpe (13) aufweist, die saugseitig an ein Hydraulikmittelreservoir (14) angeschlossen ist, wo­ bei schaltbare hydraulische Kopplungsmittel (43, 44) vorgese­ hen sind, mit denen das Hydrauliksystem der Rückfallebene und das Lade-Hydrauliksystem hydraulisch miteinander koppelbar und voneinander entkoppelbar sind.
2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steer-by-wire-Ebene ein Hydrauliksystem aufweist, das ein radseitiges doppeltwirkendes Kolben-Zylinder-Aggregat (4) enthält, das die gelenkten Fahrzeugräder (5) betätigt und in Abhängigkeit der Betätigung der Lenkhandhabe (1) über eine elektrische oder elektronische Regelstrecke betätigt ist, wo­ bei das Hydrauliksystem der Steer-by-wire-Ebene das Lade-Hy­ drauliksystem bildet, wobei durch die schaltbaren hydrauli­ schen Kopplungsmittel (43, 44) das Hydrauliksystem der Rück­ fallebene und das Hydrauliksystem der Steer-by-wire-Ebene hy­ draulisch miteinander koppelbar und voneinander entkoppelbar sind.
3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Kopplungsmittel eine Ladeleitung (43) aufweisen, mit der das Hydrauliksystem der Rückfallebene mit dem Lade-Hydrauliksystem bzw. dem Hydrauliksystem der Steer-by-wire-Ebene verbunden ist und in der ein Ladeventil (44) angeordnet ist, das diese hydraulische Verbindung zwischen der Rückfallebene und der Steer-by-wire-Ebene öffnet oder sperrt.
4. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das handseitige Kolben-Zylinder-Aggregat (23) zwei Kam­ mern (27, 28) aufweist, die über eine linke Hydraulikleitung (29) und eine rechte Hydraulikleitung (30) mit zugeordneten Kammern (35, 38) des radseitigen Kolben-Zylinder-Aggregates (39) hydraulisch zwangsgekoppelt sind.
5. Lenksystem nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die linke Hydraulikleitung (29) über eine sperrbare Ver­ bindungsleitung (40) mit der rechten Hydraulikleitung (30) kommuniziert, wobei die Ladeleitung (43) an die Verbindungs­ leitung (40) angeschlossen ist.
6. Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (40) zwischen der Ladeleitung (43) und den Hydraulikleitungen (29, 30) jeweils ein Sicher­ heitsventil (41, 42) angeordnet ist, das die Verbindung der Verbindungsleitung (40) zur jeweils zugeordneten Hydrau­ likleitung (29, 30) öffnet oder sperrt.
7. Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsventile (41, 42) in ihrer Sperrstellung nach Art eines Rückschlagventiles arbeiten und eine Strömung von der Ladeleitung (43) zur zugehörigen Hydraulikleitung (29, 30) ermöglichen und eine Rückströmung von der zugehörigen Hydraulikleitung (29, 30) zur Ladeleitung (43) sperren.
8. Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ladeleitung (43) ein Druckspeicher (48) ange­ schlossen ist, in dem Hydraulikmittel unter Druck speicherbar ist.
9. Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überwachungsventil (49) vorgesehen ist, das in einer Anschlußleitung (47) angeordnet ist, mit der der Druckspei­ cher (48) an die Ladeleitung (43) angeschlossen ist, und eine Verbindung des Druckspeichers (48) mit der Ladeleitung (43) sperrt oder öffnet.
10. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrauliksystem der Rückfallebene eine Entlüftung (53, 54, 55, 56, 57, 58) aufweist, die mit einem Hydraulikmittel­ reservoir (14) verbunden ist.
11. Lenksystem nach den Ansprüchen 4 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftung Entlüftungsleitungen (53, 55) aufweist, von denen je eine mit einer der Kammern (27, 28) des handseitigen Kolben-Zylinder-Aggregates (23) kommuniziert und jeweils ein Lüftungsventil (56, 57) enthält, das die jeweils zugeordnete Entlüftungsleitung (53, 55) öffnet oder sperrt.
12. Lenksystem nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftung eine Entlüftungsleitung (54) aufweist, die mit einem Ringraum (59) kommuniziert, der im Zylinder (26) des handseitigen Kolben-Zylinder-Aggregates (23) zwischen zwei axial beabstandeten Radialdichtungen (60) des Zylinders (26) für den Kolben (25) ausgebildet ist.
13. Lenksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das radseitige Kolben-Zylinder-Aggregat der Steer-by-wire-Ebe­ ne und das radseitige Kolben-Zylinder-Aggregat der Rückfallebene in ein einziges Kolben-Zylinder-Aggregat (39) integriert sind, das zwei axial getrennte Kolben (31, 32) auf­ weist, die an einer gemeinsamen Kolbenstange (6) angreifen, wobei zwischen den Kolben (31, 32) eine von der Kolbenstange (6) durchsetzte, zylinderfeste Trennwand (33) angeordnet ist, wobei die Kolben (31, 32) und die Trennwand (33) im Zylinder (34) vier axial voneinander getrennte Kammern (35, 36, 37, 38) ausbilden, von denen die axial außenliegenden Kammern (35, 38) dem einen radseitigen Kolben-Zylinder-Aggregat, z. B. dem der Rückfallebene, und die beiden axial innenliegenden Kammern (26, 37) dem anderen radseitigen Kolben-Zylinder-Aggregat, z. B. dem der Steer-by-wire-Ebene, zugeordnet sind.
14. Verfahren zur Funktionsüberprüfung eines Lenksystems nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung der Dichtigkeit des Hydrauliksystems der Rückfallebene mittels mindestens eines Drucksensors (50, 51, 52), der mit dem Hydrauliksystem der Rückfallebene kommuniziert, überprüft wird, ob im Hydrauliksystem der Rück­ fallebene ein Druckabfall stattfindet, wobei das Hydrauliksys­ tem der Rückfallebene durch die entsprechend geschalteten Kopplungsmittel (43, 44) von dem Hydrauliksystem der Steer-by-wire-Ebene hydraulisch entkoppelt ist.
15. Verfahren zur Funktionsüberprüfung eines Lenksystems nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung der Dichtigkeit einzelner Abschnitte des Hy­ drauliksystems der Rückfallebene durch Sperrstellungen der Sicherheitsventile (41, 42) und des Ladeventils (44) im Hy­ drauliksystem der Rückfallebene voneinander hydraulisch ent­ koppelte Abschnitte (29, 27, 35), (30, 28, 38), (46) ausgebildet werden, denen jeweils ein Drucksensor (50, 51, 52) zugeordnet ist, mit dem der jeweils zugeordnete Abschnitt auf Druckab­ fall überprüft wird.
16. Verfahren zur Funktionsüberprüfung eines Lenksystems nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung der Schaltfunktion eines der Ventile das je­ weilige Ventil (41, 42, 44, 49, 56, 57) in seine Sperrstellung ge­ schaltet wird, daß dann in den an das jeweilige Ventil (41, 42, 44, 49, 56, 57) angrenzenden Abschnitten (29, 27, 35), (30, 28, 38), (46) des Hydrauliksystems der Rückfallebene eine Druckdifferenz ausgebildet wird, daß anschließend das jewei­ lige Ventil (41, 42, 44, 49, 56, 57) in seine Offenstellung ge­ schaltet wird, wobei wenigstens einem der an das jeweilige Ventil angrenzenden Abschnitte des Hydrauliksystems der Rück­ fallebene ein Drucksensor (50, 51, 52) zugeordnet ist, wobei in Abhängigkeit einer durch den Drucksensor (50, 51, 52) sensier­ baren Druckänderung überprüft wird, ob das jeweilige Ventil (41, 42, 44, 49, 56, 57) geschaltet hat oder nicht.
17. Verfahren zur Funktionsüberprüfung eines Lenksystems nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung der Schaltfunktion der Ventile zunächst das Ladeventil (44) und die Sicherheitsventile (41, 42) jeweils in ihre Sperrstellung geschaltet werden, daß dann in einem an das Ladeventil (44) angrenzenden, mit dem Hydrauliksystem der Steer-by-wire-Ebene gekoppelten Abschnitt (45) der Ladelei­ tung (43) ein anderer Druck als in den übrigen, an das Lade­ ventil (44) angeschlossenen Abschnitten (29, 27, 35), (30, 28, 38), (46) des Hydrauliksystems der Rückfallebene ein­ gestellt und somit eine Druckdifferenz zwischen den an das Ladeventil (44) angrenzenden Abschnitten ausgebildet wird, daß dann das Ladeventil (44) zum Öffnen geschaltet wird, wo­ bei - wenn das Ladeventil öffnet - ein sensierbarer Druckaus­ gleich zwischen den an das Ladeventil (44) angrenzenden Ab­ schnitten erfolgt und sich zwischen den an die Sicherheits­ ventile (41, 42) angrenzenden Abschnitten eine Druckdifferenz ausbildet, daß dann das eine Sicherheitsventil (41 oder 42) zum Öffnen geschaltet wird, wobei - wenn dieses Sicherheits­ ventil öffnet - ein sensierbarer Druckausgleich zwischen den an dieses Sicherheitsventil angrenzenden Abschnitten erfolgt, und daß schließlich das andere Sicherheitsventil (42 oder 41) zum Öffnen geschaltet wird, wobei - wenn dieses Sicherheits­ ventil öffnet - ein sensierbarer Druckausgleich zwischen den an dieses Sicherheitsventil angrenzenden Abschnitten erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Prüfung der Dichtigkeit des Hydrauliksy­ stems der Rückfallebene oder einzelner Abschnitte davon bzw. zu Beginn der Prüfung der Schaltfunktion der Ventile des Hy­ drauliksystems der Rückfallebene das Hydrauliksystem der Rückfallebene über das Hydrauliksystem der Steer-by-wire-Ebene mit Überdruck beaufschlagt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18 zur Funktionsüberprüfung eines Lenksystems nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beaufschlagung des Hydrauliksystems der Rückfal­ lebene mit Überdruck das dem Druckspeicher (48) zugeordnete Überwachungsventil (49) in seine Sperrstellung geschaltet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19 zur Funktionsüberprü­ fung eines Lenksystems nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beaufschlagung des Hydrauliksystems der Rückfal­ lebene mit Überdruck die Sicherheitsventile (41, 42) in ihre nach Art eines Rückschlagventiles arbeitende Schließstellung geschaltet werden.
21. Verfahren zur Funktionsüberprüfung eines Lenksystems nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung des Gasgehaltes des Hydrauliksystems der Rückfallebene bei einer Steer-by-wire-Ebene, die eine varia­ ble Lenkübersetzung zwischen der Lenkwinkelbetätigung der Lenkhandhabe (1) und der Lenkwinkelbetätigung der gelenkten Fahrzeugräder (5) aufweist, während einer Betätigung des rad­ seitigen Kolben-Zylinder-Aggregates der Steer-by-wire-Ebene und somit auch des damit direkt oder indirekt zwangsgekoppel­ ten radseitigen Kolben-Zylinder-Aggregates der Rückfallebene die Sicherheitsventile (41, 42) geschlossen werden, wobei sich zwischen der linken Hydraulikleitung (29) und der rechten Hy­ draulikleitung (30) ein Differenzdruck aufbaut, der zur Er­ mittlung der Kompressibilität des Hydraulikmittels und somit zur Bestimmung des Gasgehaltes des Hydrauliksystems der Rück­ fallebene herangezogen wird.
22. Verfahren zur Funktionsüberprüfung eines Lenksystems nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung des Gasgehaltes des Hydrauliksystems der Rückfallebene bei einer Steer-by-wire-Ebene, die eine varia­ ble Lenkübersetzung zwischen der Lenkwinkelbetätigung der Lenkhandhabe (1) und der Lenkwinkelbetätigung der gelenkten Fahrzeugräder (5) aufweist, die Sicherheitsventile (41, 42) geschlossen werden, daß ein mit der Lenkhandhabe (1) gekop­ pelter Handmomentensteller (17), der sonst an der Lenkhandha­ be (1) den an den gelenkten Fahrzeugrädern (5) wirkenden Sei­ tenkräften entsprechende Handmomente simuliert, betätigt wird, um das handseitige Kolben-Zylinder-Aggregat (23) zu be­ tätigen, wobei ein Regelventil (11) des Hydrauliksystems der Steer-by-wire-Ebene derart betätigt wird, daß das radseitige Kolben-Zylinder-Aggregat keine Verstellung des Lenkwinkels an den gelenkten Fahrzeugrädern (5) bewirkt, wobei sich zwischen der linken Hydraulikleitung (29) und der rechten Hydrau­ likleitung (30) ein Differenzdruck aufbaut, der zur Ermitt­ lung der Kompressibilität des Hydraulikmittels und somit zur Bestimmung des Gasgehaltes des Hydrauliksystems der Rückfal­ lebene herangezogen wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22 zur Funktionsüberprü­ fung eines Lenksystems nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entgasung des Hydrauliksystems der Rückfallebene das eine oder das andere oder beide Lüftungsventile (56, 57) kurz­ fristig geöffnet wird bzw. werden.
24. Verfahren zur Funktionsüberprüfung eines Lenksystems nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung der Funktion von Drucksensoren (21, 22, 50, 51, 52), die einzelnen Abschnitten der Hydrauliksy­ steme zugeordnet sind, in Zuständen, in denen mehrere Ab­ schnitte hydraulisch miteinander gekoppelt sind, die von die­ sen Abschnitten zugeordneten Drucksensoren ermittelten Druck­ werte im Sinne einer Plausibilitätskontrolle miteinander auf Gleichheit überprüft werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsüberprüfungen des Hydrauliksystems der Rück­ fallebene während vorbestimmter Betriebsbereiche des Normal­ betriebes des Lenksystems stattfinden.
26. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsbereich der Fahrzeugstillstand dient und die jeweilige Funktionsüberprüfung im Rahmen einer Inspektion oder im Rahmen eines Anlaßvorganges einer Brennkraftmaschine eines mit dem Lenksystem ausgestatteten Fahrzeuges durchge­ führt wird.
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US11312413B2 (en) 2017-03-02 2022-04-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Operating method for a steer-by-wire steering system, control unit for a steer-by-wire steering system, steer-by-wire steering system, and transportation vehicle

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