DE20316602U1 - Servolenkventil - Google Patents
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Abstract
Baugruppe bestehend aus einem hydraulischen Servolenkventil (5) und einem elektrischen Aktuator (32), der ein Bauteil (28) des Servolenkventils verdrehen kann, so daß sich eine Lenkmomentüberlagerung ergibt.
Description
- Die Erfindung betrifft hydraulische Servolenkungen für Kraftfahrzeuge und insbesondere Servolenkventile, die bei solchen Servolenkungen verwendet werden.
- Im Rahmen von Fahrversuchen konnte nachgewiesen werden, daß eine aktive Beeinflussung des vom Fahrer am Lenkrad haptisch wahrgenommenen Lenkmoments in bestimmten Fahrsituationen dem Fahrer die Spurhaltung des Fahrzeugs erleichtert. Die aktive Beeinflussung des vom Fahrer wahrgenommenen Lenkmoments kann besonders einfach mit einer elektronisch gesteuerten elektrischen Servolenkung realisiert werden, da dort eine einfache Realisierung der Lenkmomentüberlagerung durch elektronische Steuersignale möglich ist. Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von elektrischer Energie aus dem heute üblichen 12-Volt-Fahrzeugbordnetz werden Fahrzeuge mit hohen Vorderachslasten aber heute noch nahezu ausschließlich mit hydraulischen Servolenkungen ausgerüstet.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Fahrzeuge mit hydraulischer Servolenkung eine kostengünstige, elektronisch gesteuerte Lenkmomentüberlagerung zu realisieren.
- Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine Baugruppe vorgesehen bestehend aus einem hydraulischen Servolenkventil und einem elektrischen Aktuator, der ein Bauteil des Servolenkventils verdrehen kann, so daß sich eine Lenkmomentüberlagerung ergibt. Auf diese Weise kann je nach Richtung der Überlagerung eine Zunahme oder eine Abnahme der Lenkkraftunterstützung bei konstantem Lenkmoment bzw. eine Abnahme oder eine Zunahme des erforderlichen Lenkmoments bei konstanter Gesamtlenkkraft (Summe aus Handkraft des Fahrers und Lenkkraftunterstützung durch die Servolenkung).
- Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Servolenkventil eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Ventilhülse auf, die in einem Gehäuse aufgenommen sind, wobei der Aktuator die Ventilhülse relativ zum Gehäuse verdrehen kann. Somit kann also die gewünschte Lenkmomentüberlagerung durch einen elektronisch gesteuerten Offset zwischen der Eingangswelle und der Ventilhülse realisiert werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
-
1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Baugruppe; und -
2 schematisch einen Schnitt entlang der Ebene II-II von1 . - In
1 ist ein Servolenkventil5 gezeigt, das ein Gehäuse10 aufweist. Im Gehäuse ist drehbar eine Eingangswelle12 gelagert, die mit Steuernuten14 versehen ist. An der Eingangswelle12 ist ein Ende eines Torsionsstabes16 drehfest angebracht, dessen anderes Ende drehfest mit einer Ausgangswelle18 verbunden ist. Die Ausgangswelle18 ist mit einem Ritzel20 versehen, welches in eine (nicht dargestellte) Zahnstange eingreifen kann. Die Zahnstange ist mit lenkbaren Fahrzeugrädern verbunden. - Der mit den Steuernuten
14 versehene Abschnitt der Eingangswelle12 ist in einer Ventilhülse22 angeordnet, die bei Servolenkventilen gemäß dem Stand der Technik drehfest mit der Ausgangswelle18 gekoppelt ist. Durch Relativdrehung zwischen den Steuernuten14 der Eingangswelle12 und der Ventilhülse22 wird ein von einer (nicht dargestellten) Pumpe bereitgestellter Hydraulikstrom gesteuert, so daß in Abhängigkeit von der jeweiligen Relativdrehung zwischen der Eingangswelle12 und der Ventilhülse22 die eine oder die andere Kammer eines Hydraulikzylinders mit dem Ölstrom beaufschlagt wird, was in eine Lenkunterstützungskraft umgesetzt wird. Dies ist aus dem Stand der Technik bekannt, so daß hierauf nicht weiter eingegangen werden muß. - Im Gegensatz zum Stand der Technik ist bei dem erfindungsgemäßen Servolenkventil die Ventilhülse
22 nicht starr mit der Ausgangswelle18 gekoppelt, sondern mit dieser über ein Getriebe24 verbunden. Das Getriebe24 ist gebildet durch zwei nebeneinander angeordnete Planetengetriebe, von denen eines der Ventilhülse22 und das andere der Ausgangswelle18 zugeordnet ist. - Drehfest mit der Ventilhülse
22 ist ein Sonnenrad26 verbunden. Das Sonnenrad26 ist von einem Hohlrad28 umgeben, das um einen kleinen Winkel verdrehbar im Gehäuse10 gelagert ist. Das Hohlrad28 ist mit einem Arm30 versehen, an dem ein Aktuator32 angreift. Dieser ist als elektrischer Stelltrieb ausgeführt, der eine Hubbewegung ausführen kann. Auf diese Weise kann über den Arm30 das Hohlrad28 im Gehäuse10 verdreht werden, wobei die Rotationsachse des Hohlrades28 mit der Längsachse der Eingangswelle12 und der Ausgangswelle18 zusammenfällt. - Unmittelbar benachbart zu dem aus dem Sonnenrad
26 und dem Hohlrad28 gebildeten ersten Planetengetriebe ist ein zweites Planetengetriebe angeordnet. Dieses weist ein drehfest mit der Eingangswelle18 verbundenes Sonnenrad34 sowie ein drehfest im Gehäuse10 aufgenommenes Hohlrad36 auf. - Im ersten Planetengetriebe sind mehrere Planetenräder
38 angeordnet, und im zweiten Planetengetriebe sind mehrere Planetenräder40 angeordnet. Die Plane tenräder38 des ersten Planetengetriebes und die Planetenräder40 des zweiten Planetengetriebes sind jeweils auf einer gemeinsamen Achse42 gelagert. Da außerdem die Zähnezahlen und Durchmesser des Hohlrades, des Sonnenrades und der Planetenräder des ersten Planetengetriebes mit denjenigen des Hohlrades, des Sonnenrades und der Planetenräder des zweiten Planetengetriebes übereinstimmt, entspricht aufgrund der Kopplung mittels der Achse42 die Umfangsgeschwindigkeit der Planetenräder38 exakt derjenigen der Planetenräder40 . - Das Planetengetriebe arbeitet in der folgenden Weise: Wenn der Aktuator
32 das Hohlrad28 festhält, ist die Ventilhülse22 drehfest mit der Ausgangswelle18 verbunden. Jegliche Drehung der Ausgangswelle18 wird über das Sonnenrad34 , die Planetenräder40 , die Achse42 , die Planetenräder38 und das Sonnenrad26 winkelgetreu auf die Ventilhülse22 übertragen. Die Relativdrehung zwischen der Eingangswelle und der Ventilhülse des Servolenkventils und damit der Betrag und die Richtung der bereitgestellten Lenkunterstützung hängt damit allein von dem über den Torsionsstab16 übertragenen Lenkmoment des Fahrers ab. Das Servolenkventil arbeitet in herkömmlicher, aus dem Stand der Technik bekannter Weise. - Wenn eine elektronische Steuereinheit erkennt, daß eine Lenkmomentüberlagerung wünschenswert ist, um die Spurhaltung des Fahrzeugs für den Fahrer zu erleichtern, wird das Hohlrad
28 des ersten Planetengetriebes vom Aktuator32 in der einen oder anderen Richtung verstellt. Auf diese Weise ergibt sich zwangsläufig eine Relativdrehung zwischen dem Sonnenrad26 des ersten Planetengetriebes und dem Sonnenrad34 des zweiten Planetengetriebes, da die Bewegung der Planetenräder38 ,40 nur durch die Relativdrehung zwischen dem Hohlrad36 des zweiten Planetengetriebes und dem fest mit dem Ventilgehäuse verbundenen Sonnenrad34 des zweiten Planetengetriebes bestimmt wird. Die Relativdrehung zwischen den beiden Sonnenrädern34 ,26 führt zu einer Verdrehung der Ventilhülse22 relativ zur Eingangswelle12 , woraus sich eine Änderung der Zumessung der Ölströme zu den Kammern des Hydraulikzylinders ergibt. Der von der Auslenkung des Torsionsstabes16 bestimmten Lenk unterstützung wird nun eine weitere Lenkunterstützung überlagert, die entweder sich als Zunahme oder Abnahme der Lenkkraftunterstützung bei konstantem Lenkmoment oder als Abnahme oder Zunahme des erforderlichen Lenkmoments bei konstanter Gesamtlenkkraft darstellt. - Abweichend von der gezeigten Ausführungsform ist auch denkbar, das andere Hohlrad oder eines der beiden Sonnenräder mittels des Aktuators zu verdrehen. Auch auf diese Weise läßt sich der gewünschte Offset zwischen der Eingangswelle und der Ventilhülse erzielen.
- Gemäß einer nicht dargestellten Weiterbildung der Erfindung ist eine Zentriervorrichtung vorgesehen, welche das Hohlrad
28 in eine Neutralstellung beaufschlagt, die dann eingenommen wird, wenn der Aktuator32 ausfällt.
Claims (9)
- Baugruppe bestehend aus einem hydraulischen Servolenkventil (
5 ) und einem elektrischen Aktuator (32 ), der ein Bauteil (28 ) des Servolenkventils verdrehen kann, so daß sich eine Lenkmomentüberlagerung ergibt. - Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (
32 ) auf ein Getriebe wirkt. - Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Planetengetriebe (
26 ,28 ,38 ) ist. - Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (
32 ) auf ein Hohlrad (28 ) des Planetengetriebes wirkt. - Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein zweites Planetenradgetriebe (
34 ,36 ,40 ) aufweist, wobei die Planetenräder (38 ,40 ) der beiden Planetenradgetriebe starr miteinander verbunden sind. - Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein zweites Planetenradgetriebe (
34 ,36 ,40 ) aufweist, wobei die Planetenräder (38 ,40 ) der beiden Planetenradgetriebe jeweils sich auf einer gemeinsamen Welle drehen. - Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Servolenkventil eine Eingangwelle (
12 ), eine Ausgangswelle (18 ) und eine Ventilhülse (22 ) aufweist, die in einem Gehäuse (10 ) aufgenommen sind, und daß der Aktuator (32 ) die Ventilhülse (22 ) relativ zum Gehäuse (10 ) verdrehen kann. - Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Torsionsstab (
16 ) vorgesehen ist, der zwischen der Eingangswelle (12 ) und der Ausgangswelle (18 ) wirksam ist. - Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (
32 ) einen Elektromotor aufweist, dessen Drehung in eine Hubbewegung umgesetzt wird.
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