DE3512683A1

DE3512683A1 - Vorrichtung zum steuern der lenkkraft einer lenkhandhabe in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3512683A1
Application number: DE19853512683
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Osaka Daido; Shuzo Kashihara Nara Hirakushi; Hideo Matsubara
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Koyo Jidoki Co Ltd; Koyo Automatic Machine Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1985-10-17
Also published as: JPS60213572A; DE3512683C2; US4640380A; JPH0332509B2

Description

Dipl.-lng. Anton Freiherr

PATENTANWÄLTE Riederer von Paar

^ ζ 1 2 6 8 3 D-8300 Landshut

^{wv v} Postfach 2664, Freyung 615

3 @Landshut(0871)22170

Fax (CCITT 2) manuell
Telex 58441 giala d

Frhr. Riederer v. Paar, Postfach 2664, D-8300 Landshut

Koyo Seiko Kabushiki Kiosiha, Partner in München:

Osaka, Japan und Dr. H. O. DIEHL

Koyo Jidoki Kabushiki Kaisha, ® München (089) 177061

Nara, Japan Fax (089) 177461 (autom.)

Telex 5215145 Zeus d

Ihre

Your

Unsere Our

Vorrichtung zum Steuern der Lenkkraft einer Lenkhandhabe

in Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern der Lenkkraft einer Lenkhandhabe in einem Kraftfahrzeug und speziell auf eine Vorrichtung zum Steuern der Lenkkraft der Lenkhandhabe zur Steuerung der Operation eines Servolenksystems in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder dem Lenkwinkel des Fahrzeugs.

Es ist bekannt (z. B. aus US-PS 3 433 127, 4 034 825 und anderen), daß das Drehmoment einer Lenkhandhabe auf Laufräder übertragen wird, nachdem es durch ein mit einem elastischen Torsionsstab ausgestattetes Servosystem verstärkt worden ist. Insbesondere ist es bekannt (US-PS 4 034 825), daß bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit die Funktion des Servolenksystems erniedrigt wird, während sie bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird.

Bei einem solchen Servolenksystem wird beispielsweise die Rotation der Drehwelle des Motors über eine Riemenscheibe und einen darübergezogenen endlosen Riemen zu einer Ölpumpe übertragen und aus einem Öltank wird Öl durch diese ölpumpe zum Servolenksystem geliefert, um zur Erzeugung der Hilfskraft für die Lenkkraft zur Verfügung zu stehen. Außerdem wird die Gegenwelle der Motortransmission zu einer Hilfsölpumpe übertragen, die Öl aus dem Öltank saugt. Am Auslaß der Hilfsölpumpe ist ein Drosselventil angebracht und das durch das Drosselventil getretene öl wird zum Öltank zurückgeleitet, während Drucköl von der Strecke zwischen dem

Ausgang der Hilfsölpumpe und dem Drosselventil zu einer hydraulischen Reaktionskammer geführt ist, um die Torsion der Torsionsstange zur Steuerung der Funktion des Servolenksystems zu steuern. Die Hilfspumpe erhöht also die der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionale Umdrehungszahl durch die Gegenwelle der Transmission zur Erhöhung der Abgabemenge. Während des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit liegt also am Drosselventil ein hoher Öldruck an mit der Folge, daß ein hoher Druck an die hydraulische Reaktionskammer gegeben wird, um die Funktion des Servolenksystems zu schwächen, wodurch die Betätigung der Handhabe schwerer wird. Es ergibt sich hierbei jedoch der Nachteil, daß in der Gegenwelle die Abgabemenge der Hilfspumpe klein ist, so daß keine große hydraulische Reaktion erzielt werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß dadurch, daß die Gegenwelle in örtlichem Abstand vom Öltank oder von der hydraulischen Reaktionskammer angeordnet ist, viel Raum durch die Rohrleitungen belegt ist. Auch bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit ist die Abgabemenge von der Hilfspumpe unzureichend, wobei Pulsationen und Schwankungen des Drucks vorkommen.

Durch die Erfindung soll eine Vorrichtung zum Steuern der Lenkkraft einer Lenkhandhabe in einem Kraftfahrzeug geschaffen werden, die die / Abgabemenge und den Öldruck einer Hilfspumpe ausreichend erhöhen kann, um Drucköl für eine hydraulische Reaktionskammer eines mit Hilfskraft arbeitendem Lenksystems zum Erhalten einer Druckcharakteristik ohne Unstetigkeit zu erhalten. Hierbei sollen die Lenkwinkel der Handhabe und der Lenkräder und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit festgestellt werden können, um genau das an die hydraulische Reaktionskammer gegebene Drucköl zu steuern, einschließlich der Information über den Lenkwinkel, um die angemessene Lenkkraft zu erhalten. Der Begriff "Öl" soll hierbei allgemein passende Strömungsmittel bezeichnen.

Dies wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung erreicht. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die hydraulische Reaktionskammer durch eine Strömungsmittel-Hilfspumpe gesteuert, die eine Antriebswelle gemeinsam mit der Strömungsmittel-Pumpe hat, deren Antriebsquelle also die Leistungsquelle für die Strömungsmittelpumpe für das Servolenksystem, nämlich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Kraftfahrzeugmotor ist, weshalb die Hilfspumpe ein ausreichendes Maß an Abgabe und Mediendruck entfalten kann, um die Druckcharakteristik ohne diskonti-

nuierliches Lenkgefühl zu erhalten. Außerdem kann der Montageraum reduziert werden, so daß der gesamte Aufbau kleiner wird. Da die auf die
hydraulische Reaktionskammer wirkende Kraft durch die Bedingungen der
Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels verändert werden können,
können die subjektive Handhabebetätigungsreaktion und die Aufrechterhaltung des Geradeauslenkens verbessert werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Strömungs-Schaltplan einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Strömungs-Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 in graphischer Darstellung die Drehmoment/Druck-Charakteristik einer Servolenkvorrichtung gemäß der Erfindung im Vergleich zu einem Beispiel nach dem Stand der Technik.

In Fig. 3 stellt eine Kennlinie A die Drehmoment/Druck-Charakteristik eines Servolenksystems dar. Bei hoher Geschwindigkeit wird die Lenkkraft extrem niedrig und es ist schwierig, den Zustand der Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs, beispielsweise des Automobils, aufrechtzuerhalten. Das Lenkrad wird zu stark betätigt, was für den Fahrer häufig Schwierigkeiten mit sich bringt. Es wird deshalb eine hydraulische Reaktionskammer geschaffen und der Reaktionsdruck durch die Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert, wodurch der unempfindliche Bereich der hydraulischen Reaktionskammer entsprechend den Kennlinien B und C verbreitert wird. Wie jedoch diese Kennlinien B und C zeigen, ist der Druckanstieg infolge des Momentenanstiegs nach dem Durchlaufen des unempfindlichen Bereichs wiederum steil, so daß die Lenkkraft plötzlich niedrig wird, wenn das Lenkmoment den unempfindlichen Bereich übersteigt, beispielsweise in Fällen, in denen eine schnelle Lenkradbetätigung durchgeführt wird oder der Lenkwinkel groß ist. Die Folge dieses Absinkens der Lenkkraft ist, daß das Lenkrad überzogen wird, was nicht zweckmäßig ist. Wird die Drucksteuerung lediglich durch die Fahrzeuggeschwindigkeit bewirkt, so wird nur der unempfind-

liehe Bereichsteil der Drehmoment/Druck-Charakteristik verbreitert, jedoch ist die Kontur der Kennlinienkurve jenseits dieses Bereichs die gleiche, wodurch das Lenkbetätigungsgefühl verlorengehen kann.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Vermeidung dieser Nachteile. Der Motor 11 eines Kraftfahrzeugs weist eine Drehwelle 12 auf, auf der eine Riemenscheibe 13 sitzt, die über einen endlosen Riemen 14 eine zweite Riemenscheibe 15 antreibt. Die Riemenscheibe 15 ist mit einer zusammengesetzten Ölpumpe, bestehend aus einer Hauptölpumpe 16 und einer Hilfsölpumpe 17, auf einer gemeinsamen Antriebswelle 18 montiert. Die Pumpe 16 ist mit einer Saugleitung 19 und die Pumpe 17 mit einer Saugleitung 21 versehen, die von einem Öltank 22 kommen. Von der Hauptpumpe 16 abgegebenes Drucköl wird über eine Speise- oder Druckleitung 23 einem Kraftlenksystem oder Servolenksystem 24 eingespeist. Das durch das System 24 hindurchgelaufene Drucköl wird über eine Rücklaufleitung 25 zum Tank 22 zurückgeleitet. Das von der Hilfsölpumpe 17 abgegebenes Drucköl wird über eine Ausgangs- oder Druckleitung 26 einer Durchflußsteuereinrichtung 27 eingespeist. Das von der Einrichtung 27 wieder abgegebene Drucköl wird erstens über eine Rücklaufleitung 28 und ein festes Drosselventil 29 zum Tank 22 zurückgeleitet und zweitens außerdem über eine Zweigleitung 31 einer hydraulischen Reaktionskammer 32 eingespeist. Die hydraulische Reaktionskammer 32, die dazu dient, die Anwendung der Reaktion auf die Servolenkung zu steuern, wird hier nicht im einzelnen beschrieben, da sie die aus der US-PS 4 034 825 bekannte Bauweise aufweist.

Die Durchflußsteuereinrichtung 27 enthält ein veränderliches Drosselventil 33} das mit der Druckleitung 26 verbunden ist, eine Steuervorrichtung 34 zum Steuern des Maßes der von dem Ventil 33 ausgeübten Drosselung, einen ein festes Drosselventil 35 enthaltenden Überbrückungspfad 36, der das veränderliche Drosselventil 33 überbrückt, und ein Durchflußsteuerventil 37j das das an das veränderliche Drosselventil 33 gelieferte Drucköl steuert.

Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 38 ermittelt die Fahrzeuggeschwindigkeit und gibt einen der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Signalwert ab, und ein Lenkwinkelsensor 39 dient dazu, die Anzahl der Umdrehungen und den Drehwinkel der Lenkhandhabe, beispielsweise des Lenkrads, elektrisch zu melden, und stellt den Lenkradwinkel fest, um ein diesem Winkel entsprechendes Signal abzugeben. Von diesen Sensorsignalen der Sensoren 38

und 39 eine Einstellschaltung 41 und von dieser wird die Steuervorrichtung 34 gesteuert und stellt das Maß der Drosselung im veränderlichen Drosselventil 33 ein. Die Sensoren 38 und 39 sind an sich bekannt und brauchen deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Das Durchflußsteuerventil 37 stellt die Ölmenge am Eingang und am Ausgang des veränderlichen Drosselventils 33 fest und leitet überschüssiges Öl zum Öltank 22 zurück, wobei sein Öffnungsgrad durch den Öldruck in Sondenleitungen 42 und 43 eingestellt wird, von denen ein Ende an die Druckleitung 26 bzw. an die Rücklaufleitung 28 angeschlossen ist. Ist also der Öldruck des veränderlichen Drosselventils 33 niedriger als der Öldruck an der Druckleitung 26, so ist das Steuerventil 37 offen, das mit seiner Einganges exte über eine Rohrleitung 44 mit der Druckleitung 26 verbunden ist und mit seiner Ausgangsseite über eine Rohrleitung 45 mit dem Öltank 22 verbunden ist.

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen: Wird die gemeinsame Antriebswelle 18 der zusammengesetzten Pumpe durch die Drehung des Motors 11 in Rotation versetzt, so werden die Hauptpumpe l6 und die Hilfspumpe 17 aktiv. Das von der Hauptpumpe 16 ausgestoßene Drucköl gelangt über die Druckleitung 23 zum Servolenksystem 24 und dient als Hilfskraft für die Lenkkraft, woraufhin es über die Rücklaufleitung 25 zum Öltank 22 zurückkehrt. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig, so ist das veränderliche Drosselventil 33 der Durchflußsteuereinrichtung 27 durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 38 geschlossen und der größere Teil des von der Hilfsölpumpe 17 abgegebenen Öls wird durch das Durchflußsteuerventil 37 zum Tank 22 zirkuliert. Durch das feste Drosselventil 29 tritt nur sehr wenig Öl hindurch und der Drosseldruck ist sehr niedrig. Der auf die hydraulische Reaktionskammer 33 wirkende Druck ist ebenfalls sehr niedrig und der erzeugte Druck ist sehr klein.

Bei einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird wiederum das der Geschwindigkeit entsprechende Signal, das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 38 kommt, der Einstellschaltung 4I eingespeist und die Steuervorrichtung 34 betätigt das veränderliche Drosselventil 33 so, daß die Öffnungsfläche dieses Ventils aufgrund des Ausgangssignals der Einstellschaltung 4I vergrößert wird. Hierdurch nimmt der Öldruck in der Druckleitung 26 ab und der verminderte Öldruck wird über die Sondenleitung 44 dem Durchflußsteuerventil 37 eingeleitet, das schließt, wodurch die zum Öltank 22 zurückgeführte Ölmenge verringert wird. Auch erhöht sich der Ölfluß durch das

feste Drosselventil 29 aufgrund des angestiegenen Ölflusses in der Rücklaufleitung 28 unter Erzeugung eines Staudrucks. Durch diesen Staudruck kommt öl in die hydraulische Renktionskammer Xl durch dio Zwoifilei l-iiiifi Jl, wodurch die auf das Servolenksystem 24 bezogene Reaktion erhöht wird. Während des Fahrens einer hohen Geschwindigkeit wird hierdurch die Funktion des Servolenksystems 24 geschwächt.

Ist der Lenkwinkel groß, so wird die Funktion des Servolenksystems 24 durch den Lenkwinkelsensor-39 geschwächt.

Wie in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet ist, kann der Druckanstieg in Abhängigkeit vom Anstieg des Drehmoments nach dem Durchlaufen des unempfindlichen Bereichs langsamer vonstatten gehen im Vergleich zum Stand der Technik, wenn die Lenkkraft bei Überschreiten des unempfindlichen Bereichs durch das Lenkmoment und übermäßiger Betätigung der Lenkhandhabe sehr schnell abnimmt, welche Nachteile des Stands der Technik abgemildert sind.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei Elemente, die denen der Ausführungsform nach Fig. 1 gleichen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht mehr im einzelnen beschrieben werden. Bei der zweiten Ausführungsform ist anstelle des bei der ersten Ausführungsform verwendeten festen Drosselventils 29 ein veränderliches Drosselventil 52 vorhanden, das zu seiner Ansteuerung mit einer mit der Druckleitung 23, die von der Hauptpumpe 16 kommt, kommunizierenden Zweigleitung 51 verbunden ist. Der Druck in der Druckleitung 23 steuert den Öffnungsgrad des Drosselventils 52. Hierdurch kann die Reaktion von der Straßenfläche ausreichend auf die Lenkhandhabe wie das Lenkrad übertragen werden, so daß eine Charakteristik mit "Lenkradgefühl" erhalten wird.

Die Erfindung ist in Verbindung mit konkreten Ausführungsformen beschrieben worden, der Fachmann kann jedoch hinsichtlich der Formen und Einzelheiten verschiedene Änderungen durchführen und trotzdem die geltend gemachten Wirkungen erzielen, wenn er innerhalb des Rahmens der Erfindung bleibt.

BAD ORIGINAL

- Leerseite -

Claims

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1. Vorrichtung zur Steuerung der Lenkkraft einer Lenkhandhabe in einem Kraftfahrzeug, mit einem Servolenksystem (24) für eine Hilfskraft zur Lenkkraft der Lenkhandhabe durch ein von einer Strömungsmittelpumpe (l6) kommendes Strömungsmittel, und einer hydraulischen Reaktionskammer (32) zum Anlegen einer Gegenkraft, zur Lenkkraft der Lenkhandhabe durch das Servolenksystem zur Lenkhandhabe durch das Strömungsmittel, gekennzeichnet durch

- eine Strömungsmittel-Hilfspumpe (17), die mit der Strömungsmittelpumpe (l6) zum Pumpen des Strömungsmittels für das Servolenksystem (24) eine gemeinsame Antriebsquelle (11, l8) aufweist,

- einen Strömungsmittelkanal (26, 28), der mit der Druckseite der Strömungsmittel-Hilfspumpe (17) und mit einem Strömungsmitteltank (22) verbunden ist,

- eine Durchflußsteuereinrichtung (27) im Strömungsmittelkanal (20, 28) zur Steuerung des Strömungsmittels durch die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und/oder den Lenkwinkel,

- eine Drosseleinrichtung (.29) für das Strömungsmittel im Strömungsmittelkanal (.20, 28) an der Ausgangsseite der DurchflulJsteuereinrichtung U7), und

- einen Strömungsmittelkanal (31) für die hydraulische Reaktionskammer (32), von dem ein Ende mit einem Kanalteil zwischen der Ausgangsseite der Durchflußsteuereinrichtung (27) und der Drosseleinrichtung (29) und das andere Ende mit der hydraulischen Reaktionskammer (32) kommuniziert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchflußsteuereinrichtung (27) ein veränderliches Drosselventil (33), dessen Öffnung durch ein elektrisches Signal der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels einstellbar ist, und ein Steuerventil (37), dessen Öffnungsgrad durch den Unterschied des Strömungsmitteldrucks im Strömungsmittelkanal (26, 28) zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des veränderlichen Drosselventils (33) einstellbar ist, gehören, wobei, wenn der Strömungsmitteldruck an der Einlaßseite des Drosselventils (33) höher ist als an der Auslaßseite, das Strömungsmittel zum Tank (22) zurückgeleitet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (29) ein festes Drosselventil umfaßt.

ς 4· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (52) ein veränderliches Drosselventil umfaßt, dessen Öffnungsgrad durch den Strömungsmitteldruck einstellbar ist, der durch die Strömungsmittelpumpe (l6) an das Servolenksystem (24) angelegt ist.