DE3909210A1

DE3909210A1 - Elektrohydraulische lenkhilfe fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3909210A1
Application number: DE19893909210
Authority: DE
Inventors: Hans-Christof Klein; Hubertus Von Grueberg; Manfred Kahrs
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1989-03-21
Filing date: 1989-03-21
Publication date: 1990-09-27
Also published as: EP0425594A1; JPH03504710A; WO1990011217A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Lenk hilfe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des An spruches 1. Eine derartige Lenkhilfe ist aus der französischen Patentschrift 22 05 875 bekannt.

Bei der bekannten Lenkhilfe ist eine Drehmomenter fassungsvorrichung an der Lenkwelle angeordnet und mit einer elektrischen Steuereinrichtung verbunden, deren weitere Eingangsgröße die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. In Abhängigkeit von diesen beiden Eingangsgrößen wird eine regelbare Pumpe angesteuert, welche über Schalt ventile mit der entsprechenden Arbeitskammer des Arbeitszylinders verbindbar ist.

Eine für diese Verwendung vorgesehene elektrohydraulisch regelbare Druckmittelpumpe ist mit einem sehr hohen bau lichen Aufwand verbunden und kostenintensiv. Außerdem läßt eine derartige Pumpenvorrichtung keine mehrfache Nutzung zur Druckmittelversorgung weiterer Systeme zu.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Lenkhilfe zu vermeiden und eine gattungsgemäße elektrohydraulische Lenkhilfe zu schaffen, die sich durch einen einfachen Aufbau aus zeichnet und die mit geringem Kostenaufwand realisierbar ist. Insbesondere sollen Bauteile verwendet werden, die sich bereits in der Kraftfahrzeughydraulik bewährt haben. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die mehrfache Nutzung einer ohnehin im Fahrzeug vorhandenen hydrau lischen Versorgungseinheit, insbesondere die Nutzung einer zu einem hydraulischen Bremssystem gehörenden Konstantpumpe. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn dem Hydrauliksystem ein Hydrospeicher zugeordnet ist, welcher durch die Pumpe automatisch auf einem bestimmten Druckniveau gehalten wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet eine Prioritätsschaltung zu Gunsten des hydraulischen Bremssystems. Um eine manuelle Betätigung der Lenkung bei Ausfall der elektrischen Versorgung sicherzustellen, ist vorgesehen, daß die Schaltventilanordnung zwei von der elektronischen Steuereinrichtung betätigbare strom los offene 2/2-Wegeventile umfaßt.

Die erfindungsgemäße Lenkhilfe ermöglicht neben der mehrfachen Nutzung bereits vorhandener hydraulischer Komponenten auch die Verknüpfung elektronischer Systeme. So sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß eine gemeinsame elektronische Steuereinrichtung der Steuerung der Lenkhilfe, einer Antiblockierbremsanlage und eines regelbaren Fahrwerkes dient.

Weitere vorteilhafte Merkmale sowie die Funktion der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Be schreibung anhand der Zeichnung.

Hierzu zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Lenkhilfe,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung als Kombination mit einer elektronischen Antiblockierbremsanlage,

Fig. 3 eine Darstellung des Porportional- Druckregelventils.

Die Ausführungsform der Lenkhilfe gemäß Fig. 1 weist eine hydraulische Versorgungseinheit 1 auf, die sich aus einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe, einem Hydrospeicher und einem Behälter zusammensetzt. Die Druckseite der Pumpe ist über die Leitung 2 mit dem Proportional-Druckregelventil 4 verbunden, welches eine Dreiwege-Funktion hat, wobei eine weitere Verbindung 3 mit dem Hydraulikbehälter verbunden ist und ein dritter Anschluß mittels der Leitung 5 an den Arbeitszylinder 6 bzw. die Schaltventilanordnung 7 angeschlossen ist. Der Arbeitszylinder 6 ist wie aus Fig. 2 hervorgeht mit der mechanischen Lenkung verbunden.

Am Abzweig 8 ist der Leitungsabschnitt 9, welcher zur Arbeitskammer 10 führt, an die Leitung 5 angeschlossen. Die Leitung 5 selbst ist mit der Arbeitskammer 11 des Arbeitszylinders 6 verbunden, wobei zwischen dem An schluß an die Arbeitskammer 11 und dem Abzweig 8 ein erstes 2/2-Wegeventil 12 angeordnet ist. Zwischen dem ersten 2/2-Wegeventil 12 und dem Arbeitszylinder 6 ist am Anschlußpunkt 13 die Behälterleitung 14 an die Leitung 5 angeschlossen. In der Behälterleitung 14 ist zwischen dem Anschlußpunkt 13 und dem Behälter 15 ein zweites 2/2-Wegeventil 16 vorgesehen. Die beiden Wege ventile 12 und 16 sind jeweils als stromlos offene Magnetventile ausgeführt und werden durch die elektronische Steuereinrichtung 17 in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lenkrades geschaltet.

Der Arbeitszylinder 6 ist als sogenannter Differential zylinder ausgeführt, d. h. die Querschnittsfläche der Kolbenstange beträgt 50% der Querschnittsfläche des Kolbens. Soll der Arbeitskolben in Richtung der Kolben stange verschoben werden, so wird das zweite 2/2-Wege ventil 16 geschlossen, während das erste 2/2-Wegeventil 12 in seiner Offenstellung bleibt. Soll die Kolbenstange dagegen in den Arbeitszylinder eingefahren werden, so wird das erste 2/2-Wegeventil 12 geschlossen und die Arbeitskammer 11 ist durch das geöffnete zweite 2/2-Wegeventil 16 mit dem Behälter 15 verbunden.

Soll die Lenkhilfe mit einem als Gleichlaufzylinder mit durchgehender Kolbenstange ausgebildeten Arbeitszylinder ausgeführt werden, d. h. die druckbeaufschlagbaren Flächen des Kolbens sind für beide Arbeitskammern gleich groß, so ist eine abgeänderte Schaltventilanordnung vor zusehen. Beispielsweise wäre jeder Arbeitskammer ein stromlos offenes 2/2-Wegeventil in der Verbindung zur Pumpe bzw. zum Proportionaldruckregeventil und ein stromlos geschlossenes 2/2-Wegeventil in der Verbindung zum Behälter zuzuordnen.

Das Proportional-Druckregelventil 4 wird ebenfalls durch die elektronische Steuereinrichtung 17 angesteuert; und zwar in Abhängigkeit von der Höhe des auf das Lenkrad aufgebrachten Drehmomentes. Die elektronische Steuer einrichtung 17 ist mittels der elektrischen Verbindung 18 an einen am Lenkrad angebrachten Drehmomentsensor an geschlossen, welcher Drehrichtung und Höhe des aufge brachten Drehmomentes detektiert und ein entsprechendes Eingangssignal für die elektronische Steuereinheit 17 liefert. Die elektrischen Verbindungen 19 und 20 führen von der elektronischen Steuereinrichtung 17 zur Batterie bzw. zum Zündschloß, so daß die Lenkhilfe inclusive Pumpe nur bei eingeschalteter Zündanlage betätigbar ist. Zwischen der elektronischen Steuereinheit 17 und der hydraulischen Versorgungseinheit bestehen nicht darge stellte elektrische Verbindungen zur Ansteuerung und Überwachung. Somit ist es beispielsweise möglich, bei jeder Lenkbetätigung die Pumpe einzuschalten, so daß stets nur ein sehr geringer Volumenanteil aus dem Hydraulikspeicher entnommen wird.

Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn - wie in Fig. 2 dargestellt - eine gemeisame Hydraulikver sorgungseinheit sowohl für die Lenkhilfe als auch für ein anderes dem Fahrzeug vorhandenes Hydrauliksystem genutzt wird, da die elektronische Steuereinrichtung 17 beispielsweise bei Pumpenausfall die Aktivierung des Systems mit niedrigerer Priorität verhindert und damit das fast komplette Speichervolumen dann dem System mit höherer Priorität zur Verfügung steht.

Das elektromagnetisch betätigbare Proportional-Druck regelventil steuert in die Leitung 5 einen dem elektrischen Ausgangssignal der elektronischen Steuer einrichtung 17 proportionalen hydraulischen Druck ein. Dieses elektrische Signal hängt nicht nur von der Höhe des vom Drehmomentsensor an der Lenkwelle ermittelten Drehmomentes ab, sondern wird außerdem noch von weiteren Steuergrößen beeinflußt, welche vom fahrdynamischen Zustand des Fahrzeuges abhängen. Solche Steuergrößen sind beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigungen in Längs- oder Querrichtung, Verteilung der Antriebs- oder Bremsmomente auf die Vorder- und Hinterachse, Fahrzeugbeladung und Verteilung derselben auf die einzelnen Achsen usw.. Somit läßt sich die hydrauliche Lenkunterstützung den fahrzeugspezifischen Erfordernissen anpassen und es erfolgt beispielsweise bei niedriger Fahrgeschwindigkeit eine stärkere Lenkkraftunterstützung als bei höherer Geschwindigkeit.

Die Verknüpfung verschiedener elektronisch gesteuerter Systeme dient nicht nur der Anpassung der hydraulichen Lenkunterstützung sondern es wird auch die Beeinflussung der anderen Systeme durch die Lenkung ermöglicht.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung der elektrohydraulischen Lenkhilfe in Kombination mit einem elektronisch ge steuerten Antiblockierbremssystem. Aufbau und Funktion entspricht hierbei im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Als gemeinsame Versorgungseinheit für Bremse und Hilfskraftlenkung dient die Pumpe 21, welche vom Elektromotor 22 angetrieben wird, der Hydrospeicher 23 und der Behälter 14. Der Drehmomentsensor 24 ist in der Lenkradnabe angeordnet, wozu ein drehelastisches Element mit Mittenzentrierung und kleinem Verdrehwinkel von etwa ± 2 Grad bei maximalem Drehmoment vorge sehen ist, welches ein Potentiometer betätigt. Selbst verständlich kommen auch Drehmomentaufnehmer auf den Dehnungsmeßstreifen-Basis in Frage.

Das Proportional-Druckregelventil 4 sowie die Schalt ventilanordnung 7 ist in einem Ventilblock 25 zusammen gefaßt. Die Elektroleitung 26 dient dem Schalten des Elektromotors 22, während die elektrische Verbindung 27 der Pumpenüberwachung dient. Die elektrischen Anschlüsse 28 sind für die Ein- und Ausgabe weiterer Steuergrößen vorgesehen, wobei sich verschiedene elektronisch ge steuerte Systeme in geeigneter Weise beeinflussen können.

Der Fig. 3 können Einzelheiten des Proportional-Druck regelventils 4 entnommen werden. Es setzt sich im wesentlichen aus der elektromagnetischen Ansteuerung 25 und einem in einem Gehäuse 30 vorgesehenen Längsschieber 31 zusammen. Die elektromagnetische Ansteuerung 29 weist einen Proportionalmagneten auf, der bei elektrischer Beaufschlagung ein Verschieben des Längsschiebers 31 aus der dargestellten Ruhelage mit einer dem elektrischen Strom proportionalen Kraft bewirkt. Bei dieser Ver schiebung wird die Rückholfeder 32 komprimiert. So lange sich der Längsschieber 31 in Ruhelage befindet, ist der Verbraucheranschluß 33, der mit der Leitung 5 verbunden ist, mit dem Behälteranschluß 34 verbunden, an welchen die Verbindung 3 angeschlossen ist. Der Pumpenanschluß 35, der mittels der Leitung 2 mit dem Ausgang der Pumpe verbunden ist, ist durch den Längsschieber 31 ver schlossen, wodurch eine sehr niedrige Leckage erreicht wird. Ein Verschieben des Längsschiebers 31 durch die Kraft des Proportionalmagneten gegen die Kraft der Rück holfeder 32 wird zunächst die Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß 33 und dem Behälteranschluß 34 geschlossen und danach der Pumpenanschluß 35 durch die Querbohrung 36, die Längsbohrung 37 und die zweite Quer bohrung 38 mit dem Verbraucheranschluß 33 verbunden.

Der sich im Verbraucheranschluß 31 aufbauende Druck wirkt auf den Längsschieber und der Magnetkraft ent gegen. Diese hydraulische Rückwirkung wird durch einen Stift 39 erreicht, der gleitbar mit genauer Passung in der Längsbohrung 37 geführt ist und über welchen sich die Druckkraft an der gehäusefesten Verschlußschraube abstützen kann. Durch die geringe Querschnittsfläche des Stiftes wird die Verwendung eines vergleichsweise kleinen Magneten ermöglicht. Durch den Ausgleich der verstellbaren Magnetkraft mit der am Schieber wirksamen Druckkraft ist eine genaue Druckregelung im Verbraucher anschluß 33 möglich. Zwei elektrische Schalter 41 dienen der Überwachung der Schieberendstellung.

Bezugszeichenliste

1 Versorgungseinheit
2 Leitung
3 Verbindung
4 Proportional-Druckregelventil
5 Leitung
6 Arbeitszylinder
7 Schaltventilanordnung
8 Abzweig
9 Leitungsabschnitt
10 Arbeitskammer
11 Arbeitskammer
12 erstes 2/2-Wegeventil
13 Anschlußpunkt
14 Behälterleitung
15 Behälter
16 zweites 2/2-Wegeventil
17 elektronische Steuereinrichtung
18 elektrische Leitung
19 elektrische Verbindung
20 elektrische Verbindung
21 Pumpe
22 Elektromotor
23 Hydrospeicher
24 Drehmomentsenor
25 Ventilblock
26 Elektroleitung
27 elektrische Verbindung
28 elektrische Anschlüsse
29 elektromagnetische Ansteuerung
30 Gehäuse
31 Längsschieber
32 Rückholfeder
33 Verbraucheranschluß
34 Behälteranschluß
35 Pumpenanschluß
36 Querbohrung
37 Längsbohrung
38 zweite Querbohrung
39 Stift
40 Verschlußschraube
41 Schalter

Claims

1. Elektrohydraulische Lenkhilfe für Kraftfahrzeuge mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung des vom Fahrer auf eine Lenkwelle aufgebrachten Momentes, einer elektronischen Steuereinrichtung, einer hydraulischen Versorgungseinheit, einer aus mindestens einem Schalt ventil bestehenden Schaltventilanordnung, einem Arbeitszylinder, welcher an die mechanische Lenkung angekoppelt ist und dessen Arbeitskammern in Abhängig keit von der Lenkrichtung von der Schaltventilan ordnung gesteuert druckbeaufschlagbar sind, wobei die Steuerung der Schaltventilanordnung durch die elek tronische Steuereinrichtung erfolgt, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Verbindung (5) zwischen der hydraulischen Versorgungseinheit (1, 15, 21, 22, 23) und dem Arbeitszylinder (6) ein Porportional-Druckregelventil (7) angeordnet ist, welches von der elektronischen Steuereinrichtung (17) ansteuerbar ist.

2. Elektrohydraulische Lenkhilfe nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß zur hydrau lischen Versorgung die Versorgungseinheit (15, 21, 22, 23) eines oder mehrerer anderer Hydraulik systeme, insbesondere eines hydraulischen Brems systems, an die Lenkhilfe angeschlossen ist.

3. Elektrohydraulische Lenkhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeits zylinder als Differentialzylinder ausgebildet ist.

4. Elektrohydraulische Lenkhilfe nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß als Schaltventilanordnung (7) zwei stromlos offene, elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile (12, 16) vorgesehen sind.

5. Elektrohydraulische Lenkhilfe nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die elektronische Steuereinrichtung (17) sowohl der Steuerung der Lenkhilfe als auch der Steuerung einer Antiblockier-Bremsanlage dient.

6. Elektrohydraulische Lenkhilfe nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die elektronische Steuereinrichtung (17) der Steuerung der Lenkhilfe, der elektronischen Antiblockier-Bremsanlage und eines regelbaren Fahrwerkes dient.

7. Elektrohydraulische Lenkhilfe nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß eine Prioritätsschaltung vorgesehen ist, die der Bremsanlage stets Vorrang einräumt.

8. Elektrohydraulische Lenkhilfe nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß als Druckmittel Bremsflüssigkeit verwendet wird.