EP1044128A1 - Valve arrangement for power-assisted steering systems - Google Patents

Valve arrangement for power-assisted steering systems

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Publication number
EP1044128A1
EP1044128A1 EP99958008A EP99958008A EP1044128A1 EP 1044128 A1 EP1044128 A1 EP 1044128A1 EP 99958008 A EP99958008 A EP 99958008A EP 99958008 A EP99958008 A EP 99958008A EP 1044128 A1 EP1044128 A1 EP 1044128A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steering
valve
hydraulic system
steering according
hydraulically
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99958008A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alfred SCHÖFFLER
Martin Rothmund
Wolfram Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Presta Muelheim GmbH
Original Assignee
Mercedes Benz Lenkungen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Lenkungen GmbH filed Critical Mercedes Benz Lenkungen GmbH
Publication of EP1044128A1 publication Critical patent/EP1044128A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/061—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle provided with effort, steering lock, or end-of-stroke limiters

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulically assisted steering system for a motor vehicle with the features of the preambles of claims 1 or 2.
  • a conventional power steering system of this type has, in addition to the rotary slide valve or rotary piston valve, one or two valves for limiting the deflection of the steering shaft as well as a pressure limiting valve and a suction valve, the pressure limiting valve limiting the pressure upstream of the power steering and that
  • Limit valves establish a hydraulic connection between the two working spaces of the working piston. The power assistance is reduced and the steering angle is effectively limited in this way.
  • This object is in a recirculating ball steering from a steering system with the features of claim 1 and at a Rack and pinion steering solved by a steering system with the features of claim 2.
  • the operation of the power steering can be influenced depending on the measurement results of electrical sensors or other control commands.
  • At least one sensor is provided for the position of the steering, the circuit being set up to control the valve as a function of the sensor.
  • the above-mentioned steering stop can be simulated by reducing the power assistance.
  • a specific characteristic of the servo support can also be achieved by specifically influencing the servo support as a function of the steering angle.
  • the circuit is assigned a sensor for the speed of the motor vehicle and the maximum desired wheel angle is variable as a function of the speed, a steering stop can be prevented at higher speeds, which would lead to unsafe driving conditions. At low
  • valve is arranged inside the steering housing.
  • the valve can be mounted in a particularly accessible location without changes to existing steering housings if it is arranged outside the housing, in particular in the area of a hydraulic line.
  • z. B. be provided that the flow of the hydraulic pump and the reservoir are connected to each other, whereby the two working spaces of the power steering are indirectly hydraulically coupled. The effect is essentially the same.
  • a pressure sensor is assigned to the circuit and the valve is opened when a certain pressure or a certain pressure difference is reached.
  • the valve can also provide an autonomous mechanical pressure limitation by operating at a certain point without triggering the circuit Pressurization opens. This can prevent overpressure in the hydraulic system, particularly in the case of cold hydraulic fluid, without the electronic circuit having to respond. If the valve is opened in the event of a drop in pressure in the hydraulic system, the purely mechanical actuation of the power steering by manual force is not impaired in any case because the servo support has ceased to exist anyway, because a bypass is created from one work area to the other work area. The same applies in the event that the valve is open when de-energized. In this embodiment, the suction valve, which is otherwise provided for this case, can be omitted.
  • valve in the open state represents a throttle cross section, which ensures a minimum pressure difference between the working spaces when the hydraulic system is pressurized. This has the effect that if the pressure relief valve fails, for example due to a broken cable while driving, the steerability of the vehicle is ensured with a minimum of servo assistance.
  • FIG. 1 A basic circuit diagram of a hydraulic power steering system as a recirculating ball steering system with the new valve arrangement for connecting the working spaces; such as
  • FIG. 1 shows a hydraulic steering system according to the invention as a recirculating ball steering system with a steering housing 1, in which a working piston 2 with two working spaces 3 and 4 and a steering shaft 5 are arranged.
  • Working spaces 3 and 4 are connected via hydraulic lines 6 and 7 mt to a servo valve 8 m.
  • the servo valve 8 is in turn connected via a hydraulic line 9 to the one in the flow of a hydraulic pump 10 and via a hydraulic line 11 to a reservoir or oil container 18.
  • the working spaces 3 and 4 are connected to one another via a two-way solenoid valve 12, which is open in the idle state.
  • the two-way solenoid valve is controlled electrically via a control device 13.
  • the control device 13 receives electrical measured values of a speed sensor 14 for the vehicle speed, one
  • FIG. 2 shows a block diagram corresponding to FIG. 1 with a connection of the pump flow and the storage container.
  • the same components are provided with the same reference numbers.
  • the steering system described so far works as follows: With the hydraulic pump 10 running, an Olstro is first built up in the steering circuit. The resulting pressure is measured via the pressure sensor 16 and transmitted to the control device 13. In operation, the control device 13 outputs a control line
  • the control device 13 influences the function of the steering m as a function of the signals from the sensors 14, 15 and 16. If the maximum permissible steering lock is determined via the angle of rotation sensor 15 of the steering shaft 5, the control device 13 opens the two-way solenoid valve 12, so that an immediate hydraulic connection between the lines 6 and 7 and thus a pressure equalization in the working spaces 3 and 4. This reduces the power assistance to the steering and the increasing effort that can be felt on the steering wheel of the motor vehicle simulates a mechanical stop on the steering. A further steering lock in the chosen direction is therefore generally avoided. Damage to the motor vehicle or other undesirable consequences of a wheel angle that is too large are reliably avoided in this way.
  • the point at which the solenoid valve 12 opens when certain wheel lock angles are reached can be changed as a function of the speed sensor 14. So z. B. limits the maximum steering angle at a certain driving speed be by the solenoid valve 12 opens at a smaller wheel angle than at a standstill. In this way, the steering locks during driving can be limited to an area that ensures safe driving conditions
  • control device 13 determines the pressure in the supply line 9 via the sensor 16 and can open the solenoid valve 12 in the event of a complete pressure drop.
  • the effect of this switching possibility is that manual servicing of the steering is not additionally hampered by a large flow resistance of the hydraulic fluid from one working space 3, 4 into the other working space 4, 3 in any case if there is no servo assistance.
  • the controller 13 can also open the solenoid valve 12 in order to allow a pressure reduction and thus to avoid damage to the pump or the hydraulic system.
  • the control device 13 can also control the two-way solenoid valve in a pulsed or clocked manner, so that a pressure limitation or pressure reduction can be implemented in the flow of the power steering.
  • the embodiment according to FIG. 1 has the advantage that when the overpressure limitation responds, the hydraulic fluid is pumped through a relatively long circuit and thus a relatively large amount is circulated. This prevents overheating and damage to the fluid. A (faulty) completely closed servo valve, however, leads to an increase in pressure in the pump flow 9, which cannot be prevented by opening the valve 8.
  • the two-way solenoid valve 12 in connection with the control device 13 thus enables the functions of conventional limit valves for the maximum steering lock, of pressure limit valves and of suction valves.
  • the arrangement described so far can be kept cheaper in terms of material and assembly costs than conventional steering systems, in which a total of up to four purely mechanical valves are used, which correspond to up to three different types.
  • sensors 14 and 15 as well as control unit 13 and possibly sensor 16 are also available anyway, so that the corresponding functions only have to be implemented.
  • the power steering can be controlled via the two-way solenoid valve 12, which takes into account the driving states determined in each case.

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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

The invention relates to a hydraulically assisted steering system for a motor vehicle. An electromagnetic valve (12) is associated with a hydraulic system and directly or indirectly connects the working areas (3,4) when said valve is in an open position. This dispenses with conventional mechanical pressure limiting valves, feed valves and end stop valves.

Description

Ventilanordnung für ServolenkungenValve arrangement for power steering
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulisch unterstützte Lenkung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 oder 2.The present invention relates to a hydraulically assisted steering system for a motor vehicle with the features of the preambles of claims 1 or 2.
Derartige Lenkungen sind aus der Praxis bekannt. Sie sind beispielsweise in dem Fachbuch „Fahrwerktechnik: Lenkanlagen und Hilfskraftlenkungen", Vogel Buch-Verlag, Würzburg (1992) beschrieben. Auf der Seite 130 ist eine Kugelumlauflenkung mit einer externen Flügelzellenpumpe, einem Lenkventil und einem Lenkgehäuse dargestellt, wobei in dem Lenkgehäuse ein auf die Lenkwelle wirkender Arbeitskolben enthalten ist. Eine herkömmliche Servolenkung dieser Bauart weist neben dem Drehschieberoder Drehkolbenventil ein oder zwei Ventile zur Begrenzung des Ausschlags der Lenkwelle sowie ein Druckbegrenzungsventil und ein Nachsaugventil auf, wobei das Druckbegrenzungsventil den Druck im Vorlauf der Servolenkung nach oben hin begrenzt und dasSuch steering systems are known from practice. They are described, for example, in the specialist book "Chassis Technology: Steering Systems and Power Steering", Vogel Buch-Verlag, Würzburg (1992). On page 130, a recirculating ball steering system with an external vane pump, a steering valve and a steering housing is shown, one in the steering housing A conventional power steering system of this type has, in addition to the rotary slide valve or rotary piston valve, one or two valves for limiting the deflection of the steering shaft as well as a pressure limiting valve and a suction valve, the pressure limiting valve limiting the pressure upstream of the power steering and that
BESIÄΠGUNGSKOPIE Nachsaugventil bei ausgefallener Servounterstützung die manuelle Verdrängung des Hydraulikfluides aus einem Arbeitsraum über einen Bypass in den zweiten Arbeitsraum ermöglicht. Die Begrenzungsventile für den Winkel der Lenkwelle sind in dem Lenkgehäuse oder im Arbeitskolben selbst angeordnet und werden unmittelbar von der Lenkwelle zugeordneten Nocken oder durch Anschlag am Gehäuseboden betätigt. Bei Erreichen eines bestimmten Lenkwinkels stellen diese Anschlag- oderCRYSTAL COPY After-suction valve in the event of a failed servo support enables the hydraulic fluid to be manually displaced from one work area via a bypass into the second work area. The limit valves for the angle of the steering shaft are arranged in the steering housing or in the working piston itself and are actuated directly by cams assigned to the steering shaft or by a stop on the housing base. When a certain steering angle is reached, these stop or
Begrenzungsventile eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen des Arbeitskolbens her. Dabei reduziert sich die Servounterstützung und der Lenkwinkel wird auf diese Art und Weise wirksam begrenzt.Limit valves establish a hydraulic connection between the two working spaces of the working piston. The power assistance is reduced and the steering angle is effectively limited in this way.
Für die beschriebene Lenkung ist deshalb der Einbau von insgesamt bis zu vier rein mechanischen Hydraulikventilen erforderlich, die den speziellen Anforderungen entsprechend gestaltet werden müssen und in die Lenkung eingebaut werden müssen. Hierdurch entstehen in der Praxis relativ hohe Kosten, da jedes einzelne Ventil für sich hergestellt, geprüft und fluiddicht in das Lenksystem eingebaut werden muß.For the steering described, it is therefore necessary to install a total of up to four purely mechanical hydraulic valves, which must be designed according to the special requirements and must be installed in the steering. This results in relatively high costs in practice, since each individual valve has to be manufactured, tested and installed in a fluid-tight manner in the steering system.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die geschilderten Funktionen mit einer einfacheren Ventilanordnung zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilanordnung bereitzustellen, die in Abhängigkeit der Fahrzustände des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Funktionsweisen ermöglicht .It is therefore an object of the present invention to ensure the functions described with a simpler valve arrangement. In addition, it is an object of the present invention to provide a valve arrangement which enables different functions depending on the driving conditions of the motor vehicle.
Diese Aufgabe wird bei einer Kugelumlauflenkung von einer Lenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bei einer Zahnstangenlenkung von einer Lenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.This object is in a recirculating ball steering from a steering system with the features of claim 1 and at a Rack and pinion steering solved by a steering system with the features of claim 2.
Weil dem Hydrauliksystem ein elektromechanisches Ventil zugeordnet ist, das im geöffneten Zustand die Arbeitsräume hydraulisch verbindet, kann die Arbeitsweise der Servolenkung in Abhängigkeit von den Meßergebnissen elektrischer Sensoren oder sonstigen Steuerbefehlen beeinflußt werden. Insbesondere ist es möglich, über einen die Radwinkelstellung der gelenkten Räder oder auch die Lenkradposition überwachenden Sensor ab einem wählbaren Radeinschlagswinkel die Servounterstützung durch Verbindung der beiden Arbeitsräume zu reduzieren oder abzuschalten, so daß die Funktion des Lenkwinkelbegrenzungsventils übernommen wird.Because the hydraulic system is assigned an electromechanical valve which hydraulically connects the working spaces in the open state, the operation of the power steering can be influenced depending on the measurement results of electrical sensors or other control commands. In particular, it is possible, via a sensor monitoring the wheel angle position of the steered wheels or the steering wheel position, to reduce or switch off the servo assistance from a selectable steering angle by connecting the two work spaces, so that the function of the steering angle limiting valve is taken over.
Dabei ist vorteilhaft, wenn eine elektronische Schaltung zur Ansteuerung des Ventils und zur Steuerung der Druckdifferenz in den Arbeitsräumen vorgesehen ist. Hierüber kann das Öffnen und Schließen des Ventils flexibel gehandhabt werden und gegebenenfalls sogar das Maß der Servounterstützung eingestellt werden.It is advantageous if an electronic circuit for controlling the valve and for controlling the pressure difference in the work rooms is provided. This allows the opening and closing of the valve to be handled flexibly and, if necessary, even the degree of servo assistance can be set.
Weiter ist von Vorteil, wenn wenigstens ein Sensor für die Position der Lenkung vorgesehen ist, wobei die Schaltung dazu eingerichtet ist, das Ventil in Abhängigkeit von dem Sensor anzusteuern. Auf diese Weise kann zunächst der bereits erwähnte Lenkanschlag durch Reduzierung der Servounterstützung simuliert werden. Es kann aber auch durch gezielte Beeinflussung der Servounterstützung in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel eine bestimmte Kennlinie der Servounterstützung erreicht werden. Wenn das Ventil bei Positionen der Lenkung, die einem maximal erwünschten Radwinkel entsprechen, geöffnet wird, wird zuverlässig verhindert, daß die Lenkung über diesen maximalen Radwinkel hinaus eingeschlagen wird und das Fahrzeug hierdurch Beschädigungen erfährt.It is also advantageous if at least one sensor is provided for the position of the steering, the circuit being set up to control the valve as a function of the sensor. In this way, the above-mentioned steering stop can be simulated by reducing the power assistance. However, a specific characteristic of the servo support can also be achieved by specifically influencing the servo support as a function of the steering angle. When the valve opens at steering positions that correspond to a maximum desired wheel angle is reliably prevented that the steering is turned beyond this maximum wheel angle and the vehicle is thereby damaged.
Wenn der Schaltung ein Sensor für die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und der maximal erwünschte Radwinkel in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit veränderlich ist, kann bei höheren Geschwindigkeiten ein Lenkanschlag verhindert werden, der zu unsicheren Fahrzuständen führen würde. Bei niedrigenIf the circuit is assigned a sensor for the speed of the motor vehicle and the maximum desired wheel angle is variable as a function of the speed, a steering stop can be prevented at higher speeds, which would lead to unsafe driving conditions. At low
Geschwindigkeiten, etwa bei Rangieren, kann andererseits ein Radwinkel zugelassen werden, der in dieser Größe im Normalbetrieb nicht erwünscht ist.At speeds, such as when maneuvering, on the other hand, a wheel angle can be permitted, which is not desirable in this size in normal operation.
Eine besonders kompakte Bauweise ergibt sich, wenn das Ventil innerhalb des Lenkgehäuses angeordnet ist. Das Ventil kann andererseits an einer besonders zugänglichen Stelle ohne Änderungen an bestehenden Lenkgehäusen montiert werden, wenn es außerhalb des Gehäuses, insbesondere im Bereich einer Hydraulikleitung angeordnet ist. Hier kann z. B. vorgesehen sein, daß der Vorlauf der Hydraulikpumpe und der Vorratsbehälter miteinander verbunden werden, wodurch die beiden Arbeitsräume der Servolenkung mittelbar hydraulisch gekoppelt werden. Der sich einstellende Effekt ist im wesentlichen der gleiche.A particularly compact design results if the valve is arranged inside the steering housing. On the other hand, the valve can be mounted in a particularly accessible location without changes to existing steering housings if it is arranged outside the housing, in particular in the area of a hydraulic line. Here z. B. be provided that the flow of the hydraulic pump and the reservoir are connected to each other, whereby the two working spaces of the power steering are indirectly hydraulically coupled. The effect is essentially the same.
Es ist weiter von Vorteil, wenn der Schaltung ein Drucksensor zugeordnet ist und das Ventil bei Erreichen eines bestimmten Drucks oder einer bestimmten Druckdifferenz geöffnet wird. Auf diese Weise ist der Wegfall des mechanischen Druckbegrenzungsventils realisierbar. Das Ventil kann auch eine autonome mechanische Druckbegrenzung bereitstellen, indem es ohne Ansteuerung von der Schaltung bei einer bestimmten Druckbeaufschlagung öffnet. Dies kann insbesondere bei kaltem Hydraulikfluid einem Überdruck im hydraulischen System vorbeugen, ohne daß die elektronische Schaltung hierfür ansprechen muß. Wenn bei einem Druckabfall im hydraulischen System das Ventil geöffnet wird, so wird bei ohnehin weggefallener Servounterstützung die rein mechanische Betätigung der Servolenkung durch Handkraft nicht beeinträchtigt, weil ein Bypass von einem Arbeitsraum zu dem anderen Arbeitsraum geschaffen wird. Entsprechendes gilt für den Fall, daß das Ventil im stromlosen Zustand geöffnet ist. Bei dieser Ausf hrungsform kann das Nachsaugventil entfallen, das ansonsten für diesen Fall vorgesehen ist.It is also advantageous if a pressure sensor is assigned to the circuit and the valve is opened when a certain pressure or a certain pressure difference is reached. In this way, the mechanical pressure relief valve can be eliminated. The valve can also provide an autonomous mechanical pressure limitation by operating at a certain point without triggering the circuit Pressurization opens. This can prevent overpressure in the hydraulic system, particularly in the case of cold hydraulic fluid, without the electronic circuit having to respond. If the valve is opened in the event of a drop in pressure in the hydraulic system, the purely mechanical actuation of the power steering by manual force is not impaired in any case because the servo support has ceased to exist anyway, because a bypass is created from one work area to the other work area. The same applies in the event that the valve is open when de-energized. In this embodiment, the suction valve, which is otherwise provided for this case, can be omitted.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn das Ventil im geöffneten Zustand einen Drosselquerschnitt darstellt, der bei Druckbeaufschlagung durch das Hydrauliksystem eine Mindestdruckdifferenz zwischen den Arbeitsraumen sicherstellt. Dies bewirkt, daß bei Ausfall des Druckbegrenzungsventils beispielsweise durch Kabelbruch im Fahrbetrieb die Lenkbarkeit des Fahrzeugs mit einem Mindestmaß an Servounterstützung sichergestellt st.Finally, it is advantageous if the valve in the open state represents a throttle cross section, which ensures a minimum pressure difference between the working spaces when the hydraulic system is pressurized. This has the effect that if the pressure relief valve fails, for example due to a broken cable while driving, the steerability of the vehicle is ensured with a minimum of servo assistance.
Im folgenden ist die vorliegende Erfindung anhand zweier Ausfuhrungsbeispiele für Kugelumlauflenkungen veranschaulicht. Entsprechendes gilt f r Zahnstangenlenkungen, auf die die Ausfuhrungsbeispiele ohne weiteres übertragbar sind. Es zeigen:The present invention is illustrated below with the aid of two exemplary embodiments for recirculating ball steering systems. The same applies to rack and pinion steering, to which the exemplary embodiments are readily transferable. Show it:
Figur 1: Ein Prmzipschaltbild einer hydraulischen Hilfskraftlenkung als Kugelumlauflenkung mit der neuen Ventilanordnung zur Verbindung der Arbeitsraume; sowieFIG. 1: A basic circuit diagram of a hydraulic power steering system as a recirculating ball steering system with the new valve arrangement for connecting the working spaces; such as
Figur 2: ein Schaltbild entsprechend Fig. 1 mit einer Verbindung des Pumpenvorlaufs und des Vorratsbehalters . In der Figur 1 ist ein erfmdungsgemaßes hydraulisches Lenksystem als Kugelumlauflenkung mit einem Lenkgehause 1 offenbart, in dem ein Arbeitskolben 2 mit zwei Arbeitsraumen 3 und 4 sowie eine Lenkwelle 5 angeordnet sind. Die Arbeitsraume 3 und 4 stehen über Hydraulikleitungen 6 bzw. 7 m t einem Servoventil 8 m Verbindung. Das Servoventil 8 wiederum ist über eine Hydraulikleitung 9 mit dem im Vorlauf einer Hydraulikpumpe 10 und über eine Hydraulikleitung 11 mit einem Vorratsbehalter oder Ölbehälter 18 verbunden. Die Arbeitsraume 3 und 4 sind untereinander über ein Zweiwege-Magnetventil 12 verbunden, das im Ruhezustand geöffnet st. Das Zweiwege-Magnetventil wird über ein Steuergerat 13 elektrisch angesteuert. Dem Steuergerat 13 werden elektrische Meßwerte eines Geschwindigkeitssensors 14 für die Fahrzeuggeschwindigkeit, einesFigure 2: a circuit diagram corresponding to Figure 1 with a connection of the pump flow and the reservoir. 1 shows a hydraulic steering system according to the invention as a recirculating ball steering system with a steering housing 1, in which a working piston 2 with two working spaces 3 and 4 and a steering shaft 5 are arranged. Working spaces 3 and 4 are connected via hydraulic lines 6 and 7 mt to a servo valve 8 m. The servo valve 8 is in turn connected via a hydraulic line 9 to the one in the flow of a hydraulic pump 10 and via a hydraulic line 11 to a reservoir or oil container 18. The working spaces 3 and 4 are connected to one another via a two-way solenoid valve 12, which is open in the idle state. The two-way solenoid valve is controlled electrically via a control device 13. The control device 13 receives electrical measured values of a speed sensor 14 for the vehicle speed, one
Drehwinkelsensors 15 für die aktuelle Winkelstellung der Lenkwelle 5 oder des Lenkrades sowie eines DrucksensorsAngle of rotation sensor 15 for the current angular position of the steering shaft 5 or the steering wheel and a pressure sensor
16 für den im Vorlauf 9 herrschenden Druck zugeleitet.16 for the pressure prevailing in the lead 9.
Die Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild entsprechend Fig. 1 m t einer Verbindung des Pumpenvorlaufs und des Vorratsbehalters. Gleiche Bauelemente sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.FIG. 2 shows a block diagram corresponding to FIG. 1 with a connection of the pump flow and the storage container. The same components are provided with the same reference numbers.
Im Betrieb arbeitet das insoweit beschriebene Lenksystem wie folgt: Bei laufender Hydraulikpumpe 10 wird im Lenkungskreislauf zunächst ein Olstro aufgebaut. Der daraus resultierende Druck wird über den Drucksensor 16 gemessen und an das Steuergerat 13 übermittelt. Im Betrieb gibt das Steuergerat 13 über eine SteuerleitungIn operation, the steering system described so far works as follows: With the hydraulic pump 10 running, an Olstro is first built up in the steering circuit. The resulting pressure is measured via the pressure sensor 16 and transmitted to the control device 13. In operation, the control device 13 outputs a control line
17 einen Ansteuerungsimpuls an das Magnetventil 12, das daraufhin die Verbindung zwischen den Hydraulikleitungen 6 und 7 schließt. Wenn jetzt über die Lenkung des Kraftfahrzeugs das Servoventil 8 angesteuert wird, wird der Vorlauf 9 mit einem der Arbeitsraume 3 oder 4 verbunden, so daß sich der in dem Lenkgehause 1 beweglich angeordnete Kolben 2 in die jeweils von dem Arbeitsraum 3 oder 4 wegweisende Richtung bewegt, über die Verzahnung des Arbeitskolbens wird dann die Lenkwelle 5 entsprechend gedreht und die Lenkung des Kraftfahrzeugs betätigt. Der Drehwinkelsensor 15 übermittelt die aktuelle Stellung der Lenkwelle 5 oder des Lenkrades an das Steuergerat 13. Der Geschwindigkeitssensor 14 übermittelt ebenfalls als elektrisches Signal die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs an das Steuergerat 13.17 a control pulse to the solenoid valve 12, which then closes the connection between the hydraulic lines 6 and 7. If now about the steering of the Motor vehicle, the servo valve 8 is controlled, the flow 9 is connected to one of the working spaces 3 or 4, so that the piston 2 movably arranged in the steering housing 1 moves in the direction pointing away from the working space 3 or 4, via the teeth of the working piston the steering shaft 5 is then rotated accordingly and the steering of the motor vehicle is actuated. The angle of rotation sensor 15 transmits the current position of the steering shaft 5 or the steering wheel to the control unit 13. The speed sensor 14 likewise transmits the driving speed of the motor vehicle to the control unit 13 as an electrical signal.
Das Steuergerat 13 beeinflußt die Funktion der Lenkung m Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren 14, 15 und 16. Wenn der maximal zulassige Lenkeinschlag über den Drehwinkelsensor 15 der Lenkwelle 5 festgestellt wird, öffnet das Steuergerat 13 das Zweiwege-Magnetventil 12, so daß eine unmittelbare hydraulische Verbindung zwischen den Leitungen 6 und 7 und damit ein Druckausgleich m den Arbeitsraumen 3 und 4 erfolgt. Damit wird die Servounterstützung der Lenkung reduziert und der am Lenkrad des Kraftfahrzeugs spurbare ansteigende Kraftaufwand simuliert einen mechanischen Anschlag der Lenkung. Ein weiterer Lenkeinschlag in der eingeschlagenen Richtung unterbleibt deshalb im allgemeinen. Beschädigungen des Kraftfahrzeuges oder sonstige unerwünschte Folgen eines zu großen Radeinschlagwinkels werden auf diese Weise sicher vermieden. Der Punkt der Öffnung des Magnetventils 12 bei Erreichen bestimmter Radeinschlagswinkel kann in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitssensor 14 verändert werden. So kann z. B. bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit der maximale Lenkeinschlag begrenzt werden, indem das Magnetventil 12 schon bei einem geringeren Radwinkel öffnet als im Stillstand. Auf diese Weise lassen sich die Lenkeinschlage wahrend der Fahr auf einen Bereich begrenzen, der sichere Fahrzustande gewahrleistet .The control device 13 influences the function of the steering m as a function of the signals from the sensors 14, 15 and 16. If the maximum permissible steering lock is determined via the angle of rotation sensor 15 of the steering shaft 5, the control device 13 opens the two-way solenoid valve 12, so that an immediate hydraulic connection between the lines 6 and 7 and thus a pressure equalization in the working spaces 3 and 4. This reduces the power assistance to the steering and the increasing effort that can be felt on the steering wheel of the motor vehicle simulates a mechanical stop on the steering. A further steering lock in the chosen direction is therefore generally avoided. Damage to the motor vehicle or other undesirable consequences of a wheel angle that is too large are reliably avoided in this way. The point at which the solenoid valve 12 opens when certain wheel lock angles are reached can be changed as a function of the speed sensor 14. So z. B. limits the maximum steering angle at a certain driving speed be by the solenoid valve 12 opens at a smaller wheel angle than at a standstill. In this way, the steering locks during driving can be limited to an area that ensures safe driving conditions.
Schließlich ermittelt das Steuergerat 13 den Druck im Vorlauf 9 über den Sensor 16 und kann bei einem vollständigen Druckabfall das Magnetventil 12 offnen. Der Effekt dieser Schaltmoglichkeit besteht darin, daß bei ohnehin entfallener Servounterstützung eine manuelle Betätigung der Lenkung nicht zusätzlich durch einen großen Stromungswiderstand des Hydraulikflu ds von einem Arbeitsraum 3, 4 in den jeweils anderen Arbeitsraum 4, 3 behindert wird. Sollte der Druck im Vorlauf 9 zu hoch sein, so kann die Steuerung 13 ebenfalls das Magnetventil 12 offnen, um einen Druckabbau zu ermöglichen und damit eine Beschädigung der Pumpe oder des Hydrauliksystems zu vermeiden. Schließlich kann das Steuergerat 13 das Zweiwege-Magnetventil auch gepulst oder getaktet ansteuern, so daß eine Druckbegrenzung oder Druckreduzierung im Vorlauf der Servolenkung realisiert werden kann.Finally, the control device 13 determines the pressure in the supply line 9 via the sensor 16 and can open the solenoid valve 12 in the event of a complete pressure drop. The effect of this switching possibility is that manual servicing of the steering is not additionally hampered by a large flow resistance of the hydraulic fluid from one working space 3, 4 into the other working space 4, 3 in any case if there is no servo assistance. If the pressure in the flow line 9 is too high, the controller 13 can also open the solenoid valve 12 in order to allow a pressure reduction and thus to avoid damage to the pump or the hydraulic system. Finally, the control device 13 can also control the two-way solenoid valve in a pulsed or clocked manner, so that a pressure limitation or pressure reduction can be implemented in the flow of the power steering.
Die Ausfuhrungsform nach Fig. 1 hat den Vorteil, daß bei einem Ansprechen der Uberdruckbegrenzung das Hydraulikfluid durch einen relativ langen Kreislauf gepumpt wird und somit eine relativ große Menge umgewalzt wird. Dies verhindert eine überhitzung und Beschädigung des Fluids . Ein (fehlerhaft) vollständig geschlossenes Servoventil fuhrt jedoch zu einem Druckanstieg im Pumpenvorlauf 9, der durch Öffnung des Ventils 8 nicht verhindert werden kann. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist vorteilhaft, daß die Überdruckfunktion des Ventils 12 zum Schutz des Hydrauliksystems auch dann gewährleistet ist, wenn das Servoventil 8 blockiert ist.The embodiment according to FIG. 1 has the advantage that when the overpressure limitation responds, the hydraulic fluid is pumped through a relatively long circuit and thus a relatively large amount is circulated. This prevents overheating and damage to the fluid. A (faulty) completely closed servo valve, however, leads to an increase in pressure in the pump flow 9, which cannot be prevented by opening the valve 8. In the embodiment according to FIG. 2, it is advantageous that the overpressure function of the valve 12 for protecting the hydraulic system is ensured even when the servo valve 8 is blocked.
Das Zweiwege-Magnetventil 12 in Verbindung mit dem Steuergerät 13 ermöglicht also die Funktionen von herkömmlichen Begrenzungsventilen für den maximalen Lenkeinschlag, von Druckbegrenzungsventilen und von Nachsaugventilen . Die insoweit beschriebene Anordnung kann von Material- und Montagekostenaufwand her günstiger gehalten werden als herkömmliche Lenksysteme, bei denen insgesamt bis zu vier rein mechanische Ventile eingesetzt werden, die bis zu drei verschiedenen Baumustern entsprechen. Bei Fahrzeugen mit umfangreicher Bordelektronik stehen zudem die Sensoren 14. und 15 sowie das Steuergerät 13 und eventuell der Sensor 16 ohnehin zur Verfügung, so daß die entsprechenden Funktionen lediglich implementiert werden müssen.The two-way solenoid valve 12 in connection with the control device 13 thus enables the functions of conventional limit valves for the maximum steering lock, of pressure limit valves and of suction valves. The arrangement described so far can be kept cheaper in terms of material and assembly costs than conventional steering systems, in which a total of up to four purely mechanical valves are used, which correspond to up to three different types. In vehicles with extensive on-board electronics, sensors 14 and 15 as well as control unit 13 and possibly sensor 16 are also available anyway, so that the corresponding functions only have to be implemented.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Lenksystemen mit rein mechanischen Ventilen kann darüber hinaus eine kennfeidabhängige Steuerung der Servolenkung über das Zweiwege-Magnetventil 12 erfolgen, die die jeweils festgestellten Fahrzustände berücksichtigt. In contrast to the conventional steering systems with purely mechanical valves, the power steering can be controlled via the two-way solenoid valve 12, which takes into account the driving states determined in each case.

Claims

P a te n t an s p rü ch eP a te n t an s r uch e
Hydraulisch unterstützte Lenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Hydrauliksystem sowie mit einem Lenkgehäuse (1), in dem eine Lenkwelle (5) drehbar gelagert ist, mit einem drehfest mit der Lenkwelle verbundenen Zahnsegment, das mit einer Verzahnung eines Arbeitskolbens (2) in Eingriff steht, wobei der Arbeitskolben (2) zwei hydraulisch beaufschlagbare Arbeitsräume (3,4) begrenzt, bei deren Beaufschlagung der Arbeitskolben (2) eine Linearbewegung und die Lenkwelle (5) eine Drehbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hydrauliksystem ein elektromechanisches Ventil (12) zugeordnet ist, das im geöffneten Zustand die Arbeitsräume (3,4) hydraulisch mittelbar oder unmittelbar verbindet.Hydraulically assisted steering for a motor vehicle, with a hydraulic system and with a steering housing (1), in which a steering shaft (5) is rotatably mounted, with a toothed segment connected in a rotationally fixed manner to the steering shaft, which meshes with a toothing of a working piston (2) , wherein the working piston (2) delimits two working spaces (3, 4) which can be acted upon hydraulically, when the working piston (2) is acted upon by a linear movement and the steering shaft (5) performs a rotating movement, characterized in that the hydraulic system has an electromechanical valve (12) is assigned that hydraulically connects the work rooms (3, 4) directly or indirectly in the open state.
Hydraulisch unterstützte Lenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Hydrauliksystem sowie mit einem Lenkgehäuse, in dem eine Zahnstange verschieblich gelagert ist, mit einem der Zahnstange zugeordneten Arbeitskolben, der zwei hydraulisch beaufschlagbare Arbeitsräume (3,4) begrenzt, bei deren Beaufschlagung der Arbeitskolben und die Zahnstange eine Linearbewegung ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hydrauliksystem ein elektromechanisches Ventil (12) zugeordnet ist, das im geöffneten Zustand die Arbeitsräume (3,4) hydraulisch mittelbar oder unmittelbar verbindet.Hydraulically assisted steering for a motor vehicle, with a hydraulic system and with a steering housing in which a toothed rack is displaceably mounted, with a working piston assigned to the toothed rack, which delimits two working spaces (3, 4) which can be acted upon hydraulically, when the working piston and the toothed rack are acted upon perform a linear movement, thereby characterized in that the hydraulic system is assigned an electromechanical valve (12) which, in the open state, hydraulically or directly connects the working spaces (3, 4).
3. Lenkung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Schaltung3. Steering according to claim 1 or claim 2, characterized in that an electronic circuit
(13) zur Ansteuerung des Ventils (12) zur Steuerung der Druckdifferenz in den Arbeitsräumen (3,4) vorgesehen ist.(13) for controlling the valve (12) for controlling the pressure difference in the work rooms (3,4) is provided.
4. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor4. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor
(15) für die Position der Lenkung vorgesehen ist, wobei die Schaltung dazu eingerichtet ist, das Ventil (12) in Abhängigkeit von dem Sensor (15) anzusteuern.(15) is provided for the position of the steering, the circuit being set up to control the valve (12) as a function of the sensor (15).
5. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) bei Positionen der Lenkung, die einem maximal erwünschten Radwinkel entsprechen, geöffnet wird.5. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the valve (12) is opened at positions of the steering which correspond to a maximum desired wheel angle.
6. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltung (13) ein Sensor (14) für die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und daß der maximale erwünschte Radwinkel in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit veränderlich ist.6. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit (13) is assigned a sensor (14) for the speed of the motor vehicle and that the maximum desired wheel angle is variable as a function of the speed.
7. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) innerhalb des Lenkgetriebes (1) angeordnet ist.7. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the valve (12) is arranged within the steering gear (1).
8. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) außerhalb des Lenkgetriebes (1) angeordnet, insbesondere einer Hydraulikleitung (6,7,9) zugeordnet ist.8. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the valve (12) arranged outside the steering gear (1), is particularly assigned to a hydraulic line (6, 7, 9).
9. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltung (13) ein Drucksensor (16) zugeordnet ist und daß das Ventil (12) bei Erreichen eines bestimmten Drucks oder einer bestimmten Druckdifferenz geöffnet wird.9. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit (13) is associated with a pressure sensor (16) and that the valve (12) is opened when a certain pressure or a certain pressure difference is reached.
10. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) ohne Ansteuerung von der Schaltung (13) bei einer bestimmten Druckbeaufschlagung öffnet.10. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the valve (12) opens without activation of the circuit (13) at a certain pressurization.
11. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) bei einem vollständigen Druckabfall im hydraulischen System geöffnet wird.11. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the valve (12) is opened in the event of a complete pressure drop in the hydraulic system.
12. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) im stromlosen Zustand geöffnet ist.12. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the valve (12) is open in the de-energized state.
13. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12) im geöffneten Zustand einen Drosselquerschnitt darstellt, der bei Druckbeaufschlagung durch das Hydrauliksystem eine Mindestdruckdifferenz zwischen den Arbeitsräumen (3,4) sicherstellt. 13. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the valve (12) in the open state represents a throttle cross-section, which ensures a minimum pressure difference between the working spaces (3,4) when pressurized by the hydraulic system.
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