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DE10351768A1 - Automotive power-assisted steering system has superimposed variable steering mechanism - Google Patents

Automotive power-assisted steering system has superimposed variable steering mechanism Download PDF

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DE10351768A1
DE10351768A1 DE10351768A DE10351768A DE10351768A1 DE 10351768 A1 DE10351768 A1 DE 10351768A1 DE 10351768 A DE10351768 A DE 10351768A DE 10351768 A DE10351768 A DE 10351768A DE 10351768 A1 DE10351768 A1 DE 10351768A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steering
steering system
pump
motor vehicle
power
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Withdrawn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
DE10351768A
Other languages
German (de)
Inventor
Steffen Dr. Müller
Reidar Fleck
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE10351768A priority Critical patent/DE10351768A1/en
Priority to EP04103626A priority patent/EP1508498B1/en
Priority to DE200450003374 priority patent/DE502004003374D1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

An automotive power-assisted steering system (10) has a steering wheel (12) and shaft operating through a steering gear (14) with a servo unit (20). The steering column is further linked to a superimposed variable steering mechanism (68). The superimposed unit regulates the angle to which the front wheels are redirected. The servo-unit (20) regulates the function 'hand-applied steering moment'.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer Lenkhandhabe zum Vorgeben eines Handmoments eines Fahrers des Kraftfahrzeugs an einem Lenkgetriebe, welches zum Einstellen eines Radlenkwinkels am Kraftfahrzeug dient, einer Servolenkeinrichtung zum zusätzlichen Einleiten eines im Betrag variablen Servo-Moments an dem Lenkgetriebe und einer Überlagerungslenkeinrichtung zum Überlagern eines im Betrag variablen Überlagerungswinkels an dem Lenkgetriebe. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Lenksystems in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug.The The invention relates to a steering system for a particular two-lane Motor vehicle with a steering handle for setting a hand moment of a Driver of the motor vehicle to a steering gear, which for adjusting a Radlenkwinkels serves on the motor vehicle, a power steering device for additional Introducing an amount of variable servo torque to the steering gear and a superposition steering device to overlay an amount of variable overlay angle on the steering gear. Furthermore, the invention relates to the use Such a steering system in a vehicle, in particular a Motor vehicle.

Bei heutigen Kraftfahrzeugen wird eine Vielzahl unterschiedlicher Lenksysteme verwendet. Die einfachsten dieser Lenksysteme übertragen einen vom Fahrer an einer Lenkhandhabe in Gestalt eines Lenkrades vorgegebenen Lenkwinkel und ein vorgegebenes Handmoment ohne jegliche Kraft- oder Momenten-Unterstützung über ein Lenkgetriebe auf lenkbare Fahrzeugräder. Durchaus üblich sind heutzutage aber Lenksysteme mit einer Kraft- bzw. Momenten-Unterstützung bzw. Überlagerung.at Today's vehicles are a variety of different steering systems uses. The simplest of these steering systems transmit one from the driver on a steering handle in the form of a steering wheel predetermined steering angle and a given hand moment without any power or torque support over Steering gear on steerable vehicle wheels. Quite common but nowadays steering systems with a force or torque support or superimposition.

Eine Momenten-Überlagerung können beispielsweise Servolenkungen vornehmen, bei denen mit Hilfe eines Servomotors an dem Lenkgetriebe des Lenksystems ein zusätzliches Servomoment eingeleitet wird. Wie bei unterstützungsfreien Lenksystemen üblich, bleibt bei der Überlagerung die Zuordnung zwischen dem Winkel der Lenkhandhabe und dem Winkel der Fahrzeugräder erhalten.A Moments overlay can For example, make power steering, where using a Servomotor to the steering gear of the steering system an additional Servo moment is initiated. As usual with support-free steering systems, remains in the overlay the association between the angle of the steering handle and the angle the vehicle wheels receive.

Das Servomoment wird beispielsweise mit einem hydraulischen Gleichlaufzylinder erzeugt, der mittels einer Lenkhilfepumpe mit Hydraulikfluid versorgt wird. Unterschieden werden bei solchen Servolenkeinrichtungen Systeme mit hydraulisch offener Mitte ("Open-Center-Lenksystem") und Systeme mit hydraulisch geschlossener Mitte ("Closed-Center-Lenksystem"). Bei Systemen mit hydraulisch offener Mitte ist ein lastfrei offenes Lenkhilfeventil vorgesehen, durch welches das Hydraulikfluid andauern und insbesondere auch ohne einen Lenkungseinschlag umgewälzt wird. Bei Systemen mit hydraulisch geschlossener Mitte wird eine Lenkhilfepumpe bedarfsgerecht gesteuert.The Servo torque is, for example, with a hydraulic synchronizing cylinder generated, which supplies by means of a power steering pump with hydraulic fluid becomes. Differences are in such power steering systems with hydraulically open center ("open-center steering system") and systems with hydraulic closed center ("closed center steering system"). For systems with hydraulically open center is a load-free open steering assistance valve provided, through which the hydraulic fluid persist and in particular is also circulated without a steering turn. For systems with hydraulically closed center is a power steering pump as needed controlled.

In der Kraftfahrzeugentwicklung werden zurzeit verstärkt Anstrengungen unternommen, mit einem Lenksystem eine so genannte Steer-by-Wire-Funktionalität zu erreichen. Dies bedeutet, dass an den lenkbaren Fahrzeugrädern auch ein von der Lenkvorgabe des Fahrers abweichender Lenkwinkel eingestellt werden kann. Ferner ist es erwünscht, dass dem Fahrer an seiner Lenkhandhabe ein frei wählbares Unterstützungs- oder Gegenmoment zu dem von ihm eingebrachten Handmoment entgegengebracht werden kann, so dass der Fahrer gezielt eine vorbestimmte Rückmeldung an der Lenkhandhabe erhält.In Motor vehicle development is currently being stepped up undertaken to achieve steer-by-wire functionality with a steering system. This means that on the steerable vehicle wheels also one of the steering specification the driver's deviating steering angle can be adjusted. Further is it desirable that the driver at his steering handle a freely selectable support or counter-moment to the introduced by him hand moment can be, so that the driver targeted a predetermined feedback receives at the steering handle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein serienfähiges Lenksystem mit voller Steer-by-Wire-Funktionalität bereitzustellen, bei dem auf kostengünstige Weise eine freie und unabhängige Regelung eines Radlenkwinkels und eines Handmomentes möglich sind.Of the Invention is based on the object a series-capable steering system with full Steer-by-wire functionality provide, in a cost effective manner, a free and independent Control of a wheel steering angle and a manual torque are possible.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Lenksystem der eingangs genannten Art gelöst, bei dem mit der Überlagerungslenkeinrichtung die Funktion "Regelung des Radlenkwinkels" und mit der Servolenkeinrichtung die Funktion "Regelung des Handmomentes" ausgeführt wird.The Task is according to the invention with a steering system of the type mentioned above, in the case of the superposition steering device the function "regulation of the wheel steering angle "and with the power steering device, the function "control of the manual torque" is performed.

Die Erfindung nutzt bei bekannten Lenksystemen vorhandene Lenkeinrichtungen und führt diesen gezielt neue und aufeinander abgestimmte Funktionen des Lenkens und des Simulierens von Lenkmomenten zu. Während bei bekannten Lenksystemen mit Hilfe der Servolenkeinrichtung das Bewegen von Fahrzeugrädern unterstützt wird, wird erfindungsgemäß die Servolenkeinrichtung zum Erzeugen eines für den Fahrer erlebbaren Handmomentes genutzt. Die Lenkwinkel der Fahrzeugräder werden erfindungsgemäß mit Hilfe der Lenkhandhabe eingestellt, wobei über die Überlagerungslenkung beliebige Radlenkwinkel überlagert werden können.The Invention utilizes existing steering systems in known steering systems and leads These purposefully new and coordinated functions of steering and simulating steering moments. While in known steering systems supporting the movement of vehicle wheels with the aid of the power steering device According to the invention, the power steering device to generate a for used the driver experienceable hand moment. The steering angle of the vehicle wheels according to the invention with the help set the steering handle, with the overlay steering arbitrary Wheel steering angle superimposed can be.

Die Erfindung basiert dabei auf einer genauen Analyse der Nachteile bekannter Lenksysteme: Bekannte Zahnstangenhydrolenkungen, insbesondere Open-Center-Lenksysteme, ermöglichen weder eine freie und unabhängige Regelung eines Radlenkwinkels, noch eine freie und unabhängige Regelung eines Handmoments. Darüber hinaus ist bei Zahnstangenhydrolenkungen der Kraftstoffverbrauchsanteil selbst bei engergiesparenden Lenkhilfepumpen vergleichsweise hoch. Bekannte elektrische Servolenkungen ermöglichen ebenfalls keine freie und unabhängige Regelung eines Radlenkwinkels. Darüber hinaus ist das Leistungsvermögen von elektrischen Servolenkungen durch die Leistungsfähigkeit heutiger elektrischer 14V-Bordnetze auf Kompakt- und Mittelklassefahrzeuge ohne variable Lenkübersetzung und ohne Steer-by-Wire-Funktionalität beschränkt. Auch elektro-hydraulische Servolenkungen ermöglichen keine unabhängige Regelung von Radlenkwinkel und Handmoment. Sie weisen ebenfalls ein beschränktes Leistungsvermögen auf. Bekannte Kombinationen einer Überlagerungslenkeinrichtung mit einer Servotronic-Zahnstangenhydrolenkung bzw. einer Zahnstangen-Servolenkeinrichtung ermöglichen ebenfalls keine freie und unabhängige Regelung des Handmoments. Die Überlagerungslenkung solcher Kombinationen verursacht überdies einen hohen Kraftstoffverbrauchsanteil, da vergleichsweise größere Lenkhilfepumpen erforderlich sind.The invention is based on a detailed analysis of the disadvantages of known steering systems: Known rack hydrolysis, especially open-center steering systems, allow neither a free and independent control of Radlenkwinkels, nor a free and independent control of a manual torque. In addition, in rack-and-pinion power steering systems, the fuel consumption rate is comparatively high even with the low-power steering power pumps. Known electric power steering systems also do not allow free and independent control of a wheel steering angle. In addition, the performance of electric power steering systems is limited by the performance of today's 14V electrical wiring systems to compact and mid-range vehicles without variable steering ratio and steer-by-wire functionality. Also electro-hydraulic power steering systems do not allow independent control of wheel steering angle and manual torque. They also have a limited capacity. Known combinations of a superposition steering device with a Servotronic rack and pinion power steering or a rack-and-pinion steering device also do not allow free and independent control of the manual torque. The superposition steering such combinations also causes a high fuel consumption, since comparatively larger power steering pumps are required.

Erfindungsgemäß werden demgegenüber – aufbauend auf bekannten und bewährten Serien-Lenksystemen – einzelnen Teilsystemen gezielte Funktionsbereiche zugewiesen, die aufgrund einer entsprechenden erfindungsgemäßen Regelung der Teilsysteme zu einer neuen und bisher nicht gekannten Funktionalität führen. So wird gemäß der Erfindung durch die gezielte Zuordnung der Funktionalitäten "Regelung des Handmoments" und "Regelung des Radlenkwinkels" volle Steer-by-Wire-Funktionalität geschaffen.According to the invention in contrast - building on known and proven Series steering systems - single Subsystems assigned specific functional areas due to a corresponding regulation of the subsystems according to the invention lead to a new and previously unknown functionality. So is according to the invention Full steer-by-wire functionality created by the targeted assignment of the functions "control of the manual torque" and "control of the wheel steering angle".

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lenksystems ist die Überlagerungslenkeinrichtung mit einem Überlagerungsgetriebe unter Beibehaltung einer mechanischen Koppelung zwischen der Lenkhandhabe und dem Lenkgetriebe gestaltet. Mit der derartigen Überlagerungslenkung wird dem vom Fahrer eingestellten Handlenkwinkel ein zusätzlicher Lenkwinkel überlagert. Eine solche mechanische Koppelung ist insbesondere bei einem Ausfall der fremdgesteuerten Funktionen des erfindungsgemäßen Lenksystems aus sicherheitstechnischen Gründen wünschenswert.at An advantageous development of the steering system according to the invention is the overlay steering device with a superposition gearbox while maintaining a mechanical coupling between the steering handle and the steering gear designed. With such overlay steering the driver's steering angle set becomes an additional one Steering angle superimposed. A Such mechanical coupling is especially in case of failure the externally controlled functions of the steering system according to the invention for safety reasons desirable.

Die erfindungsgemäße Servolenkeinrichtung ist vorteilhaft mit einer von einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs angetriebenen Pumpe versehen. Alternativ oder zusätzlich kann eine von einem separaten Elektromotor angetriebene Lenkhilfepumpe vorgesehen sein.The inventive power steering device is advantageous with one of a drive unit of the motor vehicle driven pump provided. Alternatively or additionally provided by a separate electric motor driven power steering pump be.

Damit der für den Antrieb der Lenkhilfepumpe erforderliche Kraftstoffverbrauchsanteil vergleichsweise gering ist, sollte der Förderstrom der Pumpe bedarfsgerecht geregelt werden. Eine solche bedarfsgerechte Regelung kann besonders vorteilhaft mittels einer Kupplung zwischen Pumpe und Antriebsaggregat, einer By-Pass-Ventil, einer Saugregelung und/oder einer Förderleistungs-Verstelleinrichtung geschehen.In order to the for the drive of the power steering pump required fuel consumption is comparatively low, the flow rate of the pump should meet demand be managed. Such needs-based regulation can be particularly Advantageously by means of a coupling between pump and drive unit, a by-pass valve, a suction control and / or a delivery rate adjustment device happen.

So liegt eine weitere zusätzliche oder alternative Möglichkeit der Reduzierung des anteiligen Kraftstoffverbrauchs darin, dass bei dem erfindungsgemäßen Lenksystem eine als Verstellpumpe ausgebildete Pumpe mit verstellbarer Förderleistung vorgesehen wird. Eine solche Pumpe kann bedarfsgerecht in ihrer Förderleistung und damit in ihrer Leistungsaufnahme geregelt werden.So is another additional or alternative possibility the reduction of the proportionate fuel consumption in that in the steering system according to the invention designed as a variable displacement pump with adjustable capacity is provided. Such a pump can be tailored to your needs output and thus be regulated in their power consumption.

Die Servolenkeinrichtung sollte ferner vorteilhaft mit einem von einer Pumpe versorgten Druckspeicher versehen sein, so dass starke Druckschwankungen vermieden sind und das Lenksystem beispielsweise auch bei einem Stillstand des Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs zumindest über eine gewisse Zeitdauer wie gewünscht betrieben werden kann. Mit dieser Funktion können beispielsweise nach einem Einparken des Kraftfahrzeugs und einem Abstellen von dessen Antriebsmotor noch die Räder in Geradeaus-Stellung gelenkt werden.The Power steering device should also be advantageous with one of a Pump supplied pressure accumulator must be provided, so that strong pressure fluctuations avoided and the steering system, for example, even at a Standstill of the drive unit of the motor vehicle at least over a certain Duration as desired can be operated. For example, you can use this function after a Parking the motor vehicle and a shutdown of the drive motor still the wheels in Straight ahead position.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäß vorgesehene und in einem Lenksystem integrierte Servolenkeinrichtung gemäß dem Closed-Center-Prinzip mit einem vollständig absperrbaren Servoantrieb versehen ist. Mit einer solchen Servolenkeinrichtung gemäß dem Closed-Center-Prinzip ist im Vergleich zu bekannten Zahnstangenhydrolenkungen eine erhebliche Verringerung des Kraftstoffverbrauchsanteils möglich. Bei einem Closed-Center-Lenksystem ermöglicht es ein Speicher, dass für eine bestimmte Zeit auch bei ausgeschalteter Servo-Pumpe mit Servo-Unterstützung gelenkt werden kann. Es können ferner hohe Lenkleistungen erbracht werden, so dass das Lenksystem für alle Fahrzeugtypen genutzt werden kann.Especially It is advantageous if the inventively provided and in a Steering system integrated power steering device according to the closed-center principle with a complete lockable servo drive is provided. With such a power steering device according to the closed-center principle is a significant compared to known rack-and-pinion power steering systems Reduction of fuel consumption possible. For a closed center steering system allows there is a memory for that steered for a certain time even with the servo pump switched off with servo assistance can be. It can Furthermore, high steering performance, so that the steering system for all Vehicle types can be used.

Das Absperren des Servoantriebs kann auf verschiedene vorteilhafte Arten, z.B. mit einem verstellbaren Wegeventil mit geringer Leckage in Neutralstellung oder mit einem Drehventil mit geringer Leckage in Neutralstellung erfolgen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Sitzventils, welches dann als elektrisch verstellbares Sitzventil mit oder ohne hydraulische Vorsteuerung oder als Sitzventil mit elektrisch verstellbarer hydraulischer Vorsteuerung gestaltet sein kann.The Shutting off the servo drive can be done in various advantageous ways, e.g. with an adjustable directional valve with low leakage in Neutral position or with a rotary valve with low leakage in Neutral position. Particularly advantageous is the use a seat valve, which then as an electrically adjustable seat valve with or without hydraulic pilot control or as seat valve with be designed electrically adjustable hydraulic pilot control can.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenksystems anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:following is an embodiment of a steering system according to the invention with the attached schematic drawings closer explained. It shows:

1 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Lenksystems. 1 a simplified illustration of a steering system according to the invention.

In 1 ist eine Lenksystem 10 für ein weiter nicht veranschaulichtes Kraftfahrzeug in Gestalt eines Personenkraftwagens veranschaulicht.In 1 is a steering system 10 illustrated for a further not illustrated motor vehicle in the form of a passenger car.

Das Lenksystem 10 wird über eine Lenkhandhabe 12 in Form eines Lenkrades von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt. Dabei wird von dem Fahrer grundsätzlich ein Handwinkel und ein Handmoment auf ein Lenkgetriebe 14 übertragen, von dem aus eine Zahnstange bzw. ein Lenkgestänge 16 betätigt und damit lenkbare Räder 18 des Kraftfahrzeugs bewegt werden.The steering system 10 is via a steering handle 12 operated in the form of a steering wheel by a driver of the motor vehicle. In this case, the driver basically a hand angle and a manual torque on a steering gear 14 transferred, from which a rack or a steering linkage 16 operated and thus steerable wheels 18 of the motor vehicle are moved.

Das Lenksystem 10 ist mit einer hydraulischen Servolenkeinrichtung 20 versehen, bei der an dem Lenkgestänge 16 ein Gleichlaufzylinder 22 mit einer ersten und einer zweiten Kammer 24 bzw. 26 für Hydraulikfluid vorgesehen ist. Zwischen den Kammern 24 und 26 ist ein verschiebbar gelagerter Kolben 28 angeordnet, der mit dem Lenkgestänge 16 kraftübertragend gekoppelt ist. In einer Verbindungsleitung zwischen den Kammern 24 und 26 ist eine Druckmesseinrichtung 30 angeordnet, um den Differenzdruck zwischen den Kammern 24 und 26 zu ermitteln.The steering system 10 is with a hydraulic power steering device 20 provided, at the on the steering linkage 16 a synchronous cylinder 22 with a first and a second chamber 24 respectively. 26 is provided for hydraulic fluid. Between the chambers 24 and 26 is a displaceably mounted piston 28 arranged with the steering linkage 16 coupled force-transmitting. In a connecting line between the chambers 24 and 26 is a pressure measuring device 30 arranged to the differential pressure between the chambers 24 and 26 to investigate.

Aus der ersten Kammer 24 ist eine erste hydraulische Leitung 32 und aus der zweiten Kammer 26 eine zweite hydraulische Leitung 34 zu einem elektromagnetisch fernsteuerbaren 4/4-Wegeventil 36 geführt. An dem 4/4-Wegeventil 36 sind ferner eine dritte hydraulische Leitung 38 sowie eine vierte hydraulische Leitung 40 angeschlossen. Diese hydraulische Leitung 40 ist zu einem Vorratsbehälter 42 geführt, während an der Leitung 38 mittels einer Lenkhilfepumpe 44 in Gestalt einer Konstantpumpe oder einer Verstellpumpe bedarfgerecht hydraulischer Druck erzeugt werden kann.From the first chamber 24 is a first hydraulic line 32 and from the second chamber 26 a second hydraulic line 34 to an electromagnetically remotely controllable 4/4-way valve 36 guided. At the 4/4-way valve 36 are also a third hydraulic line 38 and a fourth hydraulic line 40 connected. This hydraulic pipe 40 is to a storage container 42 guided while on the line 38 by means of a power steering pump 44 In the form of a constant pump or a variable displacement pump hydraulic pressure can be generated as needed.

Die Lenkhilfepumpe 44 wird dazu über eine fernsteuerbar zu betätigende Kupplung 46 von einem Antriebsaggregat 48 in Form eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs angetrieben. Die Lenkhilfepumpe 44 saugt dann aus dem oben erwähnten Vorratsbehälter 42 Hydaulikfluid an und fördert dieses durch ein Rückschlagventil 50 zu einem elektromagnetisch fernsteuerbaren Absperrventil 52. Vor dem Absperrventil 52 zweigt eine hydraulische Leitung zu einem Druckspeicher 54 ab, an der ferner einer Drucksensor 56 angeordnet ist. Bei geschlossenem Absperrventil 52 wird daher vorwiegend der Druckspeicher 54 mit Hydraulikfluid versorgt, während bei offenem Absperrventil 52 in der dritten Leitung 38 Druck bereitgestellt wird. An der Druckseite der Lenkhilfepumpe 44 ist ferner ein Überdruckventil 58 angeordnet, welches durch eine zugehörige hydraulische Leitung zu der vierten Leitung 40 und damit zum Vorratsbehälter 42 führt.The power steering pump 44 This is done via a remotely controllable clutch 46 from a drive unit 48 driven in the form of an internal combustion engine of the motor vehicle. The power steering pump 44 then sucks from the reservoir mentioned above 42 Hydaulic fluid and promotes this through a check valve 50 to an electromagnetic remotely controllable shut-off valve 52 , In front of the shut-off valve 52 branches a hydraulic line to a pressure accumulator 54 from, on the further a pressure sensor 56 is arranged. With closed shut-off valve 52 is therefore mainly the pressure accumulator 54 supplied with hydraulic fluid while with open shut-off valve 52 in the third line 38 Printing is provided. At the pressure side of the power steering pump 44 is also a pressure relief valve 58 arranged, which by an associated hydraulic line to the fourth line 40 and thus to the reservoir 42 leads.

Neben der Servolenkeinrichtung 20 ist bei dem Lenksystem 10 ferner eine Überlagerungslenkeinrichtung 60 vorgesehen, die insbesondere mittels eines Überlagerungsgetriebes 62 ausgebildet ist. Das Überlagerungsgetriebe 62 ist in einer Lenksäule 64 zwischen der Lenkhandhabe 12 und dem Lenkgetriebe 14 zwischengeschaltet und wird von einem Elektromotor 66 angetrieben.In addition to the power steering device 20 is in the steering system 10 Furthermore, a superposition steering device 60 provided, in particular by means of a superposition gear 62 is trained. The superposition gearbox 62 is in a steering column 64 between the steering handle 12 and the steering gear 14 Interposed and powered by an electric motor 66 driven.

Als weitere Bauelemente sind an dem Lenksystem 10 im Bereich der Lenksäule 64 eine Winkelmesseinrichtung 68 und eine Momentenmesseinrichtung 70 sowie ein elektronisches Steuergerät 72 vorgesehen. Das Steuergerät 72 ist über gestrichelt dargestellte Leitungen insbesondere mit den Messeinrichtungen 68 und 70, der Druckmesseinrichtung 30, dem Drucksensor 56 sowie dem 4/4-Wegeventil 36 und dem Absperrventil 52 betrieblich verbunden.As other components are on the steering system 10 in the area of the steering column 64 an angle measuring device 68 and a moment measuring device 70 as well as an electronic control unit 72 intended. The control unit 72 is shown by dashed lines, in particular with the measuring devices 68 and 70 , the pressure measuring device 30 , the pressure sensor 56 as well as the 4/4-way valve 36 and the shut-off valve 52 operationally connected.

Mit dem Lenksystem 10 und der zugehörigen Servolenkeinrichtung 20 sowie der Überlagerungslenkeinrichtung 60 ist insgesamt eine volle Steer-by-Wire-Funktionalität auf der Basis eines Closed-Center-Servosystems realisiert. Bei dem Lenksystem 10 wird dazu mit dem Überlagerungslenksystem 60 ein auf der Grundlage der an den Messeinrichtungen 68 und 70 ermittelten Winkel- und Momentenwerte sowie auf Basis weiterer fahrdynamischer Größen des zu steuernden Kraftfahrzeugs mit dem Steuergerät 72 ein erforderlicher Lenkwinkel vorbestimmt. Der Lenkwinkel wird dann durch entsprechende Einflussnahme auf die Überlagerungslenkeinrichtung 60 und deren Überlagerungsgetriebe 62 eingestellt.With the steering system 10 and the associated power steering device 20 as well as the overlay steering device 60 Overall, a full steer-by-wire functionality is realized on the basis of a closed-center servo system. In the steering system 10 becomes with the superposition steering system 60 a based on the at the metering facilities 68 and 70 determined angle and torque values as well as on the basis of further vehicle dynamics variables of the motor vehicle to be controlled with the control unit 72 a required steering angle predetermined. The steering angle is then by appropriate influence on the superposition steering 60 and their superposition gear 62 set.

Um zugleich dem Fahrer des Fahrzeugs ein vom eingestellten Radlenkwinkel unabhängiges Handmoment in Form eines Unterstützungs- oder Gegenmoments vorgeben zu können, wird durch das Steuergerät 72 und die Servolenkeinrichtung 20 sowie deren Gleichlaufzylinder 22 eine Kraft an dem Lenkgetriebe 14 erzeugt, die dann über die Lenksäule 64 als Handmoment an den Fahrer übermittelt wird.In order at the same time to be able to give the driver of the vehicle a manual torque in the form of a supporting or counter-torque independent of the set wheel steering angle, the control unit uses the control unit 72 and the power steering device 20 as well as their synchronous cylinder 22 a force on the steering gear 14 generated, then over the steering column 64 is transmitted as a manual torque to the driver.

Bei dieser Steuerung bzw. Regelung des Lenksystems 10 wird die Servolenkeinrichtung 20 gemäß dem Closed-Center-Prinzip betrieben, so dass die Lenkhilfepumpe 44 jeweils bedarfsgerecht in den Druckspeicher 54 oder die dritte Leitung 38 fördert und ansonsten möglichst stillgesetzt wird. Auf diese Weise kann das Lenksystem 10 insgesamt mit einem vergleichsweise niedrigem Kraftstoffverbrauchsanteil betrieben werden.In this control or regulation of the steering system 10 becomes the power steering device 20 operated in accordance with the closed-center principle, so that the power steering pump 44 each as needed in the accumulator 54 or the third line 38 promotes and otherwise shut down as possible. That way the steering system can 10 operated with a comparatively low fuel consumption.

1010
Lenksystemsteering system
1212
LenkhandhabeSteering handle
1414
Lenkgetriebesteering gear
1616
Lenkgestängesteering linkage
1818
Radwheel
2020
ServolenkeinrichtungPower steering device
2222
GleichlaufzylinderSynchronizing cylinder
2424
erste Kammerfirst chamber
2626
zweite Kammersecond chamber
2828
Kolbenpiston
3030
DruckmesseinrichtungPressure measuring device
3232
erste Leitungfirst management
3434
zweite Leitungsecond management
3636
4/4-Wegeventil4/4-way valve
3838
dritte Leitungthird management
4040
vierte Leitungfourth management
4242
Vorratsbehälterreservoir
4444
LenkhilfepumpePower steering pump
4646
Kupplungclutch
4848
Antriebsaggregatpower unit
5050
Rückschlagventilcheck valve
5252
Absperrventilshut-off valve
5454
Druckspeicheraccumulator
5656
Drucksensorpressure sensor
5858
ÜberdruckventilPressure relief valve
6060
ÜberlagerungslenkeinrichtungOverlay steering device
6262
ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
6464
Lenksäulesteering column
6666
Elektromotorelectric motor
6868
WinkelmesseinrichtungAngle measuring device
7070
MomentenmesseinrichtungMoment measuring device
7272
Steuergerätcontrol unit

Claims (9)

Lenksystem (10) für ein insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer Lenkhandhabe (12) zum Vorgeben eines Handmoments eines Fahrers des Kraftfahrzeugs an einem Lenkgetriebe (14), welches zum Einstellen eines Radlenkwinkels am Kraftfahrzeug dient, einer Servolenkeinrichtung (20) zum zusätzlichen Einleiten eines im Betrag variablen Servo-Moments an dem Lenkgetriebe (14) und einer Überlagerungslenkeinrichtung (60) zum Überlagern eines im Betrag variablen Überlagerungswinkels an dem Lenkgetriebe (14), dadurch gekennzeichnet, dass mit der Überlagerungslenkeinrichtung (60) die Funktion "Regelung des Radlenkwinkels" und mit der Servolenkeinrichtung (20) die Funktion "Regelung des Handmomentes" ausgeführt wird.Steering system ( 10 ) for a particular two-lane motor vehicle with a steering handle ( 12 ) for prescribing a manual torque of a driver of the motor vehicle to a steering gear ( 14 ), which serves for setting a wheel steering angle on the motor vehicle, a power steering device ( 20 ) for additionally introducing an amount variable servo torque on the steering gear ( 14 ) and a superposition steering device ( 60 ) for superimposing an amount of variable overlay angle on the steering gear ( 14 ), characterized in that with the superposition steering device ( 60 ) the function "regulation of the wheel steering angle" and with the power steering device ( 20 ) the "manual torque control" function is executed. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungslenkeinrichtung (60) mit einem Überlagerungsgetriebe (62) unter Beibehaltung einer mechanischen Koppelung zwischen der Lenkhandhabe (12) und dem Lenkgetriebe (14) gestaltet ist.Steering system according to claim 1, characterized in that the superposition steering device ( 60 ) with a superposition gear ( 62 ) while maintaining a mechanical coupling between the steering handle ( 12 ) and the steering gear ( 14 ) is designed. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkeinrichtung (20) mit einer von einem Antriebsaggregat (48) des Kraftfahrzeugs angetriebenen Pumpe (44) versehen ist.Steering system according to claim 1 or 2, characterized in that the power steering device ( 20 ) with one of a drive unit ( 48 ) of the motor vehicle driven pump ( 44 ) is provided. Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (44) mittels einer Kupplung (46) mit dem Antriebsaggregat (48) gekoppelt ist.Steering system according to claim 3, characterized in that the pump ( 44 ) by means of a coupling ( 46 ) with the drive unit ( 48 ) is coupled. Lenksystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (44) als Verstellpumpe mit verstellbarer Förderleistung gestaltet ist.Steering system according to claim 3 or 4, characterized in that the pump ( 44 ) is designed as a variable displacement pump with adjustable capacity. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkeinrichtung (20) mit einem von einer Pumpe (44) versorgten Druckspeicher (54) versehen ist.Steering system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the power steering device ( 20 ) with one of a pump ( 44 ) supplied pressure accumulator ( 54 ) is provided. Lenksystem nach einem Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkeinrichtung (20) gemäß dem Closed-Center-Prinzip mit einem vollständig absperrbaren Servoantrieb versehen ist.Steering system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the power steering device ( 20 ) is provided according to the closed-center principle with a fully lockable servo drive. Lenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Absperren des Servoantriebs ein Sitzventil vorgesehen ist.Steering system according to claim 7, characterized in that that a seat valve is provided for shutting off the servo drive. Verwendung eines Lenksystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug.Use of a steering system ( 10 ) according to one of claims 1 to 8 in a vehicle, in particular a motor vehicle.
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