DE10351769A1 - Lenksystem für ein insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug mit einem Druckspeicher - Google Patents

Abstract

Ein Lenksystem (10) für ein insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer Servolenkeinrichtung (24) zum Einleiten einer Servo-Kraft an einem Lenkgestänge (20) des Kraftfahrzeugs, die mit einer Pumpe (26) versehen ist, mit der wahlweise Hydraulikfluid in einen Druckspeicher (38) gefördert werden kann, ist erfindungsgemäß dahingehend verbessert, dass mit einer Steuereinrichtung (64) zum Steuern der Pumpe (26) der von der Pumpe (26) am Druckspeicher (38) bereitgestellte Speicherdruck in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eingestellt werden kann.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer Servolenkeinrichtung zum Einleiten einer Servo-Kraft an einem Lenkgestänge des Kraftfahrzeugs, die mit einer Pumpe versehen ist, mit der wahlweise Hydraulikfluid in einen Druckspeicher gefördert werden kann.
• Bei heutigen Kraftfahrzeugen sind neben einfachen Lenksystemen, bei denen ein von einem Fahrer vorgegebenes Lenksystem ohne jegliche Kraft- oder Momenten-Unterstützung auf lenkbare Fahrzeugräder übertragen wird, Lenksysteme mit einer Kraft- bzw. Momenten-Unterstützung durchaus üblich.
• Die Kraft- bzw. Momenten-Unterstützung wird in der Regel mit sogenannten Servolenkeinrichtungen vorgenommen, bei denen mit Hilfe eines Servoaggregats an einem Lenkgestänge bzw. Lenkgetriebe des Lenksystems ein zusätzliches Servomoment bzw. eine zusätzliche Servokraft eingeleitet wird. Als Servoaggregat dient beispielsweise eine Lenkhilfepumpe, mit der wahlweise Hydraulikfluid in einen hydraulischen Gleichlaufzylinder gefördert 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 andauernd und insbesondere auch ohne eines Lenkungseinschlags umgewälzt wird. Derartige Systeme weisen aufgrund der permanenten Umwälzung des Hydraulikfluids einen vergleichsweise schlechten Wirkungsgrad auf.
• Zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Servolenkeinrichtungen existieren zahlreiche Ansätze. So wird beispielsweise eine Servo-Pumpe nicht direkt von einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs angetrieben, sondern über einen Elektromotor. Der Förderstrom der Servo-Pumpe wird dann elektronisch geregelt. Beim Einlenken von Fahrzeugrädern wird die Drehzahl des Elektromotors hochgesetzt, sodass während des Lenkvorgangs der erforderliche Nennvolumenstrom zur Verfügung steht. Beim Fahren ohne Einlenken muss die Servo-Pumpe jedoch permanent mit einer Standby-Drehzahl betrieben werden, damit bei plötzlichen Lenkvorgängen der benötigte Volumenstrom sehr schnell zur Verfügung steht.
• Ein weiterer Ansatz zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Servolenkeinrichtungen stellen Systeme mit einem konstant gespeicherten Versorgungsdruck dar. Das Lenksystem wird hierbei mit einer geschlossenen Mitte ausgeführt (Closed-Center-Lenkung), d.h. während des Fahrens ohne Einlenken fließt kein Volumenstrom. Das von einer Servo-Pumpe geförderte Hydraulikfluid wird in einem Druckspeicher zwischengespeichert, sodass jederzeit hydraulische Energie für einen plötzlichen Lenkvorgang zur Verfügung steht. Der Druckspeicher wird durch ein gesteuertes Einschalten der Servo-Pumpe geladen. Nachdem ein gewünschter Systemdruck erreicht ist, kann die Servo-Pumpe wieder abgeschaltet werden. Mit einer derartigen Servolenkeinrichtung kann zwar grundsätzlich Energie eingespart werden, die Einsparung ist aber im Hinblick auf die bei heutigen Kraftfahrzeugen gewünschte Umweltverträglichkeit nicht ausreichend.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Lenksystem der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die für die Servolenkeinrichtung aufgebrachte Zusatzenergie weiter verringert wird.
• Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Lenksystem gelöst, wie es eingangs beschrieben worden ist und bei dem eine Steuereinrichtung zum Steuern der Servo-Pumpe vorgesehen ist, mittels der der von der Servo-Pumpe an einem Druckspeicher bereitgestellte Speicherdruck in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eingestellt werden kann.
• Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei bekannten Servolenkeinrichtungen, d.h. bei Lenksystemen mit einer konstanten bzw. stets gleichen Versorgungsdruck-Erzeugung an einem Druckspeicher, der tatsächlich für die Unterstützung des Fahrers beim Lenkvorgang benötigte Differenzdruck an einem Gleichlaufzylinder des Lenksystems oft sehr viel kleiner ist, als der im Druckspeicher zur Verfügung stehende konstante Versorgungsdruck. Der zu erzeugende, konstante Versorgungsdruck des Druckspeichers wird nämlich anhand der maximalen Lenkkräfte bei stehendem Fahrzeug ausgelegt. So wird beispielsweise bei einem erforderlichen Lenkdifferenzdruck von 10 bar und einem Speicherdruck von 100 bar 90% der beim Lenkvorgang eingeleiteten Energie in Verluste umgesetzt.
• Erfindungemäß wird zur Vermeidung dieses Umstandes gezielt eine Energieeinsparung erreicht, indem der im Druckspeicher bereitgestellte Speicherdruck an die jeweilige Fahrsituation angepasst wird. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten treten geringere Lenkkräfte auf, als bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten. Daher ist bei hohen Fahrgeschwindigkeiten der erforderliche Differenzdruck am Gleichlaufzylinder, der die Lenkunterstützung bewirkt, geringer als der erforderliche Differenzdruck bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten. Es bedarf also prinzipiell nur eines Speicherdrucks, der wenig über dem erforderlichen Differenzdruck liegt.
• Ein solcher Speicherdruck kann bereitgestellt werden, indem der von der Pumpe am Druckspeicher eingespeiste Systemdruck geschwindigkeitsabhängig eingestellt wird. Insbesondere kann somit bei langen Fahrten mit hoher Geschwindigkeit (beispielsweise bei einer langen Autobahnfahrt) der Speicherdruck auf einem niedrigen Niveau gehalten werden.
• Weil interne Leckagen am Gleichlaufzylinder und in der restlichen Servolenkeinrichtung überproportional mit dem anliegenden Systemdruck steigen, wird bei dem vergleichsweise niedrigen Systemdruck gemäß der Erfindung der Leckageanteil stark reduziert. Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Servo-Pumpe muss daher ein geringerer Leckageanteil ausgeglichen werden. Es ergibt sich insgesamt eine erhebliche Energieeinsparung. Darüber hinaus bietet die Erfindung den Vorteil, dass im Vergleich zu bekannten Lenksystemen an der Welle der Pumpe und bei entsprechender Ausgestaltung auch an der Kurbelwelle des die Pumpe antreibenden Verbrennungsmotors keine hohen Momentenbelastungen auftreten.
• Technisch kann der erfindungsgemäß geschwindigkeitsabhängig eingestellte Systemdruck in einzelnen Druckstufen bereitgestellt werden, die insbesondere für vorbestimmte Geschwindigkeitsbereiche realisiert werden. Bei einem Erreichen einer unteren Grenze einer Druckstufe schaltet die erfindungsgemäß vorgesehene Pumpe ein, und bei einem Erreichen der Obergrenze der Druckstufe entsprechend aus. Durch Einsatz einer im Volumenstrom kontinuierlich verstellbaren Pumpe (z.B. sauggeregelte Pumpe, Verstellpumpe oder elektrisch betriebene Konstantpumpe mit variabler Drehzahl) kann der Systemdruck in der Servolenkeinrichtung auch kontinuierlich über der Fahrgeschwindigkeit eingestellt werden. Dafür ist zwar unter Umständen ein höherer Regelungsaufwand erforderlich, dieser lohnt sich aber im Vergleich zu der erzielten Energieeinsparung.
• Der bei der erfindungsgemäßen Servolenkeinrichtung vorgesehene Druckspeicher bedarf, um hydraulische Energie speichern zu können, eines Vorspanndruckes, der beispielsweise durch ein komprimiertes Gasvolumen hinter einer flexiblen Wandung des Druckspeichers erzeugt wird. Liegt der Vorspanndruck über dem Systemdruck, so ist der Druckspeicher inaktiv und es wird kein Hydraulikfluid aufgenommen. Erreicht der Systemdruck der Vorspanndruck, so wird die flexible Wandung des Druckspeichers ausgelenkt und das Gasvolumen über den Vorspanndruck hinaus komprimiert. Die damit einhergehende Verringerung des Gasvolumens führt zu einer Vergrößerung des Hydraulikfluid-Volumens im Druckspeicher, welches unter Systemdruck steht und somit gespeicherte hydraulische Energie in Form eines Speicherdrucks darstellt. Diese gespeicherte Energie wird verwendet, um das Lenksystem in der vorgesehenen Art und Weise betreiben zu können.
• Soll der Speicherdruck, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, geschwindigkeitsabhängig eingestellt werden, so ist zu gewährleisten, dass bei allen Speicherdrücken ein ausreichendes Flüssigkeitsvolumen bzw. Speichervolumen für den Lenkvorgang zur Verfügung steht. Dies kann insbesondere sichergestellt werden, indem für das erfindungsgemäße Lenksystem zwei Druckspeicher vorgesehen werden, in die die Pumpe das Hydraulikfluid fördern kann und die mit Vorspannmitteln mit unterschiedlichen spezifischen Vorspannkräften versehen sind. So kann ein Druckspeicher für sehr hohe Systemdrücke, z.B. bei stehendem Fahrzeug ("Fahrgeschwindigkeit Null") genutzt werden, während der andere Druckspeicher für niedrige Systemdrücke und damit hohe Fahrgeschwindigkeiten ausgelegt ist.
• Das erfindungsgemäße Lenksystem kann ferner weiter verbessert werden, indem eine einen Gleichlaufzylinder der Servolenkeinrichtung ansteuernde Ventileinrichtung in Form eines Schieberventils gestaltet ist. Bei bekannten Lenksystemen mit konstantem Versorgungsdruck werden im Gegensatz zu dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung Sitzventile zum Steuern des Hydraulikdrucks im zugehörigen Gleichlaufzylinder verwendet. Sitzventile verhindern zwar einen dauerhaften internen Leckagestrom beim Fahren ohne Einlenken, indem sie die Leckage auf Null reduzieren, sie weisen aber den Nachteil auf, dass sie bereits bei kleinen Öffnungswegen große Öffnungsquerschnitte freigeben. Daher entstehen beim Öffnen eines Sitzventils kurzzeitig sehr große Volumenströme, die an einem angeschlossenen Gleichlaufzylinder den Druck schnell ansteigen lassen und zu Kavitation oder Ausgasen gelöster Luft führen können. Diese Auswirkungen können sich haptisch (am Lenkrad) oder als Geräusch bemerkbar machen. Zudem können sie zu Problemen bei der Regelung des Differenzdruckes am Gleichlaufzylinder führen. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Schieberventile haben demgegenüber ein erheblich besseres Öffnungsverhalten, indem mit zunehmendem Ventilschieberweg der Durchfluss entsprechend langsam steigt. Der Volumenstrom und damit der Druckanstieg am Gleichlaufzylinder kann daher sehr viel besser eingeregelt werden.
• Schieberventile weisen leider prinzipbedingt den Nachteil auf, dass stets ein interner, wenn auch geringer Leckagestrom durch das Schieberventil fließt. Dieser Nachteil kann jedoch vorteilhaft ausgeglichen werden, indem stromaufwärts und/oder stromabwärts vom Schieberventil ein weiteres Sperrventil in Gestalt eines Sitzventils angeordnet ist. Beim Fahren ohne Einlenken bleibt dieses Sitzventil geschlossen, sodass kein Leckagestrom fließt. Leitet ein Fahrer an der Lenkhandhabe einen Lenkvorgang bzw. ein Lenkmoment ein, so wird das Sitzventil ab einer bestimmten Größe des Lenkmoments geöffnet. Wenn das Sitzventil stromaufwärts des Schieberventils angeordnet ist, so kann während des Öffnens am Schieberventil zwar ein Druckstoß entstehen, dieser setzt sich jedoch nicht bis zum Gleichlaufzylinder fort, da selbst ein offenes Schieberventil in Mittenposition eine erhebliche Drosselwirkung aufweist. Wenn das Sitzventil stromabwärts des Schieberventils angeordnet ist, so steht beim Fahren ohne Einlenken, d.h. bei geschlossenem Sitzventil, der Versorgungsdruck bzw. Systemdruck in beiden Kammern des Gleichlaufzylinders an. Beim Beginn eines Lenkvorgangs öffnet das Sitzventil und der Druck in der zugehörigen Kammer des Gleichlaufzylinders sinkt. Sofern das Schieberventil noch in Mittenposition bzw. nahe der Mittenposition steht, erfolgt diese Druckabsenkung aufgrund der Drosselwirkung des Schieberventils ausreichend langsam. Ein schlagartiger Druckabfall, der an der Lenkhandhabe fühlbar oder hörbar wäre, wird somit vermieden.
• Wie oben bereits erwähnt, ist bei dem erfindungsgemäßen Lenksystem vorteilhaft eine den Gleichlaufzylinder ansteuernde Ventileinrichtung vorgesehen, welche in Mittenposition geschlossen ist (Closed-Center-Lenksystem). Alternativ kann eine Ventileinrichtung verwendet werden, bei der in Mittenposition die Arbeitsanschlüsse des Gleichlaufzylinders mit einem Vorratsbehälter verbunden sind und bei dem dann insbesondere der aus der Pumpe herausführende Druckanschluss geschlossen ist (Open-Center-Lenksystem insbesondere mit gesperrtem Druckanschluss). Die Ventileinrichtung hält in diesem Fall keine an dem Lenkgestänge des Kraftfahrzeugs angreifenden Lasten mehr, was aus energetischen Gründen sinnvoll erscheint. Zugleich wird es möglich, dass Stöße, welche von der Fahrbahn über Reifen des Kraftfahrzeugs auf das Lenkgestänge geleitet werden, über eine mechanische Transmission der Lenksäule des Lenksystems direkt an den Fahrer weitergeleitet werden.
• Fahrbahnunebenheiten werden dadurch an einer Lenkhandhabe, insbesondere einem Lenkrad besser wahrgenommen.
• Die Erfindung ist ferner besonders vorteilhaft mit einem Lenksystem der eingangs genannten Art gelöst, bei dem eine Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen des/der Druckspeicher/s und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Temperatur des/der Druckspeicher/s insbesondere in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind.
• Diese erfindungsgemäße Lösung basiert auf der Erkenntnis, dass bei dem Lenksystem gemäß der Erfindung ein nur gering vorgespannter Druckspeicher bei einer bestimmten Änderung des Druckes ein nur geringes Hydraulikfluid-Arbeitsvolumen bereitstellt, d.h. der Gradient der Volumenänderung zur Druckänderung ist sehr klein. Bei dem erfindungsgemäßen Lenksystem wird bei niedriger Fahrgeschwindigkeit oder bei stehendem Fahrzeug ein hoher Systemdruck benötigt. Gerade in einer solchen Fahrsituation ist der Volumenbedarf des Lenksystems hoch und es wäre von Vorteil, wenn ein großes Arbeitsvolumen zur Verfügung stünde. Um für solche Fahrsituationen und die zugehörigen Lenkvorgänge ausreichend Arbeitsvolumen zur Verfügung zu stellen, wird in einer der oben erläuterten Weiterbildungen der Erfindung vorgeschlagen, dass zwei Druckspeicher vorgesehen sind, von denen einer einen hohen Vorspanndruck aufweist. Dieser Druckspeicher verfügt dann über ein ausreichendes Arbeitsvolumen bei hohem Systemdruck. Wird der Systemdruck z.B. aufgrund einer hohen Fahrgeschwindigkeit abgesenkt, so geht die Wandung bzw. Membran dieses Druckspeichers gegen einen Anschlag und es steht nur noch der Druckspeicher mit niedrigem Vorspanndruck zur Verfügung.
• Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Weiterbildung eines Lenksystems wird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, dass die Temperatur eines Druckspeichers, insbesondere die Temperatur von dessen Gasvolumen, in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs geregelt wird. Durch die Veränderung der Temperatur des Gasvolumens bzw. Speichergases kann der Vorspanndruck des Druckspeichers verändert werden. Es besteht somit die Möglichkeit, das innerhalb einer bestimmten Druckspanne nutzbare Arbeitsvolumen zu optimieren und somit an die Fahrgeschwindigkeit des Lenksystems anzupassen.
• Durch die vorgeschlagene Änderung des Speicherdruckes eines Druckspeichers an einer Servolenkeinrichtung kann also durch Heizen oder Kühlen des Speichergases im Vergleich zu bekannten Lösungen die Speicherkapazität des Druckspeichers durch eine kontinuierliche Temperaturregelung stufenlos verändert werden.
• Die Veränderung der Temperatur und damit des Vorspanndrucks des erfindungsgemäßen Druckspeichers geschieht durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr.
• Die Wärmezufuhr kann über unterschiedliche Vorrichtungen erfolgen, beispielsweise mit einer elektrischen Glühwendel, einer elektrisch beheizbaren Speicherwandung, einer elektrisch beheizbaren Membran, mittels Abgasen eines Verbrennungsmotors, mittels der Abwärme eines Verbrennungsmotors oder durch sonstige Wärmequellen. Die Wärmequelle ist dabei vorteilhaft unmittelbar im Druckspeicher, insbesondere mit direktem Kontakt zum Speichergas angeordnet.
• Die Abfuhr von Wärme kann vorteilhaft über freie oder erzwungene Konvektion mittels eines Lüfters erfolgen. Je nach Temperaturbereich kann darüber hinaus auch die Kühlflüssigkeit eines Verbrennungsmotors für die Wärmeabfuhr genutzt werden.
• Die beiden Vorgänge des Erwärmens und des Kühlens eines erfindungsgemäßen Druckspeichers können vorteilhaft in einer einzigen Einrichtung vereint werden, indem diese mit einem Peltier-Element gestaltet ist. Bei einem solchen Peltier-Element wird die Oberfläche des Elements durch Anlegen von definierten elektrischen Spannungen gezielt gekühlt oder gewärmt.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Heizung und/oder Kühlung eines Druckspeichers an einem Lenksystem mit Servolenkeinrichtung ist die damit erzielte Kompensation besonders tiefer bzw. hoher Umgebungstemperaturen. In einem kalten Kraftfahrzeug sinkt bei einer Temperatur von beispielsweise –40°C der Vorspanndruck eines Druckspeichers gegenüber einer normalen Betriebstemperatur stark ab. Bei sehr niedriger Temperatur steht also nur ein sehr kleines Arbeitsvolumen zur Verfügung. Wenn der Speicher bei einer maximal zulässigen Betriebstemperatur von +130°C mit seinem Vorspanndruck gerade noch unter dem minimalen Systemsdruck von z.B. 50 bar bleiben soll, so sinkt der Vorspanndruck bei einer Temperatur von –40°C auf 29 bar. Um das Arbeitsvolumen des Druckspeichers auch bei niedrigen Außentemperaturen von Beginn der Fahrt an erhöhen zu können, kann erfindungsgemäß durch eine Temperaturerhöhung des Gases auf beispielsweise +50°C der Vorspanndruck eines Druckspeichers auf etwa 40 bar erhöht werden. Das gespeicherte Hydraulikfluidvolumen kann dadurch beträchtlich erhöht werden.
• Ein zusätzlicher positiver Effekt eines Vorheizens eines Druckspeichers an einer Servolenkeinrichtung eines Lenksystems ergibt sich dadurch, dass auch die Wandung bzw. Membran des Druckspeichers erwärmt wird. Sofern diese Wandung aus einem Elastomer hergestellt ist, erhöht sich deren Elastizität und insbesondere durch einen Temperaturerhöhung auf über –30°C wird deren Bruchgefahr erheblich vermindert.
• Bei dem erfindungsgemäßen Lenksystem ist schließlich die darin vorgesehene Servolenkeinrichtung vorteilhaft mit einer Überlagerungslenkeinrichtung kombiniert, mittels der an dem Lenkgestänge des Lenksystems ein im Betrag und/oder in der Drehrichtung variabler Überlagerungswinkel eingebracht werden kann. Mit der Überlagerungslenkeinrichtung können gegebenenfalls unabhängig von der von einem Fahrer vorgegebenen Lenkrichtung an den lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs die für die jeweilige fahrdynamische Situation des Kraftfahrzeugs erforderlichen Radwinkel eingestellt werden.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Lenksystems anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
• 1 eine stark schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenksystems,
• 2 eine stark schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenksystems, und
• 3 eine stark schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenksystems.
• In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lenksystems 10 für ein weiter nicht veranschaulichtes Kraftfahrzeug dargestellt, bei dem ein Fahrer des Kraftfahrzeugs an einer Lenkhandhabe 12 in Gestalt eines Lenkrades ein Lenkmoment bzw. eine Lenkvorgabe an eine Lenksäule 14 übertragen kann. An der Lenksäule 14 ist eine Momentenmesseinrichtung 16 angeordnet, mittels der das eingeleitete Lenkmoment in ein elektrisches Signal gewandelt wird. Das Lenkmoment wird ferner über ein Lenkgetriebe 18 auf ein Lenkgestänge 20 übertragen an dem lenkbare Fahrzeugräder 22 angelenkt sind.
• An dem Lenksystem 10 ist auch eine Servolenkeinrichtung 24 vorgesehen, an der mit Hilfe einer Servo-Pumpe 26 über einen Gleichlaufzylinder 28 wahlweise eine Servokraft zu dem vom Fahrer des Kraftfahrzeugs eingeleiteten Lenkmoment bzw. dessen Lenkkraft auf das Lenkgestänge 20 übertragen werden kann.
• Die Servo-Pumpe 26 wird bedarfsgesteuert mit Hilfe eines Elektromotors 30 angetrieben und fördert dann Hydraulikfluid mit einer konstanten Förderleistung gegen ein Rückschlagventil 32 in eine Druckleitung 34. Die Druckleitung 34 kann durch ein Sperrventil 36 verschlossen werden, das als Sitzventil gestaltet ist. An der Druckleitung 34 ist in Strömungsrichtung vor dem Sperrventil 36 ein Druckspeicher 38 angeschlossen, der als Gasdruckspeicher mit einer nicht dargestellten Speichermembran und einem von dieser abgegrenzten Gasvolumen gestaltet ist. An dem Druckspeicher 38 ist ferner eine Druckmesseinrichtung 40 vorgesehen, mittels der der in einem Speichervolumen des Druckspeichers bestehende Speicherdruck gemessen werden kann.
• In Strömungsrichtung hinter dem Sperrventil 36 führt ein Druckanschluss 42 zu einem Schieberventil 44, das als Ventil mit geschlossener Mitte gestaltet ist (Closed-Center-Prinzip). An dem Schieberventil 44 sind dabei ferner eine erste Leitung 46 und eine zweite Leitung 48 angeschlossen, die einzeln zu einer ersten Kammer 50 und einer zweiten Kammer 52 des Gleichlaufzylinders 28 führen. Zwischen den Kammern 50 und 52 ist eine Verbindungsleitung 54 vorgesehen, in der eine Druckmesseinrichtung 56 angeordnet ist. Mit Hilfe der Druckmesseinrichtung 56 kann der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 50 und 52 ermittelt werden.
• An dem Schieberventil 44 ist schließlich ferner ein Rücklaufanschluss 58 vorgesehen, der zu einem vorducklosen Vorratsbehälter 60 führt. Aus diesem Vorratsbehälter 60 kann die Servo-Pumpe 26 das Hydraulikfluid durch eine Saugleitung 62 wieder ansaugen.
• Dem Lenksystem 10 ist eine Steuereinrichtung 64 zugeordnet, die insbesondere mit der Momentenmesseinrichtung 16, dem Elektromotor 30, der Druckmesseinrichtung 40 und der Druckmesseinrichtung 56 betrieblich verbunden ist. An der Steuereinrichtung 64 ist ferner eine Einrichtung 66 zum Messen der Fahrgeschwindigkeit des zugehörigen Kraftfahrzeugs angeschlossen. Eine solche Einrichtung 66 kann beispielsweise ein einzelner oder mehrere Raddrehzahlsensoren sein.
• Die Steuereinrichtung 64 ist derart gestaltet, dass sie den von der Servo-Pumpe 26 am Druckspeicher 38 bereitgestellten Speicherdruck in Abhängigkeit von der von der Einrichtung 66 gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit steuern kann. Die Steuereinrichtung 64 kann so insbesondere bei einer geringen Geschwindigkeit einen vergleichsweise hohen Speicherdruck einstellen, während bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit der Speicherdruck auf einem verhältnismäßig geringen Niveau gehalten werden kann. Ein geringer Speicherdruck führt insbesondere zu verringerten Leckagen im System, sodass auch die Servo-Pumpe 26 insgesamt weniger lange betrieben werden muss. Im Vergleich zu bekannten Lenksystemen mit hydraulisch geschlossener Mitte weist daher das Lenksystem 10 und dessen Servolenkeinrichtung 24 einen verbesserten Wirkungsgrad auf.
• In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Lenksystems 10 dargestellt, das im Wesentlichen wie das in 1 veranschaulichte Lenksystem 10 aufgebaut ist. An dem Lenksystem 10 gemäß 2 ist jedoch neben dem ersten Druckspeicher 38 an der Druckleitung 34 ein weiterer Druckspeicher 68 angeordnet. Von diesen beiden Druckspeichern 38 bzw. 68 ist einer mit einem hohen Vorspanndruck des zugehörigen Gasvolumens und der andere Druckspeicher mit einem niedrigen Vorspanndruck ausgebildet. Der Druckspeicher mit niedrigem Vorspanndruck kommt im Bereich geringer Speicherdrücke zum Einsatz, während der Druckspeicher mit hohem Vorspanndruck erst bei höheren Systemdrücken vorgespannt wird und daher für Bereiche hoher Speicherdrücke Anwendung findet. Durch diese Anordnung zweier Druckspeicher 38 und 68 kann, wie oben bereits erläutert, auch bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und geringem Speicherdruck ein hohes Arbeitsvolumen aus den beiden Druckspeichern 38 und 68 bereitgestellt werden.
• In 3 ist schließlich ein Lenksystem 10 veranschaulicht, bei dem wiederum zwei Druckspeicher 38 und 68 vorgesehen sind, bei dem aber im Gegensatz zu dem in 1 veranschaulichten Lenksystem 10 das Schieberventil 44 mit hydraulisch offener Mitte (Open-Center-System) und einem dann geschlossenen Druckanschluss 42 ausgebildet ist. Bei diesem Lenksystem 10 gemäß 3 ist der Gleichlaufzylinder 28 in der Mittenstellung des Schieberventils 44 also freigegeben und an den Fahrzeugrädern 22 angreifende Kräfte werden frei auf das Lenkgestänge 20 und weiter an die Lenkhandhabe 12 übertragen.

10

Lenksystem

12

Lenkhandhabe

14

Lenksäule

16

Momentenmesseinrichtung

18

Lenkgetriebe

20

Lenkgestänge

22

Fahrzeugräder

24

Servolenkeinrichtung

26

Servo-Pumpe

28

Gleichlaufzylinder

30

Elektromotor

32

Rückschlagventil

34

Druckleitung

36

Sperrventil

38

Druckspeicher

40

Druckmesseinrichtung

42

Druckanschluss

44

Schieberventil

46

erste Leitung

48

zweite Leitung

50

erste Kammer

52

zweite Kammer

54

Verbindungsleitung

56

Druckmesseinrichtung

58

Rücklaufanschluss

60

Vorratsbehälter

62

Saugleitung

64

Steuereinrichtung

66

Einrichtung zum Messen der Fahrzeuggeschwindigkeit

68

zweiter Druckspeicher

Claims (11)

1. Lenksystem (10) für ein insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer Servolenkeinrichtung (24) zum Einleiten einer Servo-Kraft an einem Lenkgestänge (20) des Kraftfahrzeugs, die mit einer Pumpe (26) versehen ist, mit der wahlweise Hydraulikfluid in einen Druckspeicher (38) gefördert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (64) zum Steuern der Pumpe (26) vorgesehen ist, mittels der der von der Pumpe (26) am Druckspeicher (38) bereitgestellte Speicherdruck in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eingestellt werden kann.
2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (64) den Speicherdruck in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges in einzelnen Druckstufen, insbesondere für vorbestimmte Geschwindigkeitsbereiche einstellen kann.
3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Druckspeicher (38, 68) vorgesehen sind, in die die Pumpe (26) das Hydraulikfluid fördern kann und die mit Vorspannmitteln mit unterschiedlichen spezifischen Vorspannkräften versehen sind.
4. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Gleichlaufzylinder (28) der Servolenkeinrichtung (24) ansteuernde Ventileinrichtung (44) in Form eines Schieberventils vorgesehen ist.
5. Lenksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts von dem Schieberventil (44) ein Sperrventil (36) in Gestalt eines Sitzventils angeordnet ist.
6. Lenksystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts von dem Schieberventil (44) ein Sperrventil (36) in Gestalt eines Sitzventils angeordnet ist.
7. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Gleichlaufzylinder (28) der Servolenkeinrichtung (24) ansteuernde Ventileinrichtung (44) vorgesehen ist, welche in Mittenposition geschlossen ist.
8. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Gleichlaufzylinder (28) der Servolenkeinrichtung (24) ansteuernde Ventileinrichtung (44) vorgesehen ist, welche in einer Position, insbesondere der Mittenposition Kammern (50, 52) des Gleichlaufzylinders (28) mit einem Hydraulikfluid-Vorratsbehälter (60) verbindet.
9. Lenksystem, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, für ein insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer Servolenkeinrichtung (24) zum Einleiten einer Servo-Kraft an einem Lenkgestänge (20) des Kraftfahrzeugs, die mit einer Pumpe (26) versehen ist, mit der wahlweise Hydraulikfluid in mindestens einen Druckspeicher (38) gefördert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen des/der Druckspeicher/s (38, 68) und eine Steuereinrichtung (64) zum Steuern der Temperatur des/der Druckspeicher/s (38, 68) insbesondere in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind.
10. Lenksystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen des/der Druckspeicher/s (38, 68) mit einem Peltier-Element gestaltet ist.
11. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlagerungslenkeinrichtung zum Einbringen eines im Betrag und/oder in der Drehrichtung variablen Überlagerungswinkels an das Lenkgestänge (20) vorgesehen ist.