DE19724608A1

DE19724608A1 - Lenkhilfesystem

Info

Publication number: DE19724608A1
Application number: DE19724608A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Wahnschaffe; Rupert Bodisch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2017-06-12
Also published as: DE19724608B4

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Lenkhilfesystem mit offener Mitte, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Lenkhilfepumpe für eine Arbeitsflüssigkeit, insbesondere für Öl, einem Lenkgetriebe eines Lenkaggregats und einem Arbeitsflüssigkeitskreislauf, der über wenigstens zwei Bohrungen in dem Lenkgetriebe mit diesem verbunden ist, sowie ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Lenkhilfesystems mit offener Mitte, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Lenkhilfepumpe für eine Arbeitsflüssigkeit, insbesondere für Öl, einem Lenkgetriebe eines Lenkaggregats und einem Arbeitsflüssigkeitskreislauf, der über wenigstens zwei Bohrungen in dem Lenkgetriebe mit diesem verbunden ist.

Hydraulische Lenkhilfesysteme sind beispielsweise aus dem Aufsatz "Hydraulik in Lenksystemen mit 2 oder 4 Rädern" von Henning Wallentowitz in O + P Oelhydraulik & Pneumatik 33 (1989), Heft 11, Seiten 878 bis 889 bekannt.

Derartige hydraulische Lenkhilfesysteme mit offener Mitte haben den Nachteil, daß die Lenkhilfepumpe auch bei stehender Lenkung, d. h. mit Lenkwinkelgeschwindigkeit Null den vollen Volumenstrom fördert. Dies führt zu einem erhöhten Energieverbrauch, obwohl in diesem Zustand für die Lenkung keine Hilfsenergie benötigt wird. Die Folge davon ist ein erhöhter Benzinverbrauch eines mit dieser Lenkhilfe ausgestatteten Kraftfahrzeugs.

Bei bekannten elektro-hydraulisch angetriebenen Lenkhilfen mit Leistungsregelung ist der Einsatz der Lenkhilfe oft zu hart.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Lenkhilfe der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der Leerlaufverluste reduziert sind und die einen hohen Bedienungskomfort haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine hydraulische Lenkhilfe der obengenannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Lenkhilfe mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.

Das Anordnen wenigstens eines Drucksensors in dem Arbeitsflüssigkeitskreislauf, wobei der/die Drucksensor(en) ein Signal an eine Steuerelektronik abgibt/abgeben, welche ihrerseits die Lenkhilfepumpe ansteuert hat den Vorteil, daß der Gesamtenergieverbrauch des Lenkhilfesystems vermindert ist.

Dadurch, daß im Arbeitsflüssigkeitskreislauf wenigstens zwei Drucksensoren angeordnet sind, wird in vorteilhafter Weise die Druckwelle aus zwei Bohrungen, insbesondere bei einem Lenkaggregat mit Außensteuerleitung und Innensteuerleitung, zur Steuerung der Lenkhilfepumpe berücksichtigt.

In besonders vorteilhafter Weise weisen die Drucksensoren Öffnungsbohrungen auf, die jeweils auf die entsprechende Bohrung am Lenkgetriebe ausgerichtet sind. Dies führt zu einer schnelleren Wahrnehmung der Lenkbewegung und einem entsprechend schnelleren Hochfahren der Lenkhilfepumpe. Komforteinbußen, wie beispielsweise ein spürbar hoher Widerstand beim Lenkansatz, der plötzlich nachläßt, wenn die Lenkhilfepumpe den erforderlichen Volumenstrom fördert, sind vermieden.

Die Ausführung der Drucksensoren als Druckschalter führt in vorteilhafter Weise zu einer einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung des Lenkhilfesystems.

Erfindungsgemäß hat ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Lenkhilfesystems mit offener Mitte, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Lenkhilfepumpe für eine Arbeitsflüssigkeit, insbesondere für Öl, einem Lenkgetriebe eines Lenkaggregats und einem Arbeitsflüssigkeitskreislauf, der über wenigstens zwei Bohrungen in dem Lenkgetriebe mit diesem verbunden ist, folgende Schritte:

(a) Sensieren des Druckes im Arbeitsflüssigkeitskreislauf,
(b) Feststellen, ob der gemessene Druck wenigstens einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt,
(c) Ansteuern der Lenkhilfepumpe derart, daß deren Leistung erhöht wird, wenn der gemessene Druck einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt und deren Leistung reduziert wird, wenn der gemessene Druck einen vorbestimmten Druck unterschreitet.

Dies hat den Vorteil, daß mit einfachen Schritten, der Gesamtenergieverbrauch des Lenkhilfesystems drastisch verringert ist.

In vorteilhafter Weise werden die Schritte (a) bis (c) zyklisch wiederholt, so daß sich das System dem ständigen Wechsel der Arbeitsbedingungen im Betrieb anpaßt.

Dadurch, daß das Drucksensieren von Schritt (a) nahe den Bohrungen im Lenkgetriebe erfolgt, erzielt man eine schnelleren Wahrnehmung der Lenkbewegung und einen entsprechend schnelleres Hochfahren der Lenkhilfepumpe. Komforteinbußen, wie beispielsweise ein spürbar hoher Widerstand beim Lenkansatz, der plötzlich nachläßt, wenn die Lenkhilfepumpe den erforderlichen Volumenstrom fördert, sind vermieden.

Dadurch, daß in Schritt (b) mehrere Schwellwerte vorgesehen sind und in Schritt (c) die Lenkhilfepumpe für jeden Schwellwert unterschiedlich angesteuert wird, erzielt man in besonders vorteilhafter Weise ein sich besser an die momentanen Betriebsbedingungen an passendes Lenkhilfesystem. Beispielsweise muß beim Lenken zum Einparken die Lenkhilfepumpe auf höherer Leistung gefahren werden, als dies bei Lenkbewegung bei hohen Geschwindigkeiten erforderlich ist. Im letzteren Fall wäre eine zu starke Lenkhilfe sogar störend bzw. gefährlich, da dies durch eine plötzliche und zu starke Lenkbewegung zu einem unkontrollierten Fahrzustand mit Unfallfolge führen kann.

In besonders vorteilhafter Weise sind die Schwellwerte nicht diskret sondern in Schritt (b) als eine kontinuierliche Schwellwertkurve vorgesehen und in Schritt (c) wird die Lenkhilfepumpe für jeden Punkt auf der Schwellwertkurve unterschiedlich angesteuert. Dies ermöglicht ein noch feineres Abstimmen der Leistung der Lenkhilfepumpe auf den momentanen Betriebszustand.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Lenkaggregats mit dem erfindungsgemäßen Lenkhilfesystem, und

Fig. 2 eine Schemaansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkhilfesystems.

Wie in Fig. 1 dargestellt, hat ein Lenkaggregat 14 ein Lenkgetriebe 12, das über Bohrungen 16, 18 mit einem Arbeitsflüssigkeitskreislauf in Verbindung steht. Der Arbeitsflüssigkeitskreislauf wird von eine Lenkhilfepumpe 10 betrieben. Der Anschluß des Arbeitsmittelkreislaufes an die Bohrungen 16, 18 erfolgt über Hydraulikleitungen bzw. hydraulische Steuerleitungen 26, 28.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung das Lenkgetriebe 12, in dem sich für eine Lenkbewegung eine Zahnstange 38 hin- und herbewegt. In dem Lenkgetriebe 12 unterstützt ein Hydraulikdruck die Bewegung der Zahnstange 38. Pfeile 40, 42 deuten in die Richtung, in die die Hydraulikleitungen 26, 28 zum Lenkventil verlaufen.

Wie sich insbesondere auch aus Fig. 2 ergibt, sind die jeweils an den Bohrungen 16, 18 liegenden Enden der Hydraulikleitungen 26, 28 T-förmig ausgebildet und es sind jeweils Drucksensoren 20, 22 derartig angeordnet, daß ihre Eingangsbohrungen 32, 34 weitgehend geradlinig auf die Bohrungen 16, 18 weisen.

Die Drucksensoren 20, 22 sind mit einer Steuerelektronik 24 verbunden (Fig. 1), die ihrerseits über Steuerleitungen 30 mit der Lenkhilfepumpe 10 verbunden ist.

Im Ruhezustand, d. h. wenn keine Lenkbewegung erfolgt, sensieren die Drucksensoren 20, 22 einen Druck unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertes. Anhand der Signale der Drucksensoren schaltet die Steuerelektronik 24 die Lenkhilfepumpe 10 auf eine niedrigere Leistung, beispielsweise 3-4 Ampere. Dies entspricht bei 6 Volt einer Leistung von 18 bis 24 Watt, insbesondere 21 Watt. Diese Leistung genügt, um den Arbeitsflüssigkeitskreislauf in Gang zu halten. Eine höhere Leistung ist nicht erforderlich, da mangels Lenkbewegung keine Lenkunterstützung erfolgen muß.

Erfolgt eine Lenkbewegung, so sensieren die Drucksensoren 20, 22 eine Druckwelle 36 (Fig. 2) und geben entsprechende Signale an die Steuerelektronik 24 weiter.

Diese schaltet dann aufgrund der Lenkanforderung die Lenkhilfepumpe 10 auf eine höher Leistung bzw. frei, d. h. insbesondere, daß die Lenkhilfepumpe über eine Relaisstufe direkt an eine Fahrzeugbatterie (direkt an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs) geschaltet wird. Die Pumpe läuft nun mit entsprechend höherer Leistung, beispielsweise 120 bis 200 Watt und stellt die erforderliche Energie für die Lenkhilfe über den hydraulischen Kreislauf zur Verfügung.

Sobald die Drucksensoren 20, 22 keine Lenkbewegung mehr sensieren, schaltet die Steuerelektronik 24 die Lenkhilfepumpe 10 wieder auf die niedrigere Leistung, d. h. sozusagen in einen Leerlaufzustand mit niedrigerem Energiebedarf.

Besondere Bedeutung kommt dabei der Anordnung der Drucksensoren 20, 22 zu. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen die Drucksensoren nahe am Lenkgetriebe anzuordnen. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, weisen die Bohrungen 32, 34 der Drucksensoren 20, 22 direkt auf die Bohrungen 16, 18 im Lenkgetriebe. Die somit erzielte verbesserte Aufnahme der Druckwelle 36 durch die Drucksensoren 20, 22 ermöglicht ein zügiges und von der Bedienungsperson nahezu nicht wahrzunehmendes Zuschalten bzw. Hochschalten der Lenkhilfepumpe 10 erst in dem Moment, in dem eine Lenkbewegung unterstützt werden muß.

Zum Herabsetzten der Leistung der Lenkhilfepumpe 10 versorgt die Steuerelektronik 24 diese mit getakteten Impulsen, so daß die Pumpe 10 im Leerlauf bei ca. 3 bis 4 Ampere gehalten wird.

Die Steuerelektronik selbst hat eine geringe Leistungsaufnahme von ca. 1 bis 2 Watt, beispielsweise 1,5 Watt, so daß insgesamt gegenüber einem herkömmlichen System, das ca. 120 Watt Pumpenleistung im Leerlauf erfordert, eine erhebliche Erniedrigung des Energiebedarf bei gleichzeitig gleicher Leistungsfähigkeit der Lenkhilfe bzw. Servolenkung erzielt wird.

Bezugszeichenliste

10 Lenkhilfepumpe
12 Lenkgetriebe
14 Lenkaggregat
16, 18 Bohrungen in Lenkgetriebe
20, 22 Drucksensor
24 Steuerelektronik
26, 28 Hydraulikleitungen
30 Steuerleitungen Elektronik-Pumpe
32, 34 Bohrungen der Drucksensoren
36 Druckwellen
38 Zahnstange
40, 42 Pfeile

Claims

1. Hydraulisches Lenkhilfesystem mit offener Mitte, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Lenkhilfepumpe (10) für eine Arbeitsflüssigkeit, insbesondere für Öl, einem Lenkgetriebe (12) eines Lenkaggregats (14) und einem Arbeitsflüssigkeitskreislauf, der über wenigstens zwei Bohrungen (16, 18) in dem Lenkgetriebe (12) mit diesem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsflüssigkeitskreislauf wenigstens ein Drucksensor (20, 22) angeordnet ist, der/die ein Signal an eine Steuerelektronik (24) abgibt/abgeben, welche ihrerseits die Lenkhilfepumpe (10) ansteuert.

2. Hydraulisches Lenkhilfesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsflüssigkeitskreislauf wenigstens zwei Drucksensoren (20, 22) angeordnet sind.

3. Hydraulisches Lenkhilfesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Drucksensoren (20, 22) Öffnungsbohrungen (32, 34) aufweisen, die jeweils auf die entsprechende Bohrung (16, 18) am Lenkgetriebe (12) ausgerichtet sind.

4. Hydraulisches Lenkhilfesystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensoren (20, 22) Druckschalter sind.

5. Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Lenkhilfesystems mit offener Mitte, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Lenkhilfepumpe für eine Arbeitsflüssigkeit, insbesondere für Öl, einem Lenkgetriebe eines Lenkaggregats und einem Arbeitsflüssigkeitskreislauf, der über wenigstens zwei Bohrungen in dem Lenkgetriebe mit diesem verbunden ist, mit folgenden Schritten,

(a) Sensieren des Druckes im Arbeitsflüssigkeitskreislauf,
(b) Feststellen, ob der gemessene Druck wenigstens einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt,
(c) Ansteuern der Lenkhilfepumpe derart, daß deren Leistung erhöht wird, wenn der gemessene Druck einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, und deren Leistung reduziert wird, wenn der gemessene Druck einen vorbestimmten Druck unterschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (a) bis (c) zyklisch wiederholt weinen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksensieren von Schritt (a) nahe den Bohrungen im Lenkgetriebe erfolgt, insbesondere den Bohrungen gegenüberliegend.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (c) die Leistung der Lenkhilfepumpe auf 18 bis 24 Watt, insbesondere auf 21 Watt, geregelt wird, wenn der gemessene Druck den vorbestimmte Schwellwert unterschreitet, und die Leistung der Lenkhilfepumpe auf 100 bis 200 Watt, insbesondere auf 120 Watt geregelt wird, wenn der gemessene Druck den vorbestimmte Schwellwert überschreitet.

9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) mehrere Schwellwerte vorgesehen sind und in Schritt (c) die Lenkhilfepumpe für jeden Schwellwert unterschiedlich angesteuert wird.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) eine kontinuierliche Schwellwertkurve vorgesehen ist und in Schritt (c) die Lenkhilfepumpe für jeden Punkt auf der Schwellwertkurve unterschiedlich angesteuert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmender Höhe des vom gemessenen Druck überschrittenen Schwellwertes die Leistung der Lenkhilfepumpe erhöht wird.