DE19929428A1 - Elektrohydraulisches Lenksystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Elektrohydraulisches Lenksystem für KraftfahrzeugeInfo
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Abstract
Es wird ein elektrohydraulisches Lenksystem (10) für Kfz vorgeschlagen, das nach Art einer Steer-By-Wire-Lenkung ausgeführt ist und mit zwei getrennten Lenkkreisen (64, 65) arbeitet. Bei Normalbetrieb des Lenksystems (10) arbeitet der erste Lenkkreis (64) wie ein elektrohydraulischer Lageregelkreis auf einen ersten Lenksteller (33), während in zwei Rückfallebenen ein hydrostatisches Lenkventil (16) auf einen zweiten Lenksteller (66) arbeitet. Dabei wird in der ersten Rückfallebene bei einem Notlenkbetrieb ein mit dem Lenkhandrad (11) gekoppelter Lenkradmotor (15) zur elektrischen Servounterstützung des hydrostatischen Lenkbetriebs herangezogen, während in einer zweiten Rückfallebene bei einem Hilfslenkbetrieb eine hydraulische Servounterstützung durch die Hydropumpe (49) erfolgt. Das nur eine Pumpe (49) aufweisende Lenksystem (10) arbeitet in zwei Rückfallebenen mit Servounterstützung, so daß große Lenkleistungen für NKW möglich sind.
Description
Die Erfindung geht aus von einem elektrohydraulischen
Lenksystem für Kraftfahrzeuge nach der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.
Aus der WO 92/06880 ist ein solches elektrohydraulisches
Lenksystem für Kraftfahrzeuge bekannt, das zwei Lenkkreise
aufweist, die beide nach Art von SBW-Lenksystemen (Steer-By-
Wire) ausgebildet sind. Jeder der beiden Lenkkreise hat eine
Hydropumpe und ein eigenes Steuerventil, wobei kein
mechanischer Durchgriff von dem Lenkhandrad zu den gelenkten
Rädern gegeben ist. Dabei ist der für den Normalbetrieb
vorgesehene Primärlenkkreis als elektrohydraulische
Lageregelung aufgebaut, wobei von Sensoren der Lenkwunsch am
Lenkhandrad als Sollwerte abgegriffen werden und mit
Istwerten von Lenkwinkel-Sensoren am gelenkten Rad
verglichen werden, so daß davon abhängig eine
Steuerelektronik ein elektromagnetisches Regelventil
beaufschlagt, das den Lenksteller im ersten Lenkkreis
steuert. Fällt hier der erste Lenkkreis aus, so läßt sich
mit dem zweiten Lenkkreis, der eine eigene Hydropumpe
aufweist, in einer Rückfallebene ein Hilfslenkbetrieb
durchführen, der ebenfalls mit hydraulischer
Servounterstützung arbeitet. Auf diese Weise bleiben
Lenkungen mit größerer Leistung, zum Beispiel wie bei NKW,
für den Fahrer noch lenkbar. Fällt jedoch die Hydropumpe des
zweiten Lenkkreises auch noch aus, so kann lediglich mit
Hilfe der Steuerpumpe im hydrostatischen Lenkventil der
zweite Lenksteller noch betätigt werden, wobei der Fahrer am
Lenkhandrad die volle Kraft aufbringen muß, da in dieser
Rückfallebene keine Servounterstützung mehr vorliegt. Gerade
bei NKW und anderen Lenkungen mit hoher Leistung ist hierbei
ein Fahrer überfordert und somit die Lenksicherheit stark
gefährdet. Zudem baut das vorbekannte Lenksystem mit zwei
Pumpen relativ aufwendig, kostspielig und erfordert viel
Platz, wobei eine zweite Pumpe infolge ihres Gewichts gerade
bei mobilen Anwendungen ungünstig ist. Ferner ist von
Nachteil, daß der Fahrer im Normalbetrieb infolge des SBW-
Lenksystems beim Lenken kein Straßengefühl hat, da keine
Belastungs-Rückführung auf das Lenkhandrad stattfindet.
Ferner ist aus der DE 195 40 956 C1 ein elektrohydraulisches
Lenksystem für KfZ bekannt, bei dem neben einem
elektrohydraulischen Primärlenkkreis ein hydromechanischer
Hilfslenkkreis als Rückfallebene vorgesehen ist, da der
Primärlenkkreis nach Art eines SBW-Lenksystems baut. Der
Fahrerlenkwunsch wird am Lenkhandrad durch einen Geber
abgegriffen, der seine Signale einer Steuerelektronik
meldet, die zudem als Istwerte die Signale eines Sensors für
den Lenkwinkel am Lenkgetriebe erhält und davon abhängig ein
elektromagnetisch betätigtes Regelventil zur Steuerung des
Lenkstellers steuert. Dieser in Form einer
elektrohydraulischen Lageregelung aufgebaute Primärlenkkreis
hat den Vorteil, daß die Übersetzung zwischen der
Lenkhandhabe und den Fahrzeuglenkrädern verändert werden
kann, beispielsweise in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs. Über die Steuerelektronik ist eine
elektronische Ansteuerung und Programmierbarkeit leicht
möglich, so daß Lenkeingriffe durch autonome
Steuerungssysteme möglich werden, um zum Beispiel
Seitenwindeinflüssen oder Schleuderbewegungen des Fahrzeugs
entgegenzuwirken. Für die Rückfallebene ist dabei im
Hilfslenkbetrieb eine übliche hydromechanische Lenkung mit
zugehörigem Lenkventil vorgesehen, so daß im
Hilfslenkbetrieb eine Servounterstützung stattfindet und der
Fahrer beim Kraftaufwand zum Lenken nicht überfordert wird.
Dies ist besonders bei Lenkungen mit großen Lenkleistungen
wichtig, wie zum Beispiel bei großen PKW, bei LKW, bei Off-
Road-Fahrzeugen wie Gabelstaplern, Radlader etc., wo eine
reine Handbetätigung kaum mehr möglich ist. Bei vorliegendem
Lenksystem wird im Hilfslenkbetrieb in einer mechanischen
Antriebsverbindung zwischen Lenkrad und Lenkventil eine
Kupplung geschlossen, so daß bei Ausfall von Bauelementen im
Primärlenkkreis ein mechanischer Durchtrieb vom Lenkhandrad
zu den gelenkten Rädern im Hilfslenkbetrieb möglich ist. Bei
diesem Lenksystem kann es nun von Nachteil sein, daß gerade
dieser vom SBW-System abweichende Aufbau mit mechanischem
Durchtrieb in vielen Anwendungsfällen stört bzw. die
Möglichkeiten in der Konstruktion einengt. Vor allem aber
ist bei diesem Lenksystem bei Ausfall der einzigen
Hydropumpe im Notlenkbetrieb keine Servounterstützung mehr
vorhanden, so daß in dieser Rückfallebene nur noch die reine
Handkraft des Fahrers zum Lenken zur Verfügung steht, was
bei NKW-Lenkungen in der Regel nicht ausreicht. Der hier
vorhandene Lenkradmotor dient nur im Normalbetrieb der SBW-
Lenkung zur Erzeugung eines Straßen-Lenkgefühls. Ferner ist
bei dem vorgenannten Lenksystem der hydraulische Kreis im
Primärlenkkreis als geschlossener Kreis (Ventil mit
geschlossener Mitte) ausgebildet. Auch ist dieses Lenksystem
nur in einer einzigen Rückfallebene mit Servounterstützung
ausgebildet, so daß das Ausmaß an Redundanz bzw. an
zusätzlicher Sicherheit bei Funktionsstörungen
beeinträchtigt ist. Weiterhin lehrt das vorbekannte
Lenksystem keine Maßnahmen, wie neben der Lenkung einer
Hauptachse noch zusätzlich eine oder mehrere Hinterachsen
gesteuert werden können. Vor allem arbeitet das Lenksystem
nur mit einem einzigen Lenksteller, was zu Nachteilen
bezüglich Sicherheit der Lenkung führt.
Das erfindungsgemäße elektrohydraulische Lenksystem für
Kraftfahrzeuge mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es sich für
größere Lenkleistungen eignet und unter Beibehaltung der
Vorteile eines SBW-Lenksystems einen einfacheren Aufbau
ermöglicht, wobei das Lenksystem hohen
Sicherheitsanforderungen genügt, indem für ausreichend
Redundanz bei Funktionsstörungen gesorgt wird. Vor allem
kann das Lenksystem in beiden Rückfallebenen mit
Servounterstützung arbeiten, die in einem Fall hydraulisch
und im anderen Fall elektrisch aufgebracht wird. Das System
eignet sich deshalb besonders für Lenkungen mit hohen
Leistungsanforderungen. Ferner kommt das Lenksystem mit
einer einzigen Hydropumpe aus, so daß es relativ kompakt,
leicht und kostengünstig baut. Im ersten Lenkkreis braucht
kein ausgesprochenes Lenkungsventil verwendet zu werden,
sondern es genügt ein handelsübliches Proportionalventil.
Der zur Erzeugung eines Straßenlenkgefühls am Lenkhandrad im
Normalbetrieb ohnedies erforderliche Lenkradmotor wird nun
zugleich in einer Rückfallebene für die elektrische
Servounterstützung eingesetzt, was eine platzsparende und
kostengünstige Bauweise unterstützt. Somit bleiben schwere
Fahrzeuge mit hoher Lenkleistung selbst dann noch lenkbar,
wenn der hydraulische Kreis nicht mehr zur Verfügung stehen
sollte.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Hauptanspruch angegebenen elektrohydraulischen Lenksystems
möglich. Besonders zweckmäßig ist eine Ausbildung nach
Anspruch 2, weil hierdurch das Straßen-Lenkgefühl für den
Fahrer wesentlich verbessert werden kann. Ferner sind
Ausführungen nach den Ansprüchen 3 bis 5 günstig, weil sie
vor allem eine einfache, kostengünstige Bauweise
ermöglichen, die zudem energiesparend, zuverlässig und
sicher arbeitet. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das
Lenksystem gemäß den Ansprüchen 6 bis 7 ausgeführt wird, so
daß es sich zur Lenkung von zusätzlichen Lenkachsen,
insbesondere von Hinterachsen eignet. Besonders günstige
Ausgestaltungen der Steuerelektronik ergeben sich gemäß den
Ansprüchen 8 bis 13. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung
sowie der Zeichnung.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen elektrohydraulischen
Lenksystems in vereinfachter Darstellung und
Fig. 2 einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Lenksystems, ebenfalls in vereinfachter
Darstellung.
Die Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Form ein
elektrohydraulisches Lenksystem 10, das nach Art einer
sogenannten Steer-By-Wire-Lenkung ausgeführt ist. Bei diesem
Lenksystem 10 ist ein Lenkhandrad 11 über eine Lenksäule 12
mit einem Lenkwegsensor 13, einem Lenkmomentsensor 14, einem
Lenkradmotor 15 sowie einem Lenkventil 16 wirkverbunden. Der
Lenkwegsensor 13 ist in der Regel ein als Winkelsensor
arbeitender elektromechanischer Geber, der den Lenkwunsch
des Fahrers am Lenkhandrad 11 erfaßt und diese Signale als
Sollwerte über eine erste elektrische Leitung 17 an eine
Steuerelektronik 18 meldet. Die Steuerelektronik 18 ist aus
mehreren Modulen aufgebaut, weshalb sich die erste
elektrische Leitung 17 in der Steuerelektronik 18 verzweigt
und ihre Signale einem Lenkradregler 19 sowie einem
Sollwertbildner 21 zuführt. Der Sollwertbildner 21 enthält
zwei weitere Eingänge 22 und 23, an denen zum Beispiel die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie dessen
Gierwinkelgeschwindigkeit eingeben werden können. Der
Sollwertgeber 21 ermittelt an seinem Ausgang 24 daraus ein
Sollwertsignal, das einem Lenkregler 25 zugeführt wird. Der
Lenkregler 25 in der Steuerelektronik 18 steuert über
elektrische Leitungen 26, 27 ein in einer hydraulischen
Steuereinrichtung 28 gelegenes, elektromagnetisch
betätigbares Regelventil 29. An dieses Regelventil 29 ist
über zwei hydraulische Leitungen 31, 32 ein
doppeltwirkender, erster hydraulischer Lenksteller 33
angeschlossen, der über ein Lenkgetriebe 34 auf die beiden
Räder 35 des Kraftfahrzeugs einwirkt und somit Teile einer
ersten Lenkachse 36 bilden. Um den Einschlag der Räder 35
und damit den Lenkwinkel zu erfassen, ist am Lenkgetriebe 34
ein elektromechanischer Sensor 37 angeordnet, der diesen
Lenkwinkel erfaßt und davon abhängige Signale über eine
elektrische Leitung 38 als Istwerte an die Steuerelektronik
18 meldet. Auch diese elektrische Leitung 38 ist in der
Steuerelektronik 18 verzweigt, so daß deren Signale dem
Lenkregler 25 und ferner einem Feedback-Simulator 39
zugeführt werden. Der Feedback-Simulator 39 erhält
zusätzlich an Eingängen 41 und 42 Signale über die
Fahrzeuggeschwindigkeit und über den Reibwert zwischen
Straße und Reifen. Aus diesen Eingangswerten errechnet der
Feedback-Simulator 39 einen Sollwert für das Lenkradmoment,
das er an seinem Ausgang 43 für den Lenkradregler 19 zur
Verfügung stellt.
Bei dem in der hydraulischen Steuereinrichtung 28
angeordneten Regelventil 29 handelt es sich um ein an sich
bekanntes, handelsübliches Proportionalventil für 4-Wege.
Ein Steuerschieber 44 des Regelventils 29 wird von Federn in
einer Mittelstellung 45 zentriert, in der es den ersten
Lenksteller 33 hydraulisch blockiert. Der Steuerschieber 44
ist von zwei einfach wirkenden Proportionalmagneten 40 bzw.
von einem proportional arbeitenden Doppelhubmagneten aus
seiner federzentrierten Mittelstellung 45 heraus nach beiden
Seiten in Arbeitsstellungen 46 und 47 auslenkbar, um den
ersten Lenksteller 33 in beiden Richtungen zu verstellen.
Das Regelventil 29 ist in der Steuereinrichtung 28 an eine
Zulaufleitung 48 angeschlossen, die von einer Hydropumpe 49
mit Druckmittel versorgt wird. Die hydraulische
Steuereinrichtung 28 ist hier in an sich bekannter Weise als
offener hydraulischer Kreis ausgebildet, wozu von der
Zulaufleitung 48 eine Bypaßleitung 51 abzweigt, und über ein
druckgesteuertes Drosselventil 52 zu einer Rücklaufleitung
53 und damit zum Tank 54 entlastet ist. Die hydraulische
Steuereinrichtung 28 ist ferner in an sich bekannter Weise
in der LS-Technik (Load-Sensing-Technik) ausgeführt, wozu
das Regelventil 29 und das Drosselventil 52 in ein
zugehöriges hydraulisches Steuerleitungssystem 55 geschaltet
sind. Dieser Druck im Steuerleitungssystem 55 wird im
Regelventil 29 ferner von einem elektrohydraulischen
Drucksensor 56 abgegriffen, der entsprechende Signale über
eine elektrische Leitung 57 an die Steuerelektronik 18
meldet, wo dieses Signal dem Lenkradregler 19 zugeführt
wird. Der vom Drucksensor 56 gemessene Druck entspricht im
wesentlichen dem beim Lenken im ersten Lenksteller 33
auftretenden Druck und damit dessen Belastung. Weiterhin
wird die Lage des Steuerschiebers 44 von einem Wegsensor 58
gemessen, der über eine elektrische Leitung 59 ebenfalls mit
der Steuerelektronik 18 in Wirkverbindung steht und dessen
Signale dem Lenkregler 25 eingegeben werden, um einen
unterlagerten Lageregelkreis zu bilden. Um das Druckgefälle
im Regelventil 29 unabhängig von der Last konstant zu
halten, ist ferner dem Regelventil 29 in der Zulaufleitung
48 ein Drucksteuerventil 61 vorgeschaltet, das die Funktion
einer Individual-Druckwaage übernimmt. Ferner sind die
hydraulischen Leitungen 31, 32 zwischen dem Regelventil 29
und dem ersten Lenksteller 33 durch ein Freigangventil 62 zu
der Rücklaufleitung 53 entlastbar. Dieses Freigangventil 62
ist elektromagnetisch betätigbar und steht deshalb über eine
elektrische Leitung 63 mit dem Lenkregler 25 in
Wirkverbindung, von dem es angesteuert wird.
Während der erste Lenksteller 53 mit dem ersten Regelventil
29 Teile eines ersten Lenkkreises 64 bilden, ist an der
ersten Lenkachse 36 für einen zweiten Lenkkreis 65 ein
zweiter Lenksteller 66 angeordnet, der über hydraulische
Leitungen 67, 68 von dem hydrostatischen Lenkventil 16 mit
Druckmittel beaufschlagbar ist. Das Lenkventil 16 ist zu
diesem Zweck über eine hydraulische Versorgungsleitung 69 an
die Zulaufleitung 48 der Steuereinrichtung 28 angeschlossen,
wobei diese Verbindung von einem Zuschaltventil 71 steuerbar
ist. Dieses Zuschaltventil 71 ist als elektromagnetisch
betätigbares 2/2-Schaltventil ausgeführt und steht über eine
elektrische Leitung 72 mit dem Lenkregler 25 in Verbindung,
von dem es angesteuert wird. Das hydrostatische Lenkventil
16 ist ein an sich bekanntes Ventil, das über die Lenksäule
12 mechanisch mit dem Lenkhandrad 11 gekoppelt ist, eine
Steuerpumpe 73 aufweist und zudem in LS-Technik ausgeführt
ist, wozu es in das Steuerleitungssystem 55 geschaltet ist.
Wie die Fig. 1 ferner zeigt, ist in der Steuerelektronik 18
der Lenkradregler 19 über eine elektrische Leitung 74 mit
dem Lenkmomentsensor 14 verbunden, so daß in ihm auch der
Istwert des jeweiligen Lenkradmoments verarbeitet werden
kann. Weiterhin ist der Lenkradregler 19 über zwei
elektrische Leitungen 75 und 76 mit dem elektrischen
Lenkradmotor 15 wirkverbunden, wobei in die Leitung 75 nach
ein Drehrichtungsmodul 77 geschaltet ist, mit dem die
Drehrichtung des Lenkradmotors 15 steuerbar ist, während
über die andere Leitung 76 der elektrische Strom zum
Lenkradmotor 15 für dessen Antrieb geführt wird.
Wie aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht, ist neben der ersten
Lenkachse 36, die hier als Vorderachse eines
Nutzkraftfahrzeugs in zwei unabhängige Lenkkreise 64, 65
geschaltet ist, eine zweite Lenkachse 78 dargestellt, welche
die Hinterachse des Nutzfahrzeugs symbolisieren soll. Die
zweite Lenkachse 78 weist einen dritten Lenksteller 79 auf,
der hier als Differentialzylinder ausgeführt ist und dem zur
Erfassung des Lenkwinkels der Hinterachse ein Sensor 81
zugeordnet ist. Zur hydraulischen Betätigung des dritten
Lenkstellers 79 ist ein zweites Regelventil 82 vorgesehen,
das in gleicher Weise wie das erste Regelventil 29 aufgebaut
ist und in der Steuereinrichtung 28 parallel zu diesem in
die Zulaufleitung 48 geschaltet ist. Dabei ist dem zweiten
Regelventil 82 ebenfalls ein Drucksteuerventil 83
vorgeschaltet und ein Freigangventil 84 zugeordnet. Zur
Ansteuerung des dritten Lenkstellers 79 sind in
entsprechender Weise wie im ersten Lenkkreis 64 das zweite
Regelventil 82, das Freigangventil 84 sowie der zugeordnete
Sensor 81 über elektrische Leitungen 85 mit einem
Hinterachsregler 86 in der Steuerelektronik 18 verbunden,
der als Maß für eine Sollwertvorgabe über eine
Wirkverbindung 87 mit dem Lenkregler 25 in Verbindung steht.
Die Hinterachse 78 ist somit in entsprechender Weise wie der
erste Lenksteller 33 in einen elektrohydraulischen
Lageregelkreis geschaltet.
Die Wirkungsweise des elektrohydraulischen Lenksystems 10
wird wie folgt erläutert:
Bei einem sog. Normalbetrieb arbeitet das Lenksystem 10 mit dem ersten Lenkkreis 64, wobei dieser eine rein elektrohydraulische Verstellung in einem äußeren Lageregelkreis durchführt, indem er die vom Lenkhandrad 11 vorgegebenen Sollwerte in der Steuerelektronik 18 mit den vom Lenkwinkel-Sensor 37 kommenden Istwert-Signalen vergleicht und eine eventuelle Regelabweichung mit Hilfe der hydraulischen Servounterstützung ausregelt, wobei das erste Regelventil 29 auf den ersten Lenksteller 33 arbeitet. In diesem Normalbetrieb sind das Freigangventil 62 sowie das Zuschaltventil 71 jeweils bestromt, so daß sie entgegen der jeweiligen Federbelastung ihre Sperrstellungen einnehmen. Über die Verdrehung des Lenkhandrades 11 wird dabei der Richtungswunsch des Fahrers vom Lenkwegsensor 13, der in der Regel als Winkelgeber ausgeführt ist, erfaßt und als Sollwert der Steuerelektronik 18 zugeführt. In dem Sollwertbildner 21 kann dabei durch Differentation des Lenkradwinkels zusätzlich die momentane Winkelgeschwindigkeit am Lenkhandrad 11 ermittelt werden. Aus diesen beiden Größen ermittelt der Sollwertbildner an seinem Ausgang einen Sollwert, der dem Lenkregler 25 zugeführt wird. Der Lenkregler 25 erzeugt nun Steuersignale für die Ansteuerung des elektromagnetisch betätigbaren ersten Regelventils 29. Durch eine entsprechende Auslenkung des Steuerschiebers 44 im Regelventil 29 wird in den Arbeitsstellungen 46 bzw. 47 ein Druckmittelstrom nach Größe und Richtung zu dem ersten Lenksteller 33 gesteuert, bis der vom Sensor 37 zurückgeführte Ist-Wert des Lenkwinkels mit dem vom Lenkhandrad 11 vorgegebenen Sollwert übereinstimmt. Bei Übereinstimmung von Soll- und Ist-Wert haben die Räder 35 den gewünschten Radeinschlag erreicht, wobei der Steuerschieber 44 in seiner Mittelstellung 45 zentriert ist und den doppeltwirkenden Lenksteller 33 hydraulisch blockiert. Für eine schnelle und genaue Arbeitsweise des Steuerschiebers 44 ist er zusätzlich über den Wegsensor 58 in einen unterlagerten Lageregelkreis geschaltet.
Bei einem sog. Normalbetrieb arbeitet das Lenksystem 10 mit dem ersten Lenkkreis 64, wobei dieser eine rein elektrohydraulische Verstellung in einem äußeren Lageregelkreis durchführt, indem er die vom Lenkhandrad 11 vorgegebenen Sollwerte in der Steuerelektronik 18 mit den vom Lenkwinkel-Sensor 37 kommenden Istwert-Signalen vergleicht und eine eventuelle Regelabweichung mit Hilfe der hydraulischen Servounterstützung ausregelt, wobei das erste Regelventil 29 auf den ersten Lenksteller 33 arbeitet. In diesem Normalbetrieb sind das Freigangventil 62 sowie das Zuschaltventil 71 jeweils bestromt, so daß sie entgegen der jeweiligen Federbelastung ihre Sperrstellungen einnehmen. Über die Verdrehung des Lenkhandrades 11 wird dabei der Richtungswunsch des Fahrers vom Lenkwegsensor 13, der in der Regel als Winkelgeber ausgeführt ist, erfaßt und als Sollwert der Steuerelektronik 18 zugeführt. In dem Sollwertbildner 21 kann dabei durch Differentation des Lenkradwinkels zusätzlich die momentane Winkelgeschwindigkeit am Lenkhandrad 11 ermittelt werden. Aus diesen beiden Größen ermittelt der Sollwertbildner an seinem Ausgang einen Sollwert, der dem Lenkregler 25 zugeführt wird. Der Lenkregler 25 erzeugt nun Steuersignale für die Ansteuerung des elektromagnetisch betätigbaren ersten Regelventils 29. Durch eine entsprechende Auslenkung des Steuerschiebers 44 im Regelventil 29 wird in den Arbeitsstellungen 46 bzw. 47 ein Druckmittelstrom nach Größe und Richtung zu dem ersten Lenksteller 33 gesteuert, bis der vom Sensor 37 zurückgeführte Ist-Wert des Lenkwinkels mit dem vom Lenkhandrad 11 vorgegebenen Sollwert übereinstimmt. Bei Übereinstimmung von Soll- und Ist-Wert haben die Räder 35 den gewünschten Radeinschlag erreicht, wobei der Steuerschieber 44 in seiner Mittelstellung 45 zentriert ist und den doppeltwirkenden Lenksteller 33 hydraulisch blockiert. Für eine schnelle und genaue Arbeitsweise des Steuerschiebers 44 ist er zusätzlich über den Wegsensor 58 in einen unterlagerten Lageregelkreis geschaltet.
Wenn der Steuerschieber 44 des Regelventils 29 seine
Mittelstellung 45 einnimmt und kein Druckmittel anfordert,
ist über das Steuerleitungssystem 55 die federbeaufschlagte
Stirnseite des Drosselventils 52 zum Tank 50 entlastet, so
daß die Hydropumpe 49 über das geöffnete Drosselventil 52
und die Bypaßleitung 51 gegen eine relativ niedrigen
Umlaufdruck in den Tank fördert. Wird dagegen das
Regelventil 29 aktiviert und in Arbeitsstellungen 46 bzw. 47
ausgelenkt, so kann der jeweilige Lastdruck über das
Steuerleitungssystem 55 auf das Drosselventil 52 einwirken,
das somit die Bypaßleitung 51 androsselt, so daß die Pumpe
49 in der Zulaufleitung 48 einen ausreichenden Druck zur
Verfügung stellt. Über das zusätzliche Drucksteuerventil 61
läßt sich der Druckabfall im Regelventil 29 unabhängig von
der jeweiligen Last konstant halten. Die als offener Kreis
arbeitende Steuereinrichtung 28 stellt somit ausreichend
Druckmittel für eine größere Lenkleistung zur Verfügung.
Während dieses Normalbetriebs sind in der Steuerelektronik
18 auch der Feedback-Simulator 39 sowie der Lenkradregler 19
aktiviert, um mit Hilfe des Lenkradmotors 15 dem Fahrer beim
Lenken am Lenkhandrad 11 ein Straßen-Lenkgefühl zu
vermitteln. Zu diesem Zweck werden in dem Feedback-Simulator
39 aus mehreren Parametern ein Sollwert für das
Lenkradmoment gebildet, wobei als Eingangswerte dem
Simulator der Lenkwinkel des Vorderrades 35, die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie der ermittelte Reibwert
zwischen Straße und Reifen zur Verfügung stehen. Der vom
Simulator ermittelte Sollwert am Ausgang 43 wird dem
Lenkradregler 19 zugeführt, der zugleich vom
Lenkmomentsensor 14 einen Istwert des jeweiligen
Lenkmomentes erhält. Ferner wird als wesentliche Größe zur
Erzeugung dieses Lenkgefühls der Lenkdruck im ersten
Lenksteller 33 herangezogen, der im Steuerleitungssystem 55
vom Drucksensor 56 ermittelt werden kann und dessen Signale
ebenfalls dem Lenkradregler 19 zur Verfügung gestellt
werden. Ist der Lenkdruck groß, so signalisiert dies, daß
auch der Lenkwiderstand an den Rädern 35 groß ist und somit
ein größeres Widerstandsmoment am Lenkradmotor 15 gebildet
werden muß. Über den Lenkradregler 19 wird mit Hilfe des
Drehrichtungs-Moduls 77 einerseits die Drehrichtung des
Lenkradmotors 15 gesteuert, während über die elektrische
Leitung 76 die Größe des Stroms und damit das Drehmoment im
Lenkradmotor 15 steuerbar ist. Dem Fahrer wird auf diese
Weise am Lenkhandrad 11 ein möglichst wirklichkeitsnahes
Lenkgefühl vermittelt. Während im Normalbetrieb der erste
Lenksteller 33 im ersten Lenkkreis 64 arbeitet, ist der
zweite Lenksteller 66 in eine Freilauffunktion geschaltet,
wobei ein druckloser Umlauf des Druckmittels über das
hydrostatische Lenkventil 16 stattfinden kann.
Anstelle des Normalbetriebs kann bei Ausfall von
sicherheitsrelevanten Teilen das elektrohydraulische
Lenksystem 10 auf anderen Funktionsebenen arbeiten, die auch
als Rückfallebenen bezeichnet werden. Im einzelnen ist bei
dem Lenksystem 10 eine erste Rückfallebene R1 vorhanden, in
der ein sogenannter Notlenkbetrieb stattfinden kann. Ferner
läßt sich eine zweite Rückfallebene R2 definieren, bei
welcher das Lenksystem 10 einen Hilfslenkbetrieb durchführen
kann. Beiden Rückfallebenen R1 und R2 ist gemeinsam, daß
dann der zweite Lenkkreis 65 aktiviert ist und nur der
zweite Lenkssteller 66 beaufschlagt wird. Ferner wird in
beiden Rückfallebenen R1 und R2 eine Servounterstützung
erreicht, die in einem Fall elektrisch und im anderen Fall
hydraulisch durchgeführt wird, so daß der Fahrer eines NKW
beim Lenken nicht überfordert wird. Im folgenden soll zuerst
auf den Notlenkbetrieb in der Rückfallebene R1 näher
eingegangen werden.
Die Rückfallebene R1 mit dem Notlenkbetrieb tritt dann in
Funktion, wenn vor allem Teile der Hydraulik ausgefallen
sind, wie dies zum Beispiel bei einem Ausfall der Hydropumpe
49, des Regelventils 29, des ersten Lenkkreises 64 oder des
ersten Lenkstellers 33 der Fall ist. Dabei ist die
Steuerelektronik 18 in Ordnung und kontrolliert die
Lenkbewegungen. In dieser ersten Rückfallebene R1 ist das
Zuschaltventil 71 bestromt, so daß es seine Sperrstellung
einnimmt und die Versorgungsleitung 69 von der Zulaufleitung
48 trennt. Ferner ist durch die Steuerelektronik 18 das
Freigangventil 62 stromlos geschaltet, so daß es seine
federzentrierte Ausgangsstellung einnimmt, in welcher beide
Seiten des ersten Lenkstellers 33 mit der Rücklaufleitung 53
Verbindung haben, so daß sich der erste Lenksteller 33 in
Freigangstellung befindet. In der Steuerelektronik 18 ist
die Feedback-Simulation für das Lenkhandrad 11 weiterhin
aktiv. In dieser ersten Rückfallebene R1 wird beim
Notlenkbetrieb mit der Drehbewegung des Handlenkrades 11 das
hydrostatische Lenkventil 16 zusammen mit dem zweiten
Lenksteller 66 aktiviert. Das Lenkventil 16 wirkt mit seiner
Steuerpumpe 73 dabei zugleich als Pumpe wie auch als
Nachlaufmotor, so daß hydrostatisch der der Lenkbewegung des
Handlenkrades 11 zugeordnete Ölstrom automatisch richtig dem
zweiten Lenksteller 66 zugemessen wird. Die zugehörige
Servounterstützung beim Lenkvorgang erbringt nun der
Lenkradmotor 15, der nun ein die Lenkbewegung am Handlenkrad
11 kraftunterstützendes Drehmoment erzeugt. Die Größe dieses
unterstützenden Servomoments wird dabei im Lenkradregler 19
gebildet, wobei die Überlegung gilt, daß das am Handlenkrad
11 vom Fahrer aufzubringende Lenkradmoment sich ergibt aus
dem an der ersten Lenkachse 36 erforderlichen Lenkmoment
abzüglich dem vom Lenkradmotor 15 erzeugten,
lenkunterstützenden Moment. Auch im Notlenkbetrieb wird das
Lenkradmoment zur Betätigung des Handlenkrades 11 durch den
Lenkradregler 19 in Verbindung mit dem Feedback-Simulator 39
so geregelt, daß das gewünschte Lenkgefühl am Handlenkrad 11
entsteht. Da hierbei der Lenkradmotor 15 im Vergleich zur
reinen Feedback-Aufgabe im Normalbetrieb im Notbetrieb auch
als Antrieb dient, ist der Lenkradmotor 15 entsprechend
verstärkt ausgebildet. Die Drehrichtung des Lenkradmotors 15
ist deshalb mit Hilfe des Drehrichtungs-Moduls 77 umkehrbar.
Bei diesem Notlenkbetrieb in der Rückfallebene R1 ist der
Sollwertbildner 21 aktiv und versorgt mit seinem
Ausgangssignal den Lenkregler 25, der jedoch lediglich mit
dem Lenkwinkelsignal des Sensors 37 der ersten Lenkachse 36
ein Ausgangssignal zur Steuerung des Hinterachsreglers 86
bildet; dagegen wird das erste Regelventil 29 vom Lenkregler
25 nicht angesteuert. In der ersten Rückfallebene R1
arbeitet im Notlenkbetrieb der zweite Lenkkreis 65 trotz
seiner Ausbildung in einer Steer-By-Wire-Technik mit einer
Servounterstützung, die hier jedoch elektrisch ist, so daß
auch größere Lenkleistungen wie bei NKW im Notlenkbetrieb
möglich sind.
Das Lenksystem 10 kann ferner in einer zweiten Rückfallebene
R2 mit einem sogenannten Hilfslenkbetrieb arbeiten, wobei
diese Rückfallebene R2 in Funktion tritt, wenn Teile der
Elektronik oder die gesamte Steuerelektronik 18 ausgefallen
sind. In dieser zweiten Rückfallebene sind das
Zuschaltventil 71 sowie das Freilaufventil 62 stromlos
geschaltet. Damit ist dem ersten Lenksteller 33 eine
Freigangfunktion erlaubt. In der zweiten Rückfallebene R2
arbeitet die Hydropumpe 49 und fördert Druckmittel über das
geöffnete Zuschaltventil 71 zum hydrostatischen Lenkventil
16. Bei einer Lenkbewegung am Lenkhandrad 11 wird infolge
der mechanischen Koppelung durch die Lenksäule 12 das
Lenkventil 16 betätigt, das nun im zweiten Lenkkreis 65 auf
den zweiten Lenksteller 66 arbeitet. Dabei steht das Drucköl
von der Hydropumpe 49 am Eingang des Lenkventils 16 zur
Verfügung. Über das LS-Signal am Lenkventil 16 und das
Steuerleitungssystem 55 weiß das Drosselventil 52 in der
Steuereinrichtung 28, wann ein niederer Umlaufdruck
herrschen soll und wann Drucköl am Lenkventil 16 benötigt
wird. Mit diesem Drucköl wird im Hilfslenkbetrieb die
erforderliche Servounterstützung durchgeführt, die in der
zweiten Rückfallebene R2 nun hydraulisch ist. Bei diesem
Hilfslenkbetrieb fehlt eine elektronische Überwachung der
Lenkbewegung; die Lenkbewegung erfolgt rein hydrostatisch
nach Art eines hydrostatischen Servobetriebs, wie sie bisher
bei schweren Fahrzeugen üblich ist. Dabei arbeitet die
Lenkung im Betrieb ohne Feedback über die Steuerelektronik
18.
Das elektrohydraulische Lenksystem 10 arbeitet somit auf
allen Lenkebenen im Normalbetrieb wie auch in den beiden
Rückfallebenen R1 und R2 immer mit Servounterstützung. Es
kann damit in LKWs der Lenkrad-Durchmesser und die Lenkkraft
kleingehalten werden, was eine bessere Ergonomie im
Fahrerhaus sowie eine geringere Ermüdung des Fahrers
unterstützen.
Wie die Fig. 1 ferner zeigt, läßt sich in der hydraulischen
Steuereinrichtung 28 ohne Schwierigkeiten das zweite
Regelventil 82 integrieren, um mit ihm die gelenkte
Hinterachse 78 zu steuern. Die Lenkbewegungen der
Hinterachse 78 lassen sich dabei wie im Primärlenkkreis 64
nach Art eines elektrohydraulischen Lageregelkreises
durchführen, wozu die Steuerelektronik 18 den zusätzlichen
Hinterachsregler 86 aufweist. Dieser Hinterachsregler 86
erhält sein Sollwertsignal aus dem Lenkregler 25 für die
Vorderachse 36. Wenn das Lenksystem 10 aus seinem
Normalbetrieb in eine der Rückfallebenen R1 bzw. R2 fällt,
dann wird mit Hilfe des Freigangventils 84 der dritte
Lenkssteller 79 in eine Freigangfunktion gebracht, so daß
die Hinterachse 78 lediglich als ungelenkte Nachlaufachse
arbeitet.
Bei dem elektrohydraulischen Lenksystem 10, das nach Art
einer Steer-By-Wire-Lenkung aufgebaut ist, können folgende
Betriebszustände bzw. Rückfallebenen auftreten, die
nachfolgend näher erläutert werden: Im einzelnen ist bei dem
Lenksystem 10 als Betriebszustand ein Normalbetrieb N1
vorstellbar, der als Normal bezeichnet wird und bei dem alle
Systemfunktionen des Normalbetriebs und der Rückfallebenen
in Ordnung sind, so daß alle Kreise in der Hydraulik und in
der Elektronik aktiv sind. Ferner ist als weiterer
Betriebszustand ein Normalbetrieb N2 vorstellbar, der als
Normal ohne Feedback bezeichnet wird, und bei dem alle
Systemfunktionen der Rückfallebenen und des Lenkmoduls
(außer dem Lenkmomentsensor) in Ordnung sind, und vom
Lenkradmodul noch beide Funktionen der Winkelsensoren in
Ordnung sind. Dieser Normalbetrieb N2 wird dann vorliegen,
wenn zum Beispiel der Lenkmomentsensor 14 oder der
Lenkradmotor 15 oder dessen Endstufe defekt sind. Als
weiterer Betriebszustand ist ein Normalbetrieb N3
vorstellbar, der als Normal ohne Rückfallebene R1 bzeichnet
wird, bei dem zwar alle Systemfunktionen des Normalbetriebs
in Ordnung sind, jedoch die Rückfallebene R1 nicht genutzt
werden kann und lediglich die Rückfallebene R2 in Ordnung
ist. Ein solcher Fall wird dann vorliegen, wenn zum Beispiel
der Antriebsregler für den Lenkradmotor 15 defekt ist, wobei
jedoch eine normale Lenkunterstützung vorhanden ist.
Fernerhin ist als zweiter Betriebszustand ein Normalbetrieb
N4 vorstellbar, der mit Normal ohne Feedback und
Rückfallebene R1 bezeichnet wird; bei ihm sind alle
Systemfunktionen des Lenkmoduls (außer Lenkmomentsensor 14)
in Ordnung, dabei ist vom Lenkradmodul noch die
Winkelinformation verfügbar. Jedoch kann die Rückfallebene
R1 hierbei nicht genutzt werden, während die Rückfallebene
R2 in Ordnung ist. Ein solcher Fall kann dann auftreten,
wenn der Lenkradmotor 15 defekt ist, wobei jedoch eine
normale Lenkunterstützung vorhanden ist. Fernerhin ist als
Betriebszustand ein Normalbetrieb N5 vorstellbar, der als
Normal ohne Rückfallebene R2 bezeichnet wird, bei dem alle
Systemfunktionen des Normalbetriebs in Ordnung sind, jedoch
die Rückfallebene R2 nicht genutzt werden kann, aber die
Rückfallebene R1 in Ordnung ist. Ein solcher Fall kann dann
eintreten, wenn zum Beispiel die Hydropumpe 49 oder der
Lenkssteller 33 defekt sind; auch hier ist eine normale
Lenkunterstützung vorhanden. Weiterhin ist ein Normalbetrieb
N6 vorstellbar, der mit Normal ohne Feedback und ohne
Rückfallebene R2 bezeichnet wird. Bei diesem Normalbetrieb
N6 sind alle Systemfunktionen des Lenkmoduls (außer
Lenkmomentsensor 14) in Ordnung, vom Lenkradmodul ist noch
die Winkelinformation verfügbar. Dabei kann die
Rückfallebene R2 nicht genutzt werden, während die
Rückfallebene R1 in Ordnung ist. Ein solcher Fall kann sich
dann einstellen, wenn der Feedbackregler 39, 19 und die
Hydropumpe 49 defekt sind; auch hier findet eine normale
Lenkunterstützung statt. Fernerhin ist als Betriebszustand
die Rückfallebene R1 zu nennen, bei welcher der Lenkradmotor
15 unterstützend als Antrieb für den zweiten Lenkkreis 65
dient; dabei ist ein Feedback vorhanden; das Lenksystem (10)
arbeitet dabei als überwachter hydrostatischer Servobetrieb.
Ein solcher Fall läßt sich dann vorstellen, wenn zum
Beispiel die Hydropumpe 59 oder der erste hydraulische
Lenkkreis 64 ausfallen. Auch in diesem Fall ist eine normale
Lenkunterstützung vorhanden. Schließlich ist als weiterer
Betriebszustand die Rückfallebene R2 gegeben, in welcher der
zweite Lenkkreis 65 mit der Hydropumpe 49 zusammenarbeitet.
Dabei gibt es kein Feedback; das Lenksystem 10 arbeitet als
nicht überwachter hydrostatischer Servobetrieb. Dieser Fall
der zweiten Rückfallebene R2 ist dann gegeben, wenn die
Steuerelektronik 19 ausfällt. Auch in diesem Fall ist eine
normale Lenkunterstützung vorhanden. Bei allen diesen
Betriebszuständen, die den Normalbetrieb N1 bis N6
betreffen, sowie die beiden Rückfallebenen R1 und R2, können
Systemmaßnahmen ergriffen werden, die vor allem in einer
Information des Fahrers liegen sowie in einer Reduzierung
der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder gar auch ein
automatisches kontrolliertes Abbremsen bedeuten. Die
Reduktion der Geschwindigkeit kann dabei durch das
Motormanagement abhängig von der Zeit gesteuert werden oder
auch auf andere Weise, wobei unterschiedliche
Geschwindigkeitsendstufen anzielbar sind.
Bei dem Lenksystem 10 können einzelne Fehler auftreten, die
zu unterschiedlichen Auswirkungen und zu unterschiedlichen
Maßnahmen führen. Sind bei diesem Lenksystem 10 zum Beispiel
der Lenkmomentsensor 14, der Lenkdrucksensor 56 oder der
Feedback-Simulator 39 defekt, so führt dies insgesamt zu
einem Ausfall des Feedback-Reglers 19, 39, was zu der
Maßnahme der Fahrerinformation führen sollte. Wird ferner
zum Beispiel der Lenkradregler 19 oder der Lenkradmotor 15
defekt, so führt dies zu einem Lenkungsbetrieb ohne
Feedback, was ebenfalls zu einer Information des Fahrers
führen sollte. Ferner könnte auch der Wegsensor 58 des
elektrischen Regelventils 29 defekt werden, so daß die
Stellung des Regelventils 29 nur indirekt bekannt ist;
zweckmäßigerweise sollte dies nicht nur zu einer Information
des Fahrers sondern auch zu einer Reduktion der
Fahrgeschwindigkeit führen. Fernerhin besteht die Gefahr,
daß der Lenkwegsensor 13 beim Lenkhandrad 11 sowie der
Lenkwinkelsensor 37 an der ersten Lenkachse 36 defekt
werden, was zu einem Ausfall des Lenkreglers 25 führen kann.
In diesen Fällen sollte als Maßnahme die Rückfallebene R1
aktiviert werden. Als weitere Fehler könnten auftreten, daß
das elektrisch angesteuerte Regelventil 29, der erste
Lenksteller 33 oder die Hydropumpe 48 defekt werden, was zu
einem Ausfall des ersten Lenkkreises 64 führen würde. In
diesen Fällen sollte ebenfalls die Rückfallebene R1
aktiviert werden. Wenn schließlich wesentliche Teile der
Elektronik bzw. Elektrik, insbesondere die Steuerelektronik
18 ausfallen, so führt dies dazu, daß lediglich ein
hydrostatischer Lenkungsbetrieb möglich ist; in diesem Fall
muß die Rückfallebene R2 aktiviert werden.
Die Fig. 2 zeigt in stark vereinfachter Darstellung einen
Teil eines zweiten elektrohydraulischen Lenksystems 90, das
sich vom ersten Lenksystem 10 nach Fig. 1 wie folgt
unterscheidet, wobei für gleiche Bauelemente gleiche
Bezugszeichen verwendet werden.
Beim zweiten Lenksystem 90 ist die Hinterachse doppelt
angeordnet, wozu eine dritte Lenkachse 91 einen vierten
Lenksteller 92 aufweist. Ihr zugeordnet ist ein drittes
Regelventil 93, das lediglich vereinfacht dargestellt ist
und gleich ausgeführt ist, wie das zweite Regelventil 82 für
die erste Hinterachse 78. Das dritte Regelventil 93 ist in
der Steuereinrichtung 28 zwischen die Anschlußplatte 94 und
das zweite Regelventil 29 geschaltet. Der Lenkwinkel-Sensor
95 an der zweiten Hinterachse 91 steht ebenfalls mit dem
Hinterachsregler 86 in Wirkverbindung. Die Hydropumpe 49 ist
nun verstellbar ausgebildet. Als Zuschaltventil 96 ist nun
ein 3/2-Schaltventil verwendet, das die Versorgungsleitung
69 nun zur Rücklaufleitung 53 entlasten kann. Ferner ist der
den hydraulischen Lenkdruck abgreifende Drucksensor 56 nicht
mehr beim Regelventil 29, sondern beim ersten Lenksteller 33
angeordnet, wo er über ein Wechselventil 96 mit dem höheren
hydraulischen Druck beaufschlagt wird. Auf diese Weise läßt
sich der Lenkdruck genauer ermitteln und die Funktion der
Steuerelektronik 18 erleichtern. Ferner ist anstelle des
bisherigen Freigangventils 62 beim ersten Regelventil 29 nun
ein Freigangventil 97 zwischen die beiden Lenksteller 33 und
66 geschaltet. Auf diese Weise wird abwechselnd einer der
beiden Lenkkreise 64 bzw. 65 in Freigangfunktion geschaltet,
so daß der Druckmittelstrom hierzu nicht mehr über das
hydrostatische Lenkventil 16 strömen muß. Dies führt zu
Funktionsverbesserungen, insbesondere zu schnelleren
Lenkbewegungen der ersten Lenkachse 36.
Selbstverständlich sind an den gezeigten Ausführungsformen
Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung
abzuweichen. So können anstelle der elektrisch betätigten
Regelventile 29, 82 auch elektrohydraulisch betätigte
Regelventile verwendet werden. Dabei sind diese Regelventile
so ausführbar, daß sie über CAN-BUS ansteuerbar sind.
Selbstverständlich kann anstelle des gezeichneten
Lenkhandrades 11 die Lenkbewegung und damit der Fahrerwunsch
auch durch einen Joy-Stick vorgegeben werden. Infolge der
Ausführung des Lenksystems 10 in Steer-By-Wire-Technik
eignet es sich besonders dazu, daß anstelle eines manuellen
Lenksignals durch den Fahrer die Fahrtrichtungsänderung auch
durch externe Signale vorgegeben werden kann. Auch sonstige
Änderungen sind möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung
abzuweichen.
Claims (13)
1. Elektrohydraulisches Lenksystem für Kraftfahrzeuge mit
zwei Lenkkreisen, von denen jeder Lenkkreis einen eigenen,
am Lenkgetriebe eines gelenkten Rades angebrachten
hydraulischen Lenkssteller aufweist und bei dem der erste
Lenkkreis mit dem ersten Lenksteller als
elektrohydraulischer Lageregelkreis aufgebaut ist, bei dem
der Lenkwunsch des Fahrers an einer Lenkhandhabe von einem
Sensor erfaßt und als Sollwert einer Steuerelektronik
zugeführt wird, die Istwert-Signale von einem den Lenkwinkel
am Lenkgetriebe/-rad erfassenden Sensor erhält und davon
abhängig ein elektrohydraulisches Regelventil steuert, das
in einen hydraulischen Kreis geschaltet ist und den ersten
Lenksteller steuert, und mit einem hydrostatischen, eine
Steuerpumpe aufweisenden Lenkventil im zweiten Lenkkreis,
das von der Lenkhandhabe mechanisch betätigbar ist und
mittels hydraulischer Servounterstützung den zweiten
Lenksteller steuert, so daß bei sicherheitsrelevanten
Störungen im ersten Lenkkreis ein als Rückfallebene
dienender, hydromechanischer Hilfslenkbetrieb durch den
zweiten Lenkkreis gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß
für beide Lenkkreise (64, 65) eine einzige Pumpe (49)
vorgesehen ist, an die über ein von der Steuerelektronik
(18) ansteuerbares Zuschaltventil (71, 96) das
hydrostatische Lenkventil (16) anschließbar ist und daß in
die zugeordnete Lenksäule (12) zwischen Lenkhandhabe (11)
und Lenkventil (16) ein elektrischer Lenkradmotor (15)
geschaltet ist, der mit der Steuerelektronik (18) in
Wirkverbindung steht und in einer zusätzlichen Rückfallebene
(R1) einen elektrisch unterstützten Notlenkbetrieb
ermöglicht.
2. Elektrohydraulisches Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß ein den Lenkdruck im ersten Lenkkreis
(64) erfassender, elektrohydraulischer Drucksensor (56)
angeordnet ist, dessen Signale von der Steuerelektronik (18)
bei der Ansteuerung des Lenkradmotors (15) zur Erzeugung
eines Straßen-Lenkgefühls benutzt werden.
3. Elektrohydraulisches Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Kreis (28), in
den das Regelventil (29) geschaltet ist, als offener Kreis
ausgebildet ist.
4. Elektrohydraulisches Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das proportional arbeitende Regelventil
(29) als LS-Ventil für eine lastdruckunabhängige Steuerung
ausgebildet ist.
5. Elektrohydraulisches Lenksystem nach einem der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (29)
einen Wegsensor (58) aufweist, der mit der Steuerelektronik
(18) in einen Lageregelkreis geschaltet ist.
6. Elektrohydraulisches Lenksystem nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den hydraulischen
Kreis (28) ein zweites, elektromagnetisch betätigbares
Regelventil (82) geschaltet ist, das einen Lenksteller (79)
einer Hinterachse (78) steuert, deren Lenkwinkel von einem
zugeordneten Sensor (81) erfaßt und einem Hinterachsregler
(86) in der Steuerelektronik (18) zugeführt wird, so daß ein
zweiter elektrohydraulischer Regelkreis für die
Hinterachslenkung gebildet ist.
7. Elektrohydraulisches Lenksystem nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelventil (29)
für den ersten Lenksteller (33) im ersten Lenkkreis (64)
und/oder dem Regelventil (82) für den Lenksteller (79) der
Hinterachse (78) ein Freigangventil (62, 84) zugeordnet ist,
das von der Steuerelektronik (18) ansteuerbar ist.
8. Elektrohydraulisches Lenksystem nach einem der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik
(18) einen Lenkregler (25) aufweist, dem im ersten Lenkkreis
(64) Ist- und Sollwerte zugeführt werden und der davon
abhängig das erste Regelventil (29) steuert und daß der
Lenkregler (25) zusätzlich das Zuschaltventil (71) steuert.
9. Elektrohydraulisches Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lenkregler (25) mit dem Wegsensor
(58) des ersten Regelventils (29) einen unterlagerten
Lageregelkreis bildet.
10. Elektrohydraulisches Lenksystem nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkregler (25) mit dem
Hinterachsregler (86) in steuernder Wirkverbindung (87)
steht.
11. Elektrohydraulisches Lenksystem nach einem der Ansprüche
1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik
(18) einen Lenkradregler (19) aufweist, dem als Sollwerte
die Signale eines mit dem Lenkhandrad (11) wirkverbundenen
Lenkwegsensors (13) und eines Lenkmomentsensors (14)
eingegeben werden und der ferner die Signale eines Feedback-
Simulators (39) erhält und der mit dem Lenkradmotor (15) in
einer dessen Drehrichtung und dessen Momente steuernden
Wirkverbindung steht.
12. Elektrohydraulisches Lenksystem nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkradregler (19) mit den
Signalen des Drucksensors (56) beaufschlagt wird.
13. Elektrohydraulisches Lenksystem nach einem der Ansprüche
8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lenkregler (25)
ein Sollwertbildner (21) vorgeschaltet ist, der Eingänge für
die Signale des Lenkwegsensors (13), für die Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs (22) und insbesondere für dessen
Gierwinkelgeschwindigkeit (23) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999129428 DE19929428A1 (de) | 1999-06-26 | 1999-06-26 | Elektrohydraulisches Lenksystem für Kraftfahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999129428 DE19929428A1 (de) | 1999-06-26 | 1999-06-26 | Elektrohydraulisches Lenksystem für Kraftfahrzeuge |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19929428A1 true DE19929428A1 (de) | 2000-12-28 |
Family
ID=7912726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999129428 Withdrawn DE19929428A1 (de) | 1999-06-26 | 1999-06-26 | Elektrohydraulisches Lenksystem für Kraftfahrzeuge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19929428A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10157666A1 (de) * | 2001-11-24 | 2003-06-05 | Zf Lenksysteme Gmbh | Lenksystem für ein Fahrzeug |
EP1650104A1 (de) * | 2004-10-12 | 2006-04-26 | ZF Lenksysteme GmbH | Lenksystem |
WO2013044488A1 (zh) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | 长沙中联重工科技发展股份有限公司 | 转向中心轴控制方法及液压控制系统 |
US9013127B2 (en) | 2013-03-07 | 2015-04-21 | Ford Global Technologies, Llc | Drive system with a direct current motor brake |
US20210291899A1 (en) * | 2018-08-03 | 2021-09-23 | St Engineering Land Systems Ltd | Steer by wire with mechanical safety backup for a track vehicle |
-
1999
- 1999-06-26 DE DE1999129428 patent/DE19929428A1/de not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10157666A1 (de) * | 2001-11-24 | 2003-06-05 | Zf Lenksysteme Gmbh | Lenksystem für ein Fahrzeug |
EP1650104A1 (de) * | 2004-10-12 | 2006-04-26 | ZF Lenksysteme GmbH | Lenksystem |
WO2013044488A1 (zh) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | 长沙中联重工科技发展股份有限公司 | 转向中心轴控制方法及液压控制系统 |
US9013127B2 (en) | 2013-03-07 | 2015-04-21 | Ford Global Technologies, Llc | Drive system with a direct current motor brake |
US20210291899A1 (en) * | 2018-08-03 | 2021-09-23 | St Engineering Land Systems Ltd | Steer by wire with mechanical safety backup for a track vehicle |
US12012142B2 (en) * | 2018-08-03 | 2024-06-18 | St Engineering Land Systems Ltd. | Steer by wire with mechanical safety backup for a track vehicle |
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