DE29920122U1

DE29920122U1 - Elektro-hydraulisches Lenksystem

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Publication number: DE29920122U1
Application number: DE29920122U
Authority: DE
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2009-11-17
Also published as: DE10056388A1; US6488112B1; JP2001187580A

Description

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PRINZ & PARTNER

GbR

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TRW Fahrwerksysteme ¹⁶· November 1999

GmbH & Co. KG
Hansaallee 190
40547 Düsseldorf

Unser Zeichen: T 9138 DE

St/Hc

Elektro-hydraulisches Lenksystem
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Die Erfindung betrifft ein elektro-hydraulisches Lenksystem mit einem Se rvozy linder, der selektiv mit einem Hydraulikfluid beaufschlagt werden kann, um eine Le nkunte rstützungskr aft zu lenkbaren Fahrzeugrädern zu übertragen.

Ein solches elektro-hydraulisches Lenksystem weist üblicherweise eine Servopumpe auf, die von einem Elektromotor mit einer Drehzahl angetrieben wird, die je nach den Anforderungen zwischen einem Leerlaufbetrieb und einem Vollastbetrieb liegt. Der von der Servopumpe bereitgestellte Volumenstrom von Hydraulikfluid wird einem Servoventil zugeführt, das den Teil des Volumenstroms, der zur Erzeugung der Lenkkraftunterstützung erforderlich ist, der entsprechenden Kammer des Servozylinders zuführt; der überschüssige Anteil des Volumenstroms wird in einen Vorratsbehälter zurückgeführt.

Damit bei einer Lenkbewegung die erforderliche Lenkunterstützungskraft ohne Verzögerung bereitsteht, muß die Servopumpe im Leerlaufbetriehf'perrnimpfii ."ein.©». .«iyIindistvo.lvra.enstjO9i,_: bereitstellen.

Dies führt zu einem hohen Energieverbrauch des Systems. Weiterhin führt das Servoventil dazu, daß der von der Servopumpe bereitgestellte Volumenstrom prinzipbedingt an mindestens zwei Widerständen gedrosselt wird. Dadurch entstehen Verluste, die ebenfalls zu einem erhöhten Energieverbrauch führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektro-hydraulisches Lenksystem zu schaffen, das sich durch einen einfachen Aufbau und geringe Herstellungskosten auszeichnet.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß ein elektro-hydraulisches Lenksystem mit einem Servozylinder vorgesehen, der zwei Kammern aufweist, einen Elektromotor, einer mit dem Elektromotor verbundenen Servopumpe, die unmittelbar mit dem Servozylinder verbunden ist und je nach Antriebsrichtung die eine oder die andere Kammer eines Servozylinders mit einem Volumenstrom eines Hydraulikfluids beaufschlagen kann, und einer Steuereinheit, die den Elektromotor steuert. Das erfindungsgemäße Lenksystem kommt also ohne Servoventil aus, was zum einen zu einer erheblichen Kosteneinsparung führt, da ein Servoventil ein sehr aufwendiges Bauteil ist, und zum anderen zu einer Energieeinsparung führt, da die zwangsweise mit dem Servoventil verbundenen Drosselverluste entfallen. Anstelle der Steuerung des dem Servozylinder zugeführten Volumenstromes durch das Servoventil wird nun direkt die Servopumpe so gesteuert, daß sie den jeweils erforderlichen Volumenstrom bereitstellt. Wenn also keine Lenkunterstützung erforderlich ist, wird die Pumpe auch nicht betrieben. Dies führt zu einer erheblichen Energieeinsparung. Schließlich ergibt sich eine zusätzliche Kosteneinsparung, da das erfindungsgemäße Lenksystem einen extrem einfachen Aufbau hat.

Der Betrieb der Servopumpe kann in besonders einfacher Weise durch Ansteuerung des Elektromotors von der Steuereinheit geregelt werden. Hierzu wird ein geschlossener Regelkreis verwendet, welchem die Parameter Lenkwinkel-Sollwert, Lenkwinkel-Istwert, Lenkmoment-Sollwert und Lenkmoment-Istwert bereitgestellt werden. Ausgehend von diesen Parametern kann der Elektromotor der Servopumpe, die vorzugsweise eine Konstantpumpe ist, drehzahlgeregelt und/oder drehmomentgeregelt werden.

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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Speicher vorgesehen, der das Hydrauliksystem auf einem Druck hält, der etwa der Hälfte des maximalen Systemdrucks entspricht. Auf diese Weise steht unmittelbar nach dem Anlaufen der Servopumpe bereits ein hoher Svstemdruck zur Verfügung, ohne daß die Servopumpe einen solchen Druck erst aufbauen müßte. Es kann beispielsweise ein Ladeventil vorgesehen sein, das in Abhängigkeit vom Druck in dem Hydrauliksystem die Verbindung mit dem Speicher öffnet und schließt, so daß die Vorspannung des Hydrauliksystems automatisch aufrechterhalten bleibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unte ransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in der beigefügten einzigen Figur dargestellt ist. In dieser ist schematisch ein erfindungsgemäßes Lenksystem gezeigt.

Das elektro-hydraulische Lenksystem enthält einen Servozylinder 10 mit einem Kolben 12. der das Innere des Zylinders in zwei Kammern

14. 16 unterteilt. Durch Druckbeaufschlagung der einen oder der anderen der beiden Kammern kann der Kolben 12 und somit eine mit ihm verbundene Kolbenstange 18 verstellt werden. Die Kolbenstange 18 ist mit (in der Figur nicht dargestellten) lenkbaren Fahrzeugrädern verbunden, so daß durch Verstellung des Kolbens 12 im Servozylinder 10 eine Lenkunterstützungskraft zu den Fahrzeugrädern übertragen werden kann.

Es ist eine Servopumpe 20 vorgesehen, die von einem Elektromotor 22 angetrieben wird. Die Servopumpe 20 kann in zwei Förderrichtungen betrieben werden, und eine Seite der Pumpe 20 ist durch eine Druckleitung 24 mit der ersten Kammer 14 des Servozylinders 10 verbunden, und die andere Seite der Pumpe 22 ist durch eine Druckleitung 26 mit der zweiten Kammer 16 verbunden. Auf diese Weise ist ein abgeschlossenes System gebildet, das mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist.

Es ist ein Hydraulikspeicher 28 vorgesehen, der mit Hydraulik-

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fluid gefüllt ist, das unter einem Druck steht, der etwa der Hälfte des maximalen Hydraulikdrucks in dem Hydrauliksystem entspricht, das gebildet ist aus den beiden Kammern 14, 16. den beiden Druckleitungen 24, 26 und der Servopumpe 20. Der Speicher 28 steht über ein Ladeventil 30 und ein Rückschlagventil 32 mit dem Hydrauliksystem in Verbindung, so daß dieses auf dem Druck gehalten wird, der im Speicher 28 vorliegt.

Der Elektromotor 22 wird von einer elektronischen Steuereinheit 34 gesteuert. Der Steuereinheit 34 werden Sollwerte für den Lenkwinkel und das Lenkmoment sowie der Istwert des Lenkmomentes und des Lenkwinkels zugeführt. Ferner wird der Steuereinheit 34 ein Parameter bereitgestellt, der dem Lenkwinkel oder dem Weg des Servozylinders entspricht. Zu diesem Zweck ist ein Sensor 36 vorgesehen. Insgesamt ist ein geschlossener Regelkreis gebildet.

Das Lenksystem arbeitet in der folgenden Weise: Wenn die Steuereinheit 34 erkennt, daß eine Lenkunterstützung bereitgestellt werden muß, beispielsweise anhand des Sollwertes für den Lenkwinkel, der an einem Fahrzeuglenkrad erfaßt werden kann, oder anhand der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert für das Lenkmoment, wird die Servopumpe 20 in der entsprechenden Richtung betrieben, um die eine oder andere der beiden Kammern 14, 16 geeignet mit Druck zu beaufschlagen. Dieser Druck steht unmittelbar zur Verfugung, da das Hydrauliksystem vom Speicher 28 vorgespannt ist; die Servopumpe 20 muß also nicht unmittelbar nach dem Anlaufen erst einen Systemdruck aufbauen. Sobald die Steuereinheit 34 erkennt, daß keine weitere Lenkunterstützung erforderlich ist, wird der Elektromotor 22 wieder abgeschaltet, so daß die Servopumpe 20 stillsteht. Auf diese Weise wird eine Antriebsenergie für das Lenksystem nur dann benötigt, wenn auch eine Lenkkraftunterstützung benötigt wird. Weiterhin sind keine komplizierten mechanischen Bauteile erforderlich, um den von der Servopumpe bereitgestellten Volumenstrom den Kammern 14, 16 zuzuführen, da dieser Volumenstrom unmittelbar von der Pumpe in der richtigen Größe und der richtigen Richtung bereitgestellt wird.

Claims

1. Elektro-hydraulisches Lenksystem mit einem Servozylinder (10), der zwei Kammern (14, 16) aufweist, einem Elektromotor (22), einer mit dem Elektromotor verbundenen Servopumpe (20), die unmittelbar mit dem Servozylinder verbunden ist und je nach Antriebsrichtung die eine oder die andere Kammer des Servozylinders mit einem Volumenstrom eines Hydraulikfluids beaufschlagen kann, und einer Steuereinheit (34), die den Elektromotor (22) steuert.

2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (34) Parameter verarbeitet, die den Lenkwinkel-Sollwert, den Lenkwinkel-Istwert, den Lenkmoment-Sollwert und den Lenkmoment- Istwert darstellen, und den Elektromotor (22) entsprechend steuert.

3. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (22) drehzahlgeregelt ist.

4. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (22) drehmomentgeregelt ist.

5. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Servopumpe (20) eine Konstantpumpe ist.

6. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (28) vorgesehen ist, der das Hydrauliksystem auf einem Druck hält, der etwa der Hälfte des maximalen Systemdrucks entspricht.

7. Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ladeventil (30) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit vom Druck in dem Hydrauliksystem die Verbindung mit dem Speicher öffnet und schließt.