Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Servolenkung wird in der GB- 12 86 843 beschrieben. Hier setzt ein Hebel die Verschiebung einer lenkmomentabhängig axial zur Lenkwelle verschieblichen Hülse auf das als Linearschieberventil ausgelegte Steuerventil der Servolenkung um. Durch dieses Steuerventil fließt, unabhängig vom aktuellen Bedarf an Lenkunterstützung, ein kontinuierlich von einer Hydraulikpumpe aufzubringender Volumenstrom an Hydraulikmediu .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache und kostengünstig realisierbare Möglichkeit vorzuschlagen, mit der ein tatsächlicher Bedarf an Lenkunterstützung festgestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die vorgeschlagene Verlängerung des Hebels ist einfach und damit kostengünstig ausführbar. Der im Vergleich zur Ventilbetätigung verlängerte Hebelarm bewirkt einen großen Ausschlag der Verlängerung des Hebels und daher eine einfache und sichere Betätigung der an ihrem Ende befindlichen elektrischen oder elektronischen Einheit. Diese stellt den Lenkunterstützungsbedarf fest.

Die elektrische oder elektronische Einheit kann dabei als mechanisch betätigter elektrischer Schalter oder nach Anspruch 2 als ein die Bewegung der Verlängerung des Hebels registrierender Sensor, vorzugsweise als Wegsensor, ausgebildet sein.

Eine besonders verschleißarme, nicht störanfällige und damit besonders langlebige Ausgestaltung der Erfindung sieht nach Anspruch 3 vor, einen kontaktlos arbeitenden Sensor einzusetzen, bevorzugt einen Hallsensor. Auch Feldplattensensoren oder Kondensatoren können hier in vorteilhafter Weise eingesetzt werden.

Nach Anspruch 4 wird das Sensorsignal in einer elektrischen oder elektronischen Steuereinheit verarbeitet, die in Abhängigkeit von diesem Signal die Hydraulikpumpe der Servolenkung steuert. Die Steuerung kann darin bestehen, die Pumpe bei Bedarf ein- und bei Nichtbedarf auszuschalten, um nur dann Hydraulikmittel umzupumpen, wenn ein Lenkunterstützungsbedarf besteht.

Dadurch wird der Energieverbrauch der Servolenkung gesenkt und ihre Belastbarkeit sowie ihre Lebensdauer erhöht.

Vorteilhaft kann auch sein, die Leistung der Pumpe in Abhängigkeit von der Größe des Sensorsignals und damit des ünterstützungsbedarfs zu steuern. Weiterhin kann es sinnvoll sein, daß die Steuereinheit noch weitere Eingangspararaeter berücksichtigt.

Dies kann nach Anspruch 5 die Fahrzeuggeschwindigkeit sein, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor gemessen wird, und dazu dient, die Hydraulikpumpe geschwindigkeitsabhängig zu steuern. Dabei kann vorgesehen sein, die Hydraulikpumpe nur bei niedrigen FahrZeuggeschwindigkeiten zuzuschalten, also dann, wenn der Unterstützungsbedarf am größten ist, wie z.B. beim Parkieren, und die Hydraulikpumpe bei hohen Geschwindigkeiten abgeschaltet zu lassen, um dem Fahrer ein möglichst direktes Lenkgefühl zu vermitteln.

Besonders vorteilhaft ist es aber, den Schwellenwert oberhalb dessen die Hydraulikpumpe angeschaltet wird, mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit heraufzusetzen, so daß dem Fahrer bei langsamer Fahrt (z.B. beim Parkieren) die volle Lenkunterstützung zur Verfügung steht, während bei höherer Geschwindigkeit nur eine durch das Hochlaufverhalten der Pumpe bedingte, geringere Unterstützung gewährt wird. Ein mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigender Schwellenwert

stellt zudem sicher, daß sich das Lenkverhalten des Fahrzeuges nicht abrupt ändert, was den Fahrer irritieren könnte und somit ein Sicherheitsrisiko darstellen würde.

Nach Anspruch 6 besteht die Steuereinheit aus einer Elektronik, die insbesondere auf integrierten Schaltkreisen (ICs) realisiert seiii kann, und/oder Feldeffekttransistoren (FETs), wobei die FETs vorzugsweise zum Schalten des Stromes eines die Hydraulikpumpe antreibenden Elektromotors verwendet werden. ICs haben den Vorteil einer kompakten Bauweise und FETs sind dazu geeignet, große Ströme mittels elektronischer Signale zu steuern, so daß auf mechanische Schalter und Relais zur Steuerung der Hydraulikpumpe verzichtet werden kann.

Besonders sinnvoll ist es, nach Anspruch 7 ein modular an das Steuerventilgehäuse anbringbares Sensorgehäuse vorzusehen, in dem Sensor und Steuereinheit integriert sind, und das die durch eine Öffnung aus dem Steuerventilgehäuse herausragende Verlängerung des Hebels aufnimmt. Diese Maßnahme ermöglicht eine einfache Montage und eine unkomplizierte Austauschbarkeit des Sensorgehäuses, sowie die Verwendung des gleichen Ventilblocks sowohl für Servolenkungen mit als auch ohne

Lenkunterstützungsbedarfsensor, was eine parallele Produktion dieser zwei Produktlinien ermöglicht bzw. eine Umstellung von der einen auf die andere vereinfacht.

In Anspruch 8 wird eine bevorzugte Ausführungsform des Sensors beschrieben. Es ist dabei vorgesehen, in einem vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Magnetkreisträger Aussparungen vorzusehen, die zur Aufnahe von Hall-Sensor und Verlängerung des Hebels dienen. Des weiteren ist vorgesehen, einen Dauermagnet in dem Magnetkreissensor anzubringen, und die magnetischen Feldlinien über entsprechend geformte Weicheisenbleche von den Enden des Dauermagnets zu den Aussparungen sowie von einer Aussparung zur nächsten zu führen. Eine Verwendung von mehreren Magneten oder eine Anbringung des Magneten an der Verlängerung des Hebels sind ebenfalls möglich.

Nach Anspruch 9 ist vorgesehen, den Magnetkreisträger aus einem Kunststoff herzustellen und mit Mitteln zur Zentrierung auf der Öffnung des Steuerventilgehäuses zu versehen. Als besonders einfach hat es sich erwiesen, die Öffnung rund auszuführen und zur Zentrierung einen umlaufenden Ringwulst vorzusehen. Eine möglichst gute Zentrierung des Magnetkreisträgers ist erforderlich, da dann die Ausnehmung zur Aufnahme der Verlängerung des Hebels mit geringem Spiel gegenüber der Verlängerung ausgeführt werden kann. Die Lücken im Magnetkreis können dadurch minimal gehalten werden, was zu einer optimalen Funktion des Hall-Sensors beiträgt. Auch die Ausnehmung zur Aufnahme des Hall-Sensors sollte in ihrer Dimensionierung aus den obengenannten Gründen auf diesen abgestimmt sein. Zur unkomplizierten

Befestigung des Magnetkreisträgers sind Clipse vorgesehen, die auch ein gewisses Spiel zulassen, so daß eine genaue Justierung der den Sensor bildenden Bauteile nicht durch die Befestigungseinrichtungen behindert wird.

Die zur Steuerungseinheit gehörenden Bauteile werden nach Anspruch 10 alle auf einer Leiterplatte angeordnet. Zur Befestigung der Leiterplatte am Sensorgehäuse bzw. des Magnetkreisträgers an der Leiterplatte sind Befestigungsmittel, z.B. Einrastöffnungen an der Leiterplatte vorgesehen. Die Federelemente dienen dazu, die FETs von der Leiterplatte weg an eine der das Sensorgehäuse begrenzenden Wände zu drücken, um so die Leiterplatte und die auf ihr angeordneten Elemente vor der bei Betrieb der FETs entstehenden Wärme zu schützen und die FETs zur verbesserten Wärmeabfuhr an die entsprechende Wand anzudrücken.

Besonders sinnvoll ist es dabei, wenn das Sensorgehäuse nach Anspruch 11 aus einem metallischen Werkstoff besteht, und die FETs mittels Wärmeleitpaste daran gekoppelt sind. Diese Maßnahme gewährleistet eine gute Wärmeabfuhr der sich im Betrieb erhitzenden FETs. Die Wärmeabfuhr kann noch dadurch optimiert werden, daß die FETs auf der dem Steuerventilgehäuse benachbarten Wand angebracht sind und somit das gesamte Steuerventilgehäuse als Kühlkörper genutzt wird. Auch das Anbringen von Kühlrippen an Sensorgehäuse bzw. Steuerventilgehäuse unterstützt in vorteilhafter Weise die Wärmeabfuhr.

Ein geringer Herstellungs- und Montageaufwand wird erreicht, wenn das Sensorgehäuse nach Anspruch 12 steuerventilseitig offen ist, und über eine Dichtung an diesem anliegt. In diesem Fall kann das Sensorgehäuse auch aus einem die Wärme schlecht leitenden Material bestehen, wenn die FETs zur Kühlung direkt an das Steuerventilgehäuse gedrückt werden. Eine Befestigung des Sensorgehäuses am Steuerventilgehäuse kann mittels Schrauben erfolgen, die in vorteilhafter Weise auch gleichzeitig zur Befestigung des Steuerventilgehäuses am Lenkgetriebgehäuse dienen können. Im Innern des Steuerventilgehäuses sind Stege zur Befestigung der Leiterplatten, z.B. durch Einrasten, vorgesehen. Um einer Verschmutzung oder Beschädigung des unmontierten Sensorgehäuses z.B. beim Transport vorzubeugen, kann ein Schutzdeckel zum Verschluß der offenen Seite vorgesehen werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht nach Anspruch 13 vor, am Gehäuse Steckverbindungen anzubringen, in die die Kabel für Stromzuund -ableitung sowie alle anderen elektrischen Verbindungen eingesteckt werden können. Dies gewährleistet eine einfache Austauschbarkeit des Sensorgehäuses.

Eine kostengünstigere Ausführung sieht nach Anspruch 14 vor, auf Stecker und Buchsen zu verzichten, und die elektrischen Kabel direkt aus dem Gehäuse herauszuführen. Dies hat neben der Kostenersparnis den

Vorteil, daß weniger Platz benötigt wird als für Steckverbindungen, so daß das Gehäuse raumsparender ausgebildet werden kann.

Anspruch 15 sieht vor, einen sehr genau messenden Sensor zu verwenden, aus dessen zeitlichem Signalverlauf die Steuereinheit sowohl das Lenkmoment, als auch die Lenkgeschwindigkeit bestimmen kann, letztere insbesondere aus dem Anlenkverhalten, und mit Hilfe dieser Parameter die Hydraulikpumpe steuert. Es ist auch vorgesehen, diese Information an andere im Fahrzeug vorhandene Steuer- und Regeleinrichtungen weiterzugeben, z.B. an die ABS-Elektronik (Systemverknüpfung) .

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Auftragung von Lenkgetriebegehäuse,

Steuerventilgehäuse, Leiterplatte und Sensorgehäuse einer hydraulischen Servolenkung, unmontiert;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Darstellung von Lenkgetriebegehäuse, Steuerventilgehäuse und.Sensorgehäuse (Ansicht X aus Fig. 1);

Fig. 3 die Bauteile des Sensors in Draufsicht (Ansicht Y aus Fig. 1), unmontiert;

Fig. 4 eine räumliche Darstellung der voneinander getrennten Bauteile Steuerventilgehause und Sensorgehäuse einer anderen Ausführungsform;

Fig. 5 eine grafische Auftragung der

Lenkcharakteristik, aufgetragen sind Druck des Hydraulikmediums p [bar] über den Parametern Drehmoment am Lenkrad M [Nm], relative Verdrehung o [°], Weg des Ventils S [mm] und Weg am Sensor S _s [mm].

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Auftragung Lenkgetriebegehäuse 1, Steuerventilgehause 7, Leiterplatte 16 und Sensorgehäuse 9 einer erfindungsgemäßen hydraulischen Servolenkung. Am oberen Ende des Lenkgetriebegehäuses 1 erkennt man die Lenkwelle 2, am unteren Ende das Zahnstangengehäuse 34. Durch die Öffnung 35 greift der Hebel 6 des Steuerventilgehäuses 7 in das Lenkgetriebegehäuse 1 ein. Das Steuerventilgehause 7 ist mittels Schrauben, die durch die Bohrungen 36 geführt werden, am Lenkgetriebegehäuse 1 befestigt. Zur Funktion von Lenkgetriebegehäuse 1 und Steuerventilgehause 7 siehe auch die Beschreibung zu Fig. 2.

Aus der Öffnung 33 des Steuerventilgehäuses 7 ragt die Verlängerung 10 des Hebels 6 heraus. Im montierten Zustand bildet sie mit dem Magnetkreisträger 21 und dem in dieser Auftragung nicht sichtbaren Hall-Sensor 17 den Sensor 12. Auf der Leiterplatte 16 ist der Magnetkreisträger 21 mittels seiner Befestigungsclips 25 in den Einrastöffnungen 26 befestigt. Die Einrastöffnungen 30 der Leiterplatte 16 dienen zur Befestigung der Leiterplatte 16 im Sensorgehäuse 9. Die Leiterplatte 16 ist teilweise geschnitten dargestellt, so daß man die FETs 11, die steuerventilgehäuseseitig angebracht sind, sehen kann. Nicht sichtbar sind in dieser Auftragung die Elektronik 29 und der Hall-Sensor 17.

Am Magnetkreisträger 21 erkennt man die Weicheisenbleche 22 und den Dauermagnet 23. Eine genauere Beschreibung des Sensors 12 ergibt sich aus der Beschreibung zu Fig. 2 und Fig. 3.

Aus dem Sensorgehäuse 9 führen elektrische Leitungen 28 zur Stromversorgung und zur Pumpe sowie zu den externen Signalempfängern- oder gebern. Zur staubdichten Befestigung des Sensorgehäuses 9 am Steuerventilgehause 7 ist eine Dichtung 20 vorgesehen. Sensorgehäuse 9 und Leiterplatte 16 werden über die Bohrungen 37 mittels Schrauben am Steuerventilgehause 7 befestigt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch Lenkgetriebegehäuse 1, Steuerventilgehause 7 und Sensorgehäuse 9 in Ansicht X aus Fig. 1.

Im Lenkgetriebegehäuse 1 befindet sich eine axial verschiebbare Hülse 5, die eine relative Verdrehung von Lenkwelle 2 und Ritzelwelle 3 zueinander, die über einen Torsionsstab 4 verbunden sind, in eine axiale Verschiebung umwandelt. In die Hülse 5 greift ein Hebel 6 ein, der in einem zwischen Hülse 5 und VentilSchieber 8 befindlichen Lager 15 drehbar gelagert ist und den im Steuerventilgehause 7 befindlichen Ventilschieber 8 betätigt, sowie eine Verlängerung 10 aufweist, die über den VentilSchieber 8 hinaus in das Sensorgehäuse 9 hinein reicht.

Die Verlängerung 10 greift in die Aussparung 31 des Magnetkreisträgers 21 ein. In der anderen Aussparung 32 des Magnetkreisträgers 21 befindet sich der Hall-Sensor 17. Hall-Sensor 17, Elektronik 29 und FETs 11 sind auf der Leiterplatte 16 befestigt. Ebenfalls auf der Leiterplatte 16 sind Federelemente 18 befestigt, die die FETs 11 gegen das Steuerventilgehause 7 andrücken. Dabei sind die FETs 11 mittels Wärmeleitpaste an das Steuerventilgehause 7 gekoppelt.

Zwischen Sensorgehäuse 9 und Steuerventilgehause 7 befindet sich eine Dichtung 20. In die Öffnung 33 des Steuerventilgehäuses 7, durch die die Verlängerung 10

des Hebels 6 greift, ist der Magnetkreisträger 21 mittels seines Zentrierwulsts 24 zentriert befestigt. Die Funktion des Sensors 12 ergibt sich aus der Beschreibung zu Fig. 3. Das Sensorsignal wird an die Steuerungseinheit 13 weitergegeben, die im Ausführungsbeispiel als Elektronik 29 ausgeführt ist.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung die Ansicht Y aus Fig. 1. Man erkennt einen Ausschnitt der Leiterplatte 16 auf der der Hall-Sensor 17 sowie die Elektronik 29 befestigt sind. In die Einrastöffnungen 26 der Leiterplatte 16 greifen die Befestigungsclips 25 des Magnetkreisträgers 21 ein. Der Magnetkreisträger 21 ist steuerventilgehäuseseitig mit dem Zentrierwulst 24 versehen und weist eine Aussparung 31 zur Aufnahme der Verlängerung 10 des Hebels 6 sowie eine Aussparung 32 zur Aufnahme des Hall-Sensors 17 auf. Dabei liegen Hall-Sensor 17 und Verlängerung 10 des Hebels 6 in Ruheposition auf gleicher Höhe, in Fig. 3 in der Zeichenebene. Ebenfalls auf gleicher Höhe sind die Weicheisenbleche 22 angeordnet, die etwa C-förmig von der Aussparung 31 zur Aussparung 32 verlaufen. Auf einer Seite des Magnetkreisträgers 21 ist der Halbkreis aus Weicheisenblech 22 zur Aufnahme des Dauermagnets 23 unterbrochen.

Befindet sich die Verlängerung 10 in Ruhelage, d.h. wird keine Lenkunterstützung benötigt, bilden Dauermagnet 23, Verlängerung 10, Hall-Sensor 17 und Weicheisenbleche 22 einen geschlossenen magnetischen

Kreis. Wird die Verlängerung 10 aus ihrer Ruhelage nach unten bzw. nach oben ausgelenkt, d.h. wird eine Lenkunterstützung benötigt, wird der magnetische Kreis mehr oder weniger stark unterbrochen, die Stärke der Magnetfeldlinien am Ort des Hall-Sensors 17 ändern sich, der Hall-Sensor 17 gibt ein entsprechendes Signal ab.

Fig. 4 zeigt getrennt voneinander und vom Lenkgetriebegehäuse 1 getrennt in räumlicher Darstellung Steuerventilgehause 7 und Sensorgehäuse 9 einer anderen Ausführungsform. Man erkennt den ins Lenkgetriebegehäuse 1 ragenden Teil des Hebels 6 sowie dessen Verlängerung 10, die ins Sensorgehäuse 9 ragt, sowie eine am Sensorgehäuse 9 angebrachte Steckverbindung 14 zum Anschluß der elektrischen Kabel zwischen Steuerungseinheit 13 und Batterie bzw. Elektromotor der Hydraulikpumpe.

Fig. 5 zeigt eine grafische Auftragung der Lenkcharakteristik der als Ausführungsbeispiel dienenden Servolenkung. Nach oben aufgetragen ist der Druck p [bar], der von der Hydraulikpumpe zur Verfügung gestellt wird. Nach rechts bzw. links sind das in die jeweilige Richtung vom Fahrer aufgewandte Drehmoment am Lenkrad M [Nm], die relative Verdrehung ΓΛ [°] von Lenkwelle 2 zu Ritzelwelle 3, der Weg des Ventilschiebers S [mm] und der Weg am Sensor 12 S 5 [mm] aufgetragen.

Im Ausführungsbeispiel sind die Längenverhältnisse des Hebels 6 so gewählt, daß der vom Ventilschieber 8 zurückgelegte Weg S__ halb so groß ist, wie der Weg

S der Verlängerung 10 des Hebels 6 am Sensor 12. Diese hängen linear zusammen mit der relativen Verdrehung zwischen Lenkwelle 2 und Ritzelwelle 3 sowie mit dem vom Fahrer aufzuwendenden Drehmoment M.

Vorgesehen ist, die Hydraulikpumpe oberhalb eines Schwellenwertes von M = 4Nm am Punkt B _R bzw. B-. (rechts bzw. links) zuzuschalten, so daß der dargestellte Druckverlauf p [M] erreicht wird. Bei geringerer FahrZeuggeschwindigkeit wird der Schwellenwert herabgesetzt bis zum unteren Grenzwert von M = 2Nm am Punkt A„ bzw. A_ . Damit wird ein schnellers "Anlenken" ermöglicht, d.h. die Pumpe wird so früh gestartet, daß ihre Hochlaufphase beim Auftreten des Unterstützungsbedarfs M = 4Nm beendet ist. Die volle Servo-Unterstützung steht somit auch bei schnellen Lenkbewegungen des Fahrers zur Verfügung, die insbesondere beim Parkieren häufig auftretende .

Bezugszeichenliste