BÖCKER, Martin (Hermann-Löns-Strasse 12, Korschenbroich, 41352, DE)
Patentansprüche
1. Hydraulische Servolenkung mit einem Servolenkventil (10), das eine Ventilhülse (12) und eine Ventilwelle (14) aufweist, die in Abhängigkeit von einem aufgebrachten Lenkmoment (M) relativ zueinander verdreht werden können, und einem Aktor (16), der ein überlagerungsmoment aufbringen kann, um die Ventilhülse (12) und die Ventilwelle (14) relativ zueinander zu verdrehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenkwinkelsensor (18) vorgesehen ist, der das Erreichen einer Endlage erfassen kann, und eine Steuereinheit (38), die mit dem Lenkwinkelsensor (18) und dem Aktor (16) gekoppelt ist.
2. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (16) ein Elektromotor ist.
3. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (16) einen Hydraulikkolben aufweist.
4. Hydraulische Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkwinkelsensor (18) an einer Zahnstange
(24) der Servolenkung (8) angebracht ist.
5. Hydraulische Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkwinkelsensor (18) in einem Lenkgetriebe (20) angebracht ist.
6. Hydraulische Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkwinkelsensor (18) einer Lenkwelle (22) zugeordnet ist.
7. Hydraulische Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor für die Lenkwinkelgeschwindigkeit vorgesehen ist, der mit der Steuereinheit (38) gekoppelt ist.
8. Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Servolenkung (8), die ein Servolenkventil (10) mit einer Ventilhülse (12), einer Ventilwelle (14) und einem Aktor (16) aufweist, der die Ventilhülse (12) und die Ventilwelle (14) relativ zueinander verdrehen kann, mit den folgenden Schritten: - es wird überwacht, ob sich das Servolenksystem gegen einen Endlage bewegt;
- wenn erkannt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt, werden mittels des Aktors (16) die Ventilhülse (12) und die Ventilwelle (14) relativ zueinander so verdreht, daß eine Lenkunterstützung aktiv beeinflußt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (16) die Ventilhülse (12) und die Ventilwelle (14) relativ zueinander so verdreht, daß eine geringere Lenkunterstützung erzeugt wird, wenn erfaßt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkwinkelgeschwindigkeit (ά ) überwacht und bei der Ansteuerung des Aktors (16) berücksichtigt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (12) und die Ventilwelle (14) um einen vorbestimmten Betrag hin zu einer Neutralstellung verdreht werden, wenn erfaßt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (12) und die Ventilwelle (14) in eine Neutralstellung verdreht werden, wenn erfaßt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (12) und die Ventilwelle (14) über eine Neutralstellung hinaus in Gegenrichtung verdreht werden, wenn erfaßt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (12) und die Ventilwelle (14) oszillierend gegeneinander verdreht werden, wenn erfaßt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (12) und die Ventilwelle (14) kurzzeitig verdreht werden, wenn erfaßt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt, und dann wieder in die vorherige Relativposition gebracht weiden. |
Hydraulische Servolenkung sowie Verfahren zur Steuerung einer solchen Servolenkung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkung mit einem Servolenk- ventil, das eine Ventilhülse und eine Ventilwelle aufweist, die in Abhängigkeit von einem aufgebrachten Lenkmoment relativ zueinander verdreht werden können, und einem Aktor, der ein überlagerungsmoment aufbringen kann, um die Ventilhülse und die Ventilwelle relativ zueinander zu verdrehen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Servolenkung.
Heutzutage werden immer mehr hydraulische Servolenkungen mit einem oben beschriebenen Aktor ausgestattet und verfügen damit über eine vom aufgebrachten Lenkmoment unabhängige, elektrische oder hydraulische Ansteuerung des Servolenkventils. Zusätzlich zur Auslenkung durch den Fahrer wird bei derartigen Ansteuerungen ein Teil des Ventils, üblicherweise die Ventilhülse, die Ventilwelle oder der Anlenkpunkt eines Torsionsstabes durch den elektrischen oder hydraulischen Aktor ausgelenkt. Damit kann die Kraftunterstützung der Lenkung und das vom Fahrer wahrgenommene Lenkmoment in weiten Bereichen verändert werden. Solche Servolenkungen sind bereits im Stand der Technik bekannt (z.B. DE 20 2004 006 294 U1) und bieten zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. Beispielsweise kann mit derartigen Servolenkungen eine fahrerunabhängige Lenkungsbetätigung bei automatischen Einparkvorgängen oder eine Korrektur von Störkräften wie Seitenwind durchgeführt werden. Ferner ist eine Unterstützung des Fahrers in kritischen Fahrsituationen möglich, indem fahrsituationsabhängige Lenkmomentenveränderung zur Stabilisierung des Fahrzeugs vorgenommen werden.
Unabhängig von der genauen Ausgestaltung der jeweiligen Servolenkung ergeben sich bei Zahnstangenservolenkungen Probleme im Bereich des maximalen Lenkeinschlags, d.h. im Bereich einer Endlage der Zahnstange. Der maximale Hub wird bei Zahnstangenservolenkungen durch einen mechanischen
Anschlag begrenzt, der üblicherweise durch den Kontakt zwischen einem Teil des Axialgelenkgehäuses der Spurstange und dem Lenkungsgehäuse definiert isi. Wird vom Fahrer der gesamte verfügbare Lenkwinkelbereich genutzt, z.B. beim Parkieren, so lenkt er häufig gegen diesen Anschlag. Dabei treten im Servolenkgetriebe hohe Kräfte auf, die zu einem erhöhten Verschleiß der Lenkung führen bzw. eine entsprechend verstärkte Auslegung der Servolenkung erforderlich machen, was sich wiederum ungünstig auf Kosten und Gewicht auswirkt. Dies ist insbesondere bei schnellen Lenkvorgängen mit für den Fahrer ungewohnt geringen Lenkmomenten, wie sie etwa auf Eis und Schnee vorkommen, kritisch, da hier besonders hohe Impulse auftreten. Wird gegen den Anschlag bzw. eine Endlage der Zahnstange gelenkt, so schließt das Servoventil vollständig, und der Druck im System steigt schnell an. Um eine überlastung zu verhindern, wird der Druck in einer Lenkhilfepumpe in der Regel durch das öffnen eines Druckbegrenzungsventils auf einen maximalen Wert begrenzt. Die dabei entstehende Verlustleistung wird im Druckbegrenzungsventil in Wärme umgesetzt und führt in der Pumpe zu starker Erwärmung, die nach längerer Zeit zum Ausfall der Pumpe führen kann. Auch führt der Kontakt in der Endlage und das öffnen des Druckbegrenzungsventils zu einer deutlichen Geräuschentwicklung, die insbesondere bei dem heute üblichen, geringen Geräuschniveau moderner Fahrzeuge als störend empfunden wird.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Möglichkeiten einer Endlagendämpfung beschrieben, um die oben genannten Probleme bei Lenkbewegungen im Bereich des maximalen Lenkwinkels zu lösen. Beispielsweise werden auf einer Zylinderlauffläche überströmkanäle eingebracht, die in der Endlage einen Druckabbau über dem Kolben bewirken. Die eingesetzten Dichtelemente werden dadurch allerdings höher belastet, so daß sich deren Lebensdauer verringert. Außerdem sind die vorgeschlagenen Maßnahmen in der Regel mit erheblichem zusätzlichem Bauaufwand verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand eine Servolenkung zu schaffen, bei der die oben beschriebenen Probleme im Bereich des maximalen Lenkeinschlags nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße hydraulische Servolenkung der eingangs genannten Art gelöst, bei der ein Lenkwinkelsensor vorgesehen ist,
der das Erreichen einer Endlage erfassen kann, und eine Steuereinheit, die mit dem Lenkwinkelsensor und dem Aktor gekoppelt ist. Durch diese Maßnahmen Kann αer AKtor, der aus obengenannten Gründen der fahrerunabhängigen Lenkungsbetätigung bei automatischen Einparkvorgängen, der Korrektur von Störkräften wie Seitenwind oder der aktiven Lenkmomentenveränderung in kritischen Fahrsituationen sowieso vorhanden ist, eine aktive Dämpfung im Bereich der Endlage übernehmen und/oder den Fahrer auf die nahende Endlage hinweisen. Ein Lenkwinkelsensor ist üblicherweise ebenfalls in herkömmlichen Servolenkungen vorhanden, wobei in der erfindungsgemäßen Servolenkung sichergestellt sein muß, daß der Lenkwinkelsensor das Erreichen einer Endlage erfassen kann. Dabei bedeutet „das Erreichen einer Endlage erfassen" genauer gesagt, daß der Lenkwinkelsensor Positionen der Zahnstange kurz vor Erreichen ihrer Endlage und die Endlage selbst erfassen kann, wobei die Endlage der Zahnstange über den Kontakt zwischen einem Teil des Axialgelenkgehäuses einer Spurstange und dem Lenkungsgehäuse definiert ist. Als einzige zusätzliche Baumaßnahme ist eine Steuereinheit nötig, die den Lenkwinkelsensor und den Aktor koppelt. Diese Steuereinheit sorgt bei Erreichen eines Grenzlenkwinkels im Bereich der Endlage für eine vordefinierte Betätigung des Aktors.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zusätzlich ein Sensor für die Lenkwinkelgeschwindigkeit vorgesehen, der mit der Steuereinheit gekoppelt ist.
Dementsprechend kann die Betätigung des Aktors zur aktiven Verdrehung von
Ventilwelle und Ventilhülse relativ zueinander auch in Abhängigkeit von der
Winkelgeschwindigkeit der Lenkbewegung erfolgen.
Zusätzlich umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Servolenkung, die ein Servolenkventil mit einer Ventilhülse, einer
Ventilwelle und einem Aktor aufweist, der die Ventilhülse und die Ventilwelle relativ zueinander verdrehen kann, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- es wird überwacht, ob sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt;
- wenn erkannt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt, werden mittels des Aktors die Ventilhülse und die Ventilwelle relativ zueinander so verdreht, daß eine Lenkunterstützung aktiv beeinflußt wird.
Das Servolenksystem bewegt sich gegen eine Endlage bedeutet in diesem Fall, daß sich die Zahnstange in der Nähe einer ihrer beiden Endlagen befindet und sich weiter auf αiese zu oewegt.
Vorzugsweise wird eine geringere Lenkunterstützung erzeugt, wenn erkannt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt. Dementsprechend steigt das manuell durch den Fahrer aufzubringende Lenkmoment im Bereich der Endlage an, was den Fahrer einerseits auf die bevorstehende Endlage hinweist und andererseits zu einer geringeren mechanischen Belastung des Servolenkgetriebes in der Endlage führt.
Da es sich dabei um eine aktive Dämpfung im Bereich der Endlage handelt, ist das Verhalten des Aktors bei überschreiten eines vorbestimmten Grenzlenkwinkels und damit auch der Verlauf der Lenkunterstützung beliebig einstellbar.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen beschrieben. Weitere Einzelheiten werden anhand der in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Servolenkung in einer Mittenstellung;
- Figur 2 die Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Servolenkung aus Figur 1 in einer Endlage;
- Figuren 3 a und b jeweils ein Diagramm für eine herkömmliche Servolenkung, wobei das manuell aufzubringende Lenkmoment M und der hydraulische Unterstützungsdruck δp über dem Lenkwinkel α aufgetragen sind;
- Figuren 4 a bis c jeweils ein Diagramm für eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Servolenkung, wobei das manuell aufzubringende Lenkmoment M, der hydraulische Unterstützungsdruck δp und der Ventilwinkel ψ über dem Lenkwinkel α aufgetragen sind;
- Figuren 5 a und b jeweils ein Diagramm für eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Servolenkung, wobei das manuell aufzubringende Lenk-
moment M und der hydraulische Unterstützungsdruck δp über dem Lenkwinkel α aufgetragen sind;
- Figuren 6 a und b jeweils ein Diagramm für eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Servolenkung, wobei das manuell aufzubringende Lenk- moment M und der hydraulische Unterstützungsdruck δp über dem Lenkwinkel α aufgetragen sind;
- Figuren 7 a und b jeweils ein Diagramm für eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Servolenkung, wobei das manuell aufzubringende Lenkmoment M und der hydraulische Unterstützungsdruck δp über dem Lenkwinkel α aufgetragen sind;
- Figuren 8 a und b jeweils ein Diagramm für eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Servolenkung, wobei das manuell aufzubringende Lenkmoment M und der hydraulische Unterstützungsdruck δp über dem Lenkwinkel α aufgetragen sind; und
- Figuren 9 a und b jeweils ein Diagramm für eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Servolenkung, wobei das manuell aufzubringende Lenkmoment M und der hydraulische Unterstützungsdruck δp über dem Lenkwinkel α aufgetragen sind.
Die Figur 1 zeigt eine Servolenkung 8 mit einem Servolenkventil 10, das eine Ventilhülse 12 und eine Ventilwelle 14 aufweist, wobei die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 in Abhängigkeit von einem manuell aufgebrachten Lenkmoment M relativ zueinander verdreht werden können. Die hydraulische Servolenkung 8 umfaßt ferner einen Aktor 16, der ein überlagerungsmoment aufbringen kann, um die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 relativ zueinander zu verdrehen.
Des weiteren ist ein Lenkwinkelsensor 18 vorgesehen, der das Erreichen eines maximalen Lenkeinschlags, d.h. einer Endlage einer Zahnstange 24 erfassen kann. Wie in Figur 1 zu sehen, ist dieser Lenkwinkelsensor 18 beispielsweise in einem Lenkgetriebe 20 angebracht oder einer Lenkwelle 22 zugeordnet. Alternativ kann der Lenkwinkelsensor 18 auch direkt an der Zahnstange 24 der Servolenkung 8 angebracht sein.
Bei der gezeigten Servolenkung 8 ist die Zahnstange 24 in einem Lenkungsgehäuse 26 geführt, wobei das Lenkungsgehäuse 26 auch den Zylinder 28 einer Zylinder-Kolben-Einheit 30 umfaßt. Die Zahnstange 24 und eine Kolbenstange 32 der Zylinder-Kolben-Einheit 30 sind jeweils über ein Axialgelenk mit einer Spurstange 34 der Fahrzeuglenkung verbunden. Die Axialgelenke sind jeweils durch ein Axialgelenkgehäuse 36 geschützt. Die Endlage der Zahnstange 24 ist in diesem Fall als mechanischer Endanschlag definiert, bei dem ein Kontakt zwischen einem Teil des Axialgelenkgehäuses 36 und dem Lenkungsgehäuse 26 auftritt (vgl. Figur 2).
In Figur 1 ist ferner eine Steuereinheit 38 zu sehen, die mit dem
Lenkwinkelsensor 18 und dem Aktor 16 gekoppelt ist. Neben den Daten vom Lenkwinkelsensor 18 kann die Steuereinheit 38 auch Daten von weiteren Signalquellen 40 erhalten. Ein Sensor für die Erfassung der Lenkwinkelgeschwindigkeit stellt beispielsweise eine solche weitere Signalquelle 40 dar. Ferner ist die Steuereinheit 38 vorzugsweise an ein Bordnetz 42 angeschlossen, so daß die Steuereinheit 38 auch Daten z.B. eines Fahrwerkstabilisierungssystems erhalten kann. Die Steuereinheit 38 verarbeitet die erhaltenen Daten und setzt sie in Betätigungssignale für den Aktor 16 um. Der Aktor 16 ist beispielsweise ein Elektromotor, der aufgrund der Signale von der Steuereinheit 38 die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 relativ zueinander verdreht. Die hydraulische Lenkunterstützung der Servolenkung 8 wird dadurch verändert, insbesondere verringert. In weiteren Ausführungsformen kann der Aktor 16 einen Hydraulikkolben aufweisen.
Die Servolenkung 8 ist in Figur 1 in einer Mittenstellung dargestellt, wie sie bei Geradeausfahrt auftritt. Im Gegensatz dazu ist in Figur 2 eine Endlage der
Zahnstange 24 erreicht, wie sie bei extremer Kurvenfahrt bzw. maximalem
Lenkradeinschlag auftritt. Das Erreichen der Endlage ist daran zu erkennen, daß das Axialgelenkgehäuse 36 am Lenkungsgehäuse 26 anliegt (Figur 2, links).
Durch den Pfeil neben dem Servolenkventil 10 ist angedeutet, daß die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 um einen Ventilwinkel φ gegenüber der
Mittenstellung in Figur 1 gegeneinander verdreht sind. Dieser Ventilwinkel φ beeinflußt maßgeblich die Druckdifferenz δp zwischen den beiden
Arbeitskammern der Zylinder-Kolben-Einheit 30, die dem hydraulischen
Unterstützungsdruck δp der Servolenkung 8 entspricht. über den Aktor 16 läßt sich der Ventilwinkel ψ aktiv verändern.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß ein Lenkwinkel α im Rahmen dieser Schrift als derjenige Winkel definiert ist, um den die Ventilwelle 14, die im wesentlichen starr mit einem Lenkrad 44 gekoppelt ist, verdreht wird. Abhängig vom Einbauort des Lenkwinkelsensors 18 könnte der Lenkwinkel α jedoch auch als derjenige Winkel definiert sein, um den die Ventilhülse 12 verdreht wird. Die beiden Winkel unterscheiden sich quantitativ durch den jeweiligen Ventilwinkel φ, um den Ventilwelle 14 und Ventilhülse 12 gegeneinander verdreht sind. Für die Erfindung ist dieser Winkelunterschied von wenigen Grad vernachlässigbar, weil sich dadurch an den Diagrammverläufen der nachfolgenden Figuren 3 bis 9 qualitativ nichts ändert.
Die Figuren 3a und b zeigen das Verhalten einer herkömmlichen Servolenkung 8, bei der keine aktive Endlagendämpfung vorgesehen ist und kein Fahrerhinweis bei der Annäherung an eine Endlage erfolgt. In der Figur 3a ist das manuell aufzubringende Lenkmoment M über dem Lenkwinkel α und in der Figur 3b die in der Zylinder-Kolben-Einheit 30 wirkende Druckdifferenz δp über dem Lenkwinkel α aufgetragen. Ausgehend von der Mittenlage (α = 0, Figur 1) verläuft das Lenkmoment M konstant bis zum Erreichen eines Lenkwinkels α max1 in der Endlage, der im folgenden kurz Endlagenwinkel α ma χi genannt wird. Bedingt durch die Fahrwerksgeometrie ist auch ein variabler Verlauf des Lenkmoments M über dem Lenkwinkel α möglich (gepunktet dargestellt). Wird nach Erreichen des Endlagenwinkels α max1 weiter in Richtung der Endlage gelenkt, so wird ein Drehstab (nicht gezeigt) weiter verdreht und das Servolenkventil 10 weiter geschlossen, wodurch das Lenkmoment M und die Druckdifferenz δp ansteigen, bis der Druck seinen maximalen Wert erreicht und ein Druckbegrenzungsventil in der Pumpe öffnet. Sobald der Drehstab seinen maximalen Torsionswinkel bei einem Lenkwinkel α maX2 erreicht hat, kommen Drehanschlagflächen der Ventilhülse 12 und der Ventilwelle 14 in Kontakt. Diese Drehanschlagflächen verhindern ein überdrehen des Drehstabes und sichern beim Ausfall der Servolenkung 8 einen rein mechanischen Betrieb der Lenkung.
In der Regel wird der Maximaldruck erreicht, bevor die Drehanschlagflächen in Kontakt kommen. Nach dem Kontakt dieser Anschlagflächen steigt das
Lenkmoment M mit weiter zunehmendem Lenkwinkel α stark an, wobei der
Gradient von der mechanischen Steifigkeit des Lenkgetriebes und der Lenksäule bestimmt wird.
Die Beanspruchung der Servolenkung 8, insbesondere des Servolenkgetriebes ist in diesem Fall sehr hoch, da bis zum Erreichen des Endlagenwinkels α max i die volle hydraulische Lenkunterstützung bereitgestellt wird. Außerdem erhält der Fahrer durch den konstanten oder nahezu konstanten Verlauf seines manuell aufzubringenden Lenkmoments M im Bereich des Endlagenwinkels α max i keinen Hinweis, daß er sich der Endlage nähert.
In den Figuren 4 bis 9 sind entsprechende Diagramme für erfindungsgemäße Servolenkungen 8 gezeigt, bei denen der Aktor 16 über den Ventilwinkel φ die hydraulische Unterstützungskraft δp im Bereich des Endlagenwinkels α max i aktiv verändert. Die hydraulischen Servolenkungen 8 weisen dabei ein Servolenkventil 10 mit einer Ventilhülse 12, einer Ventilwelle 14 und einem Aktor 16 auf, der die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 relativ zueinander verdrehen kann (Figuren 1 und 2). Die Steuerung der hydraulischen Servolenkung 8 weist dabei folgende Verfahrensschritte auf: Zunächst wird überwacht, ob sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt. Wenn in einem weiteren Verfahrensschritt erkannt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt, so werden mittels des Aktors 16 die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 relativ zueinander so verdreht, daß die Lenkunterstützung aktiv beeinflußt wird.
In einer ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 4a bis c wird das Servolenkventil 8 ab Erreichen eines vordefinierbaren Grenzlenkwinkels α 3 durch den Aktor 16 geöffnet. Mit anderen Worten werden die Ventilhülse 12 und die
Ventilwelle 14 hin zu einer Neutralstellung bzw. Mittenstellung verdreht (φ = 0,
Figur 1), wenn erfaßt wird, daß sich das Servolenksystem über den Lenkwinkel
(X 3 gegen einen Endlagenwinkel α max i bewegt. In gleicher Weise wie der Ventilwinkel φ nimmt auch der hydraulische Unterstützungsdruck δp (Figur 4b) ab. Das manuell aufzubringende Lenkmoment M steigt bereits vor Erreichen des
Endlagenwinkels α max i stark an, so daß der Fahrer nur unter erhöhtem
Kraftaufwand bis zum Endlagenwinkel α m a x i weiter lenken kann. Der Kontakt in der Endlage wird somit verhindert, oder er erfolgt langsamer und mit geringerer Lenkgetriebebelastung.
Der Aktor 16 kann dabei so eingestellt sein, daß die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 um einen vorbestimmten Betrag hin zu einer Neutralstellung bzw.
Mittenstellung verdreht werden. Der vorbestimmte Betrag kann dabei insbesondere so gewählt sein, daß der Aktor 16 die Ventilhülse 12 und die
Ventilwelle 14 genau in ihre Neutralstellung verdreht. In einer weiteren Alternative kann der Aktor 16 die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 sogar über eine Neutralstellung hinaus in eine Gegenrichtung verdrehen (Figur 4c). Dies bedeutet, daß das hydraulische Lenkmoment dem manuell aufgebrachten
Lenkmoment M entgegenwirkt.
Während der hydraulische Unterstützungsdruck δp in der Figur 4b exponentiell abnimmt und damit das manuell aufzubringende Lenkmoment M exponentiell zunimmt ist in einer zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 5a und b eine sprunghafte Abnahme des hydraulischen Unterstützungsdrucks und dementsprechend eine sprunghafte Zunahme des manuell aufzubringenden Lenkmoments M ab einem Grenzlenkwinkel α 4 zu erkennen.
In beiden Ausführungsformen gemäß den Figuren 4 und 5 wird der Fahrer ab einem Lenkwinkel α 3 bzw. α 4 über ein wachsendes, aufzubringendes Lenkmoment M auf die nahende Endlage aufmerksam gemacht. Gleichzeitig wird durch die nachlassende, teilweise sogar entgegengesetzt zum Lenkmoment M wirkende hydraulische Unterstützungskraft δp die mechanische Belastung der Servolenkung 8 bei Erreichen des Endlagenwinkels a max i deutlich verringert.
In einer dritten Ausführungsform gemäß den Figuren 6a und 6b wird der
Fahrer lediglich durch eine kurzzeitige Absenkung des hydraulischen Unterstützungsdrucks δp bzw. ein erhöhtes manuell aufzubringendes Lenkmoment M bei einem Lenkwinkel α 5 darauf hingewiesen, daß sich das Servolenksystem gegen den Endlagenwinkel α max i bewegt. Nach überschreiten des Lenkwinkels α 5 stellt sich jedoch wieder der ursprüngliche hydraulische Unterstützungsdruck ein. Eine aktive hydraulische Endlagendämpfung erfolgt demnach nicht. In dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, daß der
Fahrer durch den Hinweis bei Erreichen des Lenkwinkels α 5 seine Lenkbewegung in Richtung der nahen Endlage stoppt oder verlangsamt, so daß sich bei Erreichen der Endlage die Belastung des Servolenkgetriebes verringert.
Eine vierte Ausführungsform gemäß den Figuren 7a und b unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform lediglich dadurch, daß der Fahrer bei einem Lenkwinkel α 6 über einen kurzzeitig erhöhten hydraulischen Unterstützungsdruck δp bzw. ein kurzzeitig verringertes manuell aufzubringendes Lenkmoment M darauf hingewiesen wird, daß sich das Servolenksystem gegen den Endlagenwinkel α max i bewegt.
In den Ausführungsformen 3 und 4 verdreht der Aktor 16 die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 kurzzeitig gegeneinander, wenn erfaßt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt, und bringt sie anschließend wieder in die vorherige Relativposition.
In einer fünften Ausführungsform gemäß den Figuren 8a und b verdreht der Aktor 16 die Ventilhülse 12 und die Ventilwelle 14 oszillierend gegeneinander, wenn erfaßt wird, daß sich das Servolenksystem gegen eine Endlage bewegt.
Der entsprechend oszillierende hydraulische Unterstützungsdruck δp sowie das entgegengesetzt oszillierende Lenkmoment M ab einem Grenzlenkwinkel α 7 sind in den Figuren 8a und b jeweils durch eine Zeitachse t angedeutet, bezüglich der das Lenkmoment M und der hydraulische Unterstützungsdruck δp einen oszillierenden Verlauf aufweisen.
In einer sechsten Ausführungsform gemäß den Figuren 9a und b wird neben dem Lenkwinkel α auch die Lenkwinkelgeschwindigkeit ά überwacht und bei der Ansteuerung des Aktors 16 berücksichtigt. Die dargestellten Grenzlenkwinkel α, sind entweder konstant oder hängen von weiteren Parametern, wie z.B. der Lenkwinkelgeschwindigkeit ά , ά ' ab. Dabei wird der Grenzlenkwinkel α, mit zunehmender Lenkwinkelgeschwindigkeit ά , ά ' zu geringeren Lenkwinkeln α hin verschoben (vgl. Figuren 9a und b, Grenzlenkwinkel α und α'), um Trägheitseffekte und die begrenzte Druckanstiegsgeschwindigkeit im hydraulischen System zu berücksichtigen. Somit bleibt dem Fahrer genügend Zeit, um seine Lenkbewegung vor dem Erreichen des Endlagenwinkels α 1max zu stoppen.
Die einzelnen Ausführungsformen gemäß den Figuren 4 bis 9 stellen exemplarische Möglichkeiten der Steuerung einer hydraulischen Servolenkung 8 im Bereicn der bndlage der Zahnstange 24 dar. Im Rahmen der Ansprüche sind darüber hinaus weitere Steuerungsmöglichkeiten sowie insbesondere Kombinationen der beschriebenen Steuerungen denkbar.
Die Erfindung wurde zwar beispielhaft für hydraulische Servolenkungen 8 beschrieben, die über eine zusätzliche, elektrische oder hydraulische
Ansteuerung des Servolenkventils 10 verfügen, wobei das erfindungsgemäße
Verfahren zur Steuerung der Servolenkung 8 jedoch auch bei elektrohydraulischen und elektrischen Servolenkungen eingesetzt werden kann.