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Konzept eines energiesparenden elektrohydraulischen Closed-Center-Lenksystems für Pkw mit hoher Lenkleistung

Bootz, Andreas :
Konzept eines energiesparenden elektrohydraulischen Closed-Center-Lenksystems für Pkw mit hoher Lenkleistung.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2004)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Konzept eines energiesparenden elektrohydraulischen Closed-Center-Lenksystems für Pkw mit hoher Lenkleistung
Language: German
Abstract:

Der Markt für Pkw-Lenksysteme hat sich in den vergangenen Jahren stark verändert. In vielen Fahrzeugmodellen wurden konventionelle mechanische und hydraulische Servolenkungen durch neue elektrohydraulische und elektromechanische Lenksysteme ersetzt. Neben dem Wunsch nach mehr Fahrkomfort sind vor allem die Forderung nach der Reduktion der Leistungsaufnahme und die Steigerung der Funktionalität von Lenksystemen Gründe für diese Entwicklung. Die Erhöhung der Zahl der funktionellen Freiheitsgrade erfordert eine zunehmende Lenkleistung, die in schweren Fahrzeugen mit elektrisch betriebenen Systemen nicht erreicht werden kann. Als Alternative zu elektrischen und konventionellen hydraulischen Systemen wird in dieser Arbeit die elektrohydraulische Closed-Center-Lenkung (CC) auf ihre Eignung für den Einsatz im Pkw untersucht und einem konventionellen Open-Center-Lenksystem (OC) gegenübergestellt. Die entscheidenden Kriterien sind hierbei Höhe und Zeitverhalten der Leistungsaufnahme. Zum Verständnis der Zusammenhänge wird eine Systembeschreibung der konventionellen OC-Lenkung und der CC-Lenkung gegeben. Anschließend werden verschiedene Alternativen der Druckversorgung der CC-Lenkung vorgestellt und analysiert. Es werden Regelstrategien zur Einstellung des konstanten Systemdrucks erörtert. Zur Simulation des Leistungsbedarfs werden für beide Lenksysteme Modellierungsansätze entwickelt; hierzu zählt auch ein Modell zur Simulation der Radkräfte. Weitere Eingangsgrößen der Lenksysteme werden mit Fahrzyklen beschrieben, die die Berechnung und experimentelle Untersuchung unter realistischen Bedingungen erlauben. Die verschiedenen Alternativen der Druckversorgung werden mit Hilfe der entwickelten Modelle untersucht und bewertet. Ergebnis dieser Bewertung ist das Konzept einer sauggeregelten Radialkolbenpumpe, die insbesondere Gegenstand der experimentellen Untersuchungen des CC-Lenksystems ist. Mit Hilfe von Kennfeldmessungen der Radialkolbenpumpe werden die vorhandenen Simulationsmodelle soweit verfeinert, dass sie eine genaue Vorhersage der Leistungsaufnahme erlauben. Durch die abschließende Bewertung der Mess- und Simulationsergebnisse wird nachgewiesen, dass das untersuchte CC-Lenksystem gegenüber einem konventionellen hydraulischen Lenksystem eine signifikante Reduktion der Leistungsaufnahme erlaubt.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
During the past years the market for steering-systems has changed dramatically. Many car models with conventional mechanical or hydraulic asisted power-steering-systems were equipped with new electro-hydraulic or electro-mechanical steering-systems. The reason for these efforts besides the desire for more comfortable driving is the aim to reduce fuel consumption and increase the functionality of steering-systems. However, an increasing number of functional degrees of freedom requires a higher steering power demand, which especially in heavy vehicles can not be fulfilled with electrically driven systems. In this thesis, the electro hydraulic Closed-Center-steering-system (CC) is investigated as an alternative to electrically driven steering-systems and conventional hydraulic Open-Center-steering-systems (OC) for the use in passenger cars. The crucial criteria are the maximum amplitude, the time response and the mean value of power consumption. To understand the working principles of the conventional OC-steering-system and the CC-steering-system a system description is provided. Several alternatives for a hydraulic power supply unit are introduced and analysed. Control strategies for ensuring a constant system pressure are discussed. In order to simulate the power consumption of both steering-systems the appropriate model approaches are developed including a model for simulation of the wheel loads. Further input quantities of steering-systems are described by driving cycles, which allow the calculation and experimental investigation under realistic conditions. With the help of the developed models, the different alternatives for the pressure supply unit are examined and rated according to specific criteria. As the best concept, the suction controlled radial piston pump is chosen for further experimental investigations of the CC-steering-system. Using measurements of characteristic quantities of the radial piston pump, the existing simulation models are refined to allow a precise forecast of the power consumption of the steering-system. The final assessment of the measurement and simulation results shows that in comparison to conventional hydraulic steering-systems the CC-steering-system allows a significant reduction of power consumption.English
Uncontrolled Keywords: Lenksysteme, Closed-Center-Lenkung, Open-Center-Lenkung, Lenkhilfe, CC-Lenkung, OC-Lenkung, Hydraulikversorgung, Radialkolbenpumpe, Saugregelung, Nebenaggregate, HIL-Prüfstand, Radkräftemodell, Druckversorgung
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Lenksysteme, Closed-Center-Lenkung, Open-Center-Lenkung, Lenkhilfe, CC-Lenkung, OC-Lenkung, Hydraulikversorgung, Radialkolbenpumpe, Saugregelung, Nebenaggregate, HIL-Prüfstand, Radkräftemodell, DruckversorgungGerman
power-steering-system, steering-system, efficiency, hydraulic systems, electrohydraulic systems, passenger car, vehicle, closed-center-steering, open-center-steering, steer-by-wire, radial piston pump, suction control, hardware-in-the-loop, hydraulic power supplyEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Maschinenbau
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:50
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000485
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-4855
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Stoffel, Prof. Dr.- Bernd and Nordmann, Prof. Dr.- Rainer
Advisors: Stoffel, Prof. Dr.- Bernd
Refereed: 29 June 2004
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/485
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