BE1020158A5 - Compact hydraulische sturing met monitor-en compensatiesysteem. - Google Patents

Abstract

Het compact hydraulisch stuursysteem met monitor- en compensatiesysteem stuurt door middel van een hydraulische actuator bij het stuur, een hydraulische actuator binnenin de wielnaaf aan. Het compacte stuurhuis bevindt zich centraal in de wielhub waarrond het wiel draait of waaraan het wiel is bevestigd. Een hydraulische actuator, zijnde een zwenkmotor of een zuigersturng, binnenin het stuurhuis zorgt voor de rotatie van de stuuras en de daarmee verbonden wielhub. De stuurhoek van het wiel en het stuur worden synchroon gehouden door middel van een monitor- en compensatiesysteem. Dit stuursysteem onderscheidt zich van de traditionele stuursystemen door zijn eenvoud, uiterst compacte bouw en de afwezigheid van een mechanische verbinding tussen aan te sturen wiel(en) en stuur. Het biedt de constructeur naast een veilig en betrouwbaar stuursysteem tevens een grote vrijheid bij het ontwerp en design van de wielophanging.

Description

Compact Hydraulische Stuursysteem CHS-Z Algemene beschrijving

De hierna beschreven uitvinding is een compact hydraulisch stuursysteem met een monitor- en compensatiesysteem.

Aan de basis van het ontwerp van het compact hydraulisch stuursysteem met een monitor- en compensatiesysteem, ligt het zoeken naar een oplossing voor het sturen van motorfietsen waarbij voor de voorwielophanging niet gekozen wordt voor de gekende telescopische voorvork maar voor een alternatieve ophanging door middel van draagarmen direct verbonden aan het frame. Traditioneel gebeurt de sturing van een motorfiets door middel van een voorvork die onderaan de wielas omklemt en bovenaan in het balhoofd draaibaar is bevestigd aan hef frame van de motorfiets. De voorvork zorgt niet enkel voor de verbinding van het stuur met het voorwiel maar zorgt ook voor de vering en demping van het voorwiel. Vanuit technisch oogpunt is dit zeker geen eenvoudige opdracht. De reden daarvoor moeten gezocht worden bij de constructie van de voorvork zelf. Aan het ene uiteinde onderaan de vork bevindt zich tussen beide vorkpoten een snel draaiend wiel dat terwijl het over het wegdek rolt, voortdurend belast wordt door de oneffenheden van het wegdek en bovendien de krachten die optreden bij het nemen van bochten en bij stevig remmen moet verwerken. Aan het andere uiteinde, bovenaan de voorvork, zitten de kroonplaten die beide vorkpoten vasthouden en deze via het balhoofd verbinden met het frame. De plaats waar de krachten optreden, onderaan tussen wegdek en band, en de plaats waar de krachten worden opgevangen, bovenaan bij het balhoofd, liggen relatief ver uit elkaar. Dit maakt dat de krachten die optreden tussen wiel en wegdek door middel van een lange hefboom via de voorvork op het balhoofd en het frame inwerken. Het frame zal het balhoofd stevig omvatten en bijgevolg in de buurt van het balhoofd heel robuust worden uitgevoerd. De telescopische voorvork en het balhoofd van een motorfiets moeten dus voldoende stijf en stevig zijn. De voorvork zelf moet zorgen voor een stevige verbinding tussen wielas en balhoofd en naast sturing ook de vering en demping van het voorwiel garanderen. Om een stabiele besturing mogelijk te maken moet de voorvork schuin wordt ingebouwd om op die wijze het voorwiel de nodige naloop te kunnen geven. De telescopische voorvork zal door de schuine opstelling bij het in- en uitveren niet enkel aan axiale krachten worden onderworpen maar tevens aan buiging worden blootgesteld. Dit heeft een negatieve invloed op de goede werking van de vering en verhindert het vlot in elkaar schuiven van binnen- en buitenpoot. Tot slot wordt een voorvork uitermate zwaar belast op buiging tijdens het remmen, wat de goede werking van de vering, cruciaal tijdens het remproces, niet bevorderd.

Een aantal motorfietsfabrikanten hebben de aan de telescopische voorvork inherente nadelen proberen te ondervangen door het ontwerpen van een alternatieve voorwielophanging. Een mooi en functioneel alternatief voor de traditionele voorvork werd ontworpen door BIMOTA (zie Europees patent 0 432 107 Bl van BIMOTA publicatie 18.01.95 Bulletin 95/03). Dit ontwerp heeft tal van voordelen en biedt een oplossing voor de hierboven aan de voorvork inherent verbonden nadelen. Aangezien er geen gebruik wordt gemaakt van een telescopische voorvork komt het balhoofd te vervallen waardoor het frame eenvoudiger van uitvoering wordt. De krachten die optreden op het wiel tijdens het rijden en het remmen worden rechtstreeks via de draagarmen naar het frame gebracht en hebben geen negatieve invloed op de werking van de vering.

Nadeel van deze voorwielophanging is het complexe mechanische stuursysteem door middel van regelbare verbindingstangen, hefbomen en draaipunten tussen stuur en de draaibare hub in de wielnaaf. Ter vervanging van dit mechanische stuursysteem werden een aantal alternatieven uitgeprobeerd waarbij ofwel geopteerd werd voor een hydraulische besturing ofwel gekozen werd voor een stuursysteem door middel van kabels. Beide opties waren tot op heden niet succesvol wegens niet compact, te complex en niet betrouwbaar. Zo werd de hydraulische aansturing gerealiseerd met stuurcilinders die aan de wielophanging werden bevestigd en de draaibare hub in het wiel aanstuurden. Voor de aansturing van deze stuurcilinders werden extra stuurcilinders verbonden met het stuur gebruikt of werd er gebruik gemaakt van een hydraulische pomp aangedreven door de motor. Nadelen van dit hydraulische systeem is dat door de inertie van de gebruikte componenten, de stuurbewegingen niet perfect rechtstreeks worden overgebracht naar het aan te sturen wiel. Bovendien is in het geval er gebruik gemaakt wordt van een bekrachtigingspomp, bij niet draaiende motor het sturen zo goed als onmogelijk. Verder is bij het gebruik van externe stuurcilinders het uitzicht esthetisch niet verantwoord en bijgevolg is de sturing door middel van externe hydraulische cilinders niet aantrekkelijk vanuit commercieel oogpunt. Tot slot verhoogt de aanwezigheid van externe stuurcilinders het onafgeveerd gewicht. Dezelfde nadelen, met uitzondering van de toename van het onafgeveerd gewicht, deden zich voor wanneer de mechanische sturing door middel van stangen en draaipunten werd vervangen door een stuursysteem dat gebruik maakt van kabels.

Het hierna beschreven compact hydraulisch stuursysteem met monitor- en compensatiesysteem kent deze nadelen niet. Het mechanische stuursysteem door middel van regelbare verbindingstangen, hefbomen en draaipunten tussen stuur en de draaibare hub in de wielnaaf komt te vervallen en wordt vervangen door een compact hydraulische aansturing waarbij optimaal gebruik wordt gemaakt van de beperkte ruimte in de wielnaaf. Het compact hydraulische stuursysteem is bijgevolg van buitenuit niet zichtbaar wat vanuit esthetisch oogpunt en design een aanzienlijke verbetering is.

Samenvattende beschrijving van de uitvinding

De hierna beschreven uitvinding is een compact hydraulisch stuursysteem met monitor- en compensatiesysteem, afgekort CHS-Z, dat door middel van hydraulische actuatoren in de wielnaaf en bij het stuur, zijnde zwenkmotoren en/of zuigersturingen, een wiel (wielen) van een voertuig op eenvoudige, veilige, onafhankelijke, niet-mechanische, precieze en betrouwbare wijze aanstuurt, waarbij de stuurhoek van het wiel en het stuur synchroon worden gehouden door middel van een monitor- en compensatiesysteem. Het CHS-Z stuurt door middel van een hydraulische actuator bij het stuur, een hydraulische actuator binnenin de wielnaaf aan. Het compacte stuurhuis bevindt zich centraal in de wielhub waarrond het wiel draait of waaraan het wiel is bevestigd. Een hydraulische actuator, zijnde een zwenkmotor of een zuigersturing, binnenin het stuurhuis zorgt voor de rotatie van de stuuras en de daarmee verbonden wielhub. De stuurhoek van het wiel en het stuur worden synchroon gehouden door middel van een monitor- en compensatiesysteem. Dit stuursysteem onderscheidt zich van de traditionele stuursystemen door zijn uiterst compacte bouw en de afwezigheid van een mechanische verbinding tussen aan te sturen wiel(en) en stuur. Het biedt de constructeur naast een veilig en betrouwbaar stuursysteem tevens een grote vrijheid bij het ontwerp en design van de wielophanging.

Korte beschrijving van de figuren <

Figuur 1: zijaanzicht van de wielnaaf met de drie belangrijkste onderdelen: de wielhub (1), het stuurhuis (2) en de stuuras (3) - (schaal 1/1).

Figuur 2: bovenaanzicht van de wielnaaf met de wielhub (1), het stuurhuis (2) met de zwenkmotor (10) en de stuuras (3) - (schaal 1/1).

Figuur 3: dwarsdoorsnede van het stuurhuis (2) dat één geheel vormt met de wielas (4) en waarbinnen zich de zwenkmotor (10) bevindt die de stuuras (3) doet draaien -(schaal 1/1).

Figuur 4: bovenaanzicht van de wielnaaf met de wielhub (1), het stuurhuis (2) met de zuigersturing bestaande uit een zuigerstang (15), de zuigers (16), de tandwielplaat (17) en de stuuras (3) - (schaal 1/1).

Figuur 5: dwarsdoorsnede van het stuurhuis (2) dat één geheel vormt met de wielas (4) en waarbinnen de zuigersturing, bestaande uit een zuigerstang (15), de zuigers (16) en de tandwielplaat (17), die de stuuras (3) doet draaien - (schaal 1/1).

Figuur 6: schema van de aansturing van de wielhub (1) door het stuur (18) met monitor- en compensatiesysteem (22). Rechts het flowschema voor de aansturing met behulp van zwenkmotoren (19) en (23). Links het flowschema voor de aansturing met behulp van zuigersturing (20) en (24).

Figuur 7: schema van de aansturing van de wielhub (1) door het stuur (18) met monitor- en compensatiesysteem (22) gecombineerd met een systeem voor stuurdemping. Rechts het flowschema voor de aansturing met behulp van zwenkmotoren (19) en (23) in combinatie met een stuurdemper (25). Links het flowschema voor de aansturing met behulp van zuigersturing (20) en (24) in combinatie met een stuurdemper (26).

Gedetailleerde beschrijving van de werking

Het Compact Hydraulisch Stuursysteem met monitor- en compensatiesysteem (CHS-Z) bestaat uit drie hoofdonderdelen: de wielnaaf met binnenin de wielhub, het stuurhuis met dé stuuras; het stuur en de hydraulische componenten die zorgen voor de aansturing; het monitor- en compensatiesysteem waarvan de Electronic Control Unit (ECU) op basis van informatie van de hoeksensoren, zorgt voor het perfect synchroon houden van de stuurhoek van de wielhub met de stuurhoek van het stuur.

Wielnaaf

De drie belangrijkste componenten van het CHS-Z stuursysteem binnenin de wielnaaf zijn (figuur 1, 2 en 4): de wielhub (1) het stuurhuis (2) dat één geheel vormt met de wielas (4) de stuuras (3)

De wielhub (1) bestaat uit twee helften die met bouten (5) aan elkaar zijn gekoppeld. Het aan te sturen wiel (6) draait rond de wielhub (1) dmv lagers (A). Aan beide zijden van de wielhub (1) zijn schetsplaten (7) bevestigd dmv van bouten (8) waaraan remklauwen kunnen worden bevestigd. De wiellagers (A) zitten geklemd in de wielnaaf (6) samen met de afstandsbus (9). Het wiel met wielnaaf (6) wordt op de wielhub (1) gepositioneerd door de schetsplaten (7).

De wielhub (1) omklemt het stuurhuis (2) en is vast verbonden met de stuuras (3). De wielhub (1) kan draaien rond het stuurhuis (2) dmv de lagers (B). De stuuras (3) draait in het stuurhuis (2) dmv lagers (C).

Het stuurhuis (2) vormt één geheel met de wielas (4). De wielas (4) wordt aan beide zijden gevat door de ophangbrug die scharnierend is verbonden met het frame van het voertuig. De wielas (4) kan ook door middel van een eenzijdige ophanging worden verbonden met het frame. In dat geval wordt de wielas (4) rechts of links geklemd in de ophanging. De wielhub (1) wordt in dat geval langs één zijde volledig dicht uitgevoerd.

Van zodra de stuuras (3) naar links of rechts draait zal de wielhub (1) meedraaien rond het stuurhuis (2). De draaihoek van de wielhub (1) of stuurhoek Ah tov de wielas (4) wordt bepaald door de afmetingen, diameter en breedte, van de wielhub (1) en de diameter van de wielas (4). De stuurhuisconfiguratie zoals afgebeeld in figuur 1, 2 en 4 laat een stuurhoek Ah toe van 24°.

De draaibeweging van de stuuras (3) wordt aangestuurd op hydraulische wijze. Dit kan ofwel door gebruik te maken van een zwenkmotor ofwel door middel van een zuigersturing:

Zwenkmotor (figüur 2 en 3): De stuuras (3) is verbonden met een draaibare rotor (10) die de ruimte binnenin het stuurhuis (2) verdeeld in meerdere (2, 4 of 6) van elkaar gescheiden kamers (X, Y, U, V). Hoe meer kamers hoe beperkter de stuurhoek Ah wordt. Alle kamers zijn gevuld met hydraulische olie onder voordruk. Van zodra de druk via de hydraulische leiding (11) wordt opgevoerd stijgt de druk in kamer U en V. De draaibare rotor (10) zal in wijzerzin bewegen en de hydraulische vloeistof in kamer X en Y wordt weggedrukt via de hydraulische leiding (12). Wordt de druk opgevoerd via de hydraulische leiding (12) dan stijgt de druk in kamer X en Y, draait de rotor (10) in tegenwijzerzin en wordt de hydraulische vloeistof in kamer U en V weggedrukt via de hydraulische leiding (11) . Hoe groter de afmetingen, diameter en hoogte, van het stuurhuis (2) en het aantal kamers des te lager de drukopbouw in de zwenkmotor. Voor de sturing van een motorfiets is voor de stuurhuisconfiguratie zoals afgebeeld in figuur 2 en 3, bovenop de voordruk een maximale druk van 12 bar nodig.

7iiînûrcturmiT (ftejtmr A or\ C\· \/λλι* Ho 7iiïftorctn»*inn u/nrrlt oührniL' oompabt wan Ho <—vi igv I Jiui mg y I iguui τ vil _/ j. vv/v/i vi v. tuigv i jtui ii ig VV vi vu wnx iGCïim, «öm m v beschikbare ruimte in het stuurhuis (2) en de wielas (4). De zuigerstang (15) is aan beide uiteinden voorzien van zuigers (16) en kan binnen de wielas (4) naar links en rechts bewegen. De kamers R en S zijn gevuld met hydraulische vloeistof. Als de druk in kamer R stijgt door toevoer van hydraulische vloeistof (13) zal de zuigerstang (15) naar rechts bewegen. De hydraulische vloeistof in kamer S wordt afgevoerd via de hydraulische leiding (14). De tandwielplaat (17) zet de axiale beweging van de zuigerstang (15) om in een draaiende beweging van stuuras (3). Beweegt de zuigerstang (15) naar rechts dan resulteert dit in een rotatie van stuuras (3) in tegenwijzerzin. Omgekeerd stijgt de druk in kamer S door toevoer van hydraulische vloeistof (14) dan zal de zuigerstang (15) naar links bewegen en resulteert dit in een rotatie van de stuuras (3) in wijzerzin. De tandwielplaat (17) is gelagerd (D) in het stuurhuis (2). Hierdoor kan de tandwielplaat (17) breder worden uitgevoerd dan de zuigerstang en wordt er extra ruimte gecreëerd voor de combinatie stuuras (3) met tandwiel en de tandwielplaat (17) wat resulteert in een langere krachtarm. Hoe langer de krachtarm des te lager de nodige aanstuurdruk. De in het stuurhuis (2) gelagerde tandwielplaat (17) zorgt ervoor dat de zuigerstang (15) enkel in axiale richting wordt belast zodat de sturing optimaal en nauwkeurig kan verlopen. Hoe groter de diameter van de wielas (4) en het stuurhuis (2) des te lager de aanstuurdruk in de kamers R en S. Voor de sturing van een motorfiets is voor de stuurhuisconfiguratie zoals afgebeeld in figuur 4 en 5 een maximale druk van 40 bar nodig. Vergroot de diameter van de wielas (4) naar 70 mm dan zakt de maximale druk naar 17 bar. Zoals hogerop al vermeld heeft de diameter van de wielas (4) een grote invloed op de stuurhoek Λη. Voor stuurhoek van 24° zal bij toename van de diameter van de wielas (4) tot 70 mm de diameter van de wielhub (1) met 20 mm stijgen.

De zwenkmotor (figuur 2 en 3) of de zuigersturing (figuur 4 en 5) doen de stuuras (3) draaien. De wielhub (1) die vast verbonden is met de stuuras (3) draait op zijn beurt rond het stuurhuis (2). Er is geen mechanische verbinding nodig tussen stuur (18) en wielhub (1).

Aansturing

De hydraulische druk die de zwenkmotor of de zuigersturing in het stuurhuis (2) aanstuurt wordt overgebracht via hydraulische vloeistof aangevoerd via de hydraulische leidingen. Deze druk kan worden opgewekt door middel van een stuurbekrachtiging (servopomp). Hiervoor kan men beroep doen op de sinds lang gekende en beproefde stuursystemen uit de autowereld en de industrie. Dergelijke systemen nemen plaats in, zijn niet goedkoop en wegen meerdere kilo's. Aangezien er geen mechanische verbinding is tussen stuur (18) en wieihub (1) zal deze bekrachtiging bij voorkeur elektrisch gebeuren zodat bij niet-draaiende motor er toch gestuurd kan worden mbv voeding uit de batterij. Voor motorfietsen zijn dergelijke systemen bijgevolg toepasbaar op zwaardere modellen.

Voor lichtere en/of sportievere voertuigen waar kostprijs en gewicht een belangrijke rol spelen en/of in het geval er geen beroep kan worden, gedaan op een voedingsbron voor de stuurbekrachtiging is een niet-bekrachtigd hydraulisch stuursysteem noodzaak.

Het CHS-Z stuursysteem maakt gebruik van een licht en compact niet-bekrachtigd hydraulisch stuursysteem.

Hierna volgt de beschrijving van dit niet-bekrachtigd hydraulisch stuursysteem (figuur 6 en 7). Voor de eenvoud werden het reservoir voor hydraulische vloeistof en de temperatuurscompensator, nodig voor een stabiele voordruk en het opvangen van de variaties van het volume van de hydraulische vloeistof als gevolg van stijgen en dalen van de temperatuur, niet aangebracht op de schema's.

De stuurbeweging wordt rechtstreeks en onder alle omstandigheden direct overgebracht van stuur (18) naar wielhub (1). Daartoe zit er onder het stuur (18) een tweede zwenkmotor (19) of een tweede zuigersturing (20) alnaargelang de gekozen optie. Het stuur (18) is vast verbonden met de stuuras (21) van deze actuatoren.

Zwenkmotor: Draait het stuur (18) in wijzerzin dan wordt er hydraulische vloeistof vanuit kamer X en Y van de zwenkmotor (19) verbonden met het stuur, via de hydraulische leiding (11) naar kamer U en V van de zwenkmotor (23) in het stuurhuis (2) gestuurd. Hierdoor zal de stuuras (3) samen met de wielhub (1) en het wiel draaien in wijzerzin.

Zuigersturing: Draait het stuur (18) in wijzerzin dan wordt er hydraulische vloeistof vanuit kamer R van de zuigersturing (20) verbonden met het stuur via de hydraulische leiding (14) naar kamer S van de zuigersturing (24) gestuurd. De stuuras (3) doet de wielhub (1) met het wiel draaien in wijzerzin.

Monitor- en compensatiesysteem

Indien de hydraulische componenten met voldoende nauwkeurigheid zijn ontworpen en rekening houdend met de relatief lage hydraulische druk die optreedt in het hydraulisch systeem, zal de mogelijke afwijking tussen dé stuurhoek van wielhub (1) Ah en stuur (18) As heel klein zijn. Desondanks moet er rekening worden gehouden met een afwijking en moet het bijgevolg mogelijk zijn om de afwijking in alle omstandigheden te monitoren en bij te sturen om op deze wijze een veilige en optimaal stuurgevoel te garanderen.

Om de stuurhoek van de wielhub (1) Xh en het stuur (18) Xs perfect synchroon te houden is het CHS-Z stuursysteem uitgerust met een monitor- en compensatiesysteem. Daartoe wordt zowel de stuurhoek van de wielhub (1) Xh als de stuurhoek van het stuur (18) Xs door middel van een hoeksensor gemeten en deze gegevens worden permanent doorgestuurd naar de ECU (22). De ECU zal de afwijking Xh - Xs overwaken en rekening houdend met de richting waarin en de snelheid waarmee wielhub (1) X'h en stuur (18) X's bewegen, correcties uitvoeren. De ECU (22) kan daarbij ook gebruik maken van bijkomende gegevens afkomstig van andere sensoren, indien aanwezig, zoals snelheid, versnelling, remkracht, stand van de gasklep, hellingshoek en andere.

Er zijn twee mogelijke systemen: één zonder stuurdemping (figuur 6) en één met stuurdemping (figuur 7).

Zonder stuurdemping (figuur 6): ECU + Z-klep. De ECU (22) zal rekening houdend met de stuurhoek van de wielhub (1) Xh en de stuurhoek van het stuur (18) Xs, de afwijking Xh - Xs , de richting waarin en de snelheid waarmee wielhub (1) X'h en stuur (18) X's bewegen, de Z-klep aansturen en op deze wijze het de afwijking tussen beide hoeken Xh en Xs beperken binnen de door de constructeur vooropgestelde waarden a en b (zie ECU-tabel).

Met stuurdemping (figuur 7): ECU + Z-klep + W/Y - X klep. Het CHS-Z stuursysteem kan op eenvoudige wijze gecombineerd worden met een extra zwenkmotor (25) of extra zuigersturing (26) die o.a. mits bijkomende sturingen, de taak van stuurdemping op zich kan nemen. Een dergelijke elektronische stuurdemper door middel van zwenkmotor wordt door Honda al toegepast (zei Honda HESD Europees patent 0 4012506.4 publicatie 18.08.2011 Bulletin 2011/32). De ECU (22) kan deze bijkomende hydraulische actuator inschakelen in het compensatieproces om de stuurhoek van de wielhub (1) Xh en het stuur (18) Xs perfect synchroon te houden. Het gebruik van de extra W/Y - X klep zorgt voor een nog nauwkeuriger regeling. De ECU (22) zal rekening houdend met de stuurhoek van de wielhub (1) Xh en de stuurhoek van het stuur (18) Xs,de afwijking Xh-Xs, de richting waarin en de snelheid waarmee wielhub (1) X'h en stuur (18) X's bewegen, de Z-klep en de W/Y - X klep aansturen en op deze wijze het de afwijking tussen beide hoeken Xh en Xs beperken binnen de door de constructeur vooropgestelde waarden a en b (zie ECU-tabel).

De ECU (22) zal op basis van de informatie afkomstig van de hoeksensoren de afwijking tussen de stuurhoek van de wielhub (1) Ah en de stuurhoek van het stuur (18) As als volgt bijsturen:

De hoekafwijkingstoleranties a en b (a > b) worden door de constructeur vastgelegd en/of kunnen door de gebruiker worden gekozen binnen bepaalde maximum en minimum waarden.

Indien de hoekafwijkingAH-As de maximum hoekafwijkingstolerantie b overschrijdt wil dit zeggen dat de ECU niet correct functioneert en wordt de gebruiker hiervan geïnformeerd door een visueel of auditief waarschuwingsignaal. De gebruiker zal het voertuig stoppen en kan dan door te drukken op de resetknop van de ECU (22) de Z-klep aansturen en het stuur (18) en de wielhub (1) in lijn brengen. Van zodra Ah-As = 0 wordt de Z-klep gesloten en zijn het stuur(18) en de wielhub (1) opnieuw gesynchroniseerd.

Eenzelfde procedure wordt gevolgd telkens het voertuig en de ECU wordt opgestart.

Als de elektrische voeding uitvalt, kan de bestuurder/operator de hoekafwijking tussen stuur (18) en wiel (6) corrigeren door het stuur (18) heen en weer te bewegen en de Z-klep manueel te bedienen.

Indien er voor het monitor- en compensatieproces gebruik gemaakt wordt van een ECU + Z-klep, dus zonder stuurdemper, zal de constructeur van de twee gebruikte zwenkmotoren/zuigersturingen (één in het stuurhuis (2) en één verbonden met het - stuur (18)) welke in theorie perfect identiek zijn maar in praktijk miniem van elkaar verschillen, deze met de grootste volumeopbrengst per rotatiegraad verbinden met het stuur (18).

De ECU berekent op basis van de informatie afkomstig van de hoeksensoren de hoekpositie van het stuur As en deze van de wielhub Ah, de hoekafwijking Ah - As, de hoeksnelheid van het stuur A's en van de wielhub A'h en het verschil in hoeksnelheid A'h -A's. De ECU (22) zal op basis van deze input en de bijgévoegde ECU-tabel voor de 20 mogelijke combinaties van hoekpositie en hoeksnelheid A'h - A's, de Z-klep en indien er een stuurdemper aanwezig is de W/Y - X klep aansturen. Indien er nog andere sensoren aanwezig zijn kan deze informatie door de ECU mee in rekening worden gebracht.

De hierboven beschreven uitvoering van de uitvinding is niet-limitatief: toevoegingen, afwijkingen en aanpassingen kunnen worden uitgevoerd zonder af te wijken van de geest en het bereik van deze uitvinding. Zo zijn er meerdere combinaties van zwenkmotor, zuigersturing en/of stuurdempers mogelijk om de hydraulische aansturing te realiseren en kan de ECU worden uitgerust met extra sturingskleppen die op hun beurt op basis van de input van de hoek- en of andere sensoren worden aangestuurd. Het CHS-Z stuursysteem kan gebruikt worden voor sturing van niet aangedreven wielen maar eveneens voor sturing van aangedreven wielen. In dat geval zal de aanwending van een homokinetische koppeling tussen aandrijving en gestuurd wiel noodzakelijk zijn. Het CHS-Z stuursysteem kan ook worden toegepast voor voertuigen of installaties waarbij men geen gebruik kan maken van een al dan niet bekrachtigde mechanische stuurinrichting en de ontwerper/constructeur bijgevolg op zoek moet gaan naar een robuuste, compacte, eenvoudige en betrouwbare niet-mechanische verbinding tussen stuur en aangestuurd wiel. Het CHS-Z stuursysteem kan verder worden toegepast voor de aansturing van meerdere wielen, al dan niet aangedreven door een motor. De ECU kan geprogrammeerd worden zodanig dat, in functie van verschillende rijomstandigheden, de aangestuurde wielen synchroon gaan bewegen of twee aan twee synchroon of totaal onafhankelijk van elkaar bvb bij parkeren, bij verplaatsingen op moeilijk terrein of voor het aansturen van platformen of voertuigen met een groot aantal wielen gebruikt voor transport en nauwkeurige positionering van zware voorwerpen.

Claims (13)

1. Een compact hydraulisch stuursysteem (CHS-Z), bestaande uit een hydraulische actuator, zijnde een zwenkmotor (23) binnenin de wielhub (1) waarbij het aan te sturen wiel (6) draait rond de wielhub (1) met aan beide zijden van de wielhub (1) schetsplaten (7) dewelke het wiel (6) positioneren, waarbij de wielhub (1) verbonden is met de stuuras (3) en kan draaien rond het stuurhuis (2) dat één geheel vormt met de wielas (4) die aan beide zijden gevat wordt door de ophanging van het voertuig, waarbij de draaibeweging van de stuuras (3), de wielhub (1) en het wiel (6) wordt aangestuurd op hydraulische wijze door een zwenkmotor waartoe de stuuras (3) verbonden is met een draaibare rotor (10) die de ruimte binnenin het stuurhuis (2) verdeeld in van elkaar gescheiden kamers (X, Y, U, V - figuur 2) waarbij als de druk via de hydraulische leiding (11) wordt opgevoerd de druk stijgt in kamer U en V en de rotor (10) en de stuuras (3) samen met de wielhub (1) en het wiel (6) in wijzerzin bewegen en de hydraulische vloeistof in kamer X en Y wordt weggedrukt via de hydraulische leiding (12) en waarbij als de druk opgevoerd via de hydraulische leiding (12) de druk stijgt in kamer X en Y en de rotor (10) en de stuuras (3) samen met de wielhub (1) en het wiel (6) in tegenwijzerzin bewegen en de hydraulische vloeistof in kamer U en V wordt weggedrukt via de hydraulische leiding (11).

2. Een compact hydraulisch stuursysteem (CHS-Z) in overeenstemming met conclusie 1 bestaande uit een hydraulische actuator, zijnde een zuigersturing (24) binnenin de wielhub (1) waarbij de draaibeweging van de stuuras (3), de wielhub (1) en het wiel (6) wordt aangestuurd op hydraulische wijze mét een zuigerstang (15) binnen de wielas (4) aan beide uiteinden voorzien van zuigers (16), dewelke als de druk in kamer R (figuur 4) stijgt door toevoer van hydraulische vloeistof (13) naar rechts beweegt waarbij de zuigerstang (15) via de tandwielplaat (17), gelagerd (D) in het stuurhuis (2), de stuuras (3) samen met de wielhub (1) en het wiel (6) in tegenwijzerzin doet bewegen en waarbij als de druk stijgt in kamer S (figuur 4) door toevoer van hydraulische vloeistof (14) de zuigerstang (15) naar links beweegt wat resulteert in een rotatie van de stuuras (3) samen met de wielhub (1) en het wiel (6) in wijzerzin.

3. Een compact hydraulisch stuursysteem (CHS-Z) in overeenstemming met conclusie 1 waarbij de wielas (4) door middel van een eenzijdige ophanging wordt verbonden met het frame, waarbij de wielas (4) rechts of links geklemd wordt in de ophanging en de wielhub (1) in dat geval langs één zijde dicht uitgevoerd wordt.

4. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 1 bestaande uit een niet-bekrachtigd hydraulisch stuursysteem waarvan het stuur (18) via de stuuras (21) verbonden is met een zwenkmotor (19) dewelke door middel van hydraulische leidingen (11) en (12) verbonden is met de zwenkmotor (23) in het stuurhuis (2) centraal in de wielhub (1), zodat de rotatie van het stuur (18) resulteert in eenzelfde rotatie van het wiel (6) en de wielhub (1) verbonden met het stuurhuis (2), via de stuuras (3).

5. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 4 / omvattend een hydraulische afsluitklep Z (figuur 6) dewelke bij het openen ervan kamers U en V en kamers X en Y van de zwenkmotor (19) met elkaar verbindt.

6. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 4 omvattend een monitor- en compensatiesysteem dat de hoekpositie As van het stuur (18) en de hoekpositie Ah van de wielhub (1), de hoekafwijking Ah-As, de hoeksnelheid A's van het stuur (18) en de hoeksnelheid A'h van de wielhub (1), de richting en het verschil in hoeksnelheid A'h - A's overwaakt met behulp van hoeksensoren en een ECU (22) dewelke op basis van compensatieregels de Z-klep (figuur 6) aanstuurt.

7. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 4 omvattend hydraulische afsluitkleppen Z, W, Y en X (figuur 7) dewelke de stuurdemper (25) inschakelen in het compensatieproces.

8. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 4 omvattend een monitor- en compensatiesysteem dat de hoekpositie \s van het stuur (18) en de hoekpositie λΗ van de wielhub (1), de hoekafwijking \h - xs, de hoeksnelheid A's van het stuur (18) en de hoeksnelheid Αή van de wielhub (1), de richting en het verschil in hoeksnelheid Αή - A’s overwaakt met behulp van hoeksensoren en een ECU (22) dewelke bij gebruik van een stuurdemper (25) op basis van compensatieregels de Z, W, Y en X-kleppen (figuur 7) aanstuurt.

9. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 2 bestaande uit een niet-bekrachtigd hydraulisch stuursysteem waarvan het stuur (18) via de stuuras (21) verbonden is met een zuigersturing (20) dewelke .door middel van hydraulische leidingen (13) en (14) verbonden is met de zuigersturing (24) in het stuurhuis (2) centraal in de wielhub (1), zodat de rotatie van het stuur (18) resulteert in eenzelfde rotatie van het wiel (6) en de wielhub (1) verbonden met het stuurhuis (2), via de stuuras (3).

10. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 9 omvattend een hydraulische afsluitklep Z (figuur 6) dewelke bij het openen ervan kamer R en S van de zuigersturing (20) met elkaar verbindt.

11. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 9 omvattend een monitor- en compensatiesysteem dat de hoekpositie As van het stuur (18) en de hoekpositie Ah van de wielhub (1), de hoekafwijking Ah - As, de hoeksnelheid A's van het stuur (18) en de hoeksnelheid A'h van de wielhub (1), de richting en het verschil in hoeksnelheid A'h - A's overwaakt met behulp van hoeksensoren en een ECU (22) dewelke op basis van compensatieregels de Z-klep (figuur 6) aanstuurt.

12. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 9 omvattend hydraulische afsluitkleppen Z, W, Y en X (figuur 7) dewelke stuurdemper (26) inschakelen in het compensatieproces.

13. Een compact hydraulisch stuursysteem CHS-Z in overeenstemming met conclusie 9 omvattend een monitor- en compensatiesysteem dat de hoekpositie xs van het stuur (18) en de hoekpositie xh van de wielhub (1), de hoekafwijking xh - xs, de hoeksnelheid A's van het stuur (18) en de hoeksnelheid Ah van de wielhub (1), de richting en het verschil in hoeksnelheid Ah - A's overwaakt met behulp van hoeksensoren en een ECU (22) dewelke bij gebruik van een stuurdemper (26) op basis van compensatieregels de Z, W, Y en X-kleppen (figuur 7) aanstuurt. )