DE102009028581A1 - Steering system for use in vehicle, has positioning unit for adjusting wheel steering angle at steerable wheels of vehicle, where positioning unit is adjusted by actual steering angle - Google Patents
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- B62D5/093—Telemotor driven by steering wheel movement
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Abstract
Description
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Lenksystem in einem Fahrzeug nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.The
The invention relates to a steering system in a vehicle
the preamble of
Bekannt sind hydrostatische Lenksysteme, die beispielsweise in selbst fahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen wie zum Beispiel Erntemaschinen eingesetzt werden und sich durch das Fehlen einer durchgehenden mechanischen Verbindung zwischen der Lenkeingabe und den lenkbaren Rädern auszeichnen. Hydrostatische Lenksysteme kommen darüber hinaus auch in Gabelstaplern zum Einsatz.Known are hydrostatic steering systems, for example, in self-propelled agricultural machines such as harvesters be used and characterized by the absence of a continuous mechanical connection between the steering input and the steerable Distinguish wheels. Hydrostatic steering systems come over it also used in forklift trucks.
Ein
derartiges hydrostatisches Lenksystem wird in der
Aufgrund des Einsatzes von landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen im unwegsamen Gelände bzw. aufgrund des hohen Schwerpunktes von Gabelstaplern besteht bei derartigen Fahrzeugen eine erhöhte Umkippgefahr, beispielsweise bei einem starken Einlenken. Die Kippstabilität ist reduziert, was jedoch vom Fahrer nicht immer ohne Weiteres festgestellt werden kann. Bei einem autonomen Fahrbetrieb von selbst fahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen, beispielsweise mithilfe von Spurführungssystemen, die auf einer Positionsbestimmung wie GPS (Global Positioning System) beruhen, können sich in der Fahrspur unvorhergesehene Hindernisse befinden, bei deren Umfahrung die Umkippgefahr signifikant erhöht ist.by virtue of the use of agricultural machinery in the rough Terrain or due to the high center of gravity of forklifts there is an increased risk of tipping in such vehicles, for example, with a strong turn. The tipping stability is reduced, but not always easily determined by the driver can be. In an autonomous driving by self-propelled agricultural machines, for example, using Guidance systems based on a positioning such as GPS (Global Positioning System) can be located in the lane unforeseen obstacles are in their bypass the risk of tipping is significantly increased.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Manövrierbarkeit von Fahrzeugen mit einem Lenksystem ohne mechanischen Durchgriff zwischen Lenkrad und lenkbaren Rädern zu verbessern.Of the Invention is based on the object, the maneuverability of vehicles with a steering system without mechanical penetration between steering wheel and steerable wheels to improve.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.These
Task is according to the invention with the features
of
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenksystem ohne mechanischen Durchgriff zwischen Lenkrad und lenkbaren Rädern in einem Fahrzeug, das eine Stelleinheit bzw. einen Aktor zur Einstellung eines Radlenkwinkels an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs aufweist. Die Stelleinheit stellt das Betätigungsorgan zur Einstellung des gewünschten Radlenkwinkels dar. Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um einen Gabelstabler oder eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine.The The invention relates to a steering system without mechanical penetration between steering wheel and steerable wheels in a vehicle, the one actuator or an actuator for setting a Radlenkwinkels has at the steerable wheels of the vehicle. The actuator provides the actuator to adjust the desired Radlenkwinkels. The vehicle is, for example around a forklift or an agricultural working machine.
Die Einstellung der Stelleinheit erfolgt über eine Lenkwelle des Lenksystems, die vom Fahrer über die Lenkhandhabe betätigbar ist, bei der es sich üblicherweise um ein Lenkrad handelt. Der Fahrer gibt somit in gewohnter Weise den Lenkwinkel vor, der über die Lenkwelle übertragen wird, wobei die Drehbewegung der Lenkwelle zur Einstellung der Stelleinheit herangezogen wird.The Adjustment of the setting unit via a steering shaft of the steering system, which can be actuated by the driver via the steering handle which is usually a steering wheel. The driver is thus in the usual way before the steering angle, over the steering shaft is transmitted, wherein the rotational movement of the Steering shaft is used to adjust the actuator.
Derartige Lenksysteme können grundsätzlich auch durch Stellsignale gesteuert werden, über die die Stelleinheit beaufschlagt wird. Auf diese Weise können selbsttätige Lenkvorgänge ohne Eingriff durch den Fahrer durchgeführt werden.such Steering systems can basically also by control signals be controlled, which acts on the actuator becomes. In this way, automatic steering operations be performed without intervention by the driver.
Erfindungsgemäß ist das Lenksystem mit einem Überlagerungslenkgetriebe ausgestattet, das die situationsabhängige Erzeugung eines Zusatzlenkwinkels erlaubt, welcher dem Lenkwinkel in der Lenkwelle überlagerbar ist. Der Zusatzlenkwinkel kann positiv oder negativ sein, so dass der resultierende Lenkwinkel vergrößert oder verkleinert wird.According to the invention the steering system is equipped with a superposition steering gear, this is the situation-dependent generation of an additional steering angle allowed, which is superimposed on the steering angle in the steering shaft is. The additional steering angle can be positive or negative, so that the resulting steering angle is increased or decreased becomes.
Über die Integration des Überlagerungslenkgetriebes in das Lenksystem besteht die Möglichkeit, fahrerunabhängig Lenkeingriffe durchzuführen, beispielsweise mit der Intention, das Fahrzeug zu stabilisieren, während der Fahrer das Lenkrad betätigt. Aber auch im Falle eines autonomen Fahrbetriebs, der ohne Lenkbetätigung durch den Fahrer durchgeführt wird, können Lenkeingriffe über die Vorgabe eines Zusatzlenkwinkels im Überlagerungslenkgetriebe erfolgen.about the integration of the superposition steering gear in the steering system there is the possibility of driver-independent steering interventions perform, for example, with the intention of the vehicle to stabilize while the driver operates the steering wheel. But even in the case of autonomous driving, without steering Carried out by the driver, steering interventions can over the specification of an additional steering angle in the superposition steering gear respectively.
Zweckmäßigerweise ist das Überlagerungslenkgetriebe in konstruktiver Hinsicht zwischen einem mit dem Lenkrad gekoppelten oberen Lenkwellenabschnitt und einem mit dem Lenkaggregat gekoppelten unteren Lenkwellenabschnitt angeordnet. Über die Anordnung des Überlagerungslenkgetriebes in der zweigeteilten Lenkwelle wird bei fester Übersetzung im Überlagerungslenkgetriebe ein mechanischer Durchgriff zwischen Lenkrad und Lenkaggregat erreicht. Bei einer Betätigung des Überlagerungslenkgetriebes erfolgt eine Relativverdrehung zwischen dem oberen und dem unteren Lenkwellenabschnitt.Conveniently, is the superimposed steering gear in a constructive way between a coupled to the steering wheel upper steering shaft section and a lower steering shaft portion coupled to the steering assembly arranged. About the arrangement of the overlay steering gear in the two-part steering shaft is at fixed ratio in the superposition steering gear a mechanical penetration reached between the steering wheel and steering unit. When pressed of the superposition steering gear is a relative rotation between the upper and lower steering shaft section.
Das Überlagerungslenkgetriebe ist insbesondere über Stellsignale eines Regel- bzw. Steuergeräts einstellbar, das beispielsweise Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems ist bzw. mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem zusammenwirkt, wie zum Beispiel ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP). Falls über eine fahrzeugeigene Sensorik und über die Auswertung der sensorisch ermittelten Daten ein fahrkritischer Zustand festgestellt wird, beispielsweise eine erhöhte Umkippgefahr, kann selbsttätig im Überlagerungslenkgetriebe ein den Fahrzustand stabilisierender Zusatzlenkwinkel vorgegeben werden. Das Überlagerungslenkgetriebe ist mit einer Stelleinrichtung versehen, welche beispielsweise als elektrischer Stellmotor ausgeführt ist. Die Stellsignale des Regel- bzw. Steuergeräts beaufschlagen die Stelleinrichtung zur Verstellung des Überlagerungslenkgetriebe und der Erzeugung des gewünschten Zusatzlenkwinkels.The superposition steering gear is in particular via control signals of a control or control device adjustable, for example, part of a driver assistance system is or cooperates with such a driver assistance system, such as an electronic stability program (ESP). If via an on-board sensor and over the evaluation of the sensory data is a driving-critical Condition is detected, for example, an increased Tipping risk, can automatically in the superimposed steering gear a driving condition stabilizing additional steering angle can be specified. The superimposed steering gear is equipped with an adjusting device provided, which, for example, designed as an electric servomotor is. Apply the control signals of the control unit the adjusting device for adjusting the superposition steering gear and the generation of the desired additional steering angle.
Bei dem Lenksystem handelt es sich beispielsweise um ein hydrostatisches Lenksystem in einem Fahrzeug, das eine hydraulische Stelleinheit zur Einstellung eines Radlenkwinkels an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs aufweist. Die hydraulische Stelleinheit – in der Regel ein Hydraulikzylinder – stellt das Betätigungsorgan zur Einstellung des gewünschten Radlenkwinkels dar. Der Hydraulikdruck wird entweder mechanisch über den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs oder elektrisch über eine elektrische Pumpe (elektrohydraulisches Lenksystem) erzeugt.at the steering system is for example a hydrostatic Steering system in a vehicle that has a hydraulic actuator for Setting a wheel steering angle on the steerable wheels of the vehicle. The hydraulic actuator - in usually a hydraulic cylinder - provides the actuator for setting the desired Radlenkwinkels dar. The Hydraulic pressure is either mechanically via the internal combustion engine of the vehicle or electrically via an electric pump (electro-hydraulic steering system) generated.
Über das Regel- bzw. Steuergerät ist zweckmäßigerweise auch eine Hydraulikpumpe einzustellen, die zur Versorgung der hydraulischen Stelleinheit mit Hydraulikfluid dient. Auf diese Weise wird eine funktionale Kopplung zwischen dem hydrostatischen Lenksystem und dem Überlagerungslenkgetriebe geschaffen, wodurch sichergestellt ist, dass die jeweiligen Funktionalitäten in optimaler Weise aufeinander abgestimmt werden können. Es ist möglich, zeitgleich oder zeitversetzt fahrerunabhängig einen Eingriff sowohl in das Überlagerungslenkgetriebe als auch in das hydrostatische Lenksystem durchzuführen.about the control or control device is expediently also to adjust a hydraulic pump that is used to supply the hydraulic Actuator with hydraulic fluid is used. This way becomes a functional Coupling between the hydrostatic steering system and the superposition steering gear created, which ensures that the respective functionalities can be matched in an optimal way to each other. It is possible, at the same time or with a time delay, to be driver independent an engagement in both the superposition steering gear as well as in the hydrostatic steering system.
Das hydrostatische Lenksystem ist gemäß bevorzugter Ausführung mit einem Lenkaggregat versehen, welches mindestens ein Lenkventil aufweist, das von der Lenkwelle zur Steuerung des Hydraulikflusses in die hydraulische Stelleinheit eingestellt wird. Die Lenkwelle mündet in das Lenkaggregat, wobei eine Verdrehung der Lenkwelle die gewünschte Einstellung des Lenkventils und damit einhergehend die Hydraulikzufuhr zu der Stelleinheit bewirkt. Es kann zweckmäßig sein, auch das Lenkventil in dem Lenkaggregat durch Stellsignale des Regel- bzw. Steuergeräts einstellbar auszuführen, um auf diese Weise eine zusätzliche Eingriffsmöglichkeit im Zusammenspiel von hydrostatischer Lenkung und Überlagerungslenkgetriebe zu erlauben.The hydrostatic steering system is preferred according to Version provided with a steering unit, which at least a steering valve that is controlled by the steering shaft for controlling Hydraulic flow is set in the hydraulic actuator. The steering shaft opens into the steering unit, wherein a rotation the steering shaft, the desired setting of the steering valve and concomitantly causes the hydraulic supply to the actuator. It may be convenient to also use the steering valve in the steering unit by control signals of the control or control device adjustable to perform in this way an additional Possibility of intervention in the interaction of hydrostatic To allow steering and superposition steering gear.
Gemäß einer weiteren Ausführung handelt es sich bei dem Lenksystem, welches mit dem Überlagerungsgetriebe ausgestattet ist, um ein elektrisches Lenksystem mit einer elektrischen Stelleinheit zur Einstellung eines Radlenkwinkels an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs. Die elektrische Stelleinheit ist insbesondere als ein ansteuerbarer Elektromotor ausgeführt. Auch in dieser Ausführungsvariante fehlt der mechanische Durchgriff zwischen dem Lenkrad und den lenkbaren Rädern.According to one Another embodiment is the steering system, which is equipped with the superposition gearbox, to an electric steering system with an electric actuator for Setting a wheel steering angle on the steerable wheels of the vehicle. The electric actuator is in particular as a controllable electric motor running. Also in this Variant missing the mechanical penetration between the steering wheel and the steerable wheels.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der ein hydrostatisches Lenksystem mit einem Überlagerungslenkgetriebe in der Lenkwelle dargestellt ist.Further Advantages and expedient designs are the other claims, the description of the figures and to take the drawing, in which a hydrostatic steering system is shown with a superposition steering gear in the steering shaft.
In
der Figur ist ein hydrostatisches Lenksystem
Dem
Lenkaggregat
Das
hydrostatische Lenksystem
Die
Größe des Zusatzlenkwinkels δM, der dem Lenkwinkel δL überlagert
wird, hängt von der Einstellung des Überlagerungslenkgetriebes
Die
Größe des Zusatzlenkwinkels δM ist situationsabhängig und wird
in Abhängigkeit verschiedener Zustandsgrößen
und Kenngrößen festgelegt. Hierbei werden insbesondere
sensorisch ermittelte Messdaten berücksichtigt, welche
zum einen von einer Umfeldsensorik im Fahrzeug stammen können, mit
der beispielsweise Informationen über Drittfahrzeuge, Hindernisse
oder auch über den Straßenverlauf ermittelbar
sind. Zum andern können über eine fahrzeugeigene
Sensorik längs- und querdynamische Zustandsgrößen
ermittelt werden, die der Einstellung des Überlagerungslenkgetriebes
Das Überlagerungslenkgetriebe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lenksystemsteering system
- 22
- Lenkradsteering wheel
- 33
- Lenkwellesteering shaft
- 44
- Lenkaggregatsteering unit
- 55
- Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
- 66
- Hydraulikpumpehydraulic pump
- 77
- Tanktank
- 88th
- Radwheel
- 99
- Radwheel
- 1010
- Pumpleitungpumping line
- 1111
- RückflussleitungReturn line
- 1212
- Überströmleitungoverflow
- 1313
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 1414
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 1515
- Kolbenpiston
- 1616
- ÜberlagerungslenkgetriebeSuperimposed steering mechanism
- 1717
- Stellmotorservomotor
- 1818
- Regel- bzw. SteuergerätRule- or control unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 3808866 C2 [0003] - DE 3808866 C2 [0003]
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DE102009028581A DE102009028581A1 (en) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | Steering system for use in vehicle, has positioning unit for adjusting wheel steering angle at steerable wheels of vehicle, where positioning unit is adjusted by actual steering angle |
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ID=43495147
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-
2009
- 2009-08-17 DE DE102009028581A patent/DE102009028581A1/en not_active Withdrawn
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