DE102010032769B4

DE102010032769B4 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102010032769B4
Application number: DE102010032769.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel E. Williams; Kenneth A. Sherwin
Original assignee: TRW Automotive US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: DE102010032769A1; US8833504B2; US20090292421A1

Abstract

Vorrichtung (110) zum Einsatz beim Einschlagen bzw. Verschwenken lenkbarer Räder (112, 113, 240, 242) eines Fahrzeugs bei manueller Drehung eines Handrads (114), wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:ein vorderes mit lenkbaren Vorderrädern (112, 113) des Fahrzeugs verbundenes Lenkgetriebe (116), welches betätigbar ist, um die lenkbaren Vorderräder (112, 113) des Fahrzeugs bei manueller Drehung des Handrads (114) zu verschwenken;ein hinteres mit lenkbaren Hinterrädern (240, 242) des Fahrzeugs verbundenes Lenkgetriebe (238), welches betätigbar ist, um die lenkbaren Hinterräder (240, 242) bei manueller Drehung des Handrads (114) zu verschwenken;einen Sensor (194) zum Abfühlen eines Parameters, welcher in Beziehung steht zum Lenken der lenkbaren Vorderräder (112, 113); undeine betriebsmäßig mit dem Sensor (194) und dem hinteren Lenkgetriebe (238) verbundene Steuervorrichtung (202), die ansprechend auf den abgefühlten Parameter betätigbar ist, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) zu bewirken, um eine vorbestimmte kinematische Beziehung zwischen den lenkbaren Vorderrädern (112, 113) und den lenkbaren Hinterrädern (240, 242) über einen gesamten ersten Bereich einer Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) hinweg aufrechtzuerhalten, wobei die vorbestimmte kinematische Beziehung zwischen den lenkbaren Vorder- und Hinterrädern derart ist, dass die Differenz zwischen dem Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder (112, 113) und dem Lenkwinkel der lenkbaren Hinterräder (240, 242) über den gesamten ersten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) hinweg gleich ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einsatz beim Einschlagen bzw. Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs bei manueller Drehung eines Hinterrads. Eine bekannte Fahrzeuglenkvorrichtung weist ein vorderes Lenkgetriebe auf, welches mit lenkbaren Vorderrädern eines Fahrzeugs verbunden ist. Zusätzlich sind zwei hintere Lenkgetriebe mit lenkbaren Hinterrädern des Fahrzeugs verbunden. Ein Positionssensor bestimmt die Lenkposition der lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs. Eine Steuervorrichtung ist vorgesehen, um den Betrieb der zwei hinteren Lenkgetriebe und das Lenkeinschlagen bzw. Verschwenken der lenkbaren Hinterräder des Fahrzeugs zu steuern.
Es ist möglich, während des Lenkens der lenkbaren Vorderräder die lenkbaren Hinterräder mit Bezug auf die lenkbaren Vorderräder zu übersteuern und den Wenderadius des Fahrzeugs unerwünscht zu verringern. Dies kann auch zu Rutschen bzw. Driften des Reifens führen, und zwar schräg bzw. in einem Winkel zu der Richtung, in die er weist, was als Reifendrift bekannt ist. Der Reifendrift kann, wenn er übermäßig groß ist, einen beträchtlichen Verschleiß der Reifen bewirken, was zu einer schlechten Traktion und/oder eine Beschädigung des Reifens führt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die oben genannten Probleme zu vermeiden.
DE 10 2006 052 660 A1 offenbart ein vorderes Lenkgetriebe, welches mit lenkbaren Vorderrädern eines Fahrzeugs verbunden ist. Ein hinteres Lenkgetriebe ist mit lenkbaren Hinterrädern des Fahrzeugs verbunden. Ein Drehmomentsensor, der mit einem Lenkrad verbunden ist, liefert eine Ausgangsgröße an eine Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung bewirkt den Betrieb eines hinteren Lenkgetriebes ansprechend auf eine Ausgangsgröße des Drehmomentsensors, die dem manuellen Anlegen von zumindest einer vorbestimmten Kraft an das Lenkrad entspricht. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung den Betrieb einer Hinterradbremse, die auf einer radialen Innenseite einer Verschwenkung angeordnet ist, ansprechend auf die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor, bewirken.
DE 10 2007 048 027 A1 offenbart ein Steuersystem für einen Traktor, der eine Vorderachse und eine Hinterachse aufweist, wobei der Vorderachse ein erstes Steuerventil und der Hinterachse ein zweites Steuerventil zugeordnet ist und wobei eine Sensor zur Bestimmung eines Lenkwinkels der Vorderachse und der Steuereinheit vorgesehen sind. Mittels der Steuereinheit ist ein Lenkwinkel der Hinterachse in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel der Vorderachse einstellbar. Ferner ist ein Verfahren zur Steuerung eines Traktors mit einer Vorderachse und einer Hinterachse offenbart, und zwar mit den folgenden Schritten: Bestimmen des Lenkwinkels der Vorderachse, Ermitteln eines Wertes für den Lenkwinkel der Hinterachse in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel der Vorderachse mittels einer Steuereinheit, und Einstellen des Lenkwinkels der Hinterachse auf den ermittelten Wert für den Lenkwinkel der Hinterachse.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für den Einsatz beim Einschlagen bzw. Verschwenken lenkbarer Fahrzeugräder bei manueller Drehung eines Handrads. Die Vorrichtung weist ein vorderes Lenkgetriebe auf, welches mit lenkbaren Vorderrädern des Fahrzeugs verbunden ist. Das vordere Lenkgetriebe ist betätigbar, um bei manueller Drehung des Handrads die lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs zu verschwenken. Ein hinteres Lenkgetriebe ist mit lenkbaren Hinterrädern des Fahrzeugs verbunden. Ein Drehmomentsensor ist mit dem Lenkrad verbunden. Eine Steuervorrichtung ist mit dem Drehmomentsensor und dem hinteren Lenkgetriebe verbunden. Die Steuervorrichtung ist betätigbar, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes zu bewirken, und zwar ansprechend auf eine Ausgabe bzw. Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor bei manuellem Anlegen von mindestens einem vorbestimmten Drehmoment an das Lenkrad. Der Drehmomentsensor hat eine Ausgangsgröße, welche einem Drehmoment entspricht, welches geringer ist als das vorbestimmte Drehmoment während des gesamten Verschwenkens der lenkbaren Vorderräder durch einen ersten Bereich der Verschwenkbewegung hindurch. Der Drehmomentsensor hat eine Ausgangsgröße, welche einem Drehmoment entspricht, welches mindestens so groß ist wie das vorbestimmte Drehmoment, welches auftritt, wenn die lenkbaren Vorderräder während eines zweiten Bereiches der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder verschwenkt werden. Die Steuervorrichtung ist betätigbar, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes zu bewirken, ansprechend auf die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor durch den ersten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder hindurch, so dass der Lenkwinkel der lenkbaren Hinterräder eine erste Beziehung zu dem Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder besitzt. Die Steuervorrichtung ist betätigbar, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes zu bewirken, ansprechend auf die Ausgangsgröße vom Drehmomentsensor durch den zweiten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder hindurch, so dass der Lenkwinkel der lenkbaren Hinterräder eine zweite Beziehung zu dem Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder besitzt, welche sich von der ersten Beziehung unterscheidet.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung für den Einsatz beim Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs bei manueller Drehung eines Handrads ein vorderes Lenkgetriebe auf, welches mit lenkbaren Vorderrädern des Fahrzeugs verbunden ist. Das vordere Lenkgetriebe ist betätigbar, um die lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs bei manueller Drehung des Handrads zu verschwenken. Ein hinteres Lenkgetriebe, welches mit lenkbaren Hinterrädern des Fahrzeugs verbunden ist, ist betätigbar, um die lenkbaren Hinterräder bei manueller Drehung des Handrads zu verschwenken. Ein Sensor fühlt einen Parameter ab, welcher sich auf die Lenkung der lenkbaren Vorderräder bezieht. Eine Steuervorrichtung ist betriebsmäßig mit dem Sensor und dem hinteren Lenkgetriebe verbunden. Die Steuervorrichtung ist ansprechend auf den abgefühlten Parameter betätigbar, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes zu bewirken, um eine vorbestimmte kinematische Beziehung zwischen den lenkbaren Vorderrädern und den lenkbaren Hinterrädern durch einen gesamten ersten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder hindurch aufrechtzuerhalten.
Figurenliste
Die Erfindung wird Fachleuten beim Lesen der folgenden Beschreibung mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich werden, wobei

1 ein schematisches Blockdiagramm ist, welches ein erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Lenkvorrichtung darstellt, welche gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
2 ein schematisches Blockdiagramm ist, welches ein zweites exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Lenkvorrichtung darstellt, welche gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
3 eine Ansicht ähnlich der von 2 ist, welche aber die lenkbaren Hinterräder zeigt, die weiter verschwenkt werden als das in 2 gezeigt ist;
4 eine schematische Darstellung eines Teils der Lenkvorrichtung der 2 ist;
5 eine Ansicht entlang der Linie 5-5 der 3 ist;
6 ein Prozessdiagramm eines Steuerprozesses für die Vorrichtung der 2 ist; und
7 eine Grafik ist, die das Drehmoment abbildet, welches nötig ist, um das Handrad gegen die Winkelverschiebung des Handrads für die Vorrichtung der 2 zu drehen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Ein erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt. Ein Fahrzeug 10 (1) besitzt lenkbare Vorderräder 12 und 14. Ein Lenk- oder Handrad 16 ist mit einem vorderen Lenkgetriebe 18 durch eine Lenksäule 20 verbunden. Das vordere Lenkgetriebe 18 ist mit den lenkbaren Vorderrädern 12 und 14 durch ein vorderes Lenkgestänge 24 verbunden. Bei manueller Drehung des Lenkrads 16 betätigt das vordere Lenkgetriebe 18 das vordere Lenkgestänge 24, um die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 des Fahrzeugs 10 auf bekannte Art und Weise einzuschlagen bzw. zu verschwenken..
Das vordere Lenkgetriebe 18 weist eine Zahnstangen-Servobauart auf. Das vordere Lenkgetriebe 18 kann jedoch irgendeine andere bekannte Bauart haben. Beispielsweise kann das vordere Lenkgetriebe 18 vom bekannten integrierten Typ sein.
Ein hinteres Lenkgetriebe 28 ist mit lenkbaren Hinterrädern 30 und 32 durch ein hinteres Lenkgestänge 34 verbunden. Der Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28 bewirkt das Verschwenken der lenkbaren Hinterräder 30 und 32, um den Wenderadius des Fahrzeugs zu verringern. Das hintere Lenkgetriebe 28 ist vom Zahnstangen-Servotyp. Das hintere Lenkgetriebe kann jedoch irgendeine andere bekannte Bauart haben.
Wenn das Fahrzeug 10 nach links verschwenkt werden soll (wie in 1 gezeigt), wird das Handrad 16 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht, und zwar durch manuelles Anlegen von Kraft an das Lenkrad. Die Drehung des Lenkrads 16 wird durch die Lenksäule 20 auf das vordere Lenkgetriebe 18 übertragen. Das vordere Lenkgetriebe 18 betätigt das vordere Lenkgestänge 24, um die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 durch einen ersten Bereich der Verschwenkbewegung hindurch von den Geradeaus-Positionen, die in durchgezogenen Linien in 1 gezeigt sind, zu dem Ende der Verschwenkbereichspositionen hin, die in gestrichelten Linien in 1 gezeigt sind.
Um den Wenderadius des Fahrzeugs 10 weiter zu verringern, kann das hintere Lenkgetriebe 28 betätigt werden, um die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 von den Geradeaus-Positionen, dargestellt in durchgezogenen Linien in 1, zu dem Ende der Verschwenkbereichspositionen hin, dargestellt in gestrichelten Linien in 1, zu verschwenken. Ein Drehmomentsensor 40 ist mit dem Lenkrad 16 und mit einer Steuervorrichtung 42 verbunden. Die Steuervorrichtung 42 ist ihrerseits mit dem hinteren Lenkgetriebe 28 verbunden.
Wenn die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor 40 dem manuellen Anlegen zumindest einer vorbestimmten Kraft an das Lenkrad 16 entspricht, ist die Steuervorrichtung 42 betätigbar, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28 zu bewirken. Der Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28 betätigt das hintere Lenkgestänge 34, um die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 zu verschwenken.
Während der manuellen Drehung des Lenkrads 16 und der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder 12 und 14 bewirkt die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor 40 keinen Betrieb der Steuervorrichtung 42 und des hinteren Lenkgetriebes 28, um die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 des Fahrzeugs 10 zu verschwenken. Wenn jedoch die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 des Fahrzeugs 10 durch den ersten Bereich der Verschwenkbewegung hindurch zu den Enden ihrer Bereiche der Verschwenkbewegung eingeschlagen bzw. verschwenkt worden sind, dargestellt in gestrichelten Linien in 1, wird ansprechend auf die Drehung des Lenkrads 16 der Fahrer des Fahrzeugs die Kraft erhöhen, welche manuell an das Lenkrad angelegt wird. Dies resultiert in einer Veränderung der Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor 40 an die Steuervorrichtung 42, um zu versuchen, die Vorderräder 12 und 14 durch einen zweiten Bereich der Verschwenkbewegung hindurch weiter zu verschwenken.
Ansprechend auf die Änderung in der Ausgangsgröße, die von dem Drehmomentsensor 40 zu der Steuervorrichtung 42 übertragen wird, initiiert die Steuervorrichtung den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28, um die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 zu verschwenken, um den Wenderadius des Fahrzeugs 10 weiter zu verringern. Die Steuervorrichtung 42 bewirkt den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28 und des hinteren Lenkgestänges 34, um die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 in einer Richtung zu verschwenken, welche der Richtung entgegengesetzt ist, in welche die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 verschwenkt wurden, bevor sie das Ende ihrer Lenkbereichspositionen erreichten.
Die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 werden verschwenkt, wenn sich die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 an den Enden ihrer Verschwenkbewegungsbereiche befinden. Dies resultiert in einem sequentiellen Verschwenken von erst den lenkbaren Vorderrädern 12 und 14 und dann den lenkbaren Hinterrädern 30 und 32. Daher bewirkt die Steuervorrichtung 42 den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28, um die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 zu verschwenken, während das vordere Lenkgetriebe 18 unwirksam ist, um die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 zu verschwenken, und zwar durch den zweiten Bereich der Verschwenkbewegung von ihrem Ende der Lenkbereichspositionen, dargestellt in gestrichelten Linien in 1. Dies resultiert darin, dass der Wenderadius jedes der lenkbaren Vorderräder 12 und 14 konstant bleibt, während sich der Wenderadius jedes der lenkbaren Hinterräder 30 und 32 verändert.
Die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor 40 an die Steuervorrichtung 42 variiert als eine Funktion von Veränderungen der Kraft, welche manuell an das Lenkrad 16 angelegt wird. Während einer normalen Drehung des Lenkrads 16, um das vordere Lenkgetriebe 18 zu betätigen und die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 zu verschwenken, resultiert die relativ kleine Kraft, welche manuell an das Lenkrad 16 angelegt wird, in einem Ausgangssignal von dem Drehmomentsensor 40 , welches die Steuervorrichtung 42 nicht veranlasst, den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28 zu initiieren.
Wenn die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 die Enden ihrer Bereiche der Verschwenkbewegung erreichen, erhöht sich die Kraft, welche manuell an das Lenkrad 16 angelegt wird, auf eine zumindest vorbestimmte Kraft. Das Anlegen der vorbestimmten Kraft an das Lenkrad 16 resultiert in einem Anstieg des Ausgangssignals, welches von dem Drehmomentsensor 40 an die Steuervorrichtung 42 übertragen wird. Ansprechend auf den Anstieg des Signals, welches vom Drehmomentsensor 40 zu der Steuervorrichtung 42 übertragen wird, entsprechend der zumindest vorbestimmten Kraft, initiiert die Steuervorrichtung den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28, um die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 zu verschwenken.
Zusätzlich zum Initiieren des Betriebs des hinteren Lenkgetriebes 28, kann die Steuervorrichtung 42 auch den Betrieb einer Hinterradbremse 50 oder 52 bewirken. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung bewirkt die Steuervorrichtung 42 den Betrieb von nur der Hinterradbremse 50 oder 52, welche auf einer radial innen liegenden Seite eines Schwenks bzw. einer Kurve gelegen ist, nachdem die Hinterräder 30 und 32 zu ihren Enden der Lenkbereichspositionen bewegt worden sind. Wenn die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 und die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 zu ihrem Ende der Lenkbereichspositionen verschwenkt worden sind, dargestellt in gestrichelten Linien in 1, wird die Hinterradbremse 52 betätigt, welche dem Mittelpunkt einer Kurve, auf dem sich das Fahrzeug 10 fortbewegt, am nächsten liegt.
Ein Sensor für die Verschwenkrichtung 54 ist mit dem vorderen Lenkgetriebe 18 verbunden und hat eine Ausgangsgröße, welche an die Steuervorrichtung 42 übertragen wird. Die Ausgangsgröße von dem Verschwenkrichtungssensor 54 bildet eine Anzeige für die Richtung, in welche sich die Vorderräder 12 und 14 von ihren Geradeauspositionen (in 1 in durchgezogenen Linien gezeigt) zu dem Ende ihrer Lenkbereichspositionen hin (in 1 in gestrichelten Linien gezeigt) bewegt haben. Ansprechend auf eine vorbestimmte Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor 40 und der Ausgangsgröße von dem Lenkrichtungssensor 54, betätigt die Steuervorrichtung 42 die Hinterradbremse 52 für das lenkbare Hinterrad 32, während die Hinterradbremse 50 für das lenkbare Hinterrad 30 in einem nicht betätigten Zustand bleibt.
Die Betätigung der Hinterradbremse 52 für das lenkbare Hinterrad 32 resultiert in Reibungskräften zwischen dem lenkbaren Hinterrad 32 und der Straße, entlang welcher sich das Fahrzeug fortbewegt, welche dazu neigen, das Fahrzeug zu der Innenseite der Kurve zu verschwenken, entlang welcher das Fahrzeug fährt, und zwar mit einer resultierenden Reduktion bzw. Verkleinerung des Wenderadius. Wenn sich das Fahrzeug 10 eher nach rechts hin als nach links schwenken würde, würde die Steuervorrichtung natürlich die Hinterradbremse 50 betätigen, die mit dem lenkbaren Hinterrad 30 assoziiert ist, während die Hinterradbremse 52, die mit dem lenkbaren Hinterrad 32 assoziiert ist, in einem nicht betätigten Zustand bleiben würde.
In dem Ausführungsbeispiel, das in 1 dargestellt ist, ist der Verschwenkrichtungssensor 54 mit dem vorderen Lenkgetriebe 18 verbunden. Es wird jedoch erwogen, dass der Verschwenkrichtungssensor 54 mit einem der Vorderräder 12 oder 14 verbunden sein kann. Alternativ kann der Lenkrichtungssensor 54 mit dem hinteren Lenkgetriebe 28 oder einem der lenkbaren Hinterräder 30 oder 32 verbunden sein.
Obwohl es erwünscht sein kann, dass die hintere Bremse 50 oder 52 auf der radiali nneren Seite einer Kurve zusammen mit dem hinteren Lenkgetriebe 28 betätigt wird, können diese beiden Funktionen getrennt eingesetzt werden. Beispielsweise kann das hintere Lenkgetriebe 28 zum Ende des Bereichs der Verschwenkbewegung betätigt werden ohne eine der beiden hinteren Bremsen 50 oder 52 zu betätigen. Alternativ kann das hintere Lenkgetriebe 28 weggelassen werden und die hintere Bremse 50 oder 52 kann auf der radial inneren Seite einer Kurve betätigt werden, nachdem die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 das Ende ihres Bereichs der Verschwenkbewegung erreicht haben. Als weitere Alternative kann die Hinterbremse 50 oder 52 auf der radial inneren Seite einer Kurve betätigt werden, bevor das hintere Lenkgetriebe 28 die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 zu den Enden ihrer Bereiche der Verschwenkbewegung bewegt hat.
Die Betätigung der hinteren Bremse 50 oder 52 auf der Innenseite der Kurve kann ansprechend auf einen Anstieg in dem Ausgangssignal von dem Drehmomentsensor 40 oder ansprechend auf einen Hinterradpositionssensor auftreten, der eine Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 30 und 32 abfühlt zu vorbestimmten Positionen in ihrem Bereich der Verschwenkbewegung. Die vorbestimmten Positionen der lenkbaren Hinterräder 30 und 32, bei denen die Steuervorrichtung 42 eine Betätigung einer Hinterbremse 50 oder 52 initiiert, können auftreten, wenn die lenkbaren Hinterräder zu Mittelpositionen in ihrem Verschwenkbewegungsbereich verschwenkt worden oder zu Positionen an den Enden ihrer Verschwenkbewegungsbereiche bewegt worden sind
Es sollte klar sein, dass das hintere Lenkgetriebe 28 entweder mit oder ohne die Funktion des Betätigens einer der Hinterradbremsen 50 oder 52 auf der Innenseite einer Kurve verwendet werden kann. Es sollte ebenso klar sein, dass die Funktion des Betätigens einer der Hinterradbremsen 50 oder 52 auf der Innenseite einer Kurve ohne das hintere Lenkgetriebe 28 genutzt werden kann. Wenn die Funktion des Betätigens der Hinterradbremse 50 oder 52 auf der radial inneren Seite einer Kurve in Verbindung mit dem hinteren Lenkgetriebe 28 verwendet wird, wird angenommen, dass es erwünscht sein kann, dass die Steuervorrichtung 42 auf ein erstes Signal von dem Drehmomentsensor 40 anspricht, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28 zu initiieren, und zwar ansprechend auf das manuelle Anlegen einer ersten Kraft an das Lenkrad 16. Bei manuellem Anlegen einer zweiten, sogar größeren Kraft an das Lenkrad 16 würde eine resultierende Steigerung des Signals von dem Drehmomentsensor 40 zu Steuervorrichtung 42 bewirken, dass die Steuervorrichtung 42 die Hinterradbremse 50 oder 52 auf der Innenseite der Kurve betätigt.
In dem unwahrscheinlichen Fall eines Versagens des vorderen Lenkgetriebes 18, führt der resultierende Anstieg in der Kraft, welche manuell an das Lenkrad 16 angelegt wird, zu einem Anstieg in dem Ausgangssignal von dem Drehmomensensor 40. Der Anstieg in dem Ausgangssignal von dem Drehmomentsensor 40 bewirkt, dass die Steuervorrichtung 42 den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28 initiiert, obwohl sich die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 nicht an den Enden ihrer Bereiche der Verschwenkbewegung befinden. Der Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28 betätigt das hintere Lenkgestänge 34, um die lenkbaren hinteren Räder 30 und 32 zu verschwenken. Das Verschwenken der lenkbaren Hinterräder 30 und 32 verringert den Wenderadius des Fahrzeugs 10, obwohl das vordere Lenkgetriebe 18 unwirksam ist, um die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 auf die normale Art und Weise zu verschwenken.
Bei einer Funktionsstörung bzw. Ausfall des vorderen Lenkgetriebes 18 kann die Kraft, welche manuell an das Lenkrad 16 angelegt wird, wirksam sein, um das vordere Lenkgetriebe 18 manuell anzutreiben und das Verschwenken der lenkbaren Fahrzeugräder 12 und 14 zu bewirken. Indem man die Steuervorrichtung 42 das hintere Lenkgetriebe 28 betätigen lässt, werden die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 auch verschwenkt, um den Wenderadius des Fahrzeugs 10 zu verkleinern. Obwohl das vordere Lenkgetriebe 18 nicht funktioniert , kann daher der Fahrer des Fahrzeugs 10 mit dem Anlegen einer größeren als normalen manuellen Kraft an das Lenkrad 16 das Fahrzeug 10 lenken.
Es sollte klar sein, dass, wenn das hintere Lenkgetriebe 28 weggelassen wird, die Funktion, dass die radial innen liegende der Hinterradbremsen 50 oder 52 betätigt wird, um eine Verschwenkbewegung des Fahrzeugs 10 zu induzieren, genutzt werden kann, falls wider Erwarten eine Fehlfunktion des vorderen Lenkgetriebes 18 auftritt. Alternativ kann die Steuervorrichtung 40 den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 28 bewirken, um die lenkbaren Hinterräder 30 und 32 zu verschwenken, und zwar auf Bewegung der lenkbaren Vorderräder 12 und 14 zu dem Ende ihrer Lenkbereichspositionen hin und auf das resultierende manuelle Anlegen einer ersten Kraft an das Lenkrad, welche größer ist als die Kraft, die normalerweise während normalen Einschlagens bzw. Verschwenkens der lenkbaren Vorderräder 12 und 14 an das Lenkrad angelegt wird. In dem Fall, dass eine zweite Kraft, die sogar größer ist als die erste Kraft, manuell an das Lenkrad angelegt wird, kann die Steuervorrichtung 42 die Hinterradbremse 50 oder 52 auf der Innenseite der Kurve zusätzlich zur Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 28 betätigen.
Wenn ein Bediener eines Fahrzeugs die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 bis zu dem Ende ihrer Lenkbereichspositionen verschwenkt und dann die erste Kraft auf das Lenkrad 16 ausübt, würde der Ausgang von dem Drehmomentsensor 40 den Betrieb der Steuervorrichtung 42 initiieren, um das hintere Lenkgetriebe 28 zu betätigen, um die lenkbaren Hinterräder zu verschwenken. Dies kann ohne die Betätigung der radial innen liegende Hinterradbremse 50 oder 52 durch die Steuervorrichtung 42 getan werden. Wenn die sogar größere zweite Kraft manuell auf das Lenkrad 16 ausgeübt wird, kann das Ausgangssignal von dem Drehmomentsensor 40 bewirken, dass die Steuervorrichtung 42 die Hinterradbremse 50 oder 52 auf der Innenseite der Kurve betätigt. Die relativ große zweite Kraft würde auf das Lenkrad 16 ausgeübt, nachdem die lenkbaren vorderen Fahrzeugräder 12 und 14 zu dem Ende ihrer Lenkbereichspositionen verschwenkt worden sind oder auf das Versagen des vorderen Lenkgetriebes 18 hin.
In einem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel (2 und 3) besitzt ein Fahrzeug 110 lenkbare Vorderräder 112 und 113. Ein Lenk- oder Handrad 114 ist mit einem vorderen Lenkgetriebe 116 durch eine Lenksäule 115 verbunden. Das vordere Lenkgetriebe 116 ist mit den lenkbaren Vorderrädern 112 und 113 durch ein vorderes Lenkgestänge 121 verbunden. Das lenkbare rechte Vorderrad 112 rollt auf der Bewegungsoberfläche bzw. der Fahrbahn um eine Rollachse 117 herum, die sich durch ihre Nabe erstreckt. Das lenkbare linke Vorderrad 113 rollt auf der Fahrbahn um eine Rollachse 119 herum , die sich durch ihre Nabe erstreckt. Bei manueller Drehung des Handrades 114 betätigt das vordere Lenkgetriebe 116 das vordere Lenkgestänge 121, um die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 des Fahrzeugs 110 auf eine bekannte Art und Weise zu verschwenken.
Das vordere Lenkgetriebe 116 kann von einer integrierten Bauart sein. Das vordere Lenkgetriebe 116 kann jedoch irgendeine andere bekannte Bauart besitzen. Beispielsweise kann das vordere Lenkgetriebe 116 von der Zahnstangen-Servobauart sein.
Ein hinteres Lenkgetriebe 238 ist mit lenkbaren Hinterrädern 240 und 242 durch ein hinteres Lenkgestänge 214 verbunden. Das lenkbare rechte Hinterrad 240 rollt auf der Fahrbahn um eine Rollachse 243, die sich durch seine Nabe erstreckt. Das lenkbare linke Hinterrad 242 rollt auf der Fahrbahn um eine Rollachse 246, die sich durch seine Nabe erstreckt. Der Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 238 bewirkt das Verschwenken der lenkbaren Hinterräder 240 und 242. Das hintere Lenkgetriebe 238 kann von der Zahnstangen-Servobauart sein. Das hintere Lenkgetriebe 238 kann jedoch irgendeine andere bekannte Bauart besitzen.
Das Fahrzeug hat eine Achse 248 mit einem Paar von mittleren Rädern 254 und 256, die an gegenüberliegenden Enden der Achse 248 angebracht sind. Die mittleren Räder 254 und 256 rollen auf der Fahrbahn um eine gemeinsame Rollachse 258, die sich durch ihre Naben erstreckt. Die mittleren Räder 154 (Übers.: 254) und 156 (Übers.: 256) sind nicht lenkbar.
4 bildet ein hydraulisches Servolenkgetriebe 116 vom integralen Typ für die lenkbaren Räder 112 und 113 ab. Das vordere Lenkgetriebe 116 weist ein Gehäuse 118 und einen Antriebsmechanismus 120 auf . Der Antriebsmechanismus 120 bewegt sich ansprechend auf die Drehung des Handrades 114 des Fahrzeugs. Die Bewegung des Antriebsmechanismus 120 resultiert in einem Einschlagen bzw. Verschwenken der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 des Fahrzeugs.
Der Antriebsmechanismus 120 weist ein Zahnsegment 122 mit einer Vielzahl von Zähnen 124 auf. Das Zahnsegment 122 ist an der Ausgangswelle 126 befestigt, die sich durch eine Öffnung im Gehäuse 118 nach außen erstreckt. Die Ausgangswelle 126 ist typischerweise mit einem Lenkhebel verbunden, der mit dem Lenkgestänge des Fahrzeugs verbunden ist. Die gestrichelten Linien in 4 stellen den Lenkhebel und das Lenkgestänge 121 dar. Wenn sich das Zahnsegment 122 dreht, wird somit die Ausgangswelle 126 gedreht, um das Lenkgestänge 121 zu betätigen. Als eine Folge werden die lenkbaren Vorderräder 112, 113 des Fahrzeugs verschwenkt.
Das Lenkgetriebe 116 weist ferner einen hydraulischen Motor 128 zum Bewegen des Antriebsmechanismus 120 auf. Der Hydraulikmotor 128 ist innerhalb des Gehäuses 118 des Lenkgetriebes 116 gelegen. Das Gehäuse 118 des Lenkgetriebes 116 besitzt eine zylindrische Innenoberfläche 130, welche eine Kammer 132 definiert. Ein Kolben 134 ist innerhalb der Kammer 132 gelegen und teilt die Kammer 132 in gegenüberliegende Kammerteile 136 und 138. Wein Kammerteil 136 ist auf einer ersten Seite des Kolbens 134 gelegen und der andere Kammerteil 138 ist auf einer zweiten Seite des Kolbens 134 gelegen. Der Kolben 134 sorgt für eine Dichtung zwischen den entsprechenden Kammerteilen 136 und 138 und ist zu einer axialen Bewegung innerhalb der Kammer 132 fähig. Diese Axialbewegung des Kolbens 134 führt zu einer Zunahme des Volumens eines Kammerteils 136 oder 138 und einer entsprechenden Abnahme des Volumens des anderen Kammerteils 136 oder 138.
Eine Serie von Zahnstangenzähnen 140 ist auf dem Umfang des Kolbens 134 ausgebildet. Die Zahnstangenzähne 140 wirken als ein Ausgang für den Hydraulikmotor 128 und greifen in die Zähne 124 ein, welche auf dem Zahnsegment 122 des Antriebsmechanismus 120 ausgeformt sind.
Eine Pumpe 142 pumpt hydraulisches Strömungsmittel von einem Reservoir 144 zu dem Hydraulikmotor 128. Der Motor des Fahrzeugs treibt die Pumpe 142 an. Die Pumpe 142 könnte jedoch auf andere Art und Weise angetrieben werden, beispielsweise durch einen Elektromotor. Die Pumpe 142 drückt Hydraulikströmungsmittel in einen Einlass 146 des Gehäuses 118. Der Einlass 146 leitet den Strömungsmittelfluss zu einem Wegeventil 148.
Das Wegeventil 148 leitet das Strömungsmittel zu einem geeigneten Kammerteil 136 oder 138 des Hydraulikmotors 128. Der Fluss des Hydraulikströmungsmittels zu einem der Kammerteile 136 oder 138 hin erhöht den Druck innerhalb dieses Kammerteils 136 oder 138. Wenn sich der Druck eines Kammerteils 136 oder 138 relativ zu dem Druck des anderen Kammerteils 136 oder 138 erhöht, bewegt sich der Kolben 134 axial und das Volumen des Kammerteils 136 oder 138 mit höherem Druck vergrößert sich. Das Volumen des Kammerteils 136 oder 138 mit höherem Druck vergrößert sich bis sich der Druck in jedem Kammerteil 136 und 138 ausgleicht. Während sich das Volumen eines Kammerteils 136 oder 138 vergrößert, verkleinert sich das Volumen des anderen Kammerteils 136 oder 138. Der abnehmende Kammerteil 136 oder 138 wird abgelassen, um zu gestatten, dass ein Teil des Strömungsmittels, das in dem abnehmenden Kammerteil 136 oder 138 enthalten ist, entweicht. Das entweichende Strömungsmittel tritt aus dem Gehäuse 118 über einen Rücklauf 152 aus und wird in das Reservoir 144 eingeleitet. Ein Ausführungsbeispiel des Wegeventils 148 ist in 5 gezeigt. Das Wegeventil 148 enthält einen Ventilkernteil 154 und einen Ventilhülsenteil 156. Ein Teil des Ventilkernteils 154 ist in dem Ventilhülsenteil 156 enthalten und ist relativ zu diesem drehbar.
Der Ventilhülsenteil 156 weist drei radial gerichtete Durchlässe 158 auf, die sich von einem Außenumfang des Ventilhülsenteils 156 zu einem Innenumfang des Ventilhülsenteils 156 erstrecken. Jeder dieser radialen Durchlässe 158 wird mit Hydraulikströmungsmittel versorgt, welches das Gehäuse 118 durch den Einlass 146 betritt. Zwei sich axial erstreckende Nuten 160 und 162 sind mit jedem radialen Durchlass 158 assoziiert. Die sich axial erstreckenden Nuten 160 und 162 sind auf dem Innenumfang des Ventilhülsenteils 156 gelegen. Wie in 5 gezeigt, ist eine Nut 162 im Uhrzeigersinn und eine Nut 160 gegen den Uhrzeigersinn von jedem radialen Durchlass 158 gelegen. Die Nuten 160 und 162 sind in einer gleichen Distanz von dem entsprechenden radialen Durchlass 158 beabstandet. Jede Nut 160 führt zu einem Durchlass 164, der sich radial nach außen durch den Ventilhülsenteil 156 erstreckt. Jede Nut 162 führt zu einem Durchlass 166, der sich radial nach außen durch den Ventilhülsenteil 156 erstreckt. Jede Nut 160 und 162 und der assoziierte Durchlass 164 und 166 ist mit einem spezifischen Kammerteil 136 und 138 des Hydraulikmotors 128 assoziiert. Beispielsweise wird, mit Bezug auf 5, jede Nut 162 und der assoziierte Durchlass 166, unmittelbar im Uhrzeigersinn von einem radialen Durchlasses 158 gelegen, Hydraulikströmungsmittel an den Kammerteil 136 liefern; wohingegen jede Nute 160 und der assoziierte Durchlass 164, unmittelbar gegen den Uhrzeigersinn von einem radialen Durchlass 158 gelegen, Hydraulikströmungsmittel an den Kammerteil 138 liefern wird.
Sechs Nuten 168 sind um den Außenumfang des Ventilkernteils 154 herum gelegen. Der Ventilkernteil 154 weist auch sechs Vorsprünge 170 auf. Ein Vorsprung 170 trennt benachbarte Nuten 168 auf dem Außenumfang des Ventilkernteils 154 voneinander. Seitenwände des Vorsprungs 170 bilden die Seitenwände der Nuten 168.
Wenn der Ventilkernteil 154 relativ zu dem Ventilhülsenteil 156 derart gelegen ist, dass jeder Vorsprung 170 des Ventilkernteils 154 relativ zu einem entsprechenden Durchlass 164 und 166 des Ventilhülsenteils 156 zentriert ist, befindet sich das Wegeventil 148 in einer neutralen Position. 5 stellt das Wegeventil 148 in der neutralen Position dar. In dieser neutralen Position ist der Druck innerhalb jedes Kammerteils 136 und 138 des Hydraulikmotors 128 gleich, so dass der Kolben 134 stationär ist bzw. still steht. Wenn der Ventilkernteil 154 relativ zu dem Ventilhülsenteil 156 gedreht wird, wird der Zugang zu einer der beiden assoziierten Nuten 160 und 162 des Ventilhülsenteils 156 durch einen Vorsprung 170 eingeschränkt, während der Zugang zu den anderen der zwei assoziierten Nuten 160 und 162 zunimmt. Dies lässt zu, dass eine größere Menge des Hydraulikströmungsmittels in die offene Nut 160 und 162 hineinfließt, was dazu führt, dass der entsprechende Kammerteil 136 oder 138, der mit dieser Nut 160 oder 162 assoziiert ist, unter Druck gesetzt wird. Als eine Folge wird der Kolben 134 des Hydraulikmotors 128 bewegt, was eine Vergrößerung des Volumens des entsprechenden Kammerteils 136 oder 138 bewirkt. Wenn beispielsweise der Ventilkernteil 154 in einer Richtung im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird die Nut 160 des Ventilhülsenteils 156, die auf der Seite gegen den Uhrzeigersinn des radialen Durchlasses 158 gelegen ist, blockiert und die Nut 162, die auf der Seite im Uhrzeigersinn des radialen Durchlasses 158 gelegen ist, wird geöffnet. Auf diese Weise fließt eine größere Menge des Hydraulikströmungsmittels in die offene Nut 162 und bewegt sich zu dem Kammerteil 136 des Hydraulikmotors 128, der mit der offenen Nut 162 assoziiert ist. Das vermehrte Hydraulikströmungsmittel, welches zu dem Kammerteil 136 fließt, erhöht den Druck innerhalb des Kammerteils 136 und zwingt den Kolben 134, sich in einer axialen Richtung zu bewegen, um das Volumen des Kammerteils 136 zu vergrößern. Als eine Folge dreht der Kolben 134 das Zahnsegment 122 und die lenkbaren Räder 112 werden in der geeigneten Richtung verschwenkt.
Der Kolben 134 des Hydraulikmotors 128 weist eine Bohrung 172 auf, die teilweise in 4 dargestellt ist, welche zu dem Wegeventil 148 hin offen ist. Der Ventilhülsenteil 156 und ein Nachfolgeglied 174 bilden eine integrale einstückige Einheit, die durch eine Vielzahl von Kugeln 176 relativ zu dem Kolben 134 drehbar gelagert ist. Der Außenumfang 178 des Nachfolgegliedes 174 ist mit einem Gewinde versehen. Die Vielzahl der Kugeln 176 verbindet den mit Gewinde versehenen Außenumfang 178 des Nachfolgeglieds 174 mit einem Innengewinde 180, welches in der Bohrung 172 des Kolbens 134 ausgeformt ist. Als eine Folge der verbindenden Vielzahl von Kugeln 176 bewirkt die Axialbewegung des Kolbens 134 , dass sich das Nachfolgeglied 174 und der Ventilhülsenteil 156 drehen. Die Drehung des Nachfolgeglieds 174 und des Ventilhülsenteils 156 bringt das Wegeventil 148 zu der neutralen Position zurück.
Der Ventilkernteil 154 des Wegeventils 148 ist fest mit einer Eingangswelle 182 (4) der Säule 115 verbunden. Wie schematisch durch gestrichelte Linien in 4 dargestellt, ist die Eingangswelle 182 fest mit dem Handrad 114 des Fahrzeugs verbunden. Die Drehung des Handrads führt zu einer Drehung der Eingangswelle 182 des Ventilkernteils 154.
Der Dreh- bzw. Torsionsstab 150 besitzt ein erstes Ende 184 und ein zweites Ende 186. Das erste Ende 184 des Torsionsstabs 150 ist relativ zu der Eingangswelle 182 und dem Ventilkernteil 154 fixiert. Das zweite Ende 186 des Torsionsstabs 150 ist relativ zu dem Ventilhülsenteil 156 und dem Nachfolgeglied 174 fixiert. Mindestens ein Teil des Torsionsstabs 150 erstreckt sich durch eine sich axial erstreckende Bohrung 172 in dem Ventilkernteil 154, wie in den 4 und 5 dargestellt.
Wenn sich der Widerstand gegenüber dem Verschwenken der lenkbaren Räder 112 und 113 des Fahrzeugs unterhalb eines vorbestimmten Niveaus befindet, wird die Drehung des Handrads 114 durch den Torsionsstab 150 übertragen und bewirkt die Drehung des Nachfolgeglieds 174. Als eine Folge bleibt das Wegeventil 148 in der Neutralposition. Die Drehung des Nachfolgeglieds 174 bewirkt die Bewegung des Kolbens 134 und führt zum Verschwenken der lenkbaren Räder 112 und 113. Wenn der Widerstand gegenüber dem Verschwenken der lenkbaren Räder 112 und 113 des Fahrzeugs auf oder über dem vorbestimmten Niveau liegt, wird der Drehung des Nachfolgeglieds 174 Widerstand entgegengesetzt. Als eine Folge dreht die Drehung des Handrads 114 das erste Ende 184 des Torsionsstabs 150 relativ zu dem zweiten Ende 186 des Torsionsstabs 150. Die Drehung des ersten Endes 184 des Torsionsstabs 150 relativ zu dem zweiten Ende 186 des Torsionsstabs 150 übt ein Drehmoment über den Torsionsstab 150 aus und bewirkt, dass sich das Ventilkernteil 154 relativ zu dem Ventilhülsenteil 156 dreht.
Wie oben dargelegt, wird, wenn sich der Ventilkernteil 154 relativ zu dem Ventilhülsenteil 156 dreht, das Hydraulikströmungsmittel zu einem der Kammerteile 136 oder 138 hin geleitet. Als eine Folge bewegt sich der Kolben 134 innerhalb der Kammer 132. Die Bewegung des Kolbens 134 führt sowohl zum Verschwenken der lenkbaren Räder 112 und 113 des Fahrzeugs als auch zur Drehung des Nachfolgeglieds 174. Wie oben erwähnt, dreht die Drehung des Nachfolgeglieds 174 den Ventilhülsenteil 156 bis sich das Wegeventil 148 wieder in der Neutralposition befindet. Wenn sich das Wegeventil 148 in der Neutralposition befindet, wird das Drehmoment über dem Torsionsstab 150 entfernt und das erste Ende 184 des Torsionsstabs 150 wird nicht mehr relativ zu dem zweiten Ende 186 des Torsionsstabs 150 gedreht.
Die Vorrichtung 110 weist auch einen Elektromotor 188 auf. Der Elektromotor 188 kann irgendeine konventionelle Bauweise haben. Der Elektromotor 188 nimmt elektrische Leistung von einer Leistungsquelle 190, vorzugsweise der Fahrzeugbatterie, auf. Eine (nicht gezeigte) Ausgangswelle des Elektromotors 188 ist mit der Lenksäule 115 und der Eingangswelle 182 verbunden. Eine Getriebeanordnung 192 kann verwendet werden, um die Ausgangswelle des Elektromotors 188 mit der Eingangswelle 182 zu verbinden. Wenn der Elektromotor 188 elektrische Leistung aufnimmt, dreht die Ausgangswelle des Elektromotors 188 die Lenksäule 115 und die Eingangswelle 182.
Die Vorrichtung 110 weist auch einen Drehmomentsensor 194 auf zum Abfühlen des Säulendrehmoments und zum Ausgeben eines Signals, welches eine Anzeige für das Säulendrehmoment bildet. Das Säulendrehmoment ist das Drehmoment über den Torsionsstab 150. Der Drehmomentsensor kann die Drehbewegung des ersten Endes 184 des Torsionsstabs 150 relativ zu dem zweiten Ende 186 des Torsionsstabs messen. Die Bewegung des Ventilkernteils 154 relativ zu dem Ventilhülsenteil 156 wird auch die relative Drehung zwischen dem ersten Ende 184 und dem zweiten Ende 186 des Torsionsstabs 150 anzeigen. Das Säulendrehmoment kann bestimmt werden mittels der Materialeigenschaften des Torsionsstabs 150 und der relativen Drehung über den Torsionsstab.
Wie in 4 dargestellt, weist die Vorrichtung 110 auch eine Vielzahl von Fahrzeugzustandssensoren 196, 198 und 200 und eine Steuervorrichtung 202 auf. Vorzugsweise weisen die Fahrzeugzustandssensoren einen Seiten- bzw. Querbeschleunigungssensor 196, einen Handraddrehsensor 198 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 200 auf. Jeder Sensor 196, 198 und 200 ist elektrisch mit der Steuervorrichtung 202 verbunden.
Der Querbeschleunigungssensor 196 fühlt kontinuierlich die seitliche Beschleunigung des Fahrzeugs ab und erzeugt ein elektrisches Signal, welches eine Anzeige für die abgefühlte seitliche Beschleunigung bzw. Querbeschleunigung bildet. Der Handraddrehsensor 198 fühlt kontinuierlich die Größe, Rate und Beschleunigung der Drehung des Fahrzeughandrades 114 ab und erzeugt elektrische Signale, welche eine Anzeige für diese Parameter bilden. Die Handraddrehgröße ist der Drehwinkel des Handrades 114 relativ zu einer Geradeaus-Position des Handrads 114. Die Drehung des Handrads 114 in eine erste Richtung kann als ein positiver Wert bezeichnet werden und die Drehung des Handrads 114 in eine zweite Richtung, welche der ersten Richtung entgegengesetzt ist, kann als ein negativer Wert bezeichnet werden. Der Handraddrehsensor 198, oder die Steuervorrichtung 202, kann die Drehrate des Handrads 114 bestimmen, indem eine Zeitdifferenz der Größe gemessen wird, und kann die Handradbeschleunigung bestimmen, indem eine Zeitdifferenz der Drehrate gemessen wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 200 fühlt kontinuierlich die Fahrzeuggeschwindigkeit ab und erzeugt ein elektrisches Signal, das eine Anzeige für die Geschwindigkeit bildet.
Die Steuervorrichtung 202 empfängt die Signale, welche durch den Querbeschleunigungssensor 196, den Handraddrehsensor 198 und den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 200 erzeugt werden. Zusätzlich empfängt die Steuervorrichtung 202 die Säulendrehmomentsignale von dem Drehmomentsensor 194. Die Steuervorrichtung 202 analysiert die entsprechenden Signale und erzeugt eine Regeldifferenz bzw ein Fehlersignal zur Steuerung des Elektromotors 188. 6 stellt einen Steuerprozess der Steuervorrichtung 202 dar.
Wie schematisch in 6 dargestellt, empfängt ein Teil der Steuervorrichtung 202, der als ein Drehmomentnachfragerechner 204 bezeichnet wird, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 206, das Querbeschleunigungssignal 208 und das Handraddrehgrößensignal 210. Der Drehmomentnachfragerechner 204 folgt vorzugsweise einem Algorithmus oder einer Nachschlagetabelle, die in einem Speicher der Steuervorrichtung 202 gespeichert ist. Wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 206, das Querbeschleunigungssignal 208 und das Handraddrehgrößensignal 210 von der Steuervorrichtung 202 empfangen werden, wird der Algorithmus ausgeführt an einem Prozessor der Steuervorrichtung 202 oder die Nachschlagetabelle wird konsultiert, um ein erwünschtes Bedienerdrehmoment 212 zu bestimmen oder die Kraft, die an das Handrad 114 des Fahrzeugs angelegt werden soll. Das erwünschte Bedienerdrehmoment 212 oder die Kraft entspricht der Größe des Drehmoments oder der Kraft, die ein Bediener des Fahrzeugs auf das Handrad 114 ausüben soll, um das gewünschte Lenkmanöver durchzuführen. Das erwünschte Bedienerdrehmoment 212 wird in einen ersten Summationsblock 214 eingegeben.
Die Trägheit 216 des Handrads 114 des Fahrzeugs wird bestimmt. Eine bekannte Methode zum Bestimmen der Trägheit 216 des Handrads 114 ist die Anwendung des Satzes von Steiner (Parallelachsentheorem). Die Trägheit 216 des Handrads 114 wird in dem Speicher der Steuervorrichtung 202 gespeichert.
Die Trägheit 216 des Handrads 114 wird verwendet, um ein Handraddrehmoment 218 zu berechnen. Das Handraddrehmoment 218 ist das Drehmoment, welches der Bediener des Fahrzeugs auf das Handrad 114 ausüben muss, um die Trägheit 216 des Handrads 114 zu überwinden. Wie oben festgestellt, wird auch die Beschleunigung des Handrads bestimmt. Das Handradbeschleunigungssignal wird bei 220 in 6 angezeigt. Um das Handraddrehmoment 218 zu berechnen, wird das Handradbeschleunigungssignal 220 mit der Trägheit 216 des Handrads 114 multipliziert. Das Handraddrehmoment 218 wird ebenfalls in den ersten Summationsblock 214 eingegeben.
In dem ersten Summationsblock 214 wird ein Wert für das Handraddrehmoment 218 von dem erwünschten Bedienerdrehmoment 212 subtrahiert. Die Ausgabe des ersten Summationsblocks 214, in 6 bei 222 angezeigt, wird in einen zweiten Summationsblock 224 eingegeben. Das Säulendrehmomentsignal 226 von dem Drehmomentsensor 194 wird ebenfalls in den zweiten Summationsblock 224 eingegeben. In dem zweiten Summationsblock 224 wird das Säulendrehmomentsignal 226 von der Ausgabe 222 des ersten Summationsblocks 214 subtrahiert. Die Ausgabe des zweiten Summationsblocks 224 ist das Fehlersignal, welches bei 228 angezeigt ist. Da sowohl das Handraddrehmoment 218 als auch das Säulendrehmoment 226, abgefühlt über dem Torsionsstab 150, von dem erwünschten Bedienerdrehmoment 212 subtrahiert wird, um das Fehlersignal 228 zu erzeugen, würde ein äquivalenter Prozess darin bestehen, das Handraddrehmoment 218 zu dem Säulendrehmoment 226 in einem ersten Summationsblock zu addieren, um ein tatsächliches Bedienerdrehmoment zu erzeugen, um das Lenkmanöver durchzuführen. Das tatsächliche Bedienerdrehmoment wird dann von dem erwünschten Bedienerdrehmoment 212 in einem zweiten Summationsblock subtrahiert, um das Fehlersignal 228 zu erzeugen.
Das Fehlersignal 228 wir in einen Teil der Steuervorrichtung 202 eingegeben, welcher Drehmomentschleifenkompensator 230 genannt wird. Der Drehmomentschleifenkompensator 230 ist ein Vorauseil/Nacheil- bzw. Lead/Lag-Kompensator, welcher das Fehlersignal 228 empfängt und basierend auf dem Fehlersignal eine elektrische Leistungsausgabe für den Elektromotor 188 bestimmt. Die Ausgabe des Drehmomentschleifenkompensators 230 ist mit einer Motorantriebsschaltung 232 der Steuervorrichtung 202 verbunden. Die Motorantriebsschaltung 232 regelt die elektrische Leistung von der Leistungsquelle 190 zu dem Elektromotor 188.
Die Vorrichtung 110 ist in 6 als das Lenksystem 234 dargestellt. Wenn der Elektromotor 188 elektrische Leistung aufnimmt, übt die Ausgangswelle des Elektromotors 188 durch die Getriebeanordnung 192 eine Kraft auf die Eingangswelle 182 und die Lenksäule 115 aus, um die Eingangswelle 182 zu drehen. Als eine Folge unterstützt der Elektromotor 188 den Bediener beim Steuern des Hydraulikmotors 128 durch Einstellen des Drehmoments über den Torsionsstab 150. Durch Verwenden des Elektromotors 188, um beim Steuern des Hydraulikmotors 150 zu helfen, sieht die Vorrichtung 110 eine erwünschte Lenkhilfe vor und resultiert in einem gewünschten Lenkgefühl bei dem Bediener.
Der Steuerprozess wird während des Betriebs des Fahrzeugs kontinuierlich wiederholt. Als eine Folge wird das Fehlersignal 228 kontinuierlich auf den neuesten Stand gebracht, um die Veränderungen der Fahrzeugzustände wiederzugeben. Somit übt der Bediener das erwünschte Bedienerdrehmoment oder ein synthetisches Drehmoment aus, um das Handrad 114 zu drehen, wobei das Drehmoment das angepasste Drehmoment über dem Torsionsstab 150 ist, welches aus der Implementierung des Steuerprozesses der 6 resultiert.
Wenn das Fahrzeug 110 nach links verschwenkt werden soll (wie in 2 gezeigt), wird das Handrad 114 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn durch manuelles Ausüben einer Kraft auf das Handrad 114 gedreht. Die Drehung des Handrads 114 wird durch die Lenksäule 115 auf das vordere Lenkgetriebe 116 übertragen. Das vordere Lenkgetriebe 116 betätigt das vordere Lenkgestänge 121 um die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 von einer Geradeaus-Position zu dem Ende der Verschwenkbereichspositionen hin, gezeigt in 2, zu verschwenken, wie zuvor erwähnt.
Die Drehung des Handrads 114 bewirkt auch den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 238. Die Steuervorrichtung 202 bewirkt den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 238 und des hinteren Lenkgestänges 214, um die lenkbaren Hinterräder 240 und 242 in eine Richtung zu verschwenken, welche der Richtung entgegengesetzt ist, in welche die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 verschwenkt weden, bevor sie das Ende ihrer Lenkbereichspositionen erreicht haben.
Die Steuervorrichtung 202 bewirkt auch den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes 238, um das hintere Lenkgestänge 214 zu betätigen, um die lenkbaren Hinterräder 240 und 242 zu verschwenken, und zwar basierend auf einer ersten oder kinematischen Beziehung zu den ersten lenkbaren Vorderrädern 112 und 113 während eines ersten Bewegungsbereiches der lenkbaren Vorderräder . Die kinematische Beziehung wird durch den gesamten Lenkbereich der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 hindurch aufrechterhalten.
Die kinematische Beziehung entspricht der folgenden Gleichung $RA = K_{1} HA + K_{2} HT,$
wobei RA der Winkel der lenkbaren Hinterräder, HA die Drehgröße des Handrades, wie sie von dem Handraddrehsensor 198 abgefühlt wird, und HT das Bedienerdrehmoment ist welches auf das Handrad 114 ausgeübt wird, um das Handrad 114 zu drehen. Das Bedienerdrehmoment ist das erwünschte Bedienerdrehmoment oder das synthetische Drehmoment, welches aus der Implementierung des Steuerprozesses der 6, wie zuvor erwähnt, resultiert. Die Konstanten K₁ und K₂ sind so ausgewählt, dass der Winkel der lenkbaren Hinterräder 240 und 242 zu der Geradeaus-Position so ist, dass sich durch den gesamten Lenkbereich der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 hindurch die Rollachsen 117, 119, 243, 246 und 258 aller entsprechender Räder 112, 113, 240, 242, 254 und 256 an einem gemeinsamen Punkt schneiden. Die kinematische Beziehung ist auch derart, dass die Differenz zwischen dem Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 und den lenkbaren Hinterrädern 240 und 242 auf einem vorbestimmten Wert liegt, und dieser vorbestimmte Wert während des ersten Verschwenkbereiches der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 der Gleiche bleibt. Ein auf dieser Gleichung basierender Algorithmus wird auf einem Prozessor in der Steuervorrichtung 202 laufen gelassen, um den erwünschten Winkel der lenkbaren Hinterräder 240, 242 zu bestimmen.
Zum mechanischen Ende des Verschwenkbereichs der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 oder einem zweiten Bewegungsbereich hin, wird ein steiler Anstieg in der Steifheit des Handrades 114 durch den Bediener gefühlt, wenn die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 auf Anschlagpuffer treffen, bevor die lenkbaren Vorderräder auf das mechanische Ende ihres Verschwenkbereichs oder harte Anschläge treffen. Die Anschlagpuffer werden durch die Steuervorrichtung 202 erzeugt, wenn das mechanische Ende des Verschwenkbereichs der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 gefühlt wird. Das erwünschte Bedienerdrehmoment oder das synthetische Drehmoment nimmt schnell zu, nachdem die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 die Anschlagpuffer oder das Ende des ersten Bereichs der Verschwenkbewegung erreicht haben. Die Grafik der 7 stellt diesen Zustand dar. Insbesondere zeigt die Grafik eine Gerade, welche das erwünschte Bedienerdrehmoment repräsentiert, welches auf das Handrad 114 ausgeübt wird als eine Funktion der Winkelverschiebung des Handrads. Die Neigung der Geraden hat während eines ersten Verschwenkbereichs der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 einen konstanten Wert. Die Steigung der Geraden nimmt während eines zweiten Verschwenkbereichs der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 zu, wenn sich das Handrad 114 in einem Ausmaß dreht, welches sich dem mechanischen Ende des Verschwenkbereichs der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 nähert, Nachdem das Handrad 114 dieses Ausmaß erreicht hat, erhöht sich die Steigung der Geraden signifikant infolge der deutlichen Zunahme des erwünschten auf das Handrad 114 ausgeübten Bedienerdrehmoments, welches durch die Steuervorrichtung 202 geliefert wird. Die Steuervorrichtung bewirkt, dass der Motor 188 der Drehung des Handrads 114 während des zweiten Bereichs der Verschwenkbewegung deutlich Widerstand entgegen setzt, wenn sich die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 dem mechanischen Ende ihres Verschwenkbereichs nähern. Die Steigung der Geraden nimmt zu bis die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 das mechanische Ende des Verschwenkbereichs erreicht haben, das durch die Geometrie des Lenksystems bestimmt wird.
Die lenkbaren Hinterräder 240 und 242 an der Hinterachse 214 halten deren geeignete kinematische Beziehung gegenüber den lenkbaren Vorderrädern 112 und 113 aufrecht, bis sich die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 dem Ende des mechanischen Verschwenkbereichs nähern. Eine weitere Bewegung der lenkbaren Vorderräder 112 und 113 wird an den Anschlagpuffern durch das erhöhte Drehmoment begrenzt, welches von dem Bediener benötigt wird, um die lenkbaren Vorderräder zu verschwenken. Die lenkbaren Hinterräder 240 und 242 verschwenken sich jedoch weiter als ihre kinematische Grenze als eine Funktion des Bedienerdrehmoments, welches auf das Handrad ausgeübt wird, wie in 3 gezeigt. Demgemäß haben die lenkbaren Hinterräder während des zweiten Bereichs der Bewegung der Vorderräder 112 und 113 eine von der kinematischen Beziehung unterschiedliche zweite Beziehung.
Das weitere Verschwenken der lenkbaren Hinterräder 240 und 242 wird, wie folgt, erreicht. Eine Nachschlagtabelle ist in dem Speicher der Steuervorrichtung 202 gespeichert. Die Nachschlagtabelle weist Werte des erwünschten Bedienerdrehmoments der Kraft auf, welche benötigt wird, um das Handrad 114 zu drehen, und zwar basierend auf der Drehgröße bzw. des Drehausmaßes des Handrads 114. Eingeschlossen in diese Nachschlagtabelle ist der Wert des Bedienerdrehmoments, wenn das Drehausmaß des Handrads 114 den lenkbaren Vorderrädern 112 und 113 entspricht, wenn sie die Anschlagpuffer erreichen.
Wenn das Drehausmaß des Handrads 114, welches durch den Drehsensor 198 abgefühlt wird, und das erwünschte Bedienerdrehmoment, das durch den Steuerprozess der 6 bestimmt wird, einem Drehausmaß des Handrades 114 und dem Bedienerdrehmoment entspricht, welches in der Nachschlagtabelle gespeichert ist, welche eine Anzeige dafür bildet, dass die lenkbaren Vorderräder die Anschlagpuffer erreichen, wird somit die Steuervorrichtung 202 ein Steuersignal an das hintere Lenkgetriebe 238 ausgeben, um das Verschwenken der lenkbaren Hinterräder 240 und 242 in einer Richtung fortzusetzen, welche der Richtung, in welche die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 verschwenkt werden, entgegengesetzt ist. Somit schwenkt das Fahrzeug weiter in die Richtung der Kurve bzw. des Schwenks. Mit diesem Prozess startet die Übersteuerung nur, wenn ein deutlicher Anstieg im Bedienerdrehmoment ausgeübt wird.
Da das erwünschte Bedienerdrehmoment oder das synthetische Drehmoment auf dem Drehausmaß des Handrades 114 basiert, ist es alternativ möglich, den Hinterradlenkwinkel basierend auf nur dem vorderen Lenkwinkel zu berechnen. Ohne das erwünschte Bedienerdrehmoment zu verwenden, welches nötig ist, um das Handrad 114 zu drehen, könnte jedoch ein Übersteuern wegen des Fehlens eines beachtenswerten Anstiegs des Bedienerdrehmoments eher auftreten.
Ebenso könnte das Lenken der lenkbaren Vorder- und Hinterräder 112, 113, 240 und 242 von einem System verwendet werden, welches das Drehausmaß des Handrads 114 abfühlt und das Bedienerdrehmoment, welches benötigt wird, um das Handrad 114 zu drehen, und zwar direkt ohne den Steuerprozess der 6. Dennoch wird das Bedienerdrehmoment, welches erforderlich ist, um das Handrad 114 zu drehen, höher und lastabhängig sein. Somit wird das Auftreffen auf die Anschlagpuffer ein weniger voraussagbarer Übergang sein, weil das Bedienerdrehmoment, welches benötig wird, um das Handrad 114 zu drehen, an den Anschlagspuffern abhängig von der Fahrsituation variieren wird.
Zusätzlich zum Initiieren des Betriebs des hinteren Lenkgetriebes 238 kann die Steuervorrichtung 202 auch den Betrieb einer Hinterradbremse 250 oder 252 bewirken, die betriebsmäßig mit der Steuervorrichtung 202 verbunden ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung bewirkt die Steuervorrichtung 202 den Betrieb nur der Hinterradbremse 250 oder 252, welche an einer radial innen liegenden Seite einer Kurve gelegen ist. Die Steuervorrichtung 202 könnte beispielsweise den Betrieb der Hinterradbremse 252 bewirken, welche an einer radial innen liegenden Seite der Kurve gelegen ist, nachdem die lenkbaren Vorderräder 112 und 113 zu den Enden ihrer Lenkbereichspositionen verschwenkt worden sind, wie in 2 gezeigt ist, oder wenn sowohl die lenkbaren Vorder- als auch die lenkbaren Hinterräder 112, 113, 240 und 242 zu dem Ende ihrer Lenkbereichspositionen verschwenkt worden sind.
Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen erkennen. Derartige Veränderungen, Verbesserungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Vorrichtung (110) zum Einsatz beim Einschlagen bzw. Verschwenken lenkbarer Räder (112, 113, 240, 242) eines Fahrzeugs bei manueller Drehung eines Handrads (114), wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: ein vorderes mit lenkbaren Vorderrädern (112, 113) des Fahrzeugs verbundenes Lenkgetriebe (116), welches betätigbar ist, um die lenkbaren Vorderräder (112, 113) des Fahrzeugs bei manueller Drehung des Handrads (114) zu verschwenken; ein hinteres mit lenkbaren Hinterrädern (240, 242) des Fahrzeugs verbundenes Lenkgetriebe (238), welches betätigbar ist, um die lenkbaren Hinterräder (240, 242) bei manueller Drehung des Handrads (114) zu verschwenken; einen Sensor (194) zum Abfühlen eines Parameters, welcher in Beziehung steht zum Lenken der lenkbaren Vorderräder (112, 113); und eine betriebsmäßig mit dem Sensor (194) und dem hinteren Lenkgetriebe (238) verbundene Steuervorrichtung (202), die ansprechend auf den abgefühlten Parameter betätigbar ist, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) zu bewirken, um eine vorbestimmte kinematische Beziehung zwischen den lenkbaren Vorderrädern (112, 113) und den lenkbaren Hinterrädern (240, 242) über einen gesamten ersten Bereich einer Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) hinweg aufrechtzuerhalten, wobei die vorbestimmte kinematische Beziehung zwischen den lenkbaren Vorder- und Hinterrädern derart ist, dass die Differenz zwischen dem Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder (112, 113) und dem Lenkwinkel der lenkbaren Hinterräder (240, 242) über den gesamten ersten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) hinweg gleich ist.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (194) ein Drehmomentsensor ist, um das an das Handrad (114) angelegte Drehmoment abzufühlen.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mittlere Räder (254, 256) aufweist, welche zwischen den lenkbaren Vorder- und Hinterrädern gelegen sind, wobei jedes der vorderen, hinteren und mittleren Räder eine Rollachse (117, 119, 243, 246, 258) besitzt, und wobei die vorbestimmte kinematische Beziehung zwischen den lenkbaren Vorder- und Hinterrädern derart ist, dass sich alle Rollachsen für die Räder durch den gesamten ersten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) hindurch an einem gemeinsamen Punkt schneiden.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kinematische Beziehung derart ist, dass der Verschwenkwinkel der lenkbaren Hinterräder (240, 242) durch eine Drehgröße des Handrads (114) und ein Bedienerdrehmoment, welches an das Handrad (114) angelegt wird, bestimmt wird.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kinematische Beziehung folgende Gleichung aufweist: RA = K₁HA + K₂HT, wobei RA = der Einschlag-- bzw. Verschwenkwinkel der lenkbaren Hinterräder, HA = die Drehgröße des Handrads, HT = das Bedienerdrehmoment, welches an das Handrad angelegt wird, und K₁ und K₂ konstante Werte sind.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (202) betätigbar ist, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) zu bewirken, um die lenkbaren Hinterräder (240, 242) zu übersteuern, und zwar ansprechend auf eine Ausgangsgröße von dem Sensor (194), welche mindestens einem vorbestimmten Drehmoment entspricht, welches an das Handrad (114) angelegt wird, welches beim Verschwenken der lenkbaren Vorderräder (112, 113) während eines zweiten Bewegungsbereichs nahe einem mechanischen Ende des Bereichs ihrer Verschwenkbewegung auftritt.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (202) eine Nachschlagtabelle aufweist, welche Werte des Drehmoments umfasst, das an das Handrad (114), basierend auf den Handradwinkel, angelegt wird, wobei die Steuervorrichtung (202) betätigt wird, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) zu bewirken, um die lenkbaren Hinterräder (240, 242) zu übersteuern, wenn die Position des Handrads (114) und das an das Handrad (114) angelegte Drehmoment einer Handradposition und einem Bedienerdrehmoment entsprechen, welche in der Nachschlagtabelle gespeichert sind, welche eine Anzeige dafür bilden, wann sich das Verschwenken der lenkbaren Vorderräder (112, 113) während eines zweiten Bewegungsbereichs einem mechanischen Ende ihres Verschwenkbewegungsbereiches nähert.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (110) einen Motor (188) aufweist, der betriebsmäßig mit dem Handrad (114) und der Steuervorrichtung (202) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung (202) betätigbar ist, um den Betrieb des Motors (188) zu bewirken, um das an das Handrad (114) angelegte Bedienerdrehmoment zu steuern, wobei das Bedienerdrehmoment durch die Steuervorrichtung (202) bestimmt wird.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienerdrehmoment auf mindestens einem Signal basiert, welches eine Anzeige bildet von einem Zustand des Fahrzeugs während eines Lenkmanövers, wobei mindestens ein Signal an die Steuervorrichtung (202) geliefert wird.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung betätigt wird, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) zu bewirken, um die lenkbaren Hinterräder (240, 242) zu übersteuern, und zwar ansprechend auf die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor (194), welche zumindest dem Drehmoment entspricht, welches auftritt, wenn sich das Verschwenken der lenkbaren Vorderräder (112, 113) während eines zweiten Bereichs der Verschwenkbewegung einem mechanischen Ende ihres Verschwenkbewegungsbereiches nähert.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (202) betätigt wird, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) zu bewirken, um die lenkbaren Hinterräder (240, 242) zu übersteuern, so dass der Winkel zwischen der Rollachse (117, 119) eines der lenkbaren Vorderräder (112, 113) und der Rollachse (243, 246) eines der lenkbaren Hinterräder (240, 242) einen vorbestimmten Winkel überschreitet, und zwar ansprechend auf die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor (194), welche zumindest dem Drehmoment entspricht, welches auftritt, wenn sich das Verschwenken der lenkbaren Vorderräder (112, 113) während eines zweiten Verschwenkbewegungsbereichs einem mechanischen Ende ihres Verschwenkbewegungsbereiches nähert.
Vorrichtung (110) zum Einsatz beim Verschwenken lenkbarer Fahrzeugräder (112, 113, 240, 242) bei manueller Drehung eines Handrads (114), wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: ein vorderes mit lenkbaren Vorderrädern (112, 113) des Fahrzeugs verbundenes Lenkgetriebe (116), das betätigbar ist, um die lenkbaren Vorderräder (112, 113) des Fahrzeugs bei manueller Drehung des Handrads (114) zu verschwenken; ein hinteres mit lenkbaren Hinterrädern (240, 242) des Fahrzeugs verbundenes Lenkgetriebe (238); einen Drehmomentsensor (194), der mit dem Handrad (114) verbunden ist; und eine mit dem Drehmomentsensor (194) und dem hinteren Lenkgetriebe (238) verbundene Steuervorrichtung (202), die betätigbar ist, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) zu bewirken, ansprechend auf eine Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor (194) bei manuellem Anlegen von mindestens einem vorbestimmten Drehmoment an das Handrad (114), wobei der Drehmomentsensor (194) eine Ausgangsgröße hat, welche einem Drehmoment entspricht, welches geringer ist als das vorbestimmte Drehmoment während des gesamten Verschwenkens der lenkbaren Vorderräder (112, 113) durch einen ersten Bereich der Verschwenkbewegung hindurch, wobei der Drehmomentsensor (194) eine Ausgangsgröße hat, die einem Drehmoment entspricht, welches mindestens so groß ist wie das vorbestimmte Drehmoment, welches auftritt, wenn die lenkbaren Vorderräder (112, 113) während eines zweiten Bereiches der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) verschwenkt werden, wobei die Steuervorrichtung (202) betätigbar ist, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) zu bewirken, und zwar ansprechend auf die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor (194) durch den ersten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) hindurch, so dass der Lenkwinkel der lenkbaren Hinterräder (240, 242) eine erste Beziehung zu dem Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder (112, 113) aufweist, die über den gesamten ersten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) aufrecht erhalten bleibt, wobei die Steuervorrichtung (202) betätigbar ist, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) zu bewirken, ansprechend auf die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor (194) durch den zweiten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) hindurch, so dass der Lenkwinkel der lenkbaren Hinterräder (240, 242) eine zweite Beziehung zu dem Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder (112, 113) aufweist, die sich von der ersten Beziehung unterscheidet.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung betätigbar ist, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) durch den ersten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) hindurch zu bewirken, so dass die erste Beziehung des Lenkwinkels der lenkbaren Hinterräder (240, 242) eine kinematische Beziehung mit dem Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder (112, 113) ist.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung betätigbar ist, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) durch den zweiten Bereich der Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder (112, 113) hindurch zu bewirken, so dass die zweite Beziehung des Lenkwinkels der lenkbaren Hinterräder (240, 242) eine Übersteuerungsbeziehung mit dem Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder (112, 113) ist.
Vorrichtung (110) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor (194) eine Ausgangsgröße hat, welche geringer ist als das vorbestimmte Drehmoment während des gesamten Verschwenkens der lenkbaren Vorderräder (112, 113) durch den ersten Bereich der Verschwenkbewegung hindurch während eines normalen Betriebs des vorderen Lenkgetriebes (116), wobei der Drehmomentsensor (194) eine Ausgangsgröße hat, welche einem Drehmoment entspricht, welches mindestens so groß ist wie das vorbestimmte Drehmoment, welches auftritt, wenn die lenkbaren Vorderräder (112, 113) durch den zweiten Bewegungsbereich in einer Richtung verschwenkt werden sollten, die nicht durchgeführt werden kann, wobei die Steuervorrichtung (202) betätigt wird, um den Betrieb des hinteren Lenkgetriebes (238) ansprechend auf die Ausgangsgröße von dem Drehmomentsensor (194) zu bewirken, welche mindestens dem Drehmoment entspricht, welches auftritt, wenn die lenkbaren Vorderräder (112, 113) in eine Richtung verschwenkt werden sollten, die nicht durchgeführt werden kann.