DE2915070A1 - Fahrzeug mit mindestens drei um eine vertikale achse schwenkbaren raedern - Google Patents
Fahrzeug mit mindestens drei um eine vertikale achse schwenkbaren raedernInfo
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- B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
- B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
- B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
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Description
Fahrzeug mit mindestons drei um eine vertikale Achse
schwenkbaren Hadern
Fahrzeuge bekannter Ausführung haben ein ader zwei durch die
Fahrzeugstijuerung gelenkte Räder, mährend die übrigen Räder
ihre Winkelstellung nicht verändern oder sich durch eine
freie Schu/enkba'rkeit selbsttätig in die gewählte Fahrtrichtung
einstellen.
Für viele Anwendungsbereiche, z.B. Flugzeugschlepperf Artillerie-
und Raketenlafotten, Waschfahrzeuge, Transportfahrzeuge
in Produktions- oder Lagerhallen usiu. ist die damit verbundene
begrenzte Beweglichkeit des Fahrzeuges nicht ausreichend, und es luird ein Fahrzeug benötigt, das beliebigen Kurven
folgen und sich auch um den eigenen Mittelpunkt drehen kann. Es hat sich gezeigt, dass mechanische Lenksysteme nicht
ausreichen, diesen seit langem vorliegenden Bedarf auf zufriedenstellende
Ueise zu befriedigen. Die Aufgabe diesen Bedarf zu befriedigen ujird durch ein Fahrzeug gelöst, wie es im
Anspruch 1 definiert ist.Der Unteranspruch definiert eine vorteilhafte
Ausführungsform eines solchen Fahrzeuges.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 «ine Ansicht eines Rades mit einem Radnabenantrieb
und einem Stellantrieb,
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1 mit einem Tail des Fahrgestells,
Fig. 3 eine Ansicht von der ifadaussenseite auf die
Anordnung nach Fig. 1 oder 2,
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Fig. 4 bis 7 Aufsichten auf ein Fahrzeug in schematischer
Darstellung zur l/eranschauliehung der für die
Derechnung der erforderlichen einzelnen Hadrichtungen
verwendeten geometrischen Beziehungen, UJODBi jeweils die Beziehungen für einen
links und einen rechts vom Fahrzeug gelegenen Mittelpunkt der Fahrkurve in der gleichen Figur
dargestellt sind,
Fig. 8 ein Fliessbild des algorithmischen Rechenablaufes und
Fig. 9 ein Blockdiagramm des gesamten Systems. Das Fahrzeug hat beispielsweise ein Rad 2 an jedem Eckpunkt eines Fahrgestelles 4. Diese v/ier Räder sind entsprechend den Darstellungen der Fig. 1 bis 3 an dem Fahrgestell über Tragarine 6, 8, 10 gehalten, die an einem Stellantrieb 12 angreifen. Dieser Stellantrieb dient der mechanisch voneinander unabhängigen Winkelverstellung des jeu/eiligen Rades um eine vertikale Achse, und es kann hierfür ein an sich bekannter hydraulischer Drehflügelantrieb verwendet u/erden, der z.B. unter der Bezeichnung "Hyd-ro-oc" im Handel erhältlich ist und in dem Firmenprospekt der Firma Mageba SA ausführlich beschrieben ist.
Fig. 9 ein Blockdiagramm des gesamten Systems. Das Fahrzeug hat beispielsweise ein Rad 2 an jedem Eckpunkt eines Fahrgestelles 4. Diese v/ier Räder sind entsprechend den Darstellungen der Fig. 1 bis 3 an dem Fahrgestell über Tragarine 6, 8, 10 gehalten, die an einem Stellantrieb 12 angreifen. Dieser Stellantrieb dient der mechanisch voneinander unabhängigen Winkelverstellung des jeu/eiligen Rades um eine vertikale Achse, und es kann hierfür ein an sich bekannter hydraulischer Drehflügelantrieb verwendet u/erden, der z.B. unter der Bezeichnung "Hyd-ro-oc" im Handel erhältlich ist und in dem Firmenprospekt der Firma Mageba SA ausführlich beschrieben ist.
Ausserdem ist vorzugsweise jedes Rad mit einem Radnabenantrieb
14 verbunden, der ebenso wie der Winkel-Stellantrieb hydraulisch angetrieben sein kann. Die Leitungen 16, 10 dienen der Zu- und Ableitung der Hydraulikflüssigkeit zu einer
zentralen, nicht dargestellten Hydraulikquelle. Ein solcher, hydraulischer Radnabenantrieb wird beispielsweise durch die
Firma Poclain, USA vertrieben. Ausserdem ist jedes Rad mit einem in FIc1. 3 schematisch angedeuteten Winkelgeber 20 verbunden,
der den vorhandenen Einstellwinkel gegenüber einer vorgegebenen 0 - Richtung einer nichtdargestellten zentralen
elektronischen Steuerungsanlage signalisiert.
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ORIGINAL INSPECTED
Eines der vier Räder, 21, bildet das Leitrad, das allein von Hand z.B. über das Hydrauliksystem oder nach einem vorgegebenen Fahrprogramm
gesteuert wird, während die Einstellung der Winkelposition der übrigen Räder aufgrund der durch einen Rechner ermittelten
digitalen Zahlenwerte unter Zwischenschaltung eines Digital-/ Analog-Umsetzers erfolgt.
Der Rechner arbeitet aufgrund der in Fig. 4 bis 7 dargestellten geometrischen Beziehungen. Die gewünschte Hauptfahrtrichtung mit
dem- Hauptfahrtrichtungswinkel o(.w gegenüber einer z.B. nach dem
Kompass festgelegten O - Richtung gilt für Parallelsteuerung und wird von einem nicht dargestellten Führerstand aus über einen
ebenfalls nicht dargestellten Windrosenschr.lter für sämtliche
Räder eingestellt bzw. vorgegeben. Damit istoL#für alle Räder
gleich. Etwas anderes gilt für eine Drehung auf der Stelle, bei der sich für die Hälfte der Räder das Vorzeichen von oc^ umkehrt.
Ein zweiter Windrosenschalter liefert wie der erste für jede Winkelposition ein bestimmtes elektrisches Signal an den Stellantrieb
12 des Leitrades 21. Bei einer erforderlichen Korrektur wird das Leitrad auf den Hauptfahrtrichtungswinkel ccw eingestellt,
indem ein Korrekturwinkel Δοί^ dem momentanen zu korrigierenden
Winkel U. hinzugefügt wird, d.h.
Beim Kurvenfahren gestattet der Ilauptfahrtrichtungswinkel OC1^
einen maximalen Korrekturwinkel Δο(ή
> mit dem das Leitrad eine
Drehung von beispielsweise + 90° erfährt. Sollte ein größerer Drehwinkel erforderlich sein, so muß der Hauptfahrtrichtungswin
kelOinrneu eingestellt werden. Auf diese Weise kann das Leitrad
jede beliebige Winkeleinstellung erhalten.
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Die momentanen Fahrtrichtungswinkel der übrigen Räder 22, 23
und 24 sind Of2, Oi3, oC, und jedem dieser Winkel kann ebenfalls
ein Korrekturwinkel AoL0, AcC-, vl.AoCa hinzugefügt werden.
Auf diese Weise wird erreicht, daß alle Räder des Fahrzeuges richtig im Winkel eingestellt werden, um das Fahrzeug, bzw. dessen
Mittelpunkt auf einem momentanen Bogenstück mit dem Drehmittelpunkt
Dn oder Dn' zu bewegen, ohne daß z.B. ein Rad aus der
Sichtung läuft. Die Berechnung der Korrekturwinkel ACtn, AoCr3
und Δ oC* für die übrigen drei Bäder wii-d aufgrund der folgenden
geometrischen bzw. mathematischen Beziehungen algorithmisch durch den Rechner ausgeführt.
Im linken schraffierten rechtwinkligen Dreieck der schematischen
Darstellung der Fig. 4 mit der Hypotenuse 26 zwischen der
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vertikalen Achse des Leitrades 21 und dam Drehmittelpunkt Dn
istiiol , oder R , d.h. der Radius von Dn zum Fahrzcugmittel-
punkt M bekannt. Falls R nicht bekannt ist, wird es über das rechtwinklige Dreieck mit der Hypotenuse C zwischen vertika
ler Radachse und Fahrzeugmittelpunkt, und mit Hilfe des Winkels miß folgt berechnet:
Durch den Radius R des momentanen Fahrtbagonatückes des
Fahrzeugmittelpunktes ist der Drehniittelpunkt Dn geometrisch für alle viur Räder festgelegt.
Aus dem Dreieck nach Fig. 5 mit den Eckpunkten vertikale Radachse,
Fahrzeugmittelpunkt M und Drehmittelpunkt Dn lässt sich der Korrekturiuinkel Λοί. für das Rad 24 tuie folgt berechnen:
. - arc sin
V(Ii 2 + C2 » v ui
. _ ) + (2,! · C cosO( )
ω ' v tu ur
DaO(| bekannt ist ergibt sich Oi. -.- (X -L·^, wt-nn^Oi-,^ CJ
und 0<4 π Oi^ +Δθ(^ ωβηπ4<Χ<
0 ist
Aus dem in Fig. 6 gezeigten Dreieck mit den l.ckpunkten vertikale
Radachse des Rades 22, M, Dn ergibt sich die Üeziehung für den Korrekturiuinkel dos fiades 22 wio folgt:
sin p( · c
(R 2 + C2) - (2 R C
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und <X 2 = 0<ω +Ad2 ujennAoC2
> O
Schliesslich lässt sich aufgrund des in Fig. 7 dargestellten Dreiecks mit dun Eckpunkten vertikale Radachse des Rades 23,
M, Dn der Korrekturwinkel des Rades 23 wie folgt berechnen:
cos m · C
( = arc sin^oC
(Π,,,2 + C2) - (2 Rm - C - sinrfj
und
Diese Dreieckbeziehungen wurden für einen links worn Fahrzeug gelegenen Drehmittelpunkt Dn gegeben und die entsprechenden
Winkeltet ^1 fais ^ sind in den Fig. 4 bis 7 jeweils mit dem
Index (L) versehen.
Für ein Fahrbogenstück mit einem rechts vom Fahrzeug gelegenen
Drehmittelpunkt Dn1, wenn als Mittelachse die 0° - Achse
angenommen wird, gelten entsprechende Beziehungen die sich jeweils aus den Dreiecken mit den Eckpunkten vertikale Radachse
des jeweiligen Rades; Fahrzeugmittelpunkt M und Drehmittelpunkt Dn1 errechnen lassen.
Bei Rückwärtsfahrten gelten die gleichen Beziehungen, und es
ändert sich lediglich die Drehrichtung der Räder um ihre Abrollachse.
.
In Fig. 8 ist ein Rechendurchlauf des Rechners in der in der
digitalen Rechentechnik üblichen Weise schematisch dargestellt. Die Beschriftungen der einzelnen Symbole geben die
jeweiligen aufeinanderfolgenden Operationsstufen des Rechners
mieder. Das Ende dieses riechendurchlauf es ist mit dem Start
verbunden, aodass sich der Rechandurchlauf mährend der Ausführung
der Fahrbewegung ständig wiederholt. Durch die Verwendung der in dar modernen Transistorlogik (TTL) üblichen
oder höherintegrierten Gausteine erfolgt die Regelung mit sehr hoher Geschwindigkeit, sodass ein Programm der Fahrtrichtungen
bei jeder Fahrgeschwindigkeit genau eingehalten werden kann.
Der Regelmechanismus, in dem der Rechner den erfindungswesentlichen
Teil bildet, kann auf übliche Waise ausgeführt sein, wie es für die digitale automatische Steuerung z.B. von Werkzeugmaschinen
bekannt ist. Die digitalen Zahlenwerte des Rechners gelangen zu einem Analogwandler dessen Ausgangssignale
über Verstärker zu den Servoantrieben, bzw. Stellantrieben
der einzelnen (iäder z2, 23 und 24 gelangen. Der Winkelgeber
20 meldet den erreichten Winkel nach Betätigung des Stellantriebes
an den Rechner zurück.
Der Schwenkbereich der einzelnen Räder wird im Rechner begrenzt, indem dieser z.D. die Bedingung untersucht ob
kleiner oder grössor als - 90° ist. Zusätzlich können auch
mechanische Anschläge vorhanden sein, da für die allseitige unbegrenzte Beweglichkeit des Fahrzeuges keine 360° Drehung
der Räder erforderlich ist. .
Das Fahrzeug eignet sich aufgrund der Programmiorbarkeit seiner
Fahrabläufe u.a^. vorteilhaft in der Ausführung eis Flugzeugwaschfahrzeug,
das an dem Flugzeug auf vorbestimmten Bahnen stufenweise herumfährt, während sein Waschgerät die Flugzeugoberfläche
bearbeitet. Die nicht erfindungsiuesentliche
Ausführung des Viaschfahrzcuges kann entsprechend dem Schweizer
Patentgesuch Nr. 1097/76 des gleichen Anmelders erfolgen.
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Fig. 9 ist ein Blockdiagramm des gesamten Systems.
Bei Parallelsteuerung, wobei alle Steuerkreise das gleiche
Signal und damit die gleichen Positionswerte erhalten, liefert die Steuerung 40 für die Hauptfahrtrichtung ein Steuersignal
an den Rechner 45, der wiederum über den Digital-/Analog-Umsetzer
47 Steuersignale an die Stellantriebe 12 der einzelnen Räder 21 - 24 liefert. Sin Winkelgeber 20 an jedem Rad liefert ein
die tatsächliche Position des Rades angebendes Positionssignal an den Rechner.
Im Falle einer Korrektur bzw. eines Kurvenfahrens liefert die
Leitradsteuerung 48 ein Steuersignal unmittelbar an den Stellantrieb
12 des Leitrades 21. Der Winkelgeber 20 dieses Rades überträgt ein Positionssignal an den Rechner 45, der daraufhin
seinerseits die erforderlichen Korrektursignale an die Antriebe der übrigen Räder, 22 - 24, liefert.
Wie gesagt erhält der Rechner stets die Positionssignale aus den Winkelgebern aller vier Räder. Er enthält die erforderlichen
Schaltkreise, um diese i.a. analogen Signale für die Weiterverarbeitung in digitale Signale umzuwandeln. Die von dem Rechner
hervorgebrachten Steuersignale für die Antriebe 12 der Räder gelangen dorthin über den Digital-ZAnalog-ümsetzer 47.
Das beschriebene System ist selbstverständlxch auch für drei- oder auch mehr als vierrädrige Fahrzeuge anwendbar, wobei jeweils
eines der Räder die Rolle des Leitrades spielt.
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'40-
Leerseite
Claims (2)
- Laszlo Arato 6374 Quochs/SchweizPatentansprüchel) . Fahrzeug mit mindestens drei um eine vertikale Achse schwenkbaren Rädern, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Winkelgeber versehenes Had (21) das Leitrad bildet und durch einen Handantrieb oder durch einen programmsteuerbaren Antrieb steuerbar ist und die übrigen Räder (22, 23, 24) jeweils mit einem Stellantrieb (12) für die Veränderung der Radwinkelstellung um eine vertikale Schwenkachse verbunden sind, deren Regelung in Abhängigkeit von in einem Rechner für diese Räder (22, 23, 24) ermittelten Stellu/erten erfolgt, wobei der Stellwert aufgrund eines alnorithmischen Rechenablaufes ermittelt wird, der durch die gooniotrischen Beziehungen von Dreiecken bestimmt ist, deren Fckpunkte durch die Schwenkachse des jeweiligen Rades den Fahrzaugmittelpunkt M und den Mittelpunkt Dn, Dn1 einer momentanen Fahrkurve gebildet sind.
- 2) Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rad (21 bis 24) einen Radnabenantrieb (14) aufweist.909843/0867BAD ORIGiNAL
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH406278A CH634000A5 (de) | 1978-04-17 | 1978-04-17 | Fahrzeug mit mindestens drei um eine vertikale achse schwenkbaren raedern. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2915070A1 true DE2915070A1 (de) | 1979-10-25 |
Family
ID=4269096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792915070 Withdrawn DE2915070A1 (de) | 1978-04-17 | 1979-04-12 | Fahrzeug mit mindestens drei um eine vertikale achse schwenkbaren raedern |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4335800A (de) |
JP (1) | JPS54146336A (de) |
CH (1) | CH634000A5 (de) |
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