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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung.
Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung
zum Verschwenken erster und zweiter Sätze lenkbarer Fahrzeugräder.
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Hintergrund
der Erfindung
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Fahrzeuglenksysteme
zum Verschwenken von mehr als einem Satz lenkbarer Fahrzeugräder sind
bekannt. Typischerweise ist ein derartiges Lenksystem angepasst,
einen vorderen Satz und einen hinteren Satz von Fahrzeugrädern zu
verschwenken, und zwar ansprechend auf die Drehung eines Fahrzeughandrades.
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Ein
derartiges Lenksystem kann einen Auswahlschalter zum Auswählen des
Lenktyps umfassen, der durch das Lenksystem vorgesehen werden soll.
Beispielsweise kann der Schalter eine erste Position umfassen, die
das Verschwenken des hinteren Satzes lenkbarer Räder verhindert und eine zweite Position,
die das Verschwenken des hinteren Satzes der lenkbaren Räder zulässt. Wenn
der Schalter in die zweite Position gesetzt wurde, d.h. das Verschwenken
des hinteren Satzes der lenkbaren Räder gestattet, resultiert die
Drehung des Fahrzeughandrads in dem Verschwenken des vorderen Satzes
der lenkbaren Räder
und eine Drehung des Handrades über
eine vorbestimmte Winkelposition hinaus, resultiert in der Drehung
sowohl des vorderen Satzes als auch des hinteren Satzes der lenkbaren
Räder.
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Weiterhin
wird auf das Dokument U.S. 2001/0030075 verwiesen, das eine Hinterradlenkeinrichtung
offenbart, die die Hinterräder
eines Fahrzeugs lenkt durch den Gebrauch von zwei Elektromotoren.
Wenn sich die zwei Elektromotoren im normalen Zustand befinden,
werden beide Elektromotoren angetrieben, um die Hinterräder zu lenken.
Wenn sich ein Elektromotor in einem abnormalen Zustand befindet,
während
der anderen Elektromotor sich in einem normalen Zustand befindet
und wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorgegebenen Geschwindigkeit übersteigt,
steuert die Lenkeinrichtung das Lenken der Hinterräder durch
Verwendung nur des anderen Elektromotors, der sich in dem Normalzustand
befindet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung, die
auf das Drehen eines Handrades anspricht zum Verschwenken lenkbarer Räder eines
Fahrzeugs mit ersten und zweiten Sätzen lenkbarer Räder. Die
Lenkvorrichtung erfasst ein erstes Lenkgetriebe, das betätigbar ist,
um das Verschwenken des ersten Satzes der lenkbaren Räder zu bewirken.
Das erste Lenkgetriebe wird ansprechend auf die Drehung des Handrades
betätigt.
Die Lenkvorrichtung umfasst ebenfalls zweite und dritte Lenkgetriebe.
Jedes der zweiten und dritten Lenkgetriebe ist unabhängig betätigbar,
um das Verschwenken des zweiten Satzes der lenkbaren Räder zu bewirken.
Dadurch liefern die zweiten und dritten Lenkgetriebe Redundanz für das Verschwenken
des zweiten Satzes der lenkbaren Räder. Die Lenkvorrichtung umfasst
ferner einen Sensor und eine Steuervorrichtung. Der Sensor fühlt eine
Lenkposition des ersten Satzes der lenkbaren Räder ab und sieht ein Lenksignal
vor, das eine Anzeige für
die abgefühlte
Lenkposition bildet. Die Steuervorrichtung empfängt das Steuersignal und steuert
ansprechend auf das Steuersignal die Betätigung der zweiten und dritten
Lenkgetriebe.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorangegangen und anderen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
den Fachleuten des Gebietes, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht,
beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die be gleitenden
Zeichnungen offensichtlich werden, wobei in den Zeichnungen zeigt:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm, das eine Lenkvorrichtung darstellt,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist;
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2 eine
Darstellung eines integralen Lenkgetriebes, teilweise geschnitten,
von der Bauart, die in der Steuervorrichtung der 1 verwendet werden
kann;
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3 eine
Ansicht entlang der Linie 3-3 in 2;
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4 eine
Ansicht entlang der Linie 4-4 in 2;
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5 ein
Flussdiagramm, das einen Steuerprozess darstellt, der durch eine
Steuervorrichtung der Vorrichtung der 1 durchgeführt werden
kann; und
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6 ein
schematisches Blockdiagramm, das eine Lenkvorrichtung darstellt,
die gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine Steuervorrichtung 10 darstellt,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist. Die Lenkvorrichtung 10 ist an
einem Fahrzeug 12 angebracht, das einen vorderen Satz 14 lenkbarer
Räder und
einen hinteren Satz 16 lenkbarer Räder besitzt. Der vordere Satz 14 lenkbarer
Räder umfasst
Räder 14a und 14b und
der hintere Satz 16 lenkbarer Räder umfasst Räder 16a und 16b.
Die Räder 14a und 14b sind
an gegenüberliegenden
Enden einer Vorderachse 18 angebracht, und zwar in einer
Art und Weise, dass eine Linearbewegung der Vorderachse 18 in
einem Verschwenken der Räder 14a und 14b resultiert. Gleichermaßen sind
die Räder 16a und 16b an
gegenüberliegenden
Enden einer Hinterachse 20 angebracht, derart, dass eine
Linearbewegung der Hinterachse 20 in einem Verschwenken
der Räder 16a und 16b resultiert.
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Die
Lenkvorrichtung 10 umfasst ein vorderes Lenkgetriebe 22 und
zwei hintere Lenkgetriebe 24 bzw. 26. Vorzugsweise
sind das vordere Lenkgetriebe 22 und die hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 integrale
Lenkgetriebe. Ein beispielhaftes integrales Lenkgetriebe 34,
das verwendet werden kann als vorderes Lenkgetriebe 22 und
die hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 ist in 2 dargestellt.
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Das
integrale Lenkgetriebe 34 der 2 umfasst
ein Gehäuse 42 und
einen Antriebsmechanismus 44. Der Antriebsmechanismus 44 wird
ansprechend auf die Drehung einer Antriebswelle 40 des
integralen Lenkgetriebes 34 bewegt. Der Antriebsmechanismus 44 umfasst
ein Sektorzahnrad 46 mit einer Vielzahl von Zähnen 48.
Das Sektorzahnrad 46 ist an der Abtriebswelle 50 befestigt,
die sich nach außen
durch eine Öffnung
in dem Gehäuse 42 des integralen
Lenkgetriebes 34 erstreckt. Die Abtriebswelle 50 ist
typischerweise mit einem Lenkstockhebel (nicht gezeigt) verbunden,
der seinerseits mit der Lenkverbindung verbunden ist, die mit dem
integralen Lenkgetriebe 34 assoziiert ist. Die Lenkverbindung,
schematisch gezeigt bei 36, die mit dem vorderen Lenkgetriebe 22 assoziiert
ist, umfasst die Vorderachse 18 und die Lenkverbindung,
schematisch bei 38 gezeigt, die mit den hinteren Lenkgetrieben 24 und 26 assoziiert
ist, umfasst die Hinterachse 20. Somit wird, wenn sich
das Sektorzahnrad 46 dreht, die Abtriebswelle 50 gedreht,
um die assoziierte Lenkverbindung 36 oder 38 zu
betreiben. Daraus resultierend wird die Achse 18 oder 20 der
assoziierten Lenkverbindung 36 oder 38 linear
bewegt und die lenkbaren Räder 14a und 14b oder 16a und 16b,
die mit der Achse 18 oder 20 assoziiert sind,
werden verschwenkt.
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Das
integrale Lenkgetriebe 34 umfasst ferner einen Hydraulikmotor 52 zum
Bewegen des Antriebsmechanismus 44. Der Hydraulikmotor 52 ist
innerhalb des Gehäuses 42 des
integralen Lenkgetriebes 34 gelegen. Das Gehäuse 42 des
integralen Lenkgetriebes 34 besitzt eine zylindrische Innenoberfläche 54,
die eine Kammer 56 definiert. Ein Kolben 58 ist
innerhalb der Kammer 56 gelegen und teilt die Kammer 56 in
gegenüberliegende
Kammerteil 60 und 62. Ein Kammerteil 60 ist
auf einer ersten Seite des Kolbens 58 gelegen und der andere
Kammerteil 62 ist auf einer zweiten Seite des Kolbens 58 gelegen.
Der Kolben 58 erzeugt eine Dichtung zwischen den entsprechenden
Kammerteilen 60 und 62 und ist innerhalb der Kammer 56 zu
einer Axialbewegung fähig.
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Eine
Serie von Zahnstangenzähnen 64 ist auf
dem Umfang des Kolbens 58 gebildet. Die Zahnstangenzähne 64 wirken
als ein Antrieb für
den Hydraulikmotor 52 und stehen in Zahneingriff mit den Zähnen 48,
die auf dem Sektorzahnrad 46 des Antriebsmechanismus 44 gebildet
sind. Wenn sich der Kolben 58 axial bewegt, interagieren
die Zahnstangenzähne 64 des
Kolbens 58 mit den Zähnen 48 des Sektorzahnrads 46,
um das Sektorzahnrad 46 zu drehen.
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Eine
Pumpe (nicht gezeigt) liefert Hydraulikströmungsmittel von einem Reservoir
(nicht gezeigt) an den hydraulischen Motor 52. Typischerweise
treibt der Motor (nicht gezeigt) des Fahrzeugs die Pumpe an. Die
Pumpe könnte
jedoch auf eine andere Weise angetrieben werden, beispielsweise
durch einen dedizierten bzw. zugeordneten Elektromotor. Die Pumpe
treibt das Hydraulikströmungsmittel
in einen Einlass (nicht gezeigt) des Gehäuses 42. Der Einlass
leitet die Strömung
des Strömungsmittels
zu einem Richtungssteuerventil 66, das in 3 im
Detail gezeigt ist.
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Das
Richtungssteuerventil 66 leitet das Strömungsmittel zu einem geeigneten
Kammerteil 60 oder 62 des Hydraulikmotors 52.
Die Strömung
des Hydraulikströmungsmittels
zu einer der Kammerteile 60 oder 62 erhöht den Druck
innerhalb des Kammerteils 60 oder 62. Wenn der
Druck eines Kammerteils 60 oder 62 relativ zu
dem Druck des anderen Kammerteils 60 oder 62 steigt,
bewegt sich der Kolben 58 axial, bis der Druck in den Kammerteilen 60 und 62 wieder
ausgeglichen ist. Während
sich der Kolben 58 axial bewegt, nimmt das Volumen eines
Kammerteils, z.B. des Kammerteils 60, zu und das Volumen des
anderen Kammerteils, z.B. des Kammerteils 62, nimmt ab.
Der kleiner werdende Kammerteil wird abgelassen, um zu gestatten,
dass ein Teil des Strömungsmittels,
das sich in dem kleiner werdenden Kammerteil befindet, entweicht.
Das entweichende Strömungsmittel
tritt aus dem Gehäuse 42 über einen Rücklauf (nicht
gezeigt) aus und wird in das Reservoir geleitet.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des Richtungssteuerventils 66 ist in 3 gezeigt.
Das Richtungssteuerventil 66 enthält einen Ventilkernteil 68 und
einen Ventilhülsenteil 70.
Ein Teil des Ventilkernteils 68 ist darin enthalten und
ist relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 drehbar.
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Der
Ventilhülsenteil 70 umfasst
drei radial gerichtete Durchlässe 72,
die sich von einem Außenumfang
des Ventilhülsenteils 70 zu
einem Innenumfang des Ventilhülsenteils
erstrecken. Jeder dieser radialen Durchlässe 72 ist mit Hydraulikströmungsmittel
versehen, das das Gehäuse 42 durch
die Einlässe
betritt. Zwei sich axial erstreckende Nuten 74 und 76 sind
mit jedem radialen Durchlass 72 assoziiert. Die sich radial
erstreckenden Nuten 74 und 76 sind auf dem Innenumfang
des Ventilhülsenteils 70 lokalisiert.
Wie in 3 gezeigt, ist eine Nut 76 im Uhrzeigersinn
von jedem radialen Durchlass 72 gelegen und eine Nut 74 ist
entgegen dem Uhrzeigersinn von jedem radialen Durchlass 72 gelegen.
Die Nuten 74 und 76 befinden sich in gleichem
Abstand von einem entsprechenden radialen Durchlass 72.
Jede Nut 74 führt
zu einem Durchlass 78, der sich radial nach außen durch
den Ventilhülsenteil 70 erstreckt. Jede
Nut 76 führt
zu einem Durchlass 80, der sich radial nach außen durch
den Ventilhülsenteil 70 erstreckt.
Jede Nut 74 und 76 und der assoziierte Durchlass 78 und 80 sind
mit einem besonderen Kammerteil 60 und 62 des
Hydraulikmotors 52 assoziiert. Beispielsweise wird mit
Bezug auf 3 jede Nut 76 und der
assoziierte Durchlass 80, der unmittelbar im Uhrzeigersinn
eines radialen Durchlasses 72 gelegen ist, Hydraulikströmungsmittel
an den Kammerteil 62 liefern, wohingegen jede Nut 74 und der
assoziierte Durchlass 78 der unmittelbar gegen den Uhrzeigersinn
von einem radialen Durchlass 72 gelegen ist, Hydraulikströmungsmittel
an den Kammerteil 60 liefern wird.
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Sechs
Nuten 82 sind um den Außenumfang des Ventilkernteils 68 herum
gelegen. Der Ventilkernteil 68 umfasst ebenso sechs Vorsprünge 84 oder Stege.
Ein Vorsprung 84 trennt benachbarte Nuten 82 auf
dem Außenumfang
des Ventilkernteils 68. Seitenwände der Vorsprünge 84 bilden
die Seitenwände der
Nuten 82.
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Wenn
der Ventilkernteil 68 relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 gelegen
ist, so dass jeder Vorsprung 84 des Ventilkernteils 68 relativ
zu einer entsprechenden Nut 74 oder 76 des Ventilhülsenteils 70 zentriert
ist, befindet sich das Richtungssteuerventil 66 in einer
neutralen Position. 3 stellt das Richtungssteuerventil 66 in
der neutralen Position dar. In der neutralen Position ist der Druck
innerhalb jedes Kammerteils 60 und 62 des Hydraulikmotors 52 der Gleiche,
so dass der Kolben 58 stationär ist. Wenn der Ventilkernteil 68 relativ
zu dem Ventilhülsenteil 70 gedreht
wird, wird der Zufluss zu einer der zwei assoziierten Nuten 74 oder 76 des
Ventilhülsenteil 70 durch
einen Vorsprung 84 des Ventilkernteils 68 eingeschränkt, während der
Zugang zu der anderen der zwei assoziierten Nuten 74 oder 76 vergrößert wird. Dies
ermöglicht
es, dass eine größere Menge
von Hydraulikströmungsmittel
zu der offenen Nut 74 oder 76 fließt, was
in einem Druckanstieg des entsprechenden Kammerteils 60 oder 62 resultiert,
der mit der Nut 74 oder 76 assoziiert ist. Resultierend
aus dem erhöhten
Druck innerhalb des entsprechenden Kammerteils 60 oder 62 wird
der Kolben 58 des Hydraulikmotors 52 bewegt
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Angenommen,
dass beispielsweise der Ventilkernteil 68 im Uhrzeigersinn
gedreht wird, wie in 3 gezeigt ist, wird die Nut 74 des
Ventilhülsenteils 70,
die auf der Seite gegen den Uhrzeigersinn des radialen Durchlasses 72 gelegen
ist, blockiert und die Nut 76, die im Uhrzeigersinn von
dem radialen Durchlass 72 gelegen ist, wird geöffnet. Somit wird
eine größere Hydraulikströmungsmittelmenge zu
der offenen Nut 76 geleitet. Der Druck in dem Kammerteil 62 des
Hydraulikmotors 52, der mit der offenen Nut 76 assoziiert
ist, wird relativ zu dem Druck in dem Kammerteil 60 erhöht. Daraus
resultierend wird der Kolben 58 in einer Axialrichtung
bewegt, nach links in 2, und dreht das Sektorzahnrad 46,
wodurch bewirkt wird, dass die lenkbaren Räder des Fahrzeugs in der entsprechenden
Richtung verschwenkt werden.
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Der
Kolben 58 des Hydraulikmotors 52 enthält eine
Bohrung 86 (2), die zu dem Richtungssteuerventil 66 hin
offen ist. Der Ventilhülsenteil 70 und
ein Nachfolgeglied 88 bilden eine integrale einstückige Einheit,
die zur Rotation relativ zu dem Kolben 58 durch eine Vielzahl
von Kugeln 90 getragen wird. Der Außenumfang des Nachfolgeglieds 88 ist mit
einem Gewinde versehen. Die Vielzahl der Kugeln 90 verbinden
den mit Gewinde versehene Außenumfang
des Nachfolgeglieds 88 mit einem Innengewinde 92,
das in der Bohrung 86 des Kolbens 58 gebildet
ist. Resultierend aus der Verbindung der Vielzahl der Kugeln 90 bewirkt
die axiale Bewegung des Kolbens 58 dass sich das Nachfolgeglied 88 und der
Ventilhülsenteil 70 drehen.
Die Drehung des Nachfolgeglieds 88 und des Ventilhülsenteils 70 bringen
das Richtungssteuerventil 66 zu der neutralen Position
zurück.
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Der
Ventilkernteil 68 des Richtungssteuerventils 66 ist
fest mit der Antriebswelle 40 (2) verbunden.
Ein erstes Ende 96 einer Torsionsstange 94 ist
relativ zu der Antriebswelle 40 und dem Ventilkernteil 68 befestigt.
Ein zweites Ende 98 der Torsionsstange 94 ist
relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 und
dem Nachfolgeglied 88 befestigt. Mindestens ein Teil der
Torsionsstange 94 erstreckt sich durch eine sich axial
erstreckende Bohrung 100 in den Ventilkernteil 68,
wie in den 2-4 gezeigt
ist.
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Wenn
der Widerstand gegenüber
der Verschwenkung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs unterhalb
eines vorbestimmten Niveaus liegt, wird die Drehung der Antriebswelle 40 des
integralen Lenkgetriebes 34 durch die Torsionsstange 94 übertragen und
bewirkt die Drehung des Nachfolgeglieds 88. Daraus resultierend
bleibt das Richtungssteuerventil 66 in der neutralen Position.
Die Drehung des Nachfolgeglieds 88 bewirkt die Bewegung
des Kolbens 58 und resultiert in dem Verschwenken der lenkbaren Räder.
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Wenn
der Widerstand gegenüber
der Verschwenkung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs bei oder
oberhalb des vorbestimmten Niveaus liegt, wird gegenüber der
Drehung des Nachfolgeglieds 88 Widerstand geleistet. Daraus
resultierend dreht die Drehung der Antriebswelle 40 des
integralen Lenkgetriebes 34 das erste Ende 96 der
Torsionsstange 94 relativ zu dem zweiten Ende 98 der
Torsionsstange. Die Drehung des ersten Endes 96 der Torsionsstange 94 relativ
zu dem zweiten Ende 98 der Torsionsstange verdreht die Torsionsstange 94 und
bewirkt, dass sich der Ventilkernteil 68 relativ zu dem
Ventilhülsenteil 70 dreht.
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Wie
oben diskutiert, wird, wenn sich der Ventilkernteil 68 relativ
zu dem Ventilhülsenteil 70 dreht, Hydraulikströmungsmittel
zu einem der Kammerteile 60 und 62 geleitet. Daraus
folgend bewegt sich der Kolben 58 innerhalb der Kammer 56.
Die Bewegung des Kolbens 58 resultiert in dem Verschwenken
der lenkbaren Räder
des Fahrzeugs ebenso wie in der Drehung des Nachfolgeglieds 88.
Wie oben diskutiert, dreht die Drehung des Nachfolgeglieds 88 den Ventilhülsenteil 70 bis
das Richtungssteuerventil 66 sich wieder in der neutralen
Position befindet. Wenn sich das Richtungssteuerventil 66 in
der neutralen Position befindet, wird die Verdrehung der Torsionsstange 94 beseitigt
und das erste Ende 96 der Torsionsstange 94 wird
nicht weiter relativ zu dem zweiten Ende 98 der Torsionsstange
gedreht.
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Wie
in 4 gezeigt, umfasst der Ventilhülsenteil 70 ebenso
erste und zweite Vorsprünge
(lugs) 102, die in diametral gegenüberliegenden Aussparungen bzw.
Ausschnitten 104 in dem Ventilkernteil 68 angeordnet
sind. Bei Drehung des Ventilkernteils 68 von zwischen 2° und 8° relativ
zu dem Ventilhülsenteil 70 stehen
die Vorsprünge 102 des
Ventilhülsenteils 70 mit
den Aussparungen 104 in dem Ventilkernteil 68 in
Eingriff, um zu bewirken, dass der Ventilhülsenteil 70 zusammen
mit dem Ventilkernteil 68 gedreht wird. Eine derartige
Drehung des Ventilhülsenteils 70 bewirkt,
dass der Kolben 58 sich innerhalb der Kammer 56 bewegt
und folglich zulässt, dass
die lenkbaren Räder
des Fahrzeugs verschwenkt werden durch das Verschwenken der Antriebswelle 40 des
integralen Lenkgetriebes 34. Somit ermöglicht, auch dann, wenn ein
Abfall des Hydraulikströmungsmitteldrucks
aufgetreten ist, die Verschwenkung der Antriebswelle 40 des
integralen Lenkgetriebes 34 das Verschwenken der lenkbaren Fahrzeugräder.
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Mit
Bezug auf die 1 ist das vordere Lenkgetriebe 22 ansprechend
auf die Drehung eines Fahrzeughandrades 110 betätigbar,
um das Verschwenken des vorderen Satzes 14 der lenkbaren Räder zu bewirken.
Das vordere Lenk getriebe 22 ist betriebsmäßig mit
dem Handrad 110 verbunden. Eine Antriebswelle, ähnlich der
Antriebswelle 40 der 2, des vorderen
Lenkgetriebes 22 kann direkt mit dem Handrad 110 verbunden
sein. Alternativ kann die Antriebswelle des vorderen Lenkgetriebes 22 durch
einen Elektromotor (nicht gezeigt) betätigt werden, der auf die von
dem Betreiber angelegten Lenkeingangsgrößen auf das Handrad 110 anspricht.
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Die
Lenkvorrichtung 10 umfasst ebenfalls einen Lenkpositionssensor 112.
Der Lenkpositionssensor 112 ist geeignet, eine Lenkposition
des ersten Satzes 14 der lenkbaren Räder abzufühlen und ein Lenksignal vorzusehen,
das eine Anzeige für
die abgefühlte
Lenkposition bildet. 1 stellt schematisch den Lenkpositionssensor 112 dar,
der betriebsmäßig mit
dem vorderen Lenkgetriebe 22 verbunden ist, um einen Teil
des vorderen Lenkgetriebes zu überwachen,
um die Lenkposition des ersten Satzes 14 der lenkbaren
Räder zu
bestimmen. Beispielsweise kann der Lenkpositionssensor 112 die
Drehung einer Abtriebswelle, ähnlich
der Abtriebswelle 50 der 2, des vorderen
Lenkgetriebes 22 überwachen,
um die Lenkposition des ersten Satzes 14 der lenkbaren
Räder zu
bestimmen. Alternativ kann der Lenkpositionssensor 12 (Übers.: 112)
die lineare Bewegung der Vorderachse 18, die Bewegung eines
anderen Teils der Lenkverbindung 36 oder die Drehung eines
oder beider Räder 14a und 14b relativ
zu einem festen Bezugspunkt abfühlen.
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Der
Lenkpositionssensor 112 ist betriebsmäßig mit einer Steuervorrichtung 114 verbunden.
Die Steuervorrichtung 114 ist vorzugsweise ein Mikrocomputer.
Die Steuervorrichtung 114 empfängt das Lenksignal von dem
Lenkpositionssensor 112 und steuert ansprechend auf das
Lenksignal die Betätigung
eines oder beide der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26.
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Das
hintere Lenkgetriebe 24 ist betätigbar, um eine Linearbewegung
der Hinterachse 20 zu bewirken zum Verschwenken des zweiten
Satzes 16 der lenkbaren Räder. Das hintere Lenkgetriebe 26 ist ebenfalls
betätigbar,
um eine Linearbewegung der Hinterachse 20 zum Verschwenken
des zweiten Satzes 16 der lenkbaren Räder zu bewirken.
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Eine
elektronische Steuereinheit (ECU, electronic control unit) 116 und
ein Elektromotor 118 sind mit dem hinterem Lenkgetriebe 24 assoziiert.
Die ECU 116 ist betriebsmäßig mit dem Elektromotor 118 verbunden
und steuert dessen Erregung. Die ECU 116 ist mit der Steuervorrichtung 114 über den
Bus 120 verbunden. Die ECU 116 und die Steuervorrichtung 114 kommunizieren über den
Bus 120 miteinander. Somit gestattet der Bus 120 eine
bidirektionale Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung 114 und
der ECU 116. Vorzugsweise ist der Bus 120 der CAN-Bus
des Fahrzeugs 12.
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Die
Steuervorrichtung 114 sieht Steuernachrichten an die ECU 116 vor.
Die Steuernachrichten, die von der Steuervorrichtung 114 vorgesehen
werden, steuern die ECU 116, wann der Elektromotor 118 erregt
werden soll und zeigen die Lenkposition für den zweiten Satz 16 der
lenkbaren Räder
an. Die ECU 116 liefert ihrerseits eine Zustandsnachricht
an die Steuervorrichtung 114. Die Zustandsnachricht zeigt
irgendwelche Fehler an, die mit der Erregung des Elektromotors 118 und
der Betätigung
des hinteren Lenkgetriebes 24 assoziiert sind. Die Zustandsnachricht
zeigt auch die hintere Lenkposition an, in die der zweite Satz 16 der
lenkbaren Räder
betätigt wird,
nachdem der Elektromotor 118 erregt wurde und nach Betätigung des
hinteren Lenkgetriebes 24. Ein hinterer Lenkpositionssensor
(nicht gezeigt) kann mit der ECU 116 assoziiert sein zum
Anzeigen der Lenkposition des zweiten Satzes 16 der lenkbaren Räder. Alternativ
kann die ECU 116 einen Rotorpositionssensor überwachen,
der mit dem Elektromotor 118 assoziiert ist und Daten verwenden,
die von dem Rotorpositionssensor empfangen wurden, um die Lenkposition
des zweiten Satzes 16 der lenkbaren Räder zu bestimmen.
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Der
Elektromotor 118 empfängt
elektrische Leistung von einer Leistungsquelle (nicht gezeigt). Die
Leistungsquelle umfasst vorzugsweise die Fahrzeugbatterie und Leistungsregulierungseinrichtungen.
Die ECU 116 steuert die Erregung, d.h. das Drehmoment,
die Drehgröße und Richtung
der Drehung des Elektromotors 118. Die Ausgangsgröße des Elektromotors 118 ist
mit einer Antriebswelle ähnlich
der Antriebswelle 40 in 2 verbunden,
des hinteren Lenkgetriebes 24, so dass die Drehung der Antriebswelle
des Ausgangs des Elektromotors in einer Drehung der Antriebswelle
des hinteren Lenkgetriebes 24 resultiert, d.h. der Betätigung des
hinteren Lenkgetriebes 24. Eine Getriebeanordnung (nicht
gezeigt) kann verwendet werden, um den Ausgang des Elektromotors 118 mit
dem Eingang des hinteren Lenkgetriebes 24 zu verbinden.
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Eine
elektronische Steuereinheit (ECU) 122 und ein Elektromotor 124 sind
mit dem hinteren Lenkgetriebe 26 assoziiert. Die ECU 122 ist
betriebsmäßig mit
dem Elektromotor 124 verbunden und steuert dessen Erregung.
Die ECU 122 ist mit der Steuervorrichtung 114 über den
Bus 120 verbunden. Die ECU 122 und die Steuervorrichtung 114 kommunizieren über den
Bus 120 miteinander. Somit gestattet der Bus 120 eine
bi-direktionale Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung 114 und
der ECU 122.
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Die
Steuervorrichtung 114 sieht zusätzlich zum Liefern von Steuernachrichten
an die ECU 116 Steuernachrichten an die ECU 122 vor.
Die Steuernachrichten, die von der Steuervorrichtung 114 geliefert
werden, steuern die ECU 122 wann sie den Elektromotor 124 erregen
soll und zeigen die Lenkposition für den zweiten Satz 16 der
lenkbaren Räder
an. Die ECU 122 wiederum sieht eine Zustandsnachricht and
die Steuervorrichtung 114 vor. Die Zustandsnachricht zeigt
irgendwelche Fehler an, die mit der Erregung des Elektromotors 124 und
der Betätigung des
hinteren Lenkgetriebes 26 assoziiert sind. Die Zustandsnachricht
zeigt auch die Lenkposition an, in welche der zweite Satz 16 der
lenkbaren Räder
betätigt
wurde, nachdem der Elektromotor 124 erregt wurde und das
hintere Lenkgetriebe 26 betätigt wurde.
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Der
Elektromotor 124 empfängt
elektrische Leistung von der Leistungsquelle (nicht gezeigt). Die Leistungsquelle
umfasst vorzugsweise die Fahrzeugbatterie und die Leistungsregulierungseinrichtungen. Die
ECU 122 steuert die Erregung, d.h. das Drehmoment, die
Drehgröße und die
Drehrichtung des Elektromotors 124. Der Ausgang des Elektromotors 124 ist
mit einer Antriebswelle ähnlich
der Antriebswelle 40 der 2 des hinteren
Lenkgetriebes 26 verbun den, so dass die Drehung des Ausgangs
des Elektromotors in der Drehung der Antriebswelle des hinteren Lenkgetriebes
resultiert, d.h. der Betätigung
des hinteren Lenkgetriebes 26. Eine Getriebeanordnung (nicht
gezeigt) kann verwendet werden, um den Ausgang des Elektromotors 118 mit
dem Eingang des hinteren Lenkgetriebes 26 zu verbinden.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das einen Steuerprozess 500 darstellt,
der durch die Steuervorrichtung 114 durchgeführt werden
kann um die Betätigung
eines oder beider der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 zu
steuern. Nach dem Starten schreitet der Prozess 500 zu
Schritt 502 voran und die Steuervorrichtung 114 überwacht
das Lenksignal, das von dem Lenkpositionssensor 112 vorgesehen
wird. Bei Schritt 504 vergleicht die Steuervorrichtung 114 die Lenkposition,
die in dem Lenksignal empfangen wurde, mit einer vorbestimmten Schwellenposition,
die als X bezeichnet ist, und bestimmt ob die empfangene Lenkposition
größer ist
als die vorbestimmte Schwellenposition X. Wenn die Bestimmung bei Schritt 504 negativ
ist kehrt der Prozess 500 zu Schritt 502 zurück. Wenn
die Bestimmung bei Schritt 504 bestätigend ist schreitet der Prozess 500 zu Schritt 506 voran.
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Bei
Schritt 506 bestimmt die Steuervorrichtung 114 eine
hintere Lenkposition, die mit der empfangenen Lenkposition assoziiert
ist. Beim Durchführen
des Schrittes 506 kann die Steuervorrichtung 114 eine
Nachschlagtabelle verwenden, die in einem Speicher der Steuervorrichtung
gespeichert ist. Alternativ kann die Steuervorrichtung 114 einen
Algorithmus verwenden, um die hintere Lenkposition, die mit der
empfangenen Lenkposition assoziiert ist, zu berechnen.
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Bei
Schritt 508 überwacht
die Steuervorrichtung 114 den Zustand der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26.
Um den Zustand der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 zu überwachen, überwacht
die Steuervorrichtung 114 die Zustandssignale, die von
der ECU 116 und der ECU 122 vorgesehen werden.
Beispielsweise liefert, wenn ein Fehlerzustand beim Gebrauch des
hinteren Lenkgetriebes 24 auftritt, die ECU 116 eine
Anzeige des Fehlers in dem Zustandssignal, das an die Steuervorrichtung 114 gesandt
wird.
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Bei
Schritt 510 bestimmt die Steuervorrichtung welches der
hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 betätigt wird.
Da die hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 je unabhängig voneinander
betätigbar
sind, um das Verschwenken des zweiten Satzes 16 der lenkbaren Räder zu bewirken,
kann die Steuervorrichtung 114 bestimmen, eines der hinteren
Lenkgetriebe zu betätigen
oder alternativ kann die Steuervorrichtung bestimmen, beide der
hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 mit gleichen Größen zu betätigen. Durch
das Treffen der Bestimmung bei Schritt 510 berücksichtigt
die Steuervorrichtung 114 die Zustandsinformation, die bei
Schritt 508 empfangen wurde. Beispielsweise wird, falls
die ECU 116 eine Fehleranzeige an die Steuervorrichtung 114 liefert,
die Steuervorrichtung 114 das hintere Lenkgetriebe 26 betätigen. Der
Prozess 500 schreitet von Schritt 510 zu Schritt 512 voran.
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Bei
Schritt 512 sieht die Steuervorrichtung 114 Steuernachrichten
and die ECU 116 und die ECU 122 vor, die jeweils
die ECU lenken oder ihr mitteilen, ob ihr assoziierter Elektromotor 118 bzw. 124 erregt werden
soll und bei Erregung eine hintere Lenkposition anzeigen, in die
der zweite Satz 16 der lenkbaren Räder verschwenkt werden sollte.
Bei Schritt 514 überwacht
die Steuervorrichtung 114 wieder die Zustandssignale von
ECU 116 und ECU 122, um die Lenkposition zu bestimmen,
in welche der zweite Satz 16 der lenkbaren Räder betätigt wurde.
Der Prozess 500 schreitet dann zu Schritt 516 voran.
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Bei
Schritt 516 überwacht
die Steuervorrichtung 114 wiederum das Steuersignal von
dem Lenkpositionssignal 112, um die Steuerposition des
ersten Satzes 14 der lenkbaren Räder zu bestimmen. Bei Schritt 518 vergleicht
die Steuervorrichtung 114 die Lenkposition von Schritt 516 mit
der vorbestimmten Schwellenwertposition X und bestimmt, ob die empfangene
Lenkposition größer ist
als die vorbestimmte Schwellenwertposition X. Wenn die Bestimmung
bei Schritt 518 bestätigend
ist, kehrt der Prozess 500 zu Schritt 506 zurück. Wenn
die Bestimmung bei Schritt 518 negativ ist schreitet der
Prozess 500 zu Schritt 520 voran. Bei Schritt 520 steuert
die Steuervorrichtung 114 die Betätigung eines oder beider der
hinteren Lenkgetriebe 24 und 26, um die Lenkposition
des zweiten Satzes 16 der lenkbaren Räder zu einer Geradeausposition
oder einem Nullwinkel zurückzubringen.
Von Schritt 520 kehrt der Prozess 500 zu Schritt 502 zurück.
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Da
die hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 jedes unabhängig voneinander
betätigbar
sind, um das Verschwenken des zweites Satzes 16 der lenkbaren Räder zu bewirken,
kann die Steuervorrichtung 114 die Betätigung eines der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 oder
alternativ beider der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 betätigen, um
das Verschwenken des zweiten Satzes 16 der lenkbaren Räder zu bewirken. Daraus
resultierend liefert die Lenkvorrichtung 10 der vorliegenden
Erfindung Redundanz für
das Verschwenken des zweiten Satzes 16 der lenkbaren Räder.
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Wenn
nur eines der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 betätigt wird,
um das Verschwenken des hinteren Satzes 16 der lenkbaren
Räder 24 und 26 zu bewirken,
wirkt die Linearbewegung der Hinterachse 20 auf das nicht
betätigte
hintere Lenkgetriebe 24 oder 26. Beispielsweise
wird angenommen, dass das hintere Lenkgetriebe 24 betätigt wird.
Daraus folgend bewegt sich die hintere Achse 20 linear
und der zweite Satzes 16 der lenkbaren Räder wird
verschwenkt. Die Linearbewegung der Hinterachse 20 resultiert auch
in der Drehung der Abtriebswelle ähnlich der Abtriebswelle 50 der 2 des
hinteren Lenkgetriebes 26. Die Drehung der Abtriebswelle
des hinteren Lenkgetriebes 26 resultiert in der Bewegung
des Kolbens, ähnlich
des Kolbens 58 der 2 des hinteren Lenkgetriebes 26,
um einem Betrag der gleich ist der Bewegung des Kolbens des hinteren
Lenkgetriebes 24, angenommen die hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 sind
identisch und mit der Hinterachse 20 auf eine identische
Art und Weise verbunden. Die Bewegung des Kolbens des hinteren Lenkgetriebes 26 resultiert in
der Drehung der Antriebswelle des hinteren Lenkgetriebes 26.
Da die Antriebswelle des hinteren Lenkgetriebes 26 mit
einem Ausgang verbunden ist, d.h. dem Rotor des Elektromotors 124,
resultiert die Drehung der Antriebswelle des hinteren Lenkgetriebes 26 in
der Drehung des Rotors des Elektromotors 124 relativ zu
dem Stator des Elektromotors. Auf gleicher Weise wird, wenn nur
das hintere Lenkgetriebe 26 betätigt wird, der Rotor des Elektromotors 118 relativ zu
dem Stator des Elektromotors 118 gedreht.
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Wenn
beide hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 betätigt werden,
um das Verschwenken des zweiten Satzes 16 der lenkbaren
Räder zu
bewirken und die hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 identisch
sind und mit der Hinterachse 20 auf eine identische Art
und Weise verbunden sind wird jedes der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 mit
einem gleichen Betrag betätigt.
Daraus resultierend werden die Kolben, wie der Kolben 58 der 2,
der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 um den gleichen
Betrag bewegt und die Abtriebswellen ähnlich der Abtriebswelle 50 der 2, jedes
Lenkgetriebes 24 und 26 werden um einen gleichen
Betrag gedreht.
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Somit
umfasst die Lenkvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung
ein vorderes Lenkgetriebe 22, das ansprechend auf die Drehung
des Handrads 110 betätigt
wird, um das Verschwenken des ersten Satzes 14 der lenkbaren
Räder zu
bewirken. Ein Lenkpositionssensor 112 sieht ein Lenksignal
vor, das eine Anzeige für
die Lenkposition des ersten Satzes 14 der lenkbaren Räder an eine
Steuervorrichtung 114 liefert. Die Steuervorrichtung 114 steuert
ansprechend auf das Lenksignal die Betätigung von mindestens einem
der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26, um das Verschwenken
des zweiten Satzes 16 der lenkbaren Räder zu bewirken.
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6 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das eine Lenkvorrichtung 10 darstellt,
die gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. 6 zeigt
die Strukturen, die gleich oder ähnlich
denen sind, die mit Bezug auf 1 eingeführt wurden,
und zwar mit den gleichen Bezugszeichen wie sie in 1 verwendet
wurden.
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In
der Lenkvorrichtung 10 der 6 ist die ECU 130 mit
dem Elektromotor 118 und dem hinteren Lenkgetriebe 24 verbunden
und die ECU 132 ist mit dem Elektromotor 124 und
dem hinteren Lenkgetriebe 26 verbunden. Die Lenkvorrichtung 10 der 6 umfasst
keine Steuervorrichtung 114 gezeigt in 1;
statt dessen ist der Lenkpositionssensor 112 mit der ECU 130 und
der ECU 132 über
einen Bus 120 verbunden. Der Lenkpositionssensor 112 sieht das
Lenksignal an die ECU 130 und die ECU 132 vor. Die
ECU 130 und die ECU 132 kommunizieren miteinander über den
Bus 120, um die Betätigung
von mindestens einem der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 zu
steuern.
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Vorzugsweise
ist in der Lenkvorrichtung 10 der 6 eine ECU,
beispielsweise ECU 130, der Master und die andere ECU,
beispielsweise ECU 132, ist der Slave. Somit steuert die
Master-ECU die Betätigung
der beiden hinteren Lenkgetriebe 24 und 26. Die
Master-ECU kann einen Steuerprozess durchführen, ähnlich dem Steuerprozess 500,
der in 5 dargestellt ist.
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6 umfasst
ebenfalls Kupplungen 136 und 138. Die Kupplung 136 ist
betriebsmäßig mit dem
Elektromotor 118 und dem hinteren Lenkgetriebe 24 verbunden
und die Kupplung 138 ist betriebsmäßig mit dem Elektromotor 124 und
dem hinteren Lenkgetriebe 26 verbunden. Die Kupplung 136 befindet
sich im Eingriff bei Zulassen des Energietransfers, wenn der Elektromotor 118 erregt
ist, so dass die Drehung eines Ausgangs des Elektromotors 118 der
Betätigung
des hinteren Lenkgetriebes 24 resultiert. Die Kupplung 136 befindet
sich nicht im Eingriff, d.h. sie verhindert den Energietransfer,
wenn der Elektromotor 118 nicht erregt ist, so dass irgendeine Bewegung
der Antriebswelle des hinteren Lenkgetriebes 24, die aus
der Betätigung
nur des hinteren Lenkgetriebes 26 resultiert, nicht auf
den Elektromotor 118 übertragen
wird. Gleichermaßen
ist die Kupplung 138 in Eingriff, wenn der Elektromotor 124 erregt wird
und nicht im Eingriff, wenn der Elektromotor 124 nicht
erregt wird. Somit wird, wenn nur eine der hinteren Lenkgetriebe 24 und 26 betätigt wird,
irgendeine Bewegung auf das andere hintere Lenkgetriebe 24 oder 26 nicht
zu seinem assoziierten Elektromotor 118 oder 124 übertragen.
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Aus
der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen,
Veränderungen und
Modifikationen erkennen. Solche Verbesserungen, Veränderungen
und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt
werden.