DE60320264T2 - Fahrzeug, verfahren und lenksystem für ein fahrzeug - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für Fahrzeuge und ein Verfahren zum Lenken von Fahrzeugen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bei modernen Fahrzeugen sind die Vorderräder an einer starren Vorderachse aufgehängt, wobei die Räder an einem Achsschenkel angebracht sind. Die Achsschenkel sind an der Vorderachse mittels Achsschenkelbolzen gelenkig gelagert, die an einem oberen und einem unteren Lagerpunkt an dem Achsschenkel gehalten sind. Die Vorderachse ist an dem Rahmen/dem Chassis des Fahrzeugs mit Hilfe von zwei Federanordnungen befestigt. Zum Lenken des Fahrzeugs sind die Achsschenkel mit Lenkarmen versehen, die miteinander durch ein Lenkgestänge und ein Lenkgetriebe verbunden sind, das den Lenkwinkel von dem Lenkrad auf das Lenkgestänge und daher auf die Räder überträgt.
  • Gesetzliche Erfordernisse, insbesondere für Lastkraftwagen, regeln verschiedene Parameter des Lenkmechanismus. Beispielsweise müssen das Lenkgetriebe und das Lenkrad so gestaltet sein, dass ein auf das Lenkrad wirkendes Drehmoment die Räder auch dann drehen kann, wenn die Servolenkung defekt ist.
  • Ein solches herkömmliches Lenksystem hat eine Anzahl von Nachteilen. Erstens ist es schwer. Ein vollständiges Lenksystem mit einer Lenksäule, einem Lenkgetriebe, einer oder mehreren Servo-Lenkeinheiten etc. kann einige hundert Kilogramm wiegen. Zweitens ist eine komplizierte Radeinstellung erforderlich, um die Winkel des Lenksystems und die Räder relativ zueinander auszurichten. Drittens ist eine herkömmliche Servo-Lenkfunktion ein unnötiger Energieabfluss. Viertens erfordern Fahrzeuge mit unterschiedlichen Radständen und Radanbringungen unterschiedliche Ackermann-Lenkwinkel, was eine Anzahl verschiedener Komponenten für einen Gesamtbereich von Fahrzeugen mit sich bringt. Fünftens begrenzen die Lenkarme den maximalen Radwinkel, wodurch sich ein begrenzter Wendekreis ergibt. Sechstens werden Fahrzeuge mit doppelter Vorderachse und/oder mehreren Lenkachsen extrem kompliziert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Lenksystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, das leicht, flexibel und einfach anzubringen ist, zusammen mit einem Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs, das ein Lenksystem erzeugt, das eine maximale Flexibilität bietet.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei einem Lenksystem, wie es in dem Oberbegriff von Anspruch 1 definiert und beispielsweise aus der EP 0334691 A1 bekannt ist, durch die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 bezüglich des Lenksystems beschriebene Lösung und durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 11 bezüglich des Verfahrens erreicht. Die anderen Patentansprüche enthalten vorteilhafte Entwicklungen und weitere Entwicklungen des erfindungsgemäßen Lagersystems.
  • Bei einem Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Achsschenkel, der auf einem Achsschenkelbolzen gelenkig gelagert ist, wobei der Achsschenkelbolzen zur Befestigung an einem Element bestimmt ist, das durch eine Federaufhängung an dem Fahrzeug angebracht ist, wird das Ziel der Erfindung dadurch erreicht, dass das Lenksystem eine Krafteinheit umfasst, die so an dem Achsschenkel befestigt ist, dass sie zusammen mit dem Achsschenkel (2) bezüglich des Achsschenkelbolzens dreht, wobei die Krafteinheit ein Drehmoment auf den Achsschenkelbolzen überträgt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht das Ziel dadurch, dass wenigstens zwei Krafteinheiten, die jeweils auf einem separaten Achsschenkel angebracht sind, verwendet werden, um jeden Achsschenkel bezüglich des jeweiligen Achsschenkelbolzens zu drehen, der an dem Fahrzeug befestigt ist.
  • Diese erste erfindungsgemäße Ausführungsform stellt ein Lenksystem für ein Fahrzeug bereit, bei dem jedes Rad unabhängig gelenkt und gesteuert werden kann. Dies hat den Vorteil, dass das Lenksystem leicht an verschiedene Fahrzeuge in einem Bereich von Fahrzeugen angepasst werden kann. Zusätzlich erlaubt das erfindungsgemäße Lenksystem eine unabhängige Aufhängung der Vorderräder des Fahrzeugs, wodurch der Motor weiter unten angeordnet werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften ersten Entwicklung des erfindungsgemäßen Lenksystems umfasst das Lenksystem Einrichtungen, die die Kraft von der Krafteinheit auf den Achsschenkelbolzen übertragen. Dies hat den Vorteil, dass das durch die Krafteinheit ausgeübte Drehmoment übersetzt werden kann, so dass die Krafteinheit an die Erfordernisse des Lenksystems angepasst werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften zweiten Entwicklung des erfindungsgemäßen Lenksystems kann die Krafteinheit elektrisch gesteuert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Krafteinheit über das elektronische System des Fahrzeugs gesteuert werden kann. Dies macht es leicht, beispielsweise das Lenksystem an verschiedene Fahrzeuge in einem Bereich von Fahrzeugen anzupassen oder beispielsweise die Lenkung für verschiedene Fahrsituationen einzustellen.
  • Bei einer vorteilhaften dritten Entwicklung des erfindungsgemäßen Lenksystems umfasst das Lenksystem einen Sensor, der Informationen über den Radwinkel bereitstellt. Hierdurch soll es möglich sein, die Radwinkel automatisch zu überwachen und einzustellen.
  • Bei einer vorteilhaften vierten Entwicklung des erfindungsgemäßen Lenksystems umfasst das Lenksystem einen Sensor, der Informationen über das Drehmoment bereitstellt, das auf den Achsschenkel wirkt. Hierdurch soll es möglich sein, die Radwinkel automatisch zu überwachen und einzustellen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Lenken eines Fahrzeuges umfasst einen Schritt, bei dem jeder Achsschenkel bezüglich des jeweiligen Achsschenkelbolzens mittels wenigstens zweier Krafteinheiten gedreht wird, die jeweils auf einem separaten Achsschenkel angebracht sind. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es leicht ist, ein Fahrzeuglenksystem an verschiedene Fahrzeuge in einem Bereich von Fahrzeugen und an verschiedene Fahrsituationen anzupassen.
  • Bei einer vorteilhaften ersten Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Steuersignale, die die Krafteinheiten steuern, separate Signale für jede Krafteinheit. Dies hat den Vorteil, dass Lenkparameter leicht an verschiedene Fahrzeuge in einem Bereich von Fahrzeugen und an verschiedene Fahrsituationen angepasst werden können.
  • Bei einer vorteilhaften zweiten Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Steuersignal, das die Krafteinheiten steuert, eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit. Dies hat den Vorteil, dass verschiedene Lenkparameter auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt werden können.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert, in denen
  • 1 ein erfindungsgemäßes Lenksystem zeigt, und
  • 2 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Lenksystems zeigt, das an der Vorderseite eines Lastwagens angebracht ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung und deren Entwicklungen sind nur als Beispiele zu betrachten und begrenzen in keiner Weise den Schutzbereich der Patentansprüche. Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen beziehen sich dieselben Bezugszeichen in den unterschiedlichen Figuren auf dieselbe Art einer Komponente. Jede Komponente ist deshalb nickt in allen Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben.
  • Das in 1 gezeigte Lenksystem 1 für ein Fahrzeug umfasst einen Achsschenkel 2, der gelenkig auf einem Achsschenkelbolzen 3 gelagert ist. Die Gelenkbefestigung ist von einer Konstruktion, die dem Fachmann bekannt ist, mit einem oberen Lager 10, beispielsweise einem Kegelrollenlager, und einem unteren Lager 11, beispielsweise einem Gleitlager. Das obere Lager 10 ist an dem oberen Schenkel 13 des Achsschenkels befestigt, und das untere Lager 11 ist an dem unteren Schenkel 14 des Achsschenkels befestigt. Der Achsschenkelbolzen 3 ist an einem Achselement 4 (siehe 2) auf eine Weise befestigt, die dem Fachmann bekannt ist. Das Lenksystem umfasst außerdem eine Krafteinheit 5, hier in Form eines Motors gezeigt, der an dem Achsschenkel 2 befestigt ist. Der Motor 5 und der Achsschenkelbolzen 3 umfassen außerdem eine Kraftübertragung, die hier so gezeigt ist, dass sie zwei mit Zahnabschnitte 6, 7 aufweist.
  • 2 zeigt in schematischer Form zwei Lenksysteme 1, die jeweils an einem Achselement 4 angebracht sind. Das Achselement 4 bildet einen Teil des vorderen Endes eines Lastwagens, in dem die Achselemente 4 mittels einer Federaufhängung an dem Fahrzeug auf eine Weise angebracht sind, die dem Fachmann bekannt ist. Die Achselemente 4 können entweder eine starre Vorderachse oder, wie hier gezeigt, eine unabhängige Radaufhängung sein.
  • Der Motor 5 ist an dem Achsschenkel 2 mittels einer geeigneten mechanischen Verbindung, wie z. B. einer Schraubverbindung, mit Schrauben 8 befestigt. In diesem Beispiel ist der Motor 5 an dem unteren Schenkel 14 des Achsschenkels befestigt, der so modifiziert ist, dass der Motor auf eine Weise befestigt werden kann, die eine mechanische Stabilität bietet. Der Motor kann an dem oberen oder unteren Schenkel des Achsschenkels befestigt werden, was unter anderem von dem zur Verfügung stehenden Raum abhängt. Es ist vorteilhaft, den Motor an dem unteren Schenkel des Achsschenkels zu befestigen, da ein Achsschenkelbolzen oft an dem oberen Schenkel befestigt wird. Wo erforderlich, ist es auch möglich, den Motor an jedem Schenkel zu befestigen.
  • Der Motor 5 kann vorteilhafterweise von dem Achsschenkel 2 für eine Wartung oder einen Austausch gelöst werden. Die Lagerflächen des Motors 5 gegen den Achsschenkel 2 sind vorteilhafterweise mit einer gewissen Form einer Dichtung 9 versehen, so dass kein Wasser, Schmutz, etc. in den Motor und in die Kraftübertragung zwischen dem Motor und dem Achsschenkelbolzen gelangen kann.
  • Kraft wird zwischen dem Motor 5 und dem Achsschenkelbolzen 3 geeigneterweise durch eine Zahnradvorrichtung übertragen, beispielsweise durch zwei Zahnsegmente 6, 7. Das Zahnsegment 6 ist in Drehrichtung beispielsweise durch Keilwellenprofile an dem Achsschenkelbolzen 3 drehfest angebracht, und das Zahnsegment 7 ist beispielsweise durch Keilwellenprofile drehfest an der Welle des Motors 5 angebracht. Da der Winkel, um den sich der Achsschenkel 2 bezüglich des Achsschenkelbolzens 3 drehen kann, begrenzt ist (beispielsweise max. +/–40 Grad), kann der Achsschenkelbolzen 3 mit einem Zahnsegment versehen werden, das diesem Winkel entspricht.
  • Das Verhältnis zwischen den zwei Zahnsegmenten 6, 7, d. h. das Kraftübertragungs-Übersetzungsverhältnis, wird u. a. durch das maximale Drehmoment des Motors und das maximale Drehmoment bestimmt, das erforderlich ist, damit das Lenksystem ein Rad drehen kann. In dem beschriebenen Beispiel ist das Verhältnis zwischen den zwei Zahnsegmenten 6, 7 so, dass das Übersetzungsverhältnis ungefähr 4:1 beträgt. Geeignete Übersetzungsverhältnisse liegen zwischen 1:1 und 20:1. Dies bedeutet, dass der Motor 5 während einer vollständigen Radschwenkbewegung mehrere Umdrehungen dreht, so dass die Zahnsegmente 7 die Form eines vollständigen Zahnrades annehmen. Abhängig von der Konstruktion und den Dimensionen des Motors 5, beispielsweise davon, ob ein Getriebezug in den Motor 5 eingebaut ist, kann der Motor 5 deshalb auch direkt auf den Achsschenkelbolzen 3 wirken oder in den zuletzt genannten ohne zusätzliche Kraftübertragung integriert sein. Beispielsweise kann die Welle des Motors 5 in eine Ausnehmung in dem Achsschenkelbolzen 3 eingesetzt sein.
  • Der Motor 5 ist vorteilhafterweise ein Hydraulikmotor, obwohl andere Arten von Motoren möglich sind, wie z. B. eine Form eines Elektromotors. Die Vorteile eines Hydraulikmotors bestehen darin, dass er eine kompakte Konstruktion aufweisen kann, dass er ein gutes Kraft-zu-Gewicht-Verhältnis aufweist und dass er leicht zu steuern ist. Der Motor 5 kann zusammen mit dem Kraftübertragungsgetriebezug so konstruiert werden, dass er die relevanten gesetzlichen Erfordernisse erfüllt. Die Kraft des Motors und alle Steuersignale werden über ein flexible Verbindung 12 auf eine Weise zugeführt, die dem Fachmann bekannt ist, d. h. über hydraulische Schläuche und/oder elektrische Leitungen.
  • Der Motor kann hydraulisch steuerbar sein. Dies ermöglicht es, zwei Motoren, einen auf jeder Seite des Fahrzeugs, mit einem Lenkgetriebe mit hydraulischem Steuerausgang zu verbinden.
  • Dies bedeutet, dass ein Lenkradwinkel direkt über das Lenkgetriebe auf die Motoren übertragen wird, die ihrerseits die Räder lenken. In diesem Fall kann entweder das Lenkgetriebe oder die Kraftübertragungsvorrichtung eine Einrichtung zur Einstellung des Lenkwinkels als Funktion der Radschwenkbewegung umfassen.
  • In dem gezeigten Beispiel ist der Motor so konstruiert, dass er elektrisch gesteuert wird. Dies bedeutet, dass das Fahrzeuglenksystem voll in sich geschlossen sein kann, wodurch es sehr kompakt und flexibel wird. Es besteht nicht länger ein Bedarf für ein Lenkgetriebe und eine anschließende Lenksäule, wodurch das Fahrzeug leichter wird.
  • Wenn der Motor elektrisch gesteuert wird, umfasst das Lenksystem in vorteilhafter Weise einen Sensor, der den Radwinkel erfasst. Dieser Sensor ist geeigneterweise in dem Achsschenkelbolzen, beispielsweise in das Kegellager eingebaut, oder beispielsweise in der Kraftübertragung an der Motorwelle untergebracht. Der Sensor kann entweder ein Analogsensor oder ein Impulsgenerator sein und kann auch absolut oder relativ sein. Der Sensor kann auf einem Widerstands-, optischen oder magnetischen Prinzip arbeiten oder auf einer Kombination von diesen. Ein absoluter Sensor wird zum Zeitpunkt der Herstellung kalibriert, so dass das Sensorausgangssignal dem Radwinkel entspricht. Ein Impulsgenerator gibt eine Anzahl von Impulsen aus, die beispielsweise einer spezifischen Winkeländerung entsprechen. Mit einem Impulsgenerator muss die Fahrzeugsteuereinheit daher zum Zeitpunkt der Herstellung so kalibriert werden, dass die Steuereinheit mit dem Zählen von Impulsen beginnt, wenn sich die Räder in einer bekannten Position befinden.
  • Das Lenksystem weist deshalb vorteilhafterweise sowohl einen Sensor, der eine Winkelinformation bereitstellt, als auch einen Sensor auf, der beispielsweise eine vorherbestimmte Kalibrierungsposition des Rades anzeigt, wenn das Rad geradeaus nach vorne zeigt. Dies bedeutet, dass der Sensor, der die Winkelinformation bereitstellt, immer dann geprüft werden kann, wenn sich das Rad in der vorherbestimmten Kalibrierungsposition befindet. Dieser Sensor wird während der Herstellung eingestellt oder kann in den Achsschenkelbolzen so integriert werden, dass er nicht wieder eingestellt werden muss. Mit geeignet gewählten Toleranzen und Sensoren bedeutet dies, dass die Radwinkel an dem Fahrzeug während der Produktion nicht mechanisch eingestellt werden müssen.
  • Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Lenksystem mit einem Sensor versehen, der die auf das Rad wirkende Seitenkraft erfasst. Dieser Sensor ist geeigneterweise an dem Achsschenkel angebracht. Dieser Sensor kann zur Einstellung der Winkel der Räder relativ zueinander verwendet werden, der so genannten Spureinstellung. Normalerweise sind die Vorderräder an einem Fahrzeug etwas nach innen gewinkelt, d. h. die Räder haben eine Vorspur von beispielsweise 1,5 mm/m. Hierdurch wird das Fahrzeug bei geringen Geschwindigkeiten leichter handhabbar. Dies bedeutet auch, dass eine Kraft auf die Räder wirkt, wenn sie angetrieben werden. Es ist diese Kraft, die von dem Sensor gemessen wird. Bei höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise über 40 km/h, ist es vorteilhaft, die Vorspur vollständig zu kompensieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Lenksystem die Räder etwas auseinanderdreht, so dass die auf die Räder wirkende Seitenkraft null wird, d. h. so dass die Räder gerade nach vorne zeigen. Einer der Vorteile von diesem ist die Reduzierung des Reifenabnutzung.
  • Bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform kann das Setzen oder die Kalibrierung der Vorspur und der Radwinkel auch automatisch durchgeführt werden. Dies wird durch Messen der auf die Räder wirkenden Seitenkraft bei einer bestimmten Geschwindigkeit durchgeführt, beispielsweise beim Fahren auf einer Hauptstraße. Wenn die Räder so eingestellt sind, dass keine Kraft auf die Räder wirkt, bedeutet dies, dass die Räder gerade nach vorne zeigen. Diese Position der Räder kann dann als Kalibrierungsposition verwendet werden, in der die Räder gerade nach vorne zeigen. Aus dieser Position können dann die Winkel des Rades auf den gewünschten Wert eingestellt werden.
  • Bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenksystems können die Lenkwinkel und die Radsperre leicht auf äußere Parameter eingestellt werden. Somit kann bei hoher Geschwindigkeit ein bestimmter Lenkradwinkel in einer geringeren Radschwenkbewegung resultieren, was progressive Lenkung genannt wird. Gleichzeitig kann die Lenkung sehr leicht durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug stationär ist, oder beim Manövrieren. Es ist außerdem möglich, die Radschwenkbewegung unabhängig einzustellen. Wenn ein Fahrzeug eine Kurve fährt, müssen die Räder unterschiedliche Radwinkel aufweisen, wobei diese Möglichkeit als Ackermann-Lenken bekannt ist. Der optimale Ackermann-Lenkwinkel für ein Fahrzeug hängt u. a. von dem Fahrzeugradstand ab. Für einen Bereich von Fahrzeugen sollte dieser Ackermann-Lenkwinkel auf die betreffenden unterschiedlichen Radstände und Rad konfigurationen eingestellt werden. Um für jedes Fahrzeug einen optimalen Ackermann-Lenkwinkel zu schaffen, sind deshalb eine Anzahl verschiedener Dinge erforderlich. Ein Fahrzeughersteller kann außerdem einen Ackermann-Lenkwinkel an allen Fahrzeugen haben, unabhängig von der Radkonfiguration oder von den Radständen. Dies bedeutet, dass die Winkel der Räder bezüglich zueinander nicht optimal sind, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt. Mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem kann der Ackermann-Lenkwinkel leicht auf das Optimum für alle Fahrzeugvarianten eingestellt werden.
  • Noch ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Lenksystems besteht darin, dass die maximale Radschwenkbewegung für das Fahrzeug vergrößert werden kann. Dies ist zum Teil der Fall, weil ein erfindungsgemäßes Lenksystem kompakter ist als ein herkömmliches Lenksystem, und zum Teil, weil die maximale Radschwenkbewegung für unterschiedliche Fahrzeugvarianten optimiert werden kann. Die maximale Radschwenkbewegung ist in einem für das Fahrzeug spezifischen Datensatz gespeichert, in dem die Radschwenkbewegung entsprechend der Ausrüstung eingestellt werden kann, die gerade an diesem Fahrzeug vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass die Radschwenkbewegung an unterschiedlichen Fahrzeugvarianten als Funktion der Reifengröße, der Aufhängung, des Radstandes, etc. maximiert werden kann, ohne dass die Räder auf irgendeinen Teil des Fahrzeugs treffen. Dies bedeutet, dass jedes Fahrzeug die größtmögliche Radschwenkbewegung haben kann, d. h. den kleinstmöglichen Wendekreisradius.
  • Bei einer vierten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenksystems ist das Lenksystem mit zwei Krafteinheiten in Form von beispielsweise zwei Motoren versehen. Dies kann in verschiedener Hinsicht vorteilhaft sein. Erstens kann es einfacher sein, zwei kleinere Motoren unterzubringen als einen größeren Motor. Zweitens gibt es eine bestimmte Redundanz in dem System, falls ein Motor defekt werden sollte. Außerdem können zwei Motoren so gesteuert werden, dass sie einander spannen, d. h. dass jegliches Spiel in der Kraftübertragung kompensiert werden kann. Die Motoren können entweder an einem der Schenkel des Achsschenkels angebracht werden, oder ein Motor kann an jedem Schenkel angebracht werden.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Längsachsen des Achsschenkelbolzens 3 und des Motors 5 parallel sind. Hierdurch wird die Konstruktion der Kraftübertragung zwischen dem Motor und dem Achsschenkelbolzen erleichtert. Unter anderem aus Platzgründen und abhängig von der Konstruktion des Motors kann es vorteilhaft sein, den Motor in einem bestimmten Winkel bezüglich des Achsschenkelbolzens anzubringen. Die Kraftübertragung wird diesem Winkel entsprechend angepasst.
  • Bei einer fünften vorteilhaften Ausführungsform ist das Lenksystem an einem unabhängig gefederten Aufhängungsarm angebracht, wie es in 2 gezeigt ist. Eine Kombinierung des erfindungsgemäßen Lenksystems mit einer unabhängigen Vorderradaufhängung ist besonders vorteilhaft, da diese keine feste Verbindung zwischen den zwei Rädern hat (in Form einer starren Vorderachse und eines Lenkgestänges). Dies bedeutet, dass der Motor vertikal ohne Bezug auf das Lenksystem und die Radaufhängung angeordnet werden kann. Der Motor kann deshalb weiter unten angeordnet werden. Darüber hinaus ermöglicht es ein unabhängig gefederter Aufhängungsarm, das Lenksystem leicht irgendwo an dem Fahrzeug anzubringen, wo es einen Bedarf für mehrere gelenkte Achsen gibt.
  • Der Vorteil eines erfindungsgemäßen Lenksystems wird noch deutlicher bei einem Fahrzeug mit zwei gelenkten Vorderachsen. Doppelte gelenkte Vorderachsen erzeugen normalerweise Probleme bei der Suche nach Platz für Gelenkgestänge und andere Lenkkomponenten. Bei einem erfindungsgemäßen Lenksystem können dieselben Komponenten auch für die zweite gelenkte Achse verwendet werden. Eine Einstellung des Lenksystems auf verschiedene Radschwenkbewegungen für jede Achse ist einfach, da jeder Motor unabhängig gesteuert wird. Der korrekte Datensatz für die in Frage stehende Fahrzeugkonfiguration wird bei der Produktion heruntergeladen. Hierdurch wird das Problem einer mechanischen Einstellung der Lenkschwenkbewegung beseitigt. Es sind auch keine unterschiedlichen Spezialausführungsformen für bestimmte Fahrzeugkombinationen mehr nötig.
  • Ein noch weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Lenksystems tritt auf, wenn das Fahrzeug mit einer gelenkten Hinterachse ausgerüstet ist. Eine solche gelenkte Hinterachse kann auch mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem konstruiert werden, das entweder auf einer Seite einer festen Hinterachse oder an zwei unabhängigen Radaufhängungen angebracht ist. Auch im Falle längerer Busse und von Gelenkbussen kann die Zugänglichkeit durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Lenksystems beträchtlich verbessert werden.
  • Bei einer zweiten Entwicklung des erfindungsgemäßen Lenksystems ist es auch möglich, ein Lenksystem an einem Hängerfahrzeug zu verwenden, das an das Fahrzeug gekoppelt werden kann. Dies kann bei Traktor-Hängerkombinationen vorteilhaft sein, die durch enge Straßen hindurchmüssen oder die häufig manövriert werden müssen. Die Möglichkeit, jedes Rad separat zu lenken, macht beispielsweise das Umdrehen beträchtlich einfacher. Wenn beispielsweise die Lenkradschwenkbewegung einen vorherbestimmten Wert überschreitet und die Geschwindigkeit gering ist und das Fahrzeug umgedreht wird, kann sich die Traktor-Hängereinheit "krabbenmäßig" bewegen, d. h. sich beim Manövrieren seitlich bewegen.
  • Bei einem ersten Beispiel einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Lenken eines Fahrzeugs umfasst das Fahrzeug zwei Achsschenkel, die jeweils an einem separaten Achsschenkelbolzen gelenkig gelagert sind. Jeder Achsschenkelbolzen ist an einem Element befestigt, das im Fahrzeug durch Federaufhängung angebracht ist, wie z. B. einer starren Vorderachse, oder ist an einem separaten, durch Federaufhängung an dem Fahrzeug angebrachten Element, beispielsweise einer unabhängigen Radaufhängung, befestigt. Eine Krafteinheit beispielsweise in Form eines Motors ist an dem jeweiligen Achsschenkel angebracht. Durch geeignetes Steuern des Motors kann jeder Achsschenkel bezüglich jedes Achsschenkelbolzens gedreht werden. Ein Motor kann ein hydraulischer Motor oder ein elektrischer Motor sein.
  • Jede Krafteinheit wird vorteilhafterweise durch ein Steuersignal von einer elektronischen Steuereinheit elektrisch gesteuert, die in dem Fahrzeug angeordnet ist. Durch Lieferung unabhängiger Steuersignale an jede Krafteinheit kann das Fahrzeug leicht gesteuert werden, wobei es u. a. möglich ist, die Radschwenkbewegung und die Radwinkel unabhängig für jede Krafteinheit einzustellen und sie auf unterschiedliche Fahrsituationen einzustellen. Ein Steuersignal kann beispielsweise eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit sein, so dass beispielsweise der Lenkradwinkel bezüglich der Radschwenkbewegung auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt werden kann.
  • Es ist außerdem möglich, die Krafteinheiten beispielsweise hydraulisch von einem Lenkgetriebe aus zu steuern.
  • Die Erfindung ist darf nicht als auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt betrachtet werden, es ist eine Anzahl weiterer Varianten und Modifizierungen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Patentansprüche möglich. Das Lenksystem kann auch beispielsweise für andere Arten eines Fahrzeugs verwendet werden, bei dem ein unabhängiges Radlenken vorteilhaft ist.

Claims (14)

  1. Lenksystem (1) für ein Fahrzeug, mit einem Achsschenkel (2), der auf einem Achsschenkelbolzen (3) gelenkig gelagert ist, wobei der Achsschenkelbolzen (3) zur Befestigung an einem Element (4) bestimmt ist, das durch eine Federaufhängung an dem Fahrzeug angebracht ist, und wenigstens einer Krafteinheit (5) zur Übertragung eines Drehmoments auf den Achsschenkelbolzen (3), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Krafteinheit (5) so an dem Achsschenkel (2) befestigt ist, dass sie zusammen mit dem Achsschenkel (2) bezüglich des Achsschenkelbolzens dreht.
  2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (1) außerdem Einrichtungen (6, 7) umfasst, die das Drehmoment von der Krafteinheit (5) auf den Achsschenkelbolzen (3) übertragen.
  3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (6, 7) zur Übertragung der Kraft von der Krafteinheit (5) auf den Achsschenkelbolzen (3) auch das Drehmoment der Krafteinheit (5) übersetzen.
  4. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (6, 7) eine Zahnradgetriebevorrichtung umfassen.
  5. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Krafteinheit (5) ein hydraulischer oder elektrischer Motor ist.
  6. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Krafteinheit (5) elektrisch steuerbar ist.
  7. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Krafteinheit (5) so angeordnet ist, dass die Längsachse der Krafteinheit (5) nicht parallel zur Längsachse des Achsschenkelbolzens (3) liegt.
  8. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem einen Sensor umfasst, der Informationen über die Winkeldifferenz zwischen dem Achsschenkel (2) und dem Achsschenkelbolzen (3) liefert.
  9. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem einen Sensor umfasst, der Informationen über das Drehmoment liefert, das auf den Achsschenkel (2) wirkt.
  10. Fahrzeug mit wenigstens zwei Lenksystemen nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
  11. Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs, das wenigstens zwei Achsschenkel umfasst, die jeweils auf einem separaten Achsschenkelbolzen gelenkig gelagert sind, wobei die Achsschenkelbolzen an einem oder mehreren Achselementen befestigt sind, die an dem Fahrzeug durch Federaufhängung angebracht sind, mit einem Schritt: – Drehen jedes Achsschenkels bezüglich des jeweiligen Achsschenkelbolzens mittels wenigstens zweier Krafteinheiten, die jeweils an einem separaten Achsschenkel der wenigstens zwei Achsschenkel angebracht sind.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, mit einem Schritt, – in dem jede Krafteinheit elektrisch durch ein Steuersignal gesteuert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, mit einem Schritt, – in dem unabhängige Steuersignale an jede Krafteinheit geliefert werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, mit einem Schritt, – in dem die Steuersignale eine Funktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugs sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022089834A1 (de) * 2020-10-30 2022-05-05 Robert Bosch Gmbh Einzelradsteller für ein kraftfahrzeug

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004034143B4 (de) * 2004-07-15 2008-12-24 Ab Skf Lenkeinrichtung zum Lenken eines Fahrzeugrads
FR2878806B1 (fr) * 2004-12-08 2008-06-27 Renault Sas Ensemble de direction
JP4624151B2 (ja) * 2005-03-24 2011-02-02 本田技研工業株式会社 自動車の操舵装置
JP4636256B2 (ja) * 2005-08-24 2011-02-23 株式会社ジェイテクト 転舵装置
ITMO20050258A1 (it) * 2005-10-11 2007-04-12 Ivan Borghi Gruppo di sterzatura per macchine operatrici, particolarmente carrelli elevatori, trattori, rimorchi e o simili
DE102006029587A1 (de) * 2006-06-28 2008-01-03 Jungheinrich Ag Verfahren zur Einstellung eines Lenkbereichs bei einer elektrischen Lenkung für ein Flurförderzeug
JP5615094B2 (ja) * 2010-08-25 2014-10-29 Ntn株式会社 ステアバイワイヤ式操舵装置
JP5639460B2 (ja) * 2010-12-20 2014-12-10 ヤンマー株式会社 トラクタのステアリング装置
WO2012133889A1 (ja) 2011-03-31 2012-10-04 シャープ株式会社 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置
JP2013103665A (ja) * 2011-11-16 2013-05-30 Nissan Motor Co Ltd インホイールモータ駆動車輪の転舵装置
ES2489341B1 (es) * 2012-09-07 2015-03-17 Microelectronica Maser, S.L. Sistema de direccion asistida para vehiculos
US20140361505A1 (en) * 2014-08-27 2014-12-11 Caterpillar Inc. Kingpin assembly for steering and suspension linkage assembly
US10113888B2 (en) * 2015-03-03 2018-10-30 Canon Kabushiki Kaisha Position detection apparatus, apparatus including the same and position detection method
EP3299258B1 (de) * 2016-09-23 2020-11-04 Dana Heavy Vehicle Systems Group, LLC Steer-by-wire lenkung
CN106335542B (zh) * 2016-09-30 2018-08-03 南京航空航天大学 四轮独立转向机构及工作方法
CN106741146A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 同济大学 麦弗逊悬架转向节设有转向电机的线控四轮独立转向***
JP7037315B2 (ja) * 2017-09-27 2022-03-16 Ntn株式会社 転舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両
JP6567633B2 (ja) 2017-11-28 2019-08-28 Ntn株式会社 転舵機能付ハブユニットおよびこれを備えた車両
US11034383B2 (en) * 2018-08-03 2021-06-15 Ford Global Technologies, Llc Vehicle including second steered axle
CN109050660B (zh) * 2018-09-05 2024-05-03 中信戴卡股份有限公司 一种汽车转向轮的转向节、转向装置及汽车
KR20210157534A (ko) * 2020-06-22 2021-12-29 현대자동차주식회사 서스펜션 결합 구조
DE202020104506U1 (de) * 2020-08-04 2021-11-08 Dana Italia S.R.L. Königszapfenanordnung
WO2022122067A1 (de) * 2020-12-11 2022-06-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Radmodul
KR102313267B1 (ko) * 2021-04-14 2021-10-14 서한산업(주) 전동식 독립 조향장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2400868A (en) * 1944-12-26 1946-05-28 Letourneau Inc Electric power steering mechanism
US4714140A (en) * 1986-03-17 1987-12-22 Hatton John H Multi-axis articulated all terrain vehicle
US4798394A (en) * 1986-10-15 1989-01-17 Dana Corporation Kingpin assembly for a vehicle steering axle
FR2629036B1 (fr) * 1988-03-23 1990-12-28 Peugeot Dispositif de pivotement d'une roue directrice de vehicule automobile
US5904365A (en) * 1997-09-11 1999-05-18 Dillon; Ben N. Combine with powered and steerable grain trailer
US6499752B1 (en) * 2000-08-07 2002-12-31 Dana Corporation Steer axle assembly
US6494471B2 (en) * 2001-01-09 2002-12-17 New Holland North America, Inc. Apparatus for sensing an angular position of a wheel of a vehicle about a steering axis
US6488114B1 (en) * 2001-02-12 2002-12-03 Balzer, Inc. Grain cart
NL1018301C2 (nl) * 2001-06-15 2002-12-17 Skf Ab Sensor in King-pin.
US6561307B1 (en) * 2001-12-28 2003-05-13 Meritor Heavy Vehicle Technology, Llc Independent suspension steering system
US6902176B2 (en) * 2003-02-03 2005-06-07 The Boler Company Steering knuckle and adjustable boss
US20060027986A1 (en) * 2004-08-03 2006-02-09 Ziech James F Method and apparatus for a rear wheel steer system for a vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022089834A1 (de) * 2020-10-30 2022-05-05 Robert Bosch Gmbh Einzelradsteller für ein kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
DE60320264D1 (de) 2008-05-21
EP1534575A1 (de) 2005-06-01
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WO2004016493A1 (en) 2004-02-26
US7204341B2 (en) 2007-04-17
US20060266574A1 (en) 2006-11-30
SE526090C2 (sv) 2005-07-05
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AU2003252602A1 (en) 2004-03-03
JP2005535498A (ja) 2005-11-24
ATE391656T1 (de) 2008-04-15
BR0313408A (pt) 2005-07-12

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