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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue und verbesserte
Vorrichtung zum Gebrauch beim Verschwenken lenkbarer Fahrzeugräder ansprechend
auf die Rotation eines Lenkrads. Die Vorrichtung umfasst erste und
zweite Hydraulikmotoren, die mit den lenkbaren Fahrzeugrädern verbunden
sind.
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Lenkbare
Fahrzeugräder
wurden zuvor durch ein Zahnstangen- und Ritzellenksystem verschwenkt.
Das Zahnstangen- und Ritzellenksystem kann einen Hydraulikmotor
umfassen, der mit den lenkbaren Fahrzeugrädern in einer in U.S. Patent
Nr. 3,709,099 offenbarten Art und Weise verbunden ist. Andere bekannte
Zahnstangen- und Ritzellenksysteme sind in U.S. Patent Nr. 4,887,683
und 5,851,015 offenbart.
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Lenkbare
Fahrzeugräder
wurden ebenfalls durch Steer-by-Wire-Lenksysteme verschwenkt. In einem
bekannten Steer-by-Wire-Lenksystem gab es keine mechanische Verbindung
zwischen einem Lenkrad und einer Lenkvorrichtung, die mit den lenkbaren
Fahrzeugrädern
verbunden ist. In mindestens einem bekannten Steer-by-Wire-Lenksystem
sendet eine Senderanordnung, die mit einem Lenkrad assoziiert ist,
ein Signal zu einer Empfängeranordnung, die
mit einer Lenkvorrichtung assoziiert ist, die mit den lenkbaren
Fahrzeugrädern
verbunden ist. Diese Lenkvorrichtung wird gemäß dem Signal betätigt, das von
der Empfängeranordnung
empfangen wird. Bekannte Steer-by-Wire-Lenksysteme sind in U.S. Patent Nr.
6,546,322 und 6,655,709 offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue und verbesserte
Vorrichtung zum Gebrauch beim Verschwenken lenkbarer Fahrzeugräder ansprechend
auf die manuelle Rotation eines Lenkrads. Die Vorrichtung umfasst
ers te und zweite Hydraulikmotoren vom Kolben- und Zylindertyp, die mit
den lenkbaren Fahrzeugrädern
und mit einem Mittelteil des Fahrzeugs verbunden sind. Bei der manuellen
Rotation eines Lenkrads ist ein Lenksteuerventil betätigbar,
um eine Strömungsmittelströmung zu
leiten, um die Extension bzw. Ausdehnung eines der Hydraulikmotoren
und die Retraktion bzw. das Zurückziehen
des anderen Hydraulikmotors zu bewirken.
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Die
Hydraulikmotoren können
Mittelachsen besitzen, die sich an dem Mittelteil des Fahrzeugs schneiden.
Wenn erwünscht,
kann ein zweites Ventil in Strömungsmittelverbindung
mit dem Hydraulikmotor verbunden sein, um während des Verschwenkens der
lenkbaren Fahrzeugräder
den Betrieb eines der Hydraulikmotoren in einem größeren Ausmaß zu bewirken
als den des anderen Hydraulikmotors.
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Obwohl
erwogen wird, dass viele unterschiedliche Typen von Lenkmechanismen
verwendet werden können,
ist in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein Zahnstangen- und Ritzel-Lenkmechanismus mit dem
Lenksteuerventil verbunden. Der Zahnstangen- und Ritzel-Lenkmechanismus
kann eine Anordnung von Zahnstangenzähnen umfassen, die auf einer
Kolbenstange einer der Motoren angeordnet sind, und die von einem
Zylinder des einen Motors eingeschlossen sein können.
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Eine
Lenkvorrichtung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist, kann in einem Steer-by-Wire-Lenksystem
verwendet werden. Jedoch kann die Lenkvorrichtung in anderen Systemen verwendet
werden. Zum Beispiel kann eine Lenkvorrichtung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist, in einem Lenksystem verwendet werden, in
dem es eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und der
Lenkvorrichtung gibt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorangegangenen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
bei einer Berücksichtigung
der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden
Zeichnungen offensichtlicher, in denen zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer Lenkvorrichtung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist und die die Beziehung der Hydraulikmotoren
vom Kolben- und Zylindertyp zu den lenkbaren Fahrzeugrädern darstellt;
und
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2 eine
schematische Darstellung, im Allgemeinen ähnlich 1, die eine
Beziehung der Hydraulikmotoren vom Kolben- und Zylindertyp zu lenkbaren
Fahrzeugrädern
und zu einem sekundären Steuerventil
darstellt.
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Beschreibung spezifischer,
bevorzugter
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Eine
Lenkvorrichtung 10 (1) ist betätigbar,
um lenkbare Vorderräder 12 und 14 eines
Fahrzeugs in einem Lenksystem zu verschwenken, das die Ackerman-Lenkprinzipien
anwendet. Die dargestellte Lenkvorrichtung 10 ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem.
Daher ist die Lenkvorrichtung 10 während normalen Betriebs ohne
eine mechanische Verbindung zwischen einem Lenkrad 18 und
den lenkbaren Fahrzeugrädern 12 und 14.
Jedoch kann die Lenkvorrichtung 10, wenn erwünscht, eine
mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den lenkbaren Fahrzeugrädern 12 und 14 besitzen.
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Die
Lenkvorrichtung 10 umfasst ein Ventil 24, das
mit dem Lenkrad 18 verbunden ist und durch dieses betätigt wird,
und einen Zahnstangen- und Ritzel-Servolenkmechanismus 26. Das
Ventil 24 ist mit dem Zahnstangen- und Ritzel-Servolenkmechanismus 26 durch
eine mechanische Verbindung verbunden, die schematisch bei 28 in 1 angezeigt
ist. Das Ventil 24 und der Zahnstangen- und Ritzel-Servolenkmechanismus 26 können in
einer in U.S.
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Patent
Nr. 3,709,099 offenbarten Art und Weise miteinander verbunden sein
und zusammenarbeiten. Alternativ können das Ventil 24 und
der Zahnstangen- und Ritzellenkmechanismus 26 in der in
U.S. Patent Nr. 5,582,207 offenbarten Art und Weise miteinander
verbunden sein und zusammenarbeiten.
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Zusätzlich zu
einer Verbindung mit dem Zahnstangen- und Ritzel-Servolenkmechanismus 26 ist
das Ventil 24 in Strömungsmittelverbindung
mit den Hydraulik-Servolenkmotoren 32 und 34 verbunden.
Somit ist das Ventil 24 in Strömungsmittelverbindung mit dem
Servolenkmotor 32 durch die Leitungen 38 und 40 verbunden. Ähnlich ist
das Ventil 24 in Strömungsmittelverbindung
mit dem Servolenkmotor 34 durch die Leitungen 42 und 44 verbunden.
Zusätzlich
zu der Verbindung mit den Servolenkmotoren 32 und 34 ist
das Ventil 24 mit einer Servolenk-Strömungsmittelpumpe 48 durch
eine Strömungsmittelversorgungsleitung 50 verbunden
und ist durch eine Ablaufleitung 54 mit einem Reservoir 52 verbunden.
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Bei
der Rotation des Lenkrads 18 wird ein Signal von einem
Sender (nicht gezeigt), der mit einem Lenkrad 18 verbunden
ist, zu einem Empfänger (nicht
gezeigt), der mit dem Ventil 24 verbunden ist, gesendet.
Der Sender und Empfänger,
die mit dem Lenkrad und dem Ventil 24 verbunden sind, besitzen die
gleiche Bauart und Betriebsart wie in U.S. Patent Nr. 6,655,709
beschrieben. Alternativ können
das Lenkrad 18 und das Ventil 24 in einer in U.S.
Patent Nr. 6,546,322 offenbarten Art und Weise miteinander verbunden
sein. Natürlich
kann, wenn erwünscht, eine
mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 18 und dem
Ventil 24 vorgesehen sein.
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Die
Servolenkmotoren 32 und 34 gehören zum Kolben- und Zylindertyp.
Der Servolenkmotor 32 umfasst einen Zylinder 60,
der einen Kolben 62 einschließt. Ähnlich umfasst der Servolenkmotor 34 einen
Zylinder 64, der einen Kolben 66 einschließt.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
sind die Zylinder 60 und 64 mit einem Mittelteil 68 einer
Tragachse 70 durch Verbin dungsglieder 72 und 74 verbunden.
Die lenkbaren Fahrzeugräder 12 und 14 sind
an gegenüberliegenden
Endteilen der Tragachse 70 in einer bekannten Art und Weise
an Schwenkverbindungen oder Achsschenkelbolzen 76 und 78 schwenkbar
verbunden. Statt in der schematisch in 1 dargestellten
Art und Weise mit der Tragachse 70 verbunden zu sein, können die
Zylinder 60 und 64 durch die Verbindungsglieder 72 und 74 mit
einem Rahmen oder einem Basisglied an einem Mittelteil des Fahrzeugs verbunden
sein.
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Die
Verbindungsglieder 72 und 74 sind mit dem Mittelteil 68 der
Tragachse 70 an einer einzigen Schwenkverbindung 82 verbunden.
Jedoch kann, wenn erwünscht,
eine Vielzahl der Schwenkverbindungen zwischen den Verbindungsgliedern 72 und 74 und
dem Mittelteil der Tragachse 70 vorgesehen sein. Die Schwenkverbindung 82 ist
in der Mitte zwischen den lenkbaren Fahrzeugrädern 12 und 14 angeordnet.
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Kolbenstangen 86 und 88 sind
fest an den Kolben 62 und 66 befestigt und erstrecken
sich von den Zylindern 60 und 64. Außenendteile
der Kolbenstangen 86 und 88 sind an Schwenkverbindungen 90 und 92 mit
den lenkbaren Fahrzeugrädern 12 und 14 verbunden.
Ein Kraftübertragungsglied 96 erstreckt sich
zwischen den Schwenkverbindungen 90 und 92 und
fungiert als eine Zugstange, um die lenkbaren Fahrzeugräder 12 und 14 miteinander
zu verbinden.
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Die
Servolenkmotoren 32 und 34 sind in einer Dreieckbeziehung
mit dem Kraftübertragungsglied 96 verbunden.
Die Servolenkmotoren 32 und 34 sind mit dem Mittelteil 68 der
Tragachse 70 an der Schwenkverbindung 82 verbunden.
Die Schwenkverbindung 82 ist an einer Stelle in der Mitte
zwischen den lenkbaren Fahrzeugrädern 12 und 14 angeordnet.
Wie zuvor erwähnt
wurde, kann eine getrennte Schwenkverbindung für jeden Servolenkmotor 32 und 34 vorgesehen
sein, und zwar an beabstandeten Stellen an dem Mittelteil der Tragachse 70 oder
einem Rahmenglied.
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Die
Servolenkmotoren 32 und 34 besitzen Längsmittelachsen 100 und 102,
die sich an der Schwenkverbindung 82 überschneiden. Die Mittelachse 100 des
Servolenkmotors 32 erstreckt sich durch die Schwenkverbindung 90 zwischen
dem Kraftübertragungsglied 96 und
dem lenkbaren Fahrzeugrad 12. Ähnlich erstreckt sich die Mittelachse 102 des
Servolenkmotors 34 durch die Schwenkverbindung 92 zwischen
dem Kraftübertragungsglied 96 und
dem lenkbaren Fahrzeugrad 14.
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Wenn
sich die Fahrzeugräder 12 und 14 in der
Geradeaus-Ausrichtung der 1 befinden,
erstreckt sich die Mittelachse des Kraftübertragungsglieds 96 parallel
zu einer Achse 106, die sich durch die Schwenkverbindungen 76 und 78 zwischen
den lenkbaren Fahrzeugrädern 12 und 14 und
den gegenüberliegenden
Endteilen der Tragachse 70 erstreckt. Die Achse 106 kann
mit einer Längsmittelachse
der Tragachse 70 zusammenfallen.
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Die
Mittelachsen 100 und 102 der Servolenkmotoren 32 und 34 verlaufen
in einem spitzen Winkel relativ zu dem Kraftübertragungsglied 96 und
der Mittelachse der Tragachse 70 geneigt. Während die lenkbaren
Fahrzeugräder 12 und 14 von
der Geradeaus-Ausrichtung der 1 geschwenkt
werden, werden sich die Winkel zwischen den Mittelachsen der Motoren 32 und 34 und
der Mittelachse 106 der Tragachse 70 natürlich verändern.
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Der
Zahnstangen- und Ritzel-Servolenkmechanismus 26 umfasst
ein drehbares Ritzelzahnrad 110, das mit dem Ventil 24 verbunden
ist. Das Ritzelzahnrad 110 ist in Zahneingriff mit einer
linearen Anordnung von Zahnstangezähnen 114 angeordnet. Die
Zahnstangenzähne 114 sind
auf der Kolbenstange 86 des Servolenkmotors 32 an
einer Stelle ausgebildet, die von dem Kolben 62 beabstandet
ist. Das Ritzel 110 ist um eine Achse drehbar, die sich
senkrecht zu der Mittelachse 100 des Motors 32 erstreckt. Bei
relativer Bewegung zwischen dem Kolben 62 und dem Motorzylinder 60 sind
die Zahnstangenzähne 114 auf
der Kolbenstange 86 wirksam, das Ritzel 110 zu
drehen.
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Der
Kolben 62 ist wirksam, um den Zylinder 60 des
Servolenkmotors 32 in eine zylindrische Kopfendkammer 118 mit
variablem Volumen und eine zylindrische Stangenendkammer 120 mit
variablem Volumen zu teilen. Ähnlich
ist der Kolben 66 wirksam, um den Zylinder 64 des
Servolenkmotors 34 in eine zylindrische Kopfendkammer 124 mit
variablem Volumen und eine zylindrische Stangenendkammer 126 mit
variablem Volumen zu teilen. Die Kolben 62 und 66 besitzen
den gleichen Durchmesser. Die Kolbenstangen 86 und 88 besitzen
die gleiche Querschnittsfläche.
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Das
Ritzel 110 und die Zahnstangenzähne 114 sind in der
Stangenendkammer 120 mit variablem Volumen des Servolenkmotors 32 angeordnet. Das
Ritzel 110 ist von dem Kolben 62 beabstandet. Ähnlich sind
die Zahnstangenzähne 114 von
dem Kolben 62 beabstandet. Das Ritzel 110 und
die Zahnstangenzähne 114 sind
jedoch dem Strömungsmitteldruck
in der Stangenendkammer 120 des Servolenkmotors 32 ausgesetzt.
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Das
Ritzel 110 ist mit dem Ventil 24 durch eine mechanische
Verbindung 28 verbunden, die die gleiche Konstruktion besitzt,
wie in U.S. Patent Nr. 3,709,099 offenbart. Alternativ kann das
Ritzel 110 mit dem Ventil 24 durch eine mechanische
Verbindung 28 verbunden sein, die die gleiche Konstruktion besitzt,
wie in U.S. Patent Nr. 5,582,207 offenbart ist. Unabhängig davon,
wie die mechanische Verbindung 28 das Ventil 24 mit
dem Ritzel 110 verbindet, resultiert der Betrieb des Servolenkmotors 32 mit
einer resultierenden Bewegung des Kolbens 62 in einer Rotation
des Ritzels.
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Wenn
das Ventil 24 durch Drehen des Lenkrads 18 betätigt wird,
wird entweder eine der Kopf- und Stangenendkammern 118 und 120 in
dem Servolenkmotor 32 mit dem relativ hohem Strömungsmitteldruck
von der Servolenkströmungsmittelpumpe 48 verbunden
oder die andere Kammer wird mit dem relativ niedrigem Strömungsmitteldruck
des Reservoirs 52 verbunden. Auf ähnliche Art und Weise wird bei
Betätigung
des Ventils 24 entweder die Kopfendkammer 124 oder
die Stangenendkammer 126 des Servolenkmotors 34 mit
dem relativ hohen Strömungsmitteldruck
von der Servolenkpumpe 48 verbunden und die andere Kammer
wird mit dem relativ niedrigen Strömungsmitteldruck des Reservoirs 52 verbunden.
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Wenn
sich das Fahrzeug vorwärts
bewegt, d.h. in der Richtung eines Pfeils 132 in 1 und nach
links verschwenkt werden soll (wie in 1 gezeigt),
wird das Lenkrad 18 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn
(wie in 1 gezeigt) gedreht. Dies führt zur
Betätigung
des Ventils 24, um den Strömungsmitteldruck in der Stangenendkammer 120 zu erhöhen und
den Strö-
mungsmitteldruck in der Kopfendkammer 118 des Servolenkmotors 32 zu
vermindern. Zur gleichen Zeit wird der Strömungsmitteldruck in der Kopfendkammer 124 des
Servolenkmotors 34 erhöht
und der Strömungsmitteldruck
in der Stangenendkammer 126 wird vermindert.
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Der
Kolben 62 in dem Servolenkmotor 32 bewegt sich
zu der Schwenkverbindung 82 hin, um die Größe der Stangenendkammer 120 zu
erhöhen
und die Größe der Kopfendkammer 118 zu
vermindern. Auf ähnliche
Art und Weise bewegt sich der Kolben 66 in dem Servolenkmotor 34 weg
von der Schwenkverbindung 82, um die Größe der Stangenendkammer 126 zu
vermindern und die Größe der Kopfendkammer 124 zu
erhöhen.
Während
dies geschieht, wird der Servolenkmotor 32 kontrahiert
und der Servolenkmotor 134 wird extendiert. Dies führt dazu, dass
die lenkbaren Fahrzeugräder 12 und 14 in
einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn um die Schwenkverbindungen 76 und 78 verschwenkt
werden. Während
die lenkbaren Fahrzeugräder 12 und 14 verschwenkt
werden, bewegt sich das Fahrzeug vorwärts und schwenkt nach links.
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Wenn
das Fahrzeug nach rechts verschwenkt werden soll, wird das Lenkrad 18 in
einer Richtung im Uhrzeigersinn gedreht, wie in 1 gezeigt
ist. Dies resultiert darin, dass der Strömungsmitteldruck in der Stangenendkammer 120 des
Servolenkmotors 32 abnimmt und der Strömungsmitteldruck in der Kopfendkammer 118 des
Servolenkmotors 32 steigt. Ähnlich erhöht sich der Strömungsmitteldruck
in der Stangenendkammer 126 des Servolenkmotors 34,
während
der Strömungsmitteldruck
in der Kopfendkammer 124 abnimmt. Dies führt zur
Extension des Servolenkmotors 32 und zur Kontraktion des
Servolenkmotors 34. Während
dies geschieht, werden die Fahrzeugräder 12 und 14 nach
rechts verschwenkt (wie in 1 gezeigt).
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Während des
Verschwenkens der lenkbaren Fahrzeugräder 12 und 14 entweder
nach links oder nach rechts, bewegt sich die Kolbenstange 86 relativ zu
dem Zylinder 60 des Servolenkmotors 32. Dies führt zu einer
Bewegung der Zahnstangenzähne 114 entlang
der Mittelachse 100 des Servolenkmotors 32 und
zur Rotation des Ritzels 110. Diese Drehbewegung des Ritzels 110 wird
durch die mechanische Verbindung 28 zu dem Ventil 24 übertragen.
Dies führt
dazu, dass das Ventil 24 betätigt wird, und zwar zu einem
Ausmaß,
das dem Ausmaß der
Rotation des Ritzels 110 und dem Betrieb der Servolenkmotoren 32 und 34 während der
Schwenkbewegung der lenkbaren Fahrzeugräder 12 und 14 entspricht.
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Ausführungsbeispiel der 2
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
wenn das Lenkrad 18 gedreht wird, die Servolenkmotoren 32 und 34 mit
dem gleichen Ausmaß betrieben.
Somit ist der Abstand, durch den sich der Kolben 62 relativ
zu dem Zylinder 60 bewegt, der gleiche wie der Abstand,
um den sich der Kolben 66 relativ zu dem Zylinder 64 bewegt.
Natürlich
wird der Servolenkmotor 32 in der entgegengesetzten Richtung
zu dem Servolenkmotor 34 betrieben.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das in 2 dargestellt ist, werden die
Servolenkmotoren, die mit den lenkbaren Fahrzeugrädern verbunden
sind, während
der Verschwenkbewegung der lenkbaren Fahrzeugräder in unterschiedlichen Ausmaßen betrieben,
um zu ermöglichen,
dass ein perfektes oder zumindest verbessertes Lenken gemäß den Ackerman-Lenkprinzipien
erreicht wird. Gemäß den Ackerman-Lenkprinzipien
ist es wünschenswert, dass
die lenkbaren Fahrzeugräder
durch konzentrische Bögen
schwenken. Dies führt
daraus, dass sich das lenkbare Fahrzeugrad auf der Innenseite einer Schwenkung
entlang eines Bogens mit kleinerem Krümmungsradius bewegt als ein
Rad auf der Außenseite
der Schwenkung. Um es dem Rad auf der Innenseite der Schwenkung
zu ermöglichen,
einem Bogen mit einem kleineren Radius zu folgen als das Rad an
der Außenseite
der Schwenkung, muss das Rad auf der Innenseite der Schwenkung durch
eine größere gebogene
Distanz von der Geradeaus-Position verschwenkt werden, als ein Rad
auf der Außenseite
der Schwenkung. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird dies erreicht, indem einer der Servolenkmotoren
in einem größeren Ausmaß betrieben
wird als der anderen Servolenkmotor.
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Da
das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung
im Allgemeinen dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ähnlich
ist, werden ähnliche
Bezugszeichen verwendet, um ähnliche
Komponenten zu identifizieren, wobei der Suffixbuchstabe „a" den Bezugszeichen
der 2 zugeordnet ist, um Verwirrung zu vermeiden.
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Eine
Lenkvorrichtung 10a ist betätigbar, um lenkbare Fahrzeugräder 12a und 14a bei
Drehung eines Lenkrads 18a zu verschwenken. Das Lenkrad 18a ist
mit einem Lenksteuerventil 24a verbunden. Das Lenksteuerventil 24a ist
mit einem Servolenkmechanismus verbunden, der dem Zahnstangen- und Ritzel-Servolenkmechanismus 26 der 1 entspricht.
Obwohl es als wünschenswert
erscheint, einen Servolenkmechanismus vorzusehen, der die gleiche
Konstruktion und den gleichen Betriebsmodus wie der Servolenkmechanismus 26 der 1 besitzt,
wird erwogen, dass ein Servolenkmechanismus mit einer unterschiedlichen
Konstruktion dem Lenksteuerventil 24a zugeordnet sein kann.
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Das
Lenksteuerventil 24a (2) ist mit
den Servolenkmotoren 32a und 34a verbunden. Der
Servolenkmotor 32a umfasst einen Zylinder 60a,
der mit einem Mittelteil 68a einer Tragachse 70a durch
ein Verbindungsglied 72a verbunden ist. Ein Kolben 62a ist
innerhalb eines Zylinders 60a angeordnet und ist mit dem
lenkbaren Fahrzeugrad 12a durch eine Kolbenstange 86a verbunden.
Die Kolbenstange 86a ist schwenkbar mit dem lenkbaren Fahrzeugrad 12a an einer
Schwenkverbindung 90a verbunden. Eine Leitung 38a verbindet
eine Stangenendkammer 120a des Servolenkmotors 32a in
Strömungsmittelverbindung
mit dem Lenksteuerventil 24a.
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Ähnlich umfasst
der Servolenkmotor 34a einen Zylinder 64a, der
mit dem Mittelteil 68a der Tragachse 70a durch
ein Verbindungsglied 74a verbunden ist. Ein Kolben 66a ist
in einem Zylinder 64a angeordnet und ist mit dem lenkbaren
Fahrzeugrad 14a durch eine Kolbenstange 88a verbunden.
Die Kolbenstange 88a ist schwenkbar mit dem lenkbaren Fahrzeugrad 14a an
einer Schwenkverbindung 92a verbunden. Eine Stangenendkammer 126a ist
mit dem Lenksteuerventil 24a durch eine Leitung 42a verbunden.
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Die
lenkbaren Fahrzeugräder 12a und 14a sind
an Schwenkverbindungen oder Achsschwenkbolzen 76a und 78a mit
gegenüberliegenden
Endteilen der Tragachse 70a verbunden. Die Verbindungsglieder 72a und 74a sind
an einer Schwenkverbindung 82a mit dem Mittelteil 68a der
Tragachse 70a verbunden. Die Schwenkverbindung 82a ist
in der Mitte zwischen den lenkbaren Fahrzeugrädern 12a und 14a angeordnet.
Obwohl nur eine einzelne Schwenkverbindung 82a gezeigt
ist, kann eine getrennte Schwenkverbindung für jeden der Servolenkmotoren 32a und 34a vorgesehen
sein. Wenn erwünscht,
kann die Schwenkverbindung 82a an einer anderen Komponente
des Fahrzeugs als der Tragachse 70a vorgesehen sein. Die
Mittelachsen der Servolenkmotoren 32a und 34a überschneiden
einander an der Schwenkverbindung 82a und erstrecken sich
in einem spitzen Winkel zu einer Längsmittelachse der Tragachse 70a.
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Das
Lenksteuerventil 24a ist durch eine Leitung 50a in
Strömungsmittelverbindung
mit der Servolenkpumpe 48a verbunden. Das Servolenksteuerventil 24a ist
mit einem Reservoir 52a durch die Leitung 54a verbunden.
Das Lenksteuerventil 24a ist durch die Leitungen 38a und 42a mit
den Servolenkmotoren 32a und 34a in Strömungsmittelverbindung verbunden.
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Ein
sekundäres
Steuerventil 200 umfasst ein Ventilgehäuse 202, in dem miteinander
verbundene Ventilspulen 204 und 206 angeordnet
sind. Bei der Erregung eines Elektromagneten 210 werden
beide Ventilspulen 204 und 206 nach links verschoben
(wie in 2 gezeigt). Ähnlich werden bei Erregung
des Elektromagneten 212 die Ventilspulen 204 und 206 beide
nach rechts verschoben. Eine Ventilkammer 216 ist zwischen
den Ventilspulen 204 und 206 angeordnet. Die Ventilkammer 216 ist
in Strömungsmittelverbindung
mit den Kopfendkammern 118a und 124a der Servolenkmotoren 32a und 34a durch
die Leitungen 222 und 224 verbunden.
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Das
sekundäre
Steuerventil 200 ist mit der Servolenkpumpe 48a und
dem Lenksteuerventil 24a durch eine Leitung 228 verbunden. Ähnlich ist
das se- kundäre
Steuerventil 200 mit dem Lenksteuerventil 24a und
dem Reservoir 52a durch eine Leitung 232 verbunden.
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Wenn
sich das Fahrzeug geradeaus bewegt, in der durch den Pfeil 132a in 2 angezeigten
Art und Weise, befinden sich das Lenksteuerventil 24a und
das sekundäre
Steuerventil 200 in ihren Anfangszuständen und die lenkbaren Fahrzeugräder befinden
sich in einer Geradeaus-Ausrichtung, wie in 2 gezeigt
ist. Wenn das Fahrzeug nach rechts geschwenkt werden soll (wie in 2 gezeigt),
wird das Lenksteuerventil 24a betätigt, um die Größe der Zumessöffnungen 240 und 242 mit
variabler Größe zu vermindern.
Gleichzeitig werden die Zumessöffnungen 246 und 248 mit
variabler Größe vergrößert. Dies
führt zu
einem Anstieg im Strömungsmitteldruck in
der Stangenendkammer 126a des Servolenkmotors 34a und
einer Abnahme im Strömungsmitteldruck
in der Stangenendkammer 120a des Servolenkmotors 32a.
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Der
Anstieg des Strömungsmitteldruck
in der Stangenendkammer 126a des Servolenkmotors 34a bewegt
den Kolben 66a zu der Schwenkverbindung 82a hin,
um das Rad 14a in einer Richtung im Uhrzeigersinn um die
Schwenkverbindung 78a zu verschwenken. Währen die
Größe der Stangenendkammer 126a des
Servolenkmotors 34a vergrößert wird, wird die Größe der Kopfendkammer 124a vermindert.
Dies führt
dazu, dass Strömungsmittel
von der Kopfendkammer 124a des Servolenkmotors 34a zu der
Kopfendkammer Kopfendkammer 124a des Servolenkmotors 34a zu
der Kopfendkammer 118a des Servolenkmotors 32a durch
die Leitung 224 geleitet wird. Während dies geschieht, wird
der Kolben 62a weg von der Schwenkverbindung 82a bewegt,
um das lenkbare Fahrzeugrad 12a in einer Richtung im Uhrzeigersinn
um die Schwenkverbindung 76a zu schwenken. Die Kopfendkammer 120a des
Servolenkmotors 32a nimmt in der Größe ab und Strömungsmittel
wird von dem Servolenkmotor 32a durch die Leitung 38a zu
dem Reservoir 52a durch die Zumessöffnung 246 mit variabler
Größe in dem
Lenksteuerventil 24a abgelassen.
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Da
das Fahrzeug nach rechts schwenkt (wie in 2 gesehen),
befindet sich das lenkbare Fahrzeugrad 14a auf der Innenseite
der Schwenkung. Daher muss das lenkbare Fahrzeugrad 14a,
um eine Lenkung gemäß den Ackerman
Prinzipien zu erreichen, durch einen größeren, bogenförmigen Abstand um
die Schwenkverbindung 78a geschwenkt werden als der bogenförmige Abstand,
um den das lenkbare Fahrzeugrad 12a um die Schwenkverbindung 76a schwenkt.
Dies wird durch die Erregung des Elektromagneten 212 erreicht,
um die Ventilspulen 204 und 206 nach rechts zu
bewegen (wie in 2 gezeigt), um die Leitungen 222 und 224 durch
die Leitung 232 in Strömungsmittelverbindung
mit dem Reservoir 52a zu setzen. Dies führt dazu, dass der Servolenkmotor 34a um
ein größeres Ausmaß kontrahiert
wird als der Servolenkmotor 32a extendiert wird. Daher
ist der Bogen, um den das lenkbare Fahrzeugrad 14a an der Innenseite
der Schwenkung schwenkt größer als
der Bogen, um den das lenkbare Fahrzeugrad 12a an der Außenseite
der Schwenkung schwenkt, um eine verbesserte Ackerman Lenkung zu
erhalten.
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Wenn
die lenkbaren Fahrzeugräder 12a und 14a nach
links geschwenkt werden sollen (wie in 2 gesehen),
wird das Lenksteuerventil 24a betätigt, um die Größe der Zumessöffnungen 240 und 242 mit
variabler Größe zu vergrößern und
um die Größe der Zumessöffnungen 246 und 248 mit
variabler Größe zu vermindern.
Dies führt
dazu, dass der Strömungsmitteldruck
in der Stangenendkammer 120a des Servolenkmotors 32a steigt
und der Strömungsmitteldruck
in der Stangenendkammer 126a des Servolenkmotors 34a sinkt.
Während
dies geschieht, strömt
Strömungsmittel
von der Kopfendkammer 118a des Servolenkmotors 32a durch
die Leitung 224 zu der Kopfendkammer 124a des
Servolenkmotors 34a.
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Um
zu bewirken, dass das lenkbare Fahrzeugrad 12a auf der
Innenseite der Schwenkung in einem größeren Ausmaß schwenkt als das lenkbare Fahrzeugrad 14a,
wird der Elektromagnet 212 erregt. Dies verbindet die Leitung 224 durch
die Leitung 222, das sekundäre Steuerventil 200 und
die Leitung 232 mit dem Reservoir 52a.
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Die
lenkbaren Fahrzeugräder 12a und 14a werden
zurück
zu dem Geradeaus-Zustand
der 2 gedrängt,
und zwar durch Zusammenarbeit zwischen den lenkbaren Fahrzeugrädern 12a und 14a und
der Lenkvorrichtung 10a. Die Geometrie der vorderen Achsschwenkbolzen 76a und 78a ist
derart, dass sich die vordere Tragachse 70a, wenn die lenkbaren
Fahrzeugräder 12a und 14a verschwenkt
werden, um einen kleinen Abstand anhebt. Die Anhebung der vorderen
Tragachse während
des Verschwenkens sieht potentielle Energie vor, um die lenkbaren
Fahrzeugräder 12a und 14a zurück zu dem
Geradeaus-Zustand
zu verschwenken. Zusätzlich
erzeugen, wenn sich das Fahrzeug bewegt, Seitenkräfte, die
an den Kontaktflächen
bzw. Kontaktelementen der lenkbaren Fahrzeugräder 12a und 14a erzeugt
werden, Momente an den lenkbaren Fahrzeugrädern, die sie zurück zu dem
Geradeaus-Zustand drängen.
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Wenn
sich die lenkbaren Fahrzeugräder 12a und 14a entweder
in dem Geradeaus-Zustand der 2 oder einem
verschwenkten Zustand befinden, wird der Steuer-Strömungsmitteldruck
von der Servolenkpumpe 48a zu dem Lenksteuerventil 24a geleitet.
Dies führt
dazu, dass der Strömungsmitteldruck
durch die Leitungen 38a und 42a zu der Stangenendkammer 120a in
dem Servolenkmotor 32a und zu der Stangenendkammer 126a in
dem Servolenkmotor 34a gelenkt wird. Dem Steuer-Strömungsmitteldruck
in den Stangenendkammern 120a und 126a wirkt der
Strömungsmitteldruck
in den Kopfendkammern 118a und 124a der Servolenkmotoren 32a und 34a entgegen.
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Wenn
die lenkbaren Fahrzeugräder 12a und 14a geschwenkt
wurden, werden Rückstellkräfte, die auf
das Fahrzeugrad auf der Außenseite
der Schwenkung wirken, zu dem Steuer-Strömungsmitteldruck in der zugeordneten
der Stangenendkammern 120a oder 126a in einem
Servolenkmotor 32a oder 34a addiert. Der zusätzliche
Strömungsmitteldruck
in der Stangenendkammer 120a oder 126a, die dem
lenkbaren Fahrzeugrad 12a oder 14a an der Außenseite
der Schwenkung zugeordnet ist, resultiert in einem Anstieg im Strömungsmitteldruck
in einer zugeordneten Kopfendkammer 118a oder 124a.
Der erhöhte
Strömungsmitteldruck
in der Kopfendkammer 118a oder 124a wird zu der
Leitung 224 übertragen. Der
Strömungsmitteldruck
in der Leitung 224 kann als auf eine Zugstange wirkend
betrachtet werden, die mit den Veränderungen im Strömungsmitteldruck in
ihrer Länge
verändert
wird
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Wenn
die lenkbaren Fahrzeugräder 12a und 14a entweder
von einer Linksschwenkung oder einer Rechtsschwenkung zu dem Geradeauszustand
der 2 zurückkehren
sollen, wird der Elektromagnet 210 erregt; um die Ventilspule 204,
wie in 2 gezeigt, nach links zu bewegen. Dies führt dazu,
dass die Leitung 224, die die Kopfendkammern 118a und 124a der
Servolenkmotoren 32a und 34a miteinander verbindet,
mit der Servolenk-Strömungsmittelversorgungspumpe 48a durch
die Leitung 228, das Lenksteuerventil 200 und
die Leitung 222 verbunden wird. Während dies geschieht, werden
die Motoren 32a und 34a zurück zu ihren Anfangszuständen, dargestellt
in 2, betrieben. Wenn die Motoren 32a und 34a zu
ihren Anfangszuständen
zurückgekehrt sind
und die Fahrzeugräder 12a und 14a geradeaus gerichtet
sind, befindet sich das sekundäre
Steuerventil 200 in dem in 2 dargestellten
geschlossenen oder Anfangszustand.
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Die
Elektromagneten 210 und 212 werden als eine Funktion
der Richtung und des Ausmaßes der
Drehung des Lenkrads 18a erregt. Das Lenkrad 18a ist
mit einer Codiereinrichtung 272 verbunden. Die Codiereinrichtung 272 besitzt
ein Ausgangssignal, das zu einer Steuervorrichtung 274 gesendet wird.
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Wenn
das Ausgangssignal der Codiereinrichtung 272 anzeigt, dass
das Lenkrad 270 über eine
vorbestimmte Distanz entweder in eine Richtung im Uhrzeigersinn
oder gegen den Uhrzeigersinn von einem Anfangszustand gedreht wird,
erregt die Steuervorrichtung 274 den Elektromagneten 212,
um es zu ermöglichen,
dass Strömungsmittel
aus der Leitung 224, die die Kopfendkammern 118a und 124a der
Lenkmotoren 32a und 34a verbindet, fließt. Wenn die
Ausgangsgröße der Codiervorrichtung 272 anzeigt,
dass das Lenkrad 18a zurück zu dem Anfangszustand gedreht
wird, erregt die Steuervorrichtung den Elektromagneten 210,
um zu ermöglichen,
dass Strömungsmittel
von der Leitung 228 durch das sekundäre Steuerventil 200 zu
den Leitungen 222 und 224 fließt.
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Obwohl
das Ventil 24 der 1 nicht
als Zumessöffnungen
mit variabler Größe besitzend
dargestellt ist, besitzt das Ventil 24 Zumessöffnungen
mit variabler Größe entsprechend
den Zumessöffnungen 240, 242, 246 und 248 mit
variabler Größe des Ventils 24a.
Wenn erwünscht
kann das sekundäre
Steuerventil 200 in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, die in 1 dargestellt ist, verwendet
werden.
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Aus
obiger Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen,
Veränderungen
und Modifikationen entnehmen. Solche Verbesserungen, Veränderungen
und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt
werden.