DE102008060548A1

DE102008060548A1 - Sicherheitsvorrichtung für lenkbare Fahrzeughinterräder

Info

Publication number: DE102008060548A1
Application number: DE102008060548A
Authority: DE
Inventors: Kenneth A. West Lafayette Sherwin
Original assignee: TRW Automotive US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2009-07-30
Also published as: US20090145684A1

Abstract

Eine Lenkvorrichtung verschwenkt lenkbare Räder eines Fahrzeugs mit ersten und zweiten Sätzen lenkbarer Räder. Die Lenkvorrichtung weist erste und zweite Lenkanordnungen und einen Bremsmechanismus auf. Die erste Lenkanordnung ist betätigbar, um das Verschwenken des ersten Satzes lenkbarer Räder zu bewirken. Die zweite Lenkanordnung ist betätigbar, um das Verschwenken des zweiten Satzes lenkbarer Räder zu bewirken. Der Bremsmechanismus verriegelt den zweiten Satz lenkbarer Räder in Position, ansprechend auf ein Versagen der zweiten Lenkanordnung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Sicherheitsvorrichtung für lenkbare Fahrzeughinterräder.
Hintergrund der Erfindung
Fahrzeuglenksysteme zum Verschwenken von mehr als einem Satz lenkbarer Fahrzeugräder sind bekannt. Typischerweise ist ein derartiges Lenksystem ausgelegt, um einen vorderen Satz und einen hinteren Satz von Fahrzeugrädern zu verschwenken, und zwar ansprechend auf die Drehung eines Fahrzeughandlenkrades.
Ein derartiges Lenksystem kann einen Auswahlschalter zum Auswählen des Typs der Lenkung aufweisen, welcher durch das Lenksystem vorgesehen werden soll. Beispielsweise kann der Schalter eine erste Position aufweisen, die das Verschwenken des hinteren Satzes lenkbarer Räder verhindert, und eine zweite Position, die das Verschwenken des hinteren Satzes lenkbarer Räder gestattet. Wenn der Schalter in der zweiten Position angeordnet ist, d. h. das Verschwenken des hinteren Satzes lenkbaren Räder wird zugelassen, resultiert die Drehung des Fahrzeuglenkrades im Verschwenken des vorderen Satzes lenkbarer Räder, und die Drehung des Handrades über eine vorbestimmte Winkelposition hinaus resultiert in der Drehung von sowohl dem vorderen Satz als auch dem hinteren Satz der lenkbaren Räder.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung zum Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs mit ersten und zweiten Sätzen lenkbarer Räder. Die Lenkvorrichtung weist erste und zweite Lenkanordnungen und einen Bremsmechanismus auf. Die erste Lenkanordnung ist betätigbar, um das Verschwenken des ersten Satzes der lenkbaren Räder zu bewirken. Die zweite Lenkanordnung ist betätigbar, um das Verschwenken des zweiten Satzes der lenkbaren Räder zu bewirken. Der Bremsmechanismus verriegelt den zweiten Satz lenkbarer Räder in Position, und zwar ansprechend auf das Versagen der zweiten Lenkanordnung.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung spricht eine Lenkvorrichtung auf die Drehung eines Lenkrades zum Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs mit ersten und zweiten Sätzen lenkbarer Räder an. Die Lenkvorrichtung umfasst eine erste Lenkanordnung, eine zweite Lenkanordnung, einen Sensor und einen Bremsmechanismus. Die erste Lenkanordnung ist betätigbar, um das Verschwenken des ersten Satzes der lenkbaren Räder zu bewirken. Die erste Lenkanordnung ist ansprechend auf die Drehung des Lenkrades betätigbar. Die zweite Lenkanordnung ist betätigbar, um das Verschwenken des zweiten Satzes der lenkbaren Räder zu bewirken. Der zweite Lenkmechanismus ist ansprechend auf die Drehung des Lenkrades betätigbar. Der Sensor fühlt eine Lenkposition des ersten Satzes lenkbarer Räder ab und liefert ein Lenksignal, das eine Anzeige für die abgefühlte Lenkposition bildet. Der Bremsmechanismus verriegelt den zweiten Satz lenkbarer Räder in Position, und zwar ansprechend auf ein Versagen der zweiten Lenkanordnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorangegangenen und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten des Gebietes, auf das sich die vorliegenden Erfindung bezieht, beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich werden. In den Zeichnungen zeigt:
1 ein schematisches Blockdiagramm, welches eine Lenkvorrichtung darstellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
2 eine Darstellung eines Beispiels eines integralen Lenkgetriebes, teilweise geschnitten, des Typs, der mit einer Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
3 eine Ansicht entlang der Linie 3-3 in 2;
4 eine Ansicht entlang der Linie 4-4 in 2;
5 eine Flussdiagramm, welches ein Beispiel eines Steuerprozesses darstellt, der von einer Steuervorrichtung der Lenkvorrichtung der 1 durchgeführt werden kann; und
6 ein Beispiel einer Reibungsbremse, die mit der Lenkvorrichtung der 1 verwendet werden kann.
Detaillierte Beschreibung eines Beispiels der Erfindung
1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches ein Beispiel der Lenkvorrichtung 10 darstellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Lenkvorrichtung 10 ist an einem Fahrzeug 12 mit einem vorderen Satz 14 lenkbarer Räder und einem hinterem Satz 16 lenkbarer Räder angebracht. Der vordere Satz 14 lenkbarer Räder weist Räder 14a und 14b auf und der hintere Satz 16 lenkbarer Räder weist Räder 16a und 16b auf. Die Räder 14a und 14b sind an gegenüberliegenden Enden einer Vorderachse 18 montiert, und zwar derart, dass der Betrieb der vorderen Lenkverbindung 36 in einem Verschwenken der Räder 14a und 14b resultiert. In ähnlicher Weise sind die Räder 16a und 16b an den gegenüberliegenden Enden einer Hinterachse 20 montiert, und zwar derart, dass der Betrieb eines hinteren Lenkgetriebes 38 in einem Verschwenken der Räder 16a und 16b resultiert.
Die Lenkvorrichtung 10 weist einen vorderen Lenkmechanismus 22, beispielsweise ein vorderes Lenkgetriebe, und einen hinteren Lenkmechanismus 24, beispielsweise ein hinteres Lenkgetriebe, auf. Das vordere Lenkgetriebe 22 und das hintere Lenkgetriebe 24 können integrale Lenkgetriebe sein. Ein beispielhaftes in tegrales Lenkgetriebe 34, das für das vordere Lenkgetriebe 22 und das hintere Lenkgetriebe 24 verwendet werden kann, ist in 2 dargestellt.
Das integrale Lenkgetriebe 34 der 2 weist ein Gehäuse 42 und einen Antriebsmechanismus 44 auf. Der Antriebsmechanismus 44 wird ansprechend auf die Drehung einer Antriebs- bzw. Eingangswelle 40 des integralen Lenkgetriebes 34 bewegt. Der Antriebsmechanismus 44 weist ein Sektorzahnrad 46 mit einer Vielzahl von Zähnen 48 auf. Das Sektorzahnrad 46 ist an der Abtriebs- bzw. Ausgangswelle 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 Lenkhebel (nicht gezeigt) verbunden, der seinerseits mit der Lenkverbindung verbunden ist, die mit dem integralen Lenkgetriebe 34 assoziiert ist. Die Lenkverbindung, die schematisch bei 36 gezeigt ist (1), die mit dem vorderen Lenkgetriebe 22 assoziiert ist, weist die Vorderachse 18 auf und die Lenkverbindung, schematisch bei 38 gezeigt, die mit dem hinteren Lenkgetriebe 24 assoziiert ist, weist die Hinterachse 20 auf. Somit wird, wenn sich das Sektorzahnrad 46 dreht, die Abtriebswelle 50 gedreht, um die assoziierte Lenkverbindung 36 oder 38 zu betreiben. Als eine Folge wird die assoziierte Lenkverbindung 36 oder 38 betrieben und die lenkbaren Räder 14a und 14b oder 16a und 16b, die mit der Achse 18 oder 20 assoziiert sind, werden verschwenkt. Die Lenkverbindungen 36 und 38 können durch lineares Bewegen der Achsen 18 und 20 betrieben werden.
Das integrale Lenkgetriebe 34 weist ferner einen Hydraulikmotor 52 zum Bewegen des Antriebsmechanismus 44 auf. 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 Kammerteile 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 Abdichtung zwischen den entsprechenden Kammerteilen 60 und 62 und ist zu einer axialen Bewegung innerhalb der Kammer 56 in der Lage.
Eine Reihe von Zahnstangenzähnen 64 ist an dem Umfang des Kolbens 58 gebildet. Die Zahnstangenzähne 64 wirken als ein Ausgang für den Hydraulikmotor 52 und stehen in Zahneingriff mit den Zähnen 48, die auf dem Sektorzahnrad 56 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.
Eine Pumpe (nicht gezeigt) liefert Hydraulikströmungsmittel von einem Reservoir (nicht gezeigt) an den Hydraulikmotor 52. Typischerweise treibt der Motor (nicht gezeigt) des Fahrzeugs die Pumpe an. Die Pumpe könnte jedoch auf andere Weise angetrieben werden, beispielsweise durch einen fest zugeordneten Elektromotor. Die Pumpe treibt Hydraulikströmungsmittel in einen Einlass (nicht gezeigt) des Gehäuses 42. Der Einlass leitet den Fluss des Strömungsmittels zu einem Richtungssteuerventil bzw. Wegeventil 66, welches im Detail in 3 gezeigt ist.
Das Wegeventil 66 lenkt das Strömungsmittel zu einem geeigneten Kammerteil 60 oder 62 des Hydraulikmotors 52. Der Fluss des Hydraulikströmungsmittels zu einem der Kammerteile 60 oder 62 hin erhöht den Druck innerhalb des entsprechenden Kammerteils 60 oder 62. Wenn der Druck eines Kammerteils 60 oder 62 relativ zu dem Druck des anderen Kammerteils 60 oder 62 ansteigt, bewegt sich der Kolben 58 axial, bis der Druck innerhalb der Kammerteile 60 und 62 wieder ausgeglichen ist. Während sich der Kolben 58 axial bewegt, erhöht sich das Volumen des einen Kammerteils, beispielsweise des Kammerteils 60, und das Volumen des anderen Kammerteils, beispielsweise des Kammerteils 62, nimmt ab. Der abnehmende Kammerteil wird abgelassen, um zu gestatten, dass ein Teil des Strömungsmittels, das in dem abnehmende Kammerteil enthalten ist, entweicht. Das entweichende Strömungsmittel verlässt das Gehäuse 42 über eine Rückführung (nicht gezeigt) und wird in das Reservoir hinein geleitet.
Ein beispielhaftes Wegeventil 66 ist in 3 gezeigt. Das Wegeventil 66 enthält einen Ventilkernteil 68 und einen Ventilhülsenteil 70. Ein Teil des Ventilkernteils 68 ist innerhalb des Ventilhülsenteils 70 enthalten und ist relativ zu diesem drehbar.
Der Ventilhülsenteil 70 weist drei radial gerichtete Durchlässe 72 auf, die sich von einem Außenumfang des Ventilhülsenteils 70 zu einem Innenumfang des Ventilhülsenteils erstrecken. Jeder dieser radialen Durchlässe 72 wird mit Strömungsmittel versorgt, das durch den Einlass in das Gehäuse 42 eintritt. Zwei sich axial erstreckende Nuten 74 und 76 sind mit jedem radialen Durchlass 72 assoziiert. Die sich axial erstreckenden Nuten 74 und 76 sind auf dem Innenumfang des Ventilhülsenteils 70 gelegen. Wie in 3 gezeigt, ist eine Nut 76 im Uhrzeigersinn von jedem radialen Durchlass 72 gelegen und eine Nut 74 ist gegen den Uhrzeigersinn von jedem radialen Durchlass 72 gelegen. Die Nuten 74 und 76 befinden sich im gleichen Abstand von den entsprechenden radialen Durchlässen 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, welcher sich radial nach außen durch den Ventilhülsenteil 70 erstreckt. Jede Nut 74 und 76 und der assoziierte Durchlass 78 und 80 sind mit einem speziellen Kammerteil 60 und 62 des Hydraulikmotors 52 assoziiert. Mit Bezugnahme auf 3 werden beispielsweise jede Nut 76 und der assoziierte Durchlass 80, die unmittelbar im Uhrzeigersinn von einem radialen Durchlass 72 gelegen sind, Hydraulikströmungsmittel an den Kammerteil 62 liefern, wohingegen jede Nut 74 und der assoziierte Durchlass 78, die unmittelbar gegen den Uhrzeigersinn von einem radialen Durchlass 72 gelegen sind, Hydraulikströmungsmittel an den Kammerteil 60 liefern werden.
Sechs Nuten 82 sind um den Außenumfang des Ventilkernteils 68 herum gelegen. Der Ventilkernteil 68 weist ebenfalls sechs Vorsprünge 84 oder Stege auf. Ein Vorsprung 84 teilt benachbarte Nuten 82 auf dem Außenumfang des Ventilkernteils 68. Die Seitenwände des Vorsprungs 84 bilden die Seitenwände der Nuten 82.
Wenn der Ventilkernteil 68 relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 gelegen ist, und zwar derart, dass jeder Vorsprung 84 des Ventilkernteils 68 relativ zu einer entsprechenden Nut 74 oder 76 des Ventilhülsenteils 70 zentriert ist, befindet sich das Wegeventil 66 in einer neutralen Position. 3 stellt das Wegeventil 66 in der neutralen Position dar. In der neutralen Position ist der Druck innerhalb jedes Kammerteils 60 und 62 des Hydraulikmotors 52 gleich, sodass sich der Kolben 58 stationär befindet. Wenn der Ventilkernteil 68 relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 gedreht wird, wird der Zugang zu einer der zwei assoziierten Nuten 74 oder 76 des Ventilhülsenteils 70 durch einen Vorsprung 84 des Ventilkernteils 68 beschränkt bzw. begrenzt, während der Zugang zu der anderen der zwei assoziierten Nuten 74 oder 76 vergrößert wird. Dies gestattet, dass eine größere Menge von Hydraulikströmungsmittel zu der offenen Nut 74 oder 76 hin fließt, was in einem Anstieg im Druck des entsprechenden Kammerteils 60 oder 62, der mit der Nut 74 oder 76 assoziiert ist, resultiert. Als eine Folge des erhöhten Druckes innerhalb des entsprechenden Kammerteils 60 oder 62 wird der Kolben 58 des Hydraulikmotors 52 bewegt.
Angenommen, dass der Ventilkernteil 68, wie in 3 gezeigt, im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird beispielsweise die Nut 74 des Ventilhülsenteils 70, die auf der gegen den Uhrzeigersinn gelegenen Seite des radialen Durchlasses 72 gelegen ist, blockiert und die Nut 76, die auf der im Uhrzeigersinn gelegenen Seite des radialen Durchlasses 72 gelegen ist, wird geöffnet. Somit wird eine größere Menge von Hydraulikströmungsmittel zu der offenen Nut 76 hin 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. Als eine Folge wird der Kolben 58 in einer axialen Richtung bewegt, nach links in 2, und dreht das Sektorzahnrad 46, wodurch bewirkt wird, dass die lenkbaren Räder des Fahrzeugs in der geeigneten Richtung verschwenkt werden.
Der Kolben 58 des Hydraulikmotors 52 enthält eine Bohrung 86 (2), die zu dem Richtungssteuerventil bzw. Wegeventil 66 hin offen ist. Der Ventilhülsenteil 70 und ein Nachfolgeglied 88 bilden eine integrale einstückige Einheit, die zur Drehung 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 von Kugeln 90 verbindet den mit Gewinde versehenen Außenumfang des Nachfolgeglieds 88 mit einem Innengewinde 92, das in der Bohrung 86 des Kolbens 58 gebildet ist. Als eine Folge der verbindenden Vielzahl von 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 bringt das Wegeventil 66 zu der neutralen Position zurück.
Der Ventilkernteil 68 des Wegeventils 66 ist fest mit der Antriebswelle 40 (2) verbunden. Ein erstes Ende 96 einer Torsionsstange 94 ist relativ zu der Eingangs- bzw. Antriebswelle 40 und zu dem Ventilkernteil 68 fixiert. 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 dem Ventilkernteil 68, wie in den 2–4 gezeigt.
Wenn der Widerstand gegenüber dem Verschwenken der lenkbaren Räder des Fahrzeugs unterhalb einem vorbestimmte Niveau liegt, wird die Drehung der Eingangswelle 40 des integralen Lenkgetriebes 34 durch die Torsionsstange 94 übertragen und bewirkt die Drehung des Nachfolgeglieds 88. Als eine Folge bleibt das Wegeventil 66 in der neutralen Position. Die Drehung des Nachfolgeglieds 88 bewirkt die Bewegung des Kolbens 58 und resultiert im Verschwenken der lenkbaren Räder.
Wenn der Widerstand gegenüber dem Verschwenken der lenkbaren Räder des Fahrzeugs auf oder über dem vorbestimmten Niveau liegt, wird gegen die Drehung des Nachfolgeglieds 88 Widerstand geleistet. Als eine Folge dreht die Drehung der Eingangswelle 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.
Wie oben diskutiert, wird, wenn sich der Ventilkernteil 68 relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 dreht, Hydraulikströmungsmittel zu einer der Kammerteile 60 und 62 hin geleitet. Als eine Folge bewegt sich der Kolben 58 innerhalb der Kammer 56. Die Bewegung des Kolbens 58 resultiert sowohl in dem Verschwenken der lenkbaren Räder des Fahrzeugs als auch der Drehung des Nachfolgeglieds 88. Wie oben diskutiert, dreht das Drehen des Nachfolgeglieds 88 den Ventilhülsenteil 70, bis sich das Wegeventil 66 wieder in der neutralen Position befindet. Wenn sich das Wegeventil 66 in der neutralen Position befindet, wird die Verdrehung der Torsionsstange 94 beseitigt und das erste Ende 96 der Torsionsstange 94 wird nicht mehr relativ zum zweiten Ende 98 der Torsionsstange gedreht.
Wie in 4 gezeigt, weist der Ventilhülsenteil 70 ebenfalls erste und zweite Ansätze 102 auf, die in diametral entgegengesetzten Aussparungen bzw. Ausschnitten 104 in dem Ventilkernteil 68 angeordnet sind. Bei Drehung des Ventilkernteils 68 zwischen 2° und 8° relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 treten die Ansätze 102 des Ventilhülsenteils 70 mit den Ausschnitten 104 im 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 sich der Kolben 58 innerhalb der Kammer 56 bewegt, und lässt folglich zu, dass die lenkbaren Räder des Fahrzeugs durch Drehen der Eingangswelle 40 des integralen Lenkgetriebes 34 verschwenkt werden. Somit ermöglicht das Drehen der Eingangswelle 40 des integralen Lenkgetriebes 34, auch wenn ein Verlust im Hydraulikströmungsmitteldruck aufgetreten ist, das Verschwenken der lenkbaren Räder des Fahrzeugs.
Unter Bezugnahme auf 1 ist das vordere Lenkgetriebe 22 ansprechend auf die Drehung eines Fahrzeuglenkrads 110 betätigbar, um ein Verschwenken des vorderen Satzes 14 lenkbarer Räder zu bewirken. Das vordere Lenkgetriebe 22 ist betriebsmäßig mit dem Lenkrad 110 verbunden. Eine Antriebs- bzw. Eingangswelle, ähnlich der Eingangswelle 40 der 2, des vorderen Lenkgetriebes 22 kann direkt mit dem Lenkrad 110 verbunden sein. Alternativ kann die Eingangswelle des vorderen Lenkgetriebes 22 durch einen Elektromotor (nicht gezeigt) betätigt werden, der auf von einem Betreiber angelegte Lenkeingaben an das Lenkrad 110 anspricht.
Die Lenkvorrichtung 10 weist auch einen Lenkpositionssensor 112 auf. Der Lenkpositionssensor 112 ist ausgelegt, um eine Lenkposition des ersten Satzes 14 lenkbarer Räder abzufühlen, und um ein Lenksignal zu liefern, das eine Anzeige für die abgefühlte Lenkposition bildet. 1 stellt schematisch den Lenkpositionssensor 112 dar, der betriebsmäßig mit dem vorderen Lenkgetriebe 22 verbunden ist zum Überwachen eines Teils des vorderen Lenkgetriebes, um die Lenkposition des ersten Satzes 14 lenkbarer Räder zu bestimmen. Beispielsweise kann der Lenkpositionssensor 112 die Drehung einer Abtriebs- bzw. Ausgangswelle, ähnlich der Ausgangswelle 50 der 2, des vorderen Lenkgetriebes 22 abfühlen, um die Lenkposition des ersten Satzes 14 lenkbarer Räder zu bestimmen. Alternativ kann der Lenkpositionssensor 112 die lineare Bewegung der Vorderachse 18 abfühlen, die Bewegung eines anderen Teils des Lenkgetriebes 36 oder die Drehung von einem oder beiden der Räder 14a und 14b relativ zu einem festen Bezugspunkt.
Der Lenkpositionssensor 112 ist betriebsmäßig mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU = electronic control unit) 116 verbunden. Die ECU 116 kann ein Mikrocomputer sein. Die ECU 116 empfängt das Lenksignal von dem Lenkpositionssensor 112 und steuert, ansprechend auf das Lenksignal, die Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 24.
Das hintere Lenkgetriebe 24 ist betätigbar, um die Bewegung der hinteren Lenkverbindung 38 zu bewirken, beispielsweise als eine Linearbewegung der Hinterachse 20, zum Verschwenken des zweiten Satzes 16 lenkbarer Räder. Die ECU 116 und ein Elektromotor 118 sind mit dem hinteren Lenkgetriebe 24 assoziiert. Die ECU 116 ist betriebsmäßig mit dem Elektromotor 118 verbunden und steuert dessen Erregung. Die ECU 116 kann mit dem Elektromotor 118 über einen Bus 120 verbunden sein. Die ECU 116 und der Elektromotor 118 kommunizieren über den Bus 120 miteinander. Somit gestattet der Bus 120 eine bi-direktionale Kommunikation zwischen dem Elektromotor 118 und der ECU 116. Ein beispielhafter Bus 120 kann der CAN-Bus des Fahrzeugs 12 sein.
Der Lenkpositionssensor 112 liefert Steuernachrichten an die ECU 116. Die Steuernachrichten, die durch den Lenkpositionssensor 112 geliefert werden, bestimmen, wann die ECU 116 den Elektromotor 118 erregen sollte und zeigt auch die Lenkposition für den zweiten Satz 16 lenkbarer Räder an. Die ECU 116 bestimmt, ob irgendwelche Fehler mit der Erregung des Elektromotors 118 und mit der Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 24 assoziiert sind. Die ECU 116 kann ebenfalls die hintere Lenkposition bestimmen, in die der zweite Satz 16 lenkbarer Räder nach Erregung des Elektromotors 118 und Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 24 betätigt wurde. Ein Sensor für die hintere Lenkposition (nicht gezeigt) kann mit der ECU 116 assoziiert sein, um die Lenkposition des zweiten Satzes 16 lenkbarerer Räder anzuzeigen. 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 lenkbarer Räder zu bestimmen.
Der Elektromotor 118 empfängt elektrische Leistung von einer Leistungsquelle (nicht gezeigt). Die Leistungsquelle weist vorzugsweise die Fahrzeugbatterie und leistungsregulierende Einrichtungen auf. Die ECU 116 steuert die Erregung, d. h. das Drehmoment, die Größe bzw. den Betrag der Drehung und die Richtung der Drehung des Elektromotors 18. Der Ausgang des Elektromotors 118 ist mit einer Eingangswelle, ähnlich der Eingangswelle 40 in 2; des hinteren Lenkgetriebes 24 verbunden, sodass die Drehung des Ausgangs des Elektromotors in einer Drehung der Eingangswelle des hinteren Lenkgetriebes 24 resultiert, d. h. in einer 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. Eine Kupplung (nicht gezeigt) kann ebenfalls betriebsmäßig zwischen den Motor 118 und das hinteren Lenkgetriebe zwischengeschaltet sein.
Ein Bremsmechanismus 200 (1), beispielsweise eine Reibungsbremse, ist mit dem Fahrzeug 12 verbunden. Der Bremsmechanismus 200 verriegelt die Position des zweiten Satzes 16 lenkbarer Räder im Falle eines Versagens der ECU 116, des Elektromotors 118 oder des Bus 120. 6 zeigt eine beispielhafte Reibungsbremse 200. Die Reibungsbremse 200 weist eine Kartusche bzw. Hülse auf, wobei innere Bremsbeläge 210 rotationsmäßig an einer Ausgangs- bzw. Abtriebswelle des Motors 118 befestigt sind, wie zum Beispiel der Eingangswelle 40.
Die inneren Beläge 210 sind mit stationären äußeren Belägen 220 durchsetzt. Die Außenbeläge 220 sind drehmäßig durch zwei oder mehr Drehmomentstifte 230 an der Hülse befestigt. Die Außenbeläge 220 stehen axial mit den Innenbelägen 210 in Eingriff.
Die Außenbeläge 220 werden axial in den Eingriff mit den Innenbelägen 210 durch eine Einrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise ein Federglied, gezwungen. Die Reibung zwischen den Innenbelägen 210 und den Außenbelägen 220 verhindert, dass sich die Innenbeläge und die Welle 40 relativ zu dem Fahrzeug 12 drehen, wenn der Elektromotor 118 nicht erregt ist. Somit wird die Position des hinteren Lenkgetriebes 24 und die Position des zweiten Satzes 16 lenkbarer Räder verriegelt, wenn der Motor 118 nicht erregt wird. Der Motor 118 überwindet die Reibung, die durch den Bremsmechanismus 200 angelegt wird, wenn er erregt wird, um das hintere Lenkgetriebe 24 zu betätigen, um den zweiten Satz 16 lenkbarer Räder zu verschwenken.
5 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuerprozess 500 darstellt, der von der Vorrichtung 10 beim Steuern der Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 24 durchgeführt werden kann. Nach dem Starten schreitet der Prozess 500 zu Schritt 502 voran und das Lenksignal des Lenkpositionssensors 112 wird überwacht. Bei Schritt 504 wird das Lenksignal mit einer vorbestimmten Schwellenwertposition verglichen, die als X angezeigt ist, und es wird bestimmt, ob die empfangene Lenkposition größer ist als die vorbestimmte Schwellenwertposition 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.
Bei Schritt 506 wird eine hintere Lenkposition, die mit der empfangenen vorderen Lenkposition assoziiert ist, von dem Lenkpositionssensor 112 bestimmt. In Schritt 506 kann eine Nachschlagtabelle, die in einem Speicher gespeichert ist, verwendet werden. Alternativ kann ein Algorithmus zur Berechnung der hinteren Lenkposition, die mit der empfangenen vorderen Lenkposition assoziiert ist, durchgeführt werden.
Bei Schritt 508 wird der Zustand des hinteren Lenkgetriebes 24 überwacht. Beispielsweise kann, wenn ein Fehler beim Gebrauch des hinteren Lenkgetriebes 24 auftritt, die ECU 116 eine Anzeige des Fehlers in einem Zustandssignal liefern. Die ECU 116 und/oder der Motor 118 können abgeschaltet werden, wenn ein Fehler auftritt. Die Reibungsbremse 200 verriegelt die Position des hinteren Lenkgetriebes 24 und des zweiten Satzes 16 lenkbarer Räder, wenn die ECU 116 und/oder der Motor 118 abgeschaltet sind.
Bei Schritt 510 wird das hintere Lenkgetriebe 24 betätigt. Die Zustandsinformation, die bei Schritt 508 empfangen wurde, kann beim Bestimmen, ob das hintere Lenkgetriebe 24 aktiviert werden soll, berücksichtigt werden. Der Prozess 500 schreitet von Schritt 510 zu Schritt 512 voran. Bei Schritt 512 wird eine Steuernachricht geliefert, die die ECU 116 anweist, ob der Elektromotor 118 erregt werden soll oder nicht, und die bei Erregung eine hintere Lenkposition anzeigt, in welche der zweite Satz 16 lenkbarer Räder verschwenkt werden sollte. Bei Schritt 514 wird die Lenkposition, in die der zweite Satz 16 lenkbarer Räder betätigt wurde, überwacht. Der Prozess 500 schreitet dann zu Schritt 516 voran.
Bei Schritt 516 wird das Lenksignal von dem Lenkpositionssensor 112 wiederum überwacht, um die Lenkposition des ersten Satzes 14 lenkbarer Räder zu bestimmen. Bei Schritt 518 wird die Lenkposition vom Schritt 516 mit dem vorbestimmten Positionsschwellenwert X verglichen und es wird bestimmt, ob die empfangene Lenkposition größer als der vorbestimmte Positionsschwellenwert X ist. Wenn die Bestimmung bei Schritt 518 bestätigend ist, kehrt der Prozess 500 zum Schritt 506 zurück. Wenn die Bestimmung bei Schritt 518 negativ ist, schreitet der Prozess 500 zum Schritt 520 voran. Bei Schritt 520 wird das hintere Lenkgetriebe 24 betätigt, um die Lenkposition des zweiten Satzes 16 lenkbarer Räder zu einem Geradeaus- oder Nullwinkel zurückzubringen. Von Schritt 520 kehrt der Prozess 500 zu Schritt 502 zurück.
Wie oben festgestellt, weist die Vorrichtung 10 eine Reibungsbremse 200 auf, die fest an dem Fahrzeug 12 angebracht ist. Die Reibungsbremse 200 verriegelt dre hungsmäßig die Eingangswelle 40, wodurch die Position des Elektromotors 118, das hintere Lenkgetriebe 24, die hintere Lenkverbindung 38 und der zweite Satz 16 lenkbarer Hinterräder in Position fixiert wird im Falle eines Versagens irgendeines Teils des hinteren Lenkmechanismus. Die Reibungsbremse 200 kann irgendeine geeignete Vorrichtung sein, wie in 6 gezeigt, die den Elektromotor 118 effektiv im Fall eines Leistungsverlustes oder eines anderen Versagens verriegelt.
Somit weist eine Steuervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ein vorderes Lenkgetriebe 22 auf, das ansprechend auf die Drehung des Lenkrades 110 betätigt wird, um ein Verschwenken des ersten Satzes 14 lenkbarer Räder zu bewirken. Ein Lenkpositionssensor 112 liefert ein Lenksignal, das eine Anzeige für die Lenkposition des ersten Satzes 14 lenkbarer Räder bildet. Die Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 24 wird gesteuert, um das Verschwenken des zweiten Satzes 16 lenkbarer Räder zu bewirken. Im Falle eines Versagens des hinteren Lenkmechanismus verriegelt die Reibungsbremse 200 den hinteren Lenkmechanismus in Position.
Obwohl die Lenkvorrichtung mit nur einem hinteren Lenkmechanismus 24, einer ECU 116, einem Motor 118 und einem Bremsmechanismus 200 beschrieben ist, kann die Lenkvorrichtung mehr als einen hinteren Lenkmechanismus, eine ECU, einen Motor und einen Bremsmechanismus aufweisen, um eine Absicherung zum Verschwenken des hinteren Satzes 16 lenkbarer Räder vorzusehen.
Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen erkennen. Derartige Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Lenkvorrichtung zum Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs mit ersten und zweiten Sätzen lenkbarer Räder, wobei die Lenkvorrichtung Folgendes aufweist: eine erste Lenkanordnung, die betätigbar ist, um das Verschwenken des ersten Satzes lenkbarer Räder zu bewirken; eine zweite Lenkanordnung, die betätigbar ist, um das Verschwenken des zweiten Satzes lenkbarer Räder zu bewirken; und einen Bremsmechanismus zum Verriegeln des zweiten Satzes lenkbarer Räder in Position ansprechend auf ein Versagen der zweiten Lenkanordnung.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Lenkanordnung einen Elektromotor aufweist, der betriebsmäßig mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, um bei Erregung den Lenkmechanismus zu betätigen, um das Verschwenken des zweiten Satzes lenkbarer Räder zu bewirken.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Bremsmechanismus mit einem Ausgang des Elektromotors verbunden ist, wobei der Bremsmechanismus den Ausgang des Elektromotors in Position ansprechend auf ein Versagen der zweiten Lenkanordnung verriegelt.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die zweite Lenkanordnung eine elektronische Steuereinheit aufweist, die mit dem Elektromotor assoziiert ist, wobei die elektronische Steuereinheit ansprechend auf ein Steuersignal den Elektromotor betätigt.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Lenkmechanismus ein integrales Lenkgetriebe aufweist, welches betriebsmäßig mit einer Lenkverbindung verbunden ist, die mit dem zweiten Satz lenkbarer Räder assoziiert ist.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Bremsmechanismus mit einem Eingang zu einem Lenkmechanismus der zweiten Lenkanordnung verbunden ist, wobei der Bremsmechanismus den Eingang zu dem Lenkmechanismus in Position ansprechend auf ein Versagen der zweiten Lenkanordnung verriegelt.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der Lenkmechanismus ein integrales Lenkgetriebe aufweist, welches betriebsmäßig mit einer Lenkverbindung verbunden ist, die mit dem zweiten Satz lenkbarer Räder assoziiert ist.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der Bremsmechanismus ein erstes Glied aufweist, welches rotationsmäßig an dem Eingang zu dem Lenkmechanismus befestigt ist, und ein zweites Glied, welches rotationsmäßig an dem Fahrzeug befestigt ist, wobei das erste Glied mit dem zweiten Glied in Eingriff bringbar ist, um die Position des zweiten Satzes lenkbarer Räder zu verriegeln.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Bremsmechanismus das erste Glied axial in den Eingriff mit dem zweiten Glied drängt.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Lenkanordnung ein integrales Lenkgetriebe aufweist, welches betriebsmäßig mit der Lenkverbindung verbunden ist, die mit dem ersten Satz lenkbarer Räder assoziiert ist.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die zweite Lenkanordnung ein integrales Lenkgetriebe aufweist, welches betriebsmäßig mit der Lenkverbindung verbunden ist, die mit dem zweiten Satz lenkbarer Räder assoziiert ist.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei ein Sensor die Lenkposition des ersten Satzes lenkbarer Räder abfühlt.
Lenkvorrichtung, ansprechend auf die Drehung eines Lenkrades zum Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs mit ersten und zweiten Sätzen lenkbarer Räder, wobei die Lenkvorrichtung Folgendes aufweist: eine erste Lenkanordnung, die betätigbar ist, um das Verschwenken des ersten Satzes lenkbarer Räder zu bewirken, wobei die erste Lenkanordnung ansprechend auf das Drehen des Lenkrades betätigbar ist; eine zweite Lenkanordnung, die betätigbar ist, um das Verschwenken des zweiten Satzes lenkbarer Räder zu bewirken, wobei die zweite Lenkanordnung ansprechend auf das Drehen des Lenkrades betätigbar ist; einen Sensor zum Abfühlen einer Lenkposition des ersten Satzes lenkbarer Räder und zum Vorsehen eines Lenksignals, welches eine Anzeige für die abgefühlte Lenkposition bildet; und einen Bremsmechanismus zum Verriegeln des zweiten Satzes lenkbarer Räder in Position ansprechend auf ein Versagen der zweiten Lenkanordnung.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die zweite Lenkanordnung einen Elektromotor aufweist, der betriebsmäßig mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, um bei Erregung den Lenkmechanismus zu betätigen, um das Verschwenken des zweiten Satzes lenkbarer Räder zu bewirken.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der Bremsmechanismus mit einem Ausgang des Elektromotors verbunden ist, wobei der Bremsmechanismus den Ausgang des Elektromotors ansprechend auf ein Versagen der zweiten Lenkanordnung in Position verriegelt.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die zweite Lenkanordnung eine elektronische Steuereinheit aufweist, die mit dem Elektromotor assoziiert ist, wobei die elektronische Steuereinheit ansprechend auf ein Steuersignal den Elektromotor betätigt.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der Lenkmechanismus ein integrales Lenkgetriebe aufweist, welches betriebsmäßig mit einer Lenkverbindung verbunden ist, die mit dem zweiten Satz lenkbarer Räder assoziiert ist.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Bremsmechanismus mit einem Eingang zu einem Lenkmechanismus der zweiten Lenkanordnung verbunden ist, wobei der Bremsmechanismus den Eingang zu dem zweiten Lenkmechanismus in Position ansprechend auf ein Versagen der zweiten Lenkanordnung verriegelt.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Lenkmechanismus ein integrales Lenkgetriebe aufweist, welches betriebsmäßig mit einer Lenkverbindung verbunden ist, die mit dem zweiten Satz lenkbarer Räder assoziiert ist.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Bremsmechanismus ein erstes Glied umfasst, welches rotationsmäßig an einem Eingang des Lenkmechanismus befestigt ist, und ein zweites Glied, welches rotationsmäßig an dem Fahrzeug befestigt ist, wobei das erste Glied mit dem zweiten Glied in Eingriff bringbar ist, um die Position des zweiten Satzes lenkbarer Räder zu verriegeln.
Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei der Bremsmechanismus das erste Glied axial mit dem zweiten Glied in Eingriff drängt.