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Die vorliegende Offenbarung betrifft Lenksysteme für ein Fahrzeug und insbesondere Lenksysteme mit einem entkoppelbaren Lenkmechanismus.
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Lenksysteme in Fahrzeugen können verschiedene Wellen, Zahnräder, Kabel und Riemenscheiben zur Übertragung einer Lenkeingabe von einem Lenkmechanismus, wie zum Beispiel einem Lenkrad, einem Joch, einem Steuerknüppel, einem Lenkpedal, einer Pinne, zu einer Bedienkomponente, wie zum Beispiel Straßenrädern, Querrudern, Seitenrudern oder anderen Bedienflächen, die dann das Fahrzeug lenken können, verwenden. Lenksysteme können Systeme enthalten, die eine Hebelübersetzung oder Kraftunterstützung zwischen dem Lenkmechanismus und der Bedienkomponente bereitstellen. In Kraftfahrzeugen kann ein Getriebe verwendet werden, um die Dreheingabe eines Lenkrads auf Straßenräder zu übertragen und eine Hebelübersetzung, Kraftunterstützung oder sogar Lenkung mit variabler Übersetzung bereitzustellen.
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In Kraftfahrzeugen verwendete gewöhnliche Getriebe umfassen ein Zahnstangengetriebe, einen Kugelumlauf- oder einen Schneckenlenkungsmechanismus zur Umsetzung der Drehbewegung des Lenkrads in die Schwenkbewegung der Straßenräder. Servolenksysteme unterstützen Fahrer beim Lenken von Fahrzeugen durch Verstärken der Lenkkraft des Lenkrads. Hydraulische oder elektrische Aktuatoren können dem Lenkmechanismus kontrollierte Energie hinzufügen, so dass der Fahrer unabhängig von den Bedingungen nur mäßigen Aufwand betreiben muss. Die Aktuatoren sind oftmals durch zusätzliche Zahnradsätze mit dem Lenksystem verbunden. Eine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Lenkmechanismus und der Bedienkomponente kann einen Weg bereitstellen, durch den Schall, Vibrationen und Rauigkeit geleitet werden können.
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Steer-by-Wire-Systeme entkoppeln die direkte mechanische Verbindung zwischen dem Lenkmechanismus und der Bedienkomponente und ersetzen die herkömmlichen mechanischen Steuersysteme durch elektronische Steuersysteme. Die Sicherheit kann durch Bereitstellung von computergesteuertem Lenkeingriff mit Systemen wie zum Beispiel einem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESC – Electronic Stability Control), adaptiver Geschwindigkeitsregelung und Spurwechselassistenten verbessert werden. Die Ergonomie kann durch die (den) von dem Fahrer erforderliche Krafthöhe und Bewegungsbereich und durch größere Flexibilität bei der Positionierung von Bedienelementen verbessert werden. Diese Flexibilität erweitert auch wesentlich die Anzahl von Optionen beim Fahrzeugdesign.
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Zur Bereitstellung eines redundanten Backup-Systems in Steer-by-Wire-Systemen kann eine Backup-Kupplung verwendet werden. In Steer-by-Wire-Systemen verwendete Kupplungen sind normalerweise geschlossen und bedürfen das Anlegen von Energie zum Ausrücken der Kupplung, während sie in Betrieb sind. Eine Kupplung ist eine mechanische Vorrichtung, die die Übertragung von Bewegung von einer Komponente (dem Antriebsglied) zu einer anderen (dem angetriebenen Glied) bereitstellt, wenn sie eingerückt ist, und ein vollständiges Ausrücken zwischen zwei Komponenten gestattet, wenn sie nicht eingerückt ist.
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Fahrzeuglenkgestänge bereitgestellt. Das Gestänge weist eine erste Lenkwelle mit einer ersten Interaktionsfläche und eine zweite Lenkwelle mit einer zweiten Interaktionsfläche auf. Die erste und die zweite Lenkwelle drehen sich unabhängig voneinander innerhalb eines vorbestimmten relativen Drehbereichs, der zwischen den beiden Interaktionsflächen der Welle bereitgestellt wird. Eine Betätigung innerhalb des vorbestimmten relativen Drehbereichs gestattet dem Lenkgestänge, Komponenten innerhalb eines Fahrzeuglenksystems zu entkoppeln. Das Lenksystem kann ein Lenkrad und ein Lenkgetriebe enthalten. Wenn das Fahrzeuglenksystem innerhalb des vorbestimmten relativen Drehbereichs betrieben wird, entkoppelt das Lenkgestänge das Lenkrad und das Lenkgetriebe. Wenn der vorbestimmte relative Drehbereich erreicht wird, berühren sich die Interaktionsflächen und koppeln das Lenkrad und das Lenkgetriebe.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung wird ein Steer-by-Wire-System bereitgestellt. Das Lenkungssteuersystem kann eine Steuerung und eine Lenkgestänge enthalten. Die Steuerung überwacht die Bewegung eines Lenkrads und leitet die Bewegung zu einem Lenkgetriebe. Die Steuerung betätigt einen Motor zur Unterstützung des Weiterleitens der Bewegung des Lenkrads zum Lenkgetriebe. Der Motor kann ein elektrischer Servomotor sein. Weiterhin kann die Steuerung mit einem Lenkradbewegungsmotor in Verbindung stehen. Durch Verwendung des Lenkradbewegungsmotors kann die Steuerung dazu programmierbar sein, die Lenkradbewegung an die sich aus einer Fahrzeugradbewegung ergebende Lenkgetriebebewegung anzupassen.
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Ein Lenkgestänge ist zwischen zwei Lenkwellen angeordnet. Das Lenkgestänge kann einen relativen Lenkwinkelbereich aufweisen, innerhalb dessen das Lenkgestänge eine entkoppelte Drehung der beiden Lenkwellen bereitstellt. Das Lenkgestänge stellt weiterhin eine relative Drehgrenze bereit, bei der das Lenkgestänge eine gekoppelte Drehung der beiden Lenkwellen bereitstellt. Das Koppeln der Lenkwellen überträgt die Bewegung eines Lenkrads direkt zu einem Lenkgetriebe. Dies gestattet eine direkte mechanische Verbindung von dem Lenkrad zu dem Lenkgetriebe.
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Gemäß noch einem anderen Aspekt der Offenbarung wird ein halbentkoppeltes Lenksystem bereitgestellt. Das halbentkoppelte System enthält eine Steuerung und ein passives mechanisches Gestänge. Die Steuerung kann dazu programmierbar sein, die Bewegung eines Lenkmechanismus und eines Lenkgetriebes zur Bereitstellung eines Steer-by-Wire-Effekts zu überwachen und anzupassen. Das passive mechanische Gestänge ist zwischen dem Lenkmechanismus und dem Lenkgetriebe angeordnet und kann einen direkten mechanischen Eingriff zwischen dem Lenkmechanismus und dem Lenkgetriebe bereitstellen, wenn eine Fehlanpassungsgrenze erreicht wird.
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Ferner kann das Lenksystem eine erste Lenkwelle, die sich in gekoppelter Bewegung mit dem Lenkmechanismus befindet, und eine zweite Lenkwelle, die sich in gekoppelter Bewegung mit dem Lenkgetriebe befindet, enthalten. Die Lenkwellen können den relativen Drehbereich definieren, der die Fehlanpassungsgrenze umfasst. Das passive mechanische Gestänge koppelt die Lenkwellen bei einer Drehgrenze in dem relativen Drehbereich. Zum Beispiel kann der die Fehlanpassungsgrenze umfassende relative Drehbereich eine positive Drehrichtungsgrenze und eine negative Drehrichtungsgrenze aufweisen. Bei Betrieb zwischen der positiven und der negativen Drehrichtungsgrenze stehen die erste und die zweite Lenkwelle außer Dreheingriff und gelangen nur in Eingriff, wenn entweder die positive oder die negative Drehrichtungsgrenze erreicht wird.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten mehrere Vorteile. Zum Beispiel erfordert das vorliegende Lenkgestänge keine Energie, um entkoppelt zu bleiben, und eine vorbestimmte Drehgrenze kann auch einen Backup im Falle einer Servolenkverzögerung bereitstellen. Diese Ausführungsformen sollen lediglich beispielhaft und nicht zwingend sein.
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1 ist eine schematische Ansicht eines halbentkoppelten Fahrzeuglenksystems.
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2 ist eine auseinandergezogene schematische Ansicht eines Lenkgestänges.
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3 ist eine auseinandergezogene schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Lenkgestänges.
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4 ist ein Flussdiagramm einer Lenkvorgangsausführungsform, die ein halbentkoppeltes Fahrzeuglenksystem verwendet.
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Die Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sein sollen, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich, und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann die Ausübung der offenbarten Konzepte zu lehren.
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Auf 1 Bezug nehmend, ist ein Fahrzeuglenksystem 10 mit einem Lenkmechanismus 12, der eine Lenkeingabe von einem Benutzer empfangen kann, und einem Lenkgetriebe 14, das eine Lenkausgabe für eine (nicht gezeigte) Bedienkomponente bereitstellen kann, versehen. Der Lenkmechanismus 12 kann ein Lenkrad 18, wie hier gezeigt, oder jegliche andere Vorrichtung, die in der Lage ist, eine Lenkangabe von einem Benutzer zu empfangen, wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, ein Joch, ein Lenkpedal, ein Knüppel oder eine Pinne, sein. Die Bedienkomponente kann ein Komplettrad 20, wie hier gezeigt, oder jegliche andere Vorrichtung, die in der Lage ist, ein Fahrzeug zu lenken, wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, Querruder, Seitenruder, Ski, Laufketten oder andere Bedienflächen sein.
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Handelt es sich bei dem Lenkmechanismus 12 um ein Lenkrad 18, kann das System einen Lenkwinkelsensor 22 aufweisen, der zur Messung der Dreh-/Winkelbewegung des Lenkmechanismus 12 damit verbunden ist. Eine Steuerung 24 kann mit dem Lenkwinkelsensor 22 in Verbindung stehen, und der Lenkwinkelsensor 22 kann die Bewegung des Lenkrads 18 zur Steuerung 24 übertragen. Dann kann die Steuerung 24 dazu programmiert sein, einen Motor 26 zu betätigen, um die Winkelbewegungen des Lenkrads 18 zum Getriebe 14 zu übertragen. Der Motor 26 ist dazu konfiguriert, durch die Steuerung 24 dahingehend betätigt zu werden, eine Bewegung des Lenkgetriebes 14 an einen Lenkmechanismus 12, in diesem Fall ein Lenkrad 18, anzupassen. Im Wesentlichen überträgt der Motor 26 die Winkelbewegung des Lenkrads 18 zum Lenkgetriebe 14. Der Motor 26 kann ein elektrischer Servomotor sein.
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Ferner kann ein vom Motor 26 verschiedener zweiter Motor 28 am Lenkmechanismus 12 angeordnet sein. Der Lenkmechanismusmotor 28 kann mit der Steuerung 24 in Verbindung stehen, und die Steuerung 24 kann ferner dazu programmiert sein, die Bewegung des Lenkmechanismus 12 an die Bewegung des Lenkgetriebes 14 anzupassen. Die Steuerung 24 kann dazu programmiert sein, die Bewegungen des Lenkgetriebes 14 an die Bewegungen des Lenkmechanismus 12 in beiden Richtungen unter gleichzeitiger Verwendung beider Motoren 26, 28 anzupassen. Die Steuerung 24 kann ferner dazu programmiert sein, Geräusche, Schwingungen und Rauigkeit von Getriebe 14 und Fahrzeugrad 20 herauszufiltern, so dass sie nicht auf den Lenkmechanismus 12 übertragen werden. Der Lenkmechanismusmotor 28 kann ein Lenkradbewegungsmotor 30 sein.
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Wenn das Fahrzeug gefahren wird, kann ein Fahrer zum Beispiel das Lenkrad 18 drehen, wie durch die Pfeile 32 gezeigt, und die Steuerung 24 würde durch gleichzeitiges Erregen beider Motoren 26, 30 reagieren. Die Steuerung 24 würde den Motor 26 erregen, um das Lenkgetriebe 14 um eine angemessene Strecke zu bewegen, um es an die Winkeldrehung des Lenkrads 18 anzupassen, während sie gleichzeitig durch den Motor 30 einen Rückmeldungswiderstand gegen das Einlenken des Fahrzeugs zurück zum Fahrer bereitstellt. Nach der Kurvenfahrt des Fahrzeugs kann der Fahrer dem Lenkrad 18 gestatten, bewegt durch den Motor 30, in seinen Händen zu rutschen, wobei die Steuerung das Rutschen erkennt und durch Steuerung jedes Motors 26, 30, nach Bedarf, reagiert, um es den Vorderrädern 20 zu gestatten, sich wieder geradezurichten. Die Steuerung 24 kann in Kombination mit mindestens den beiden Motoren 26, 30 und einer Anordnung von Sensoren (nicht alle gezeigt, von denen einer der Lenkwinkelsensor 22 ist) das gleiche Niveau von Eingabe und Reaktion, das bei einem herkömmlichen Lenksystem zu finden ist, bereitstellen. Das Konzept der Verwendung einer Steuerung 24 zur elektronischen Übertragung von Drehbewegung eines Lenkrads 18 über Motoren zu lenkbaren Kompletträdern 20 wird als ein Steer-by-Wire-System bezeichnet.
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Die Steuerung 24 kann auch dazu programmiert sein, Lenkung mit variabler Übersetzung mit herkömmlichen Getrieben 14 bereitzustellen, indem sie im Vergleich zur Eingabe des Lenkmechanismus 12 an verschiedenen Punkten in der Bewegung des Lenkmechanismus 12 eine größere Übersetzung des Getriebes 14 bereitstellt. Steer-by-Wire-Systeme erfordern Energie für den Betrieb und somit kann es von Vorteil sein, ein Backup- oder redundantes System im Falle eines Energieverlustes bereitzustellen.
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Ein Lenkgestänge 40, bei dem es sich um ein passives mechanisches Gestänge handeln kann, ist zwischen dem Lenkmechanismus 12 und dem Lenkgetriebe 14 angeordnet. Das Gestänge 40 ist dazu konfiguriert, dem Lenkmechanismus 12 und dem Lenkgetriebe 14 zu gestatten, sich unabhängig voneinander innerhalb eines vorbestimmten Anpassungsbereichs, der hier als ein vorbestimmter relativer Drehbereich θ gezeigt wird, zu bewegen. Das Lenkgestänge 40 stellt eine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Lenkmechanismus 12 und dem Lenkgetriebe 14 bereit, wenn eine vorbestimmte Fehlanpassungsgrenze 42, die hier als eine Drehgrenze 42 gezeigt wird, der beiden erreicht wird. Wenn die vorbestimmte Fehlanpassungsgrenze 42 erreicht wird, bringt das Lenkgestänge 40 den Lenkmechanismus 12 mit dem Lenkgetriebe 14 in Eingriff und überträgt die Lenkbewegung 32 des Lenkmechanismus 12 zum Lenkgetriebe 14.
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Das Lenkgestänge 40 kann zwischen einer ersten Lenkwelle 44 und einer zweiten Lenkwelle 46 angeordnet sein. Als Alternative dazu kann das Lenkgestänge die erste und die zweite Lenkwelle 44, 46 enthalten. Das Gestänge 40 stellt eine entkoppelte Drehung der beiden Wellen 44, 46 innerhalb eines relativen Drehbereichs θ und eine gekoppelte Drehung der beiden Wellen bei einer relativen Drehgrenze 42 bereit. Die erste Welle 44 kann einer Eingangswelle 44 in gekoppelter Bewegung mit dem Lenkmechanismus 12 sein, und die zweite Welle 46 kann eine Ausgangswelle 46 in gekoppelter Bewegung mit dem Lenkgetriebe 14 sein. Das Gestänge 40 stellt eine festgelegte relative Wechselwirkung zwischen der ersten und der zweiten Welle 44, 46 bereit.
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Die zwischen der ersten Welle 44 und der zweiten Welle 46 gestattete Wechselwirkung wird in dem vorbestimmten Drehbereich θ entkoppelt. Das Lenkgestänge 16 wirkt mit den beiden Wellen 44, 46 zusammen und kann die beiden Wellen 44, 46 bei einer Drehgrenze 42 an einem Ende des relativen Drehbereichs θ koppeln. Der vorbestimmte Drehbereich θ übertrifft in der Regel nicht 15 Grad, kann aber im Bereich von 1 bis 5 Grad liegen.
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Auf 2 Bezug nehmend, wird ein schematisches auseinandergezogenes Beispiel für das Lenkgestänge 40 von 1 gezeigt. In der Darstellung dieser Figur ist der erste Teil 48 des Lenkgestänges 40 von einem zweiten Teil 50 weggezogen, wodurch dargestellt wird, dass das Lenkgestänge 40 eine direkte Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle 44, 46 entkoppelt. Wie zuvor, befindet sich die erste Welle 44 in einer gekoppelten Drehbewegung mit dem Lenkmechanismus 12, und die zweite Welle 46 befindet sich in einer gekoppelten Drehbewegung mit dem Lenkgetriebe 14 (siehe 1). Bei Bewegung des Lenkmechanismus 12 bewegt sich der erste Teil 48, und bei Bewegung des Lenkgetriebes 14 bewegt sich der zweite Teil 50. Solange die Bewegung zwischen dem Lenkmechanismus 12 und dem Lenkgetriebe 14 aneinander angepasst bleibt, bewegen sich der erste und der zweite Teil 48, 50 und somit die erste und die zweite Welle 44, 46 gemeinsam.
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Jegliche Fehlanpassung der Bewegung des Lenkmechanismus 12 und des Lenkgetriebes 14 kann innerhalb des vorbestimmten relativen Drehbereichs θ der ersten und der zweiten Welle 44, 46 auftreten. Der vorbestimmte Drehbereich θ kann durch eine erste Interaktionsfläche 52 am ersten Teil 48 des Lenkgestänges 40 und eine zweite Interaktionsfläche 54 am zweiten Teil 50 des Gestänges 40 definiert werden. Wenn die relative Drehung der ersten und der zweiten Welle 44, 46 dem vorbestimmten relativen Drehbereich θ entspricht, berührt die erste Interaktionsfläche 52 die zweite Interaktionsfläche 54, wodurch eine direkte Kopplung zwischen den beiden Wellen 44, 46 bewirkt wird. Kontakt zwischen der ersten und der zweiten Interaktionsfläche 52, 54 bewirkt, dass sich die erste Lenkwelle 44 und die zweite Lenkwelle 46 gemeinsam oder als ein einziges Gestänge drehen. Erreicht eine Fehlanpassung den vorbestimmten relativen Drehbereich θ, so dass die erste Interaktionsfläche 52 die zweite Interaktionsfläche 54 berührt, kann dies auch als eine positive relative Drehgrenze verstanden werden.
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Das Lenkgestänge 40 kann auch eine dritte Interaktionsfläche 56 und eine vierte Interaktionsfläche 58 enthalten. Wie bei dem Kontakt zwischen der ersten und der zweiten Interaktionsfläche 52, 54 kann Kontakt zwischen der dritten und der vierten Interaktionsfläche 56, 58 auch eine gemeinsame Drehung der ersten und der zweiten Lenkwelle 44, 46, nur in die entgegengesetzte Richtung, bewirken. Das Auftreten einer auf den vorbestimmten relativen Drehbereich θ treffenden Fehlanpassung, so dass die dritte Interaktionsfläche 56 die vierte Interaktionsfläche 58 berührt, kann als eine negative relative Drehgrenze verstanden werden. Der Abstand zwischen dieser positiven und negativen relativen Drehgrenze kann als der vorbestimmte relative Drehbereich θ verstanden werden. Bei einem vorbestimmten Drehbereich vom 15 Grad kann zum Beispiel die erste Interaktionsfläche 52 die zweite Interaktionsfläche 54 an einer positiven relativen Drehgrenze von +7,5 Grad berühren, und die dritte Interaktionsfläche 56 kann die vierte Entlassungswelle 58 an einer negativen relativen Drehgrenze von –7,5 Grad berühren.
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Ist entweder die positive oder die negative Drehgrenze erreicht, ist die vorbestimmte Drehgrenze θ erreicht, und die Lenkwellen 44, 46 stehen in Dreheingriff. Im Dreheingriff drehen sich die erste und die zweite Lenkwelle 44, 46 zusammen, bis ein Ausrücken erfolgt. Die Lenkwellen 44, 46 können so lange im Dreheingriff bleiben, bis die relative Drehung der beiden Wellen ihre Richtung so ändert, dass sie wieder im relativen Drehbereich θ liegt. Dies bewirkt ein Ausrücken der beiden Wellen 44, 46, bis erneut entweder die positive Drehrichtungsgrenze oder die negative Drehrichtungsgrenze in einer entgegengesetzten relativen Drehrichtung der Wellen 44, 46 erreicht wird.
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Wenn die Lenkwellen 44, 46 ausgerückt sind, wird verhindert, dass bei Betrieb im vorbestimmten relativen Drehbereich θ Geräusche, Schwingungen und Rauigkeit von dem Lenkgetriebe 14 oder von anderen Lenksystemkomponenten auf den Lenkmechanismus 12 übertragen werden. Das Lenkgestänge 40 rückt ein und überträgt die Lenkbewegung des Lenkmechanismus 12 nur dann zum Getriebe 14, wenn entweder die positive Drehgrenze oder die negative Drehgrenze erreicht ist. Es sei darauf hingewiesen, dass 2 bei der Darstellung eines vorbestimmten Drehbereichs θ von nahe 180 Grad schematisch ist, aber wie zuvor erwähnt, übertrifft der vorbestimmte Drehbereich θ in der Regel nicht 15 Grad und kann sogar im Bereich von 1 bis 5 Grad liegen. Die Änderung des Winkelabstands zwischen der zweiten Interaktionsfläche 54 und der vierten Interaktionsfläche 58 kann einen reduzierten vorbestimmten Drehbereich θ bewerkstelligen.
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Auf 3 Bezug nehmend, ist ein anderes schematisches auseinandergezogenes Beispiel für ein Lenkgestänge 70 in der Darstellung zwischen der ersten und der zweiten Lenkwelle 44, 46 angeordnet. In diesem Beispiel wird der relative Drehbereich θ durch einen in einem Schlitz 74 angeordneten Stift 72 bereitgestellt. Einander gegenüberliegende Seiten des Stifts 72 können die erste und die dritte Interaktionsfläche 76 und 78 bereitstellen, und einander gegenüberliegende Seitenwände des Schlitzes 74 können die zweite und die vierte Interaktionsfläche 80, 82 bereitstellen. Wenn die erste Fläche 76 die zweite Fläche 80 berührt, was auch als eine positive Drehrichtungsgrenze 84 bezeichnet werden kann, gelangen, wie zuvor, die beiden Wellen 44, 46 in Eingriff und drehen sich zusammen. Wenn die dritte Fläche 78 die vierte Fläche 82 berührt, was auch als eine negative Drehrichtungsgrenze 86 bezeichnet werden kann, gelangen analog dazu auch die beiden Wellen 44, 46 in Eingriff und drehen sich zusammen. Eine relative Drehung der beiden Wellen 44, 46 innerhalb des vorbestimmten Drehbereichs θ gestattet eine unabhängige Drehung der beiden Wellen 44, 46. 3 zeigt deutlich den Drehabstand zwischen der positiven und negativen Drehgrenze 84, 86 als den vorbestimmten Drehbereich θ, und der Bereich θ kann durch Ändern der Länge des Schlitzes 74 eingestellt werden. Wie bei dem Lenkgestänge 40 kann das Lenkgestänge 70 auch eine vorbestimmten Drehbereich θ von 15 Grad oder darunter haben und kann im Bereich von 1 bis 5 Grad liegen.
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Durch eine gekoppelte Drehung zwischen der ersten Lenkwelle 44 und der zweiten Lenkwelle 46 wird die Bewegung des Lenkmechanismus 12 direkt zum Lenkgetriebe 14 übertragen. Dies gilt selbst dann, wenn die Steuerung 24 Bewegungen zwischen dem Lenkmechanismus 12 und dem Lenkgetriebe 14 immer noch weiterleitet, wodurch die Lenkgestänge 40, 70 im Falle eines Energieverlustes oder im Falle jeglicher Fehlanpassung zwischen den beiden Lenksystemkomponenten einen Backup bereitstellen können. Ein typisches Steer-by-Wire-System hat lediglich eine normalerweise geöffnete Kupplung, die nur im Falle eines Energieverlustes einrücken kann und keinen Fehlanpassungsschutz bereitstellt. Die normalerweise geöffnete Kupplung erfordert Energie, um die Kupplung während des Betriebs geöffnet zu halten. Die Lenkgestänge 40, 70, wie sie hier offenbart werden, sind passive mechanische Gestänge, die zum Funktionieren keine Energie benötigen. Obgleich die oben beschriebenen Lenkgestänge 40, 70 die typischen Steer-by-Wire-Kupplungen ersetzen können, kommt auch in Betracht, dass eine Steuerstrategie eingesetzt werden kann, um die Lenkkomponenten auf Fehlanpassung zu überwachen und eine Kupplung einzurücken, wenn Fehlanpassung vorliegt.
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Auf 4 Bezug nehmend, wird ein Betriebsflussdiagramm für ein halbentkoppeltes Lenksystem bereitgestellt. Bei Schritt 100 wird von dem System eine Lenkeingabe empfangen. Bei Schritt 102 versucht die Steuerung, sämtliche Lenkeingabe über einen Motor zu einem Lenkgetriebe zu übertragen. Bei Schritt 104 überwacht das halbentkoppelte Lenksystem, ob die Lenkeingabe innerhalb eines Drehbereichs bezüglich der Getriebebewegung liegt. Wenn die Lenkeingabe eine vorbestimmte Drehgrenze erreicht, die die Begrenzung des Drehbereichs definiert, liegt die Lenkeingabe nicht innerhalb der Drehgrenze, und der Prozess bewegt sich zu Schritt 106.
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Bei Schritt 106 überträgt ein Lenkgestänge die Lenkeingabe zu dem Lenkgetriebe, und der Prozess bewegt sich zu Schritt 108. Dadurch wird eine direkte mechanische Kopplung von der Lenkeingabe zum Lenkgetriebe geschaffen. Wenn die Lenkeingabe jedoch innerhalb des vorbestimmten Drehbereichs liegt, so dass die Steuerung einen Motor betätigte und sämtliche Lenkeingabe zum Lenkgetriebe übertragen wurde, wodurch die Lenkkomponenten angepasst gehalten werden, dann geht der Prozess direkt zu Schritt 108, wobei Schritt 106 übersprungen werden kann. Bei Schritt 108 wird sämtliche Lenkeingabe von Schritt 100 zum Lenkgetriebe übertragen, sei es durch den Motor, mit direkter Leitung durch die Schritte 102, 104 zu 108 oder durch Schritt 106, wenn der Motor nicht in der Lage ist, sämtliche Lenkeingabe zu übertragen. Nach der Übertragung der Lenkeingabe zu dem Lenkgetriebe, entweder durch ein Gestänge, durch einen Motor oder eine Kombination der beiden, wird das Fahrzeug bei Schritt 110 gelenkt.
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Es wurden oben zwar Ausführungsbeispiele beschrieben, jedoch sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen dienen die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
