DE102019121006A1

DE102019121006A1 - Fahrzeug einschliesslich einer zweiten gelenkten achse

Info

Publication number: DE102019121006A1
Application number: DE102019121006.2A
Authority: DE
Inventors: Renato Bernardinetti Slave
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2020-02-06
Also published as: CN110789603A; US20200039581A1; US11034383B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Fahrzeug einschließlich einer zweiten gelenkten Achse bereit. Ein Fahrzeug umfasst eine erste gelenkte Achse und eine zweite gelenkte Achse hinter der ersten gelenkten Achse. Die zweite gelenkte Achse ist unabhängig von der ersten gelenkten Achse lenkbar. Das Fahrzeug beinhaltet Räder an der zweiten gelenkten Achse. Ein elektrischer Lenkmotor ist mit dem mindestens einen der Räder verbunden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft Fahrzeugrahmen und insbesondere ein Fahrzeug mit einer zweiten gelenkten Achse.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Einige Fahrzeuge beinhalten eine Vielzahl von Achsen. Die Achsen werden von einem Rahmen des Fahrzeugs getragen und die Räder sind mit den Achsen verbunden. Achsen können gelenkte Achsen oder gerade Achsen sein. Gelenkte Achsen bewegen/lenken die Räder, um die Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu steuern. Eine Eingabe zum Lenken des Rads kann durch die Rotation eines Lenkrads durch einen Fahrer des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Bei geraden Achsen sind die Räder nicht lenkbar, sondern in Vorwärtsrichtung fixiert.
Häufig ist die vorderste Achse des Fahrzeugs eine gelenkte Achse. Unter bestimmten Umständen können Räder an den Hinterachsen entlang der Fahrbahn schleifen, wenn das Fahrzeug vorwärts angetrieben wird, während die Räder an der Vorderachse gedreht sind. Dies führt zu einem vorzeitigen Verschleiß der Reifen an den Rädern der Hinterachse.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug umfasst eine erste gelenkte Achse. Eine zweite gelenkte Achse befindet sich hinter der ersten gelenkten Achse und ist unabhängig von der ersten gelenkten Achse lenkbar. Es befinden sich Räder an der zweiten gelenkten Achse. Ein elektrischer Lenkmotor ist mit dem mindestens einen der Räder verbunden.
Das Fahrzeug kann einen Prozessor und einen Speicher, der Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor anzuweisen, das mindestens eine der Räder zu lenken, beinhalten. Der Prozessor kann den elektrischen Lenkmotor anweisen, die zweite gelenkte Achse in einem unterschiedlichen Lenkwinkel als einem Lenkwinkel der ersten gelenkten Achse zu lenken.
Das Fahrzeug kann einen Lenkradwinkelsensor umfassen, der zum Messen einer Rotationsposition des Lenkrads konfiguriert ist. Der Speicher kann Anweisungen speichern, die von dem Prozessor ausführbar sind, um den elektrischen Lenkmotor mindestens auf Grundlage der Rotationsposition des Lenkrads, die durch den Lenkradwinkelsensor gemessen wird, anzuweisen. Der Speicher kann Anweisungen speichern, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor mindestens auf Grundlage einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzuweisen.
Das Fahrzeug kann ein Gehäuse und ein Lenkrad beinhalten, das relativ zum Gehäuse rotierbar ist. Der Lenkradwinkelsensor kann an dem Gehäuse befestigt sein und ist konfiguriert, um die Rotationsposition des Lenkrads relativ zu dem Gehäuse zu erfassen.
Das Fahrzeug kann einen hydraulischen Aktor beinhalten, der mit der ersten gelenkten Achse verbunden ist. Das Fahrzeug kann ein Lenkrad beinhalten, wobei sich der hydraulische Aktor zwischen dem Lenkrad und der ersten gelenkten Achse befindet.
Das Fahrzeug kann eine dritte Achse beinhalten, wobei sich die zweite gelenkte Achse zwischen der ersten gelenkten Achse und der dritten Achse befindet.
Das Fahrzeug kann einen Rahmen beinhalten, wobei der elektrische Lenkmotor an dem Rahmen befestigt ist.
Der elektrische Lenkmotor kann unabhängig mit beiden der Räder wirkverbunden sein.
Das Fahrzeug kann ein mit dem elektrischen Lenkmotor verbunden Getriebe umfassen, wobei das Getriebe eine Welle, die mit einem der Räder verbunden ist, und eine andere Welle beinhaltet, die mit dem anderen der Räder verbunden ist. Das Fahrzeug kann einen Achsschenkel, der mit jedem der Räder verbunden ist, ein Verbindungselement, das einen der Achsschenkel mit einer der Wellen verbindet, und ein anderes Verbindungselement, das den anderen der Achsschenkel mit der anderen der Wellen verbindet, beinhalten.
Das Fahrzeug kann eine Spurstange zwischen den Rädern umfassen, wobei der Lenkmotor eines der Räder lenkt und eine Spurstange das andere der Räder lenkt.
Das Fahrzeug kann einen Achsschenkel umfassen, der mit jedem Rad verbunden ist, wobei der elektrische Lenkmotor mit dem Achsschenkel verbunden ist.
Das Fahrzeug kann ein Verbindungselement zwischen dem elektrischen Lenkmotor und dem Achsschenkel beinhalten.
Ein System des Fahrzeugs beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher, der Anweisungen speichert, die durch den Prozessor zu Folgendem ausführbar sind: Empfangen einer Lenkradwinkelmessung, Berechnen eines gewünschten Lenkwinkels einer zweiten gelenkten Achse mindestens auf Grundlage der Lenkradwinkelmessung, wobei sich die zweite gelenkte Achse hinter einer ersten gelenkten Achse befindet; und Anweisen eines Motors, die zweite gelenkte Achse unabhängig von dem gelenkten Winkel der ersten gelenkten Achse zu dem gewünschten Lenkwinkel zu drehen.
Der Speicher kann Anweisungen speichern, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen und den gewünschten Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse mindestens auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen.
Der Speicher kann Anweisungen speichern, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um eine Modusauswahl zu empfangen und den gewünschten Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse mindestens auf Grundlage der Modusauswahl zu berechnen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer ersten gelenkten Achse und einer zweiten gelenkten Achse.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Fahrzeugs mit einer Lenkbaugruppe, die mit der ersten gelenkten Achse verbunden ist, und einem elektrischen Lenkmotor, der mit der zweiten Lenkachse verbunden ist.
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts aus 2.
4A ist eine Draufsicht eines Abschnitts des Fahrzeugs in 2.
4B ist eine Draufsicht eines Abschnitts des Fahrzeugs einschließlich einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Anordnung des elektrischen Lenkmotors.
5 ist eine schematische Darstellung eines Systems des Fahrzeugs.
6 ist ein Ablaufdiagramm zum Betreiben des Systems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, beinhaltet ein Fahrzeug 10 eine erste gelenkte Achse 12 und eine zweite gelenkte Achse 14 hinter der ersten gelenkten Achse 12. Die zweite gelenkte Achse 14 ist unabhängig von der ersten gelenkten Achse 12 lenkbar. Ein elektrischer Lenkmotor 16 lenkt die zweite gelenkte Achse 14. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Prozessor 18 und einen Speicher 20, der Anweisungen speichert, die durch den Prozessor 18 ausgeführt werden können, um eine Lenkradwinkelmessung zu empfangen, einen gewünschten Lenkwinkel einer zweiten gelenkten Achse 14 mindestens auf Grundlage der Lenkradwinkelmessung zu berechnen und den elektrischer Lenkmotor 16 anzuweisen, die zweite gelenkte Achse 14 unabhängig von dem Lenkwinkel der ersten gelenkten Achse 12 zu dem gewünschten Lenkwinkel zu drehen.
Das Betreiben des elektrischen Lenkmotors 16, um die zweite gelenkten Achse 14 unabhängig von der ersten gelenkten Achse 12 zu lenken, ermöglicht, dass die zweite gelenkte Achse 14 in einem Winkel gelenkt wird, der den Reifenverschleiß an der zweiten gelenkten Achse 14 verringert. Wie nachstehend dargelegt, kann die Berechnung des gewünschten Lenkwinkels der zweiten gelenkten Achse 14 so ausgelegt sein, dass das Schleifen der Räder 22 der zweiten gelenkten Achse 14 während des Abbiegens verringert oder beseitigt wird, um den Verschleiß der Räder 22 der zweiten gelenkten Achse 14 zu verringern. Das Lenken der zweiten gelenkten Achse 14 mit dem elektrischen Lenkmotor 16 beseitigt oder reduziert hydraulische Komponenten, mechanische Verbindungen usw. zum Lenken der zweiten gelenkten Achse 14, was die Kosten reduzieren kann. Das Beseitigen oder Reduzieren von Hydraulikkomponenten, mechanischen Verbindungen usw. zum Lenken der zweiten gelenkten Achse 14 reduziert Packungsbeschränkungen zum Lenken der zweiten gelenkten Achse 14 und kann ein einfacheres Packen anderer Komponenten ermöglichen.
Bei dem Fahrzeug 10 kann es sich um ein beliebiges Personen- oder Nutzkraftfahrzeug handeln, wie etwa ein Auto, einen Truck, eine Geländelimousine, ein Crossover-Fahrzeug, einen Van, einen Minivan, ein Taxi, einen Bus usw. Als ein Beispiel ist das in 1 gezeigte Fahrzeug 10 eine Sattelzugmaschine zum Transportieren von Fracht in Frachtanhängern. Unter Bezugnahme auf 1 kann das Fahrzeug 10 eine Karosserie 24 und einen Rahmen 26 beinhalten. Die Karosserie 24 und der Rahmen 26 können eine Rahmenbauweise (auch als Rahmenbauweise mit aufgesetztem Fahrerhaus bezeichnet) aufweisen. Mit anderen Worten sind die Karosserie 24 und der Rahmen 26 getrennte Komponenten, d. h. sie sind modular, und die Karosserie 24 ist auf dem Rahmen 26 abgestützt und an diesem befestigt. Bei der Rahmenbauweise kann der Rahmen 26 Schienen 28, die in einer Fahrzeugrichtung von vorne nach hinten länglich sind, und Querelemente 30, die sich zwischen den Schienen 28 in einer Fahrzeugquerrichtung 10 erstrecken, beinhalten. Als ein weiteres Beispiel können die Karosserie 24 und der Rahmen 26 in einer selbsttragenden 24 Bauweise vorliegen. Bei der selbsttragenden 24 Bauweise dient die Karosserie 24, z. B. die Schweller, als der Rahmen 26 des Fahrzeugs 10 und die Karosserie 24 (einschließlich der Schweller, Säulen, Dachholme 28 usw.) ist einstückig, d. h. eine durchgängige einteilige Einheit. Alternativ können die Karosserie 24 und der Rahmen 26 jede geeignete Bauweise aufweisen. Die Karosserie 24 und/oder der Rahmen 26 können aus einem beliebigen geeigneten Material, z. B. Stahl, Aluminium usw., gebildet sein.
Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet das Fahrzeug 10 eine Vielzahl von Achsen, einschließlich der ersten gelenkten Achse 12 und der zweiten gelenkten Achse 14. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel kann das Fahrzeug 10 auch eine dritte Achse 32 und eine vierte Achse 34 beinhalten. In einem Beispiel, in dem das Fahrzeug 10 zusätzlich zu der ersten gelenkten Achse 12 und der zweiten gelenkten Achse 14 Achsen enthält, kann das Fahrzeug 10 zusätzlich zu der ersten gelenkten Achse 12 und der zweiten gelenkten Achse 14 jede beliebige geeignete Anzahl von Achsen beinhalten. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel befindet sich die zweite gelenkte Achse 14 zwischen der ersten gelenkten Achse 12 und der dritten Achse 32.
Die Räder 22 sind mit jeder der Achsen verbunden. Die erste gelenkte Achse 12 lenkt die Räder 22 an der ersten gelenkten Achse 12 und die zweite gelenkte Achse 14 lenkt die Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14. Insbesondere können die erste gelenkte Achse 12 und die zweite gelenkte Achse 14 jeweils Achsschenkel 36 beinhalten, an denen die Räder 22 montiert sind. Wie nachstehend beschrieben, werden die Achsschenkel 36 um vertikale Achsen rotiert, um die Räder 22 zu lenken. Insbesondere umfassen die erste gelenkte Achse 12 und die zweite gelenkte Achse 14 jeweils einen Achsträger 38, und die Achsschenkel 36 werden durch den Achsträger 38 durch einen Achszapfen 40 rotierbar getragen. Der Achsträger 38s kann an dem Rahmen 26 befestigt sein, z. B. an den Schienen 28 und/oder den Querelementen 30.
Die Räder 22 des Fahrzeugs 10 steuern eine Richtung des Fahrzeugs 10. Eine Position der Räder 22, z. B. in Bezug auf eine Vorwärtsfahrtrichtung nach rechts oder links gedreht, steuert die Fahrtrichtung, z. B. kann das Fahrzeug 10 nach rechts navigieren, wenn die Räder 22 nach rechts gedreht werden. Die Position der Räder 22 definiert den Lenkwinkel, d. h. einen Betrag der Abweichung der Räder 22 nach rechts oder nach links von der Mitte.
Eine oder beide der dritten Achse 32 und der vierten Achse 34 können eine gerade Achse sein. Mit anderen Worten sind die Räder 22 in einer zentrierten Position befestigt, d. h. die Räder 22 sind nicht um eine vertikale Achse rotierbar, um die Räder 22 zu lenken. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel sind sowohl die dritte Achse 32 als auch die vierte Achse 34 gerade Achsen. Als ein anderes Beispiel können eine oder beide der dritten Achse 32 und der vierten Achse 34 eine gelenkte Achse sein, d. h können die Räder 22 wie vorstehend beschrieben lenken.
Mindestens eine der Achsen 12, 14, 32, 34 ist mit einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 10 verbunden, d. h. einem Motor, der das Fahrzeug 10 durch Rotieren der Räder 22 antreibt. Mit anderen Worten ist eine der Achsen oder mehr als eine der Achsen oder sind alle Achsen mit dem Antriebsmotor verbunden. Die Achse(n) kann/können auf jede beliebige geeignete Art und Weise, z. B. auf bekannte Art und Weise, mit dem Antriebsmotor verbunden sein. Beispielsweise kann/können die Achse(n) mit einem Antriebsstrang (nicht gezeigt) mit dem Antriebsmotor verbunden sein. Der Antriebsmotor kann von jeder geeigneten Art sein, z. B. eine Brennkraftmaschine, ein Elektromotor usw.
Unter Bezugnahme auf die 2-4B beinhaltet das Fahrzeug 10 eine Lenkbaugruppe 42 einschließlich des Lenkrads 22. Das Lenkrad 22 ermöglicht es einem Fahrzeugführer, das Fahrzeug 10 zu lenken, indem eine Rotation des Lenkrads 22 in eine Bewegung der ersten gelenkten Achse 12 und der zweiten gelenkten Achse 14 übertragen wird. Das Lenkrad 22 kann beispielsweise einen starren Ring beinhalten, der von dem Fahrer des Fahrzeugs 10 gegriffen werden kann. Die Lenkbaugruppe 42 kann eine Lenksäule 44 beinhalten. Die Lenksäule 44 überträgt die Rotation des Lenkrads 22 auf die erste gelenkte Achse 12.
Unter Bezugnahme auf die 2-4B beinhaltet das Fahrzeug 10 ein erstes Lenksystem 46, das die erste Achse lenkt. Das erste Lenksystem 46 ist mit der Lenkbaugruppe 42 verbunden, z. B. der Lenksäule 44, um eine Eingabe von dem Lenkrad 22 an die Lenksäule 44 zu empfangen. Das erste Lenksystem 46 beinhaltet Komponenten, z. B. mechanische und hydraulische, die die Lenkbaugruppe 42 mit der ersten gelenkten Achse 12 verbinden, d. h. den Achsschenkeln 36 der ersten gelenkten Achse 12, um die Achsschenkel 36 zu lenken.
In dem in den Figuren gezeigten Beispiel beinhaltet das erste Lenksystem 46 ein Lenkgetriebe 48, das mit der Lenksäule 44 verbunden ist, um eine Rotation von dem Lenkrad 22 durch die Lenksäule 44 zu empfangen. Das Lenkgetriebe 48 beinhaltet einen hydraulischen Aktor 50, der mit der Lenksäule 44 verbunden ist und der mit der ersten gelenkten Achse 12 verbunden ist. Dar hydraulische Aktor 50 befindet sich zwischen dem Lenkrad 22 und der ersten gelenkten Achse 12.
Ein Zugarm 52 ist mit dem Lenkgetriebe 48 verbunden. Ein Zugverbindungsarm 54 verbindet an Rotationsverbindungen den Zugarm 52 und einen der Achsschenkel 36. Eine Spurstange 56 verbindet die zwei Achsschenkel 36. Zugstangen 58 verbinden die Spurstange 56 an Rotationsverbindungen mit den Achsschenkeln 36.
Wenn das Lenkrad 22 gedreht wird, stellt die Lenksäule 44 dem hydraulischen Aktor 50 eine Rotationseingabe bereit, die den Zugarm 52 drückt/zieht, der den Zugverbindungsarm 54 rotiert und den zugehörigen Achsschenkel 36 um den Achszapfen 40 rotiert. Dies bewegt die zugehörige Zugstange 58, die die Spurstange 56 drückt/zieht, um die andere Zugstange 58 zu bewegen und den anderen Achsschenkel 36 um seinen Achszapfen 40 zu rotieren. Die Lenkung der ersten gelenkten Achse 12 kann vollständig mechanisch und/oder hydraulisch sein.
Unter Bezugnahme auf die 2-5 beinhaltet das Fahrzeug 10 ein zweites Lenksystem 60, das die zweite gelenkte Achse 14 lenkt. Insbesondere beinhaltet das zweite Lenksystem 60 den elektrischen Lenkmotor 16. Der elektrische Lenkmotor 16 ist mit mindestens einem der Räder 22 der zweiten gelenkten Achse 14 verbunden, d. h. durch indirektes Eingreifen von Zwischenkomponenten (wie in den Figuren gezeigt) oder durch direktes Eingreifen zwischen dem elektrischen Lenkmotor 16 und den Rädern 22. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel ist der elektrische Lenkmotor 16 mit beiden Rädern 22 der zweiten gelenkten Achse 14 verbunden, um beide Räder 22 der zweiten gelenkten Achse 14 zu lenken. Insbesondere ist der elektrische Lenkmotor 16 mit den Achsschenkeln 36 verbunden, um die Achsschenkel 36 um die vertikale Achse zu rotieren, um die Räder 22 zu lenken. Eine beispielhafte Ausführungsform der Verbindung zwischen dem elektrischen Lenkmotor 16 und den Rädern 22 ist in 4A gezeigt, und eine andere Ausführungsform der Verbindung zwischen dem elektrischen Lenkmotor 16 und den Rädern 22 ist in 4B gezeigt. Die Beispiele in den Figuren zeigen einen einzelnen elektrischen Lenkmotor 16, und alternativ kann das Fahrzeug 10 mehr als einen elektrischen Lenkmotor 16 beinhalten, z. B. einen separaten elektrischen Lenkmotor 16s für unterschiedliche der Achsen und/oder einen separaten elektrischen Lenkmotor 16s für einzelne der Räder 22.
Ein elektrischer Lenkmotor 16 lenkt die Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14. Der elektrische Lenkmotor 16 lenkt die zweite gelenkte Achse 14 unabhängig von der ersten gelenkten Achse 12. Insbesondere werden die Räder 22 an der ersten gelenkten Achse 12 durch das vorstehend beschriebene erste Lenksystem 46 gelenkt, z. B. durch Rotation des Lenkrads 22, die durch die hydraulische und mechanische Bewegung der Komponenten des ersten Lenksystems 46 auf die Räder 22 an der ersten gelenkten Achse 12 übertragen wird; die Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 werden durch den elektrischen Lenkmotor 16 gelenkt und der elektrische Lenkmotor 16 kann die Räder 22 an der zweiten gelenkte Achse 16 in einem unterschiedlichen Lenkwinkel als der Lenkwinkel der Räder 22 an der ersten gelenkten Achse 14 lenken. Insbesondere werden die Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 durch den elektrischen Lenkmotor 16 auf Grundlage einer Berechnung, wie nachstehend beschrieben, gelenkt, und die Berechnung kann einen gewünschten Lenkwinkel für die Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 bereitstellen, der sich von dem Lenkwinkel der Räder 22 an der ersten gelenkten Achse 12 unterscheidet, wobei in diesem Fall der elektrische Lenkmotor 16 die Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 unabhängig von dem Lenkwinkel der Räder 22 an der ersten gelenkten Achse 12 lenkt.
Der elektrische Lenkmotor 16 kann ein Schrittmotor sein. Alternativ kann der elektrische Lenkmotor 16 von beliebiger geeigneter Art sein. Der elektrische Lenkmotor 16 wandelt Elektrizität in mechanische Rotation um, um die Räder 22 zu lenken. Der elektrische Lenkmotor 16 kann beispielsweise von einer Batterie des Fahrzeugs 10 mit Leistung versorgt werden.
Der elektrische Lenkmotor 16 ist an dem Rahmen 26 befestigt. Mit anderen Worten bewegt sich der elektrische Lenkmotor 16 als eine Einheit mit dem Rahmen 26. Der elektrische Lenkmotor 16 kann mit einer oder beiden der Schienen 28 verbunden sein, d. h. direkt oder indirekt über eine Zwischenkomponente wie etwa eine oder mehrere der Querelemente 30.
Das zweite Lenksystem 60 kann ein Getriebe 62 beinhalten, das mit dem elektrischen Lenkmotor 16 verbunden ist. Das Getriebe 62 empfängt ein Eingangsdrehmoment von dem elektrischen Lenkmotor 16 und wandelt das Eingangsdrehmoment in ein gewünschtes Ausgangsdrehmoment um, um die Räder 22 zu lenken. Das Getriebe 62 umfasst ein Gehäuse (nicht nummeriert) und Zahnräder (nicht gezeigt) in dem Gehäuse, um das Eingangsdrehmoment in das Ausgangsdrehmoment umzuwandeln.
Der elektrische Lenkmotor 16 kann direkt mit dem Gehäuse des Getriebes 62 verbunden sein. Das Gehäuse des Getriebes 62 ist an dem Rahmen 26 befestigt und kann mit einer oder beiden der Schienen 28 verbunden sein, d. h. direkt oder indirekt über eine Zwischenkomponente wie etwa eine oder mehrere der Querelemente 30.
In dem in den 2-4A gezeigten Beispiel beinhaltet das Getriebe 62 zwei Ausgangswellen 64, die sich jeweils durch eine der Schienen 28 des Rahmens 26 erstrecken. Eine der Ausgangswellen 64 ist mit einem der Räder 22 der zweiten gelenkten Achse 14 verbunden und die andere Ausgangswelle 64 ist mit dem anderen der Räder 22 der zweiten gelenkten Achse 14 verbunden. Mit anderen Worten ist der elektrische Lenkmotor 16 unabhängig mit beiden der Räder 22 wirkverbunden, d. h. er lenkt eines der Räder 22 mit einer Ausgangswelle 64 und lenkt das andere der Räder 22 mit der anderen Ausgangswelle 64.
Insbesondere ist jede der Ausgangswellen 64 mit einem Verbindungselement 66 verbunden, das an einer Rotationsverbindung mit einem Arm 68 verbunden ist. Der Arm 68 ist an einer Rotationsverbindung mit dem Achsschenkel 36 verbunden. Wenn der elektrische Lenkmotor 16 die Ausgangswellen 64 rotiert, bewegen sich die Arme 68, um den Achsschenkel 36 um den Achszapfen 40 zu rotieren, um die Räder 22 zu lenken.
In dem in 4B gezeigten Beispiel umfasst das Getriebe 62 eine Ausgangswelle 64, die sich durch eine der Schienen 28 des Rahmens 26 erstreckt. Insbesondere ist die Ausgangswelle 64 mit einem Verbindungselement 66 verbunden, das an einer Rotationsverbindung mit einem Arm 68 verbunden ist, der an einer Rotationsverbindung mit einem der Achsschenkel 36 verbunden ist. Eine Spurstange 70 verbindet die zwei Achsschenkel 36. Zugstangen 72 verbinden die Spurstange 70 an Rotationsverbindungen mit den Achsschenkeln 36. Wenn der elektrische Lenkmotor 16 die Ausgangswelle 64 rotiert, bewegt sich der Arm 66, um den Achsschenkel 36 um den Achszapfen 40 zu rotieren, wodurch sich die zugehörige Zugstange 72 bewegt, was die Spurstange 70 drückt/zieht, um die andere Zugstange 72 zu bewegen und den anderen Achsschenkel 36 um seinen Achszapfen 40 zu rotieren. Mit anderen Worten lenkt der elektrische Lenkmotor 16 eines der Räder 22 und eine Spurstange 70 lenkt das andere der Räder 22.
Unter Bezugnahme auf 5 beinhaltet ein System 74 des Fahrzeugs 10 einen Lenkradwinkelsensor 76, der konfiguriert ist, um die Rotationsposition des Lenkrads 22 zu erfassen. Der Lenkradwinkelsensor 76 kann ein bekannter Typ sein. Beispielsweise kann der Lenkradwinkelsensor 76 einen Drehgeber, einen Hall-Effekt-Sensor, optische Sensoren, magnetoresistive Sensoren usw. beinhalten, um die Rotationsposition des Lenkrads 22 zu messen. Beispielsweise kann der Lenkradwinkelsensor 76 die Rotationsposition der Lenksäule 44 direkt erfassen, um die Rotationsposition des Lenkrads 22 zu bestimmen. Die Lenkbaugruppe 42 kann ein Gehäuse 78 beinhalten und das Lenkrad 22 ist relativ zu dem Gehäuse 78 rotierbar. Beispielsweise kann sich die Lenksäule 44 durch das Gehäuse 78 erstrecken und kann relativ zum Gehäuse 78 rotierbar sein. Der Lenkradwinkelsensor 76 kann an dem Gehäuse 78 befestigt und konfiguriert sein, um die Rotationsposition des Lenkrads 22 relativ zu dem Gehäuse 78 zu erfassen.
Das System 74 kann einen Geschwindigkeitssensor 80 beinhalten, der zum Messen der Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10, konfiguriert ist. Der Geschwindigkeitssensor 80 kann ein bekannter Typ sein. Beispielsweise kann der Geschwindigkeitssensor 80 die Rotationsgeschwindigkeit eines oder mehrerer der Räder 22 zur Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit erfassen. Der Geschwindigkeitssensor 80 kann einen Drehgeber, einen Hall-Effekt-Sensor, optische Sensoren, magnetoresistive Sensoren usw. beinhalten.
Unter weiterer Bezugnahme auf 5 beinhaltet das System 74 des Fahrzeugs 10 den Prozessor 18 und den Speicher 20, der Anweisungen speichert, die durch den Prozessor 18 ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor 16 anzuweisen, das mindestens eine der Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 zu lenken, um z. B. beide Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 zu lenken. Das System 74 kann einen Computer 82 einschließen, der den Prozessor 18 und den Speicher 20 beinhaltet. Der Computer 82 kann eine mikroprozessorbasierte Steuerung sein, die über Schaltungen, Chips oder andere elektronische Komponenten umgesetzt ist. Der Speicher 20 des Computers 82 kann einen Speicher 20 zum Speichern von Anweisungen, die durch den Prozessor 18 ausgeführt werden können, sowie zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken beinhalten. Obwohl in 5 zur Vereinfachung der Veranschaulichung ein Computer 82 gezeigt ist, kann der Computer 82 eine oder mehrere Computer beinhalten und können verschiedene hierin beschriebene Vorgänge durch diese ausgeführt werden.
Das System 74 kann mit dem elektrischen Lenkmotor 16 über ein Kommunikationsnetzwerk 84 verbunden sein, das eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation zwischen den Komponenten des Fahrzeugs 10 ermöglichen kann, z. B. dem Computer 82, dem elektrischen Lenkmotor 16, dem Lenkradwinkelsensor 76 usw. Das Kommunikationsnetzwerk 84 beinhaltet Hardware, wie etwa einen Kommunikationsbus, um die Kommunikation zwischen den Komponenten zu ermöglichen. Das Kommunikationsnetz 84 kann drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation unter den Komponenten gemäß einer Reihe von Kommunikationsprotokollen ermöglichen, wie etwa Controller Area Network (CAN), Ethernet, WiFi, Local Interconnect Network (LIN) und/oder anderen drahtgebundenen oder drahtlosen Mechanismen. Beispielsweise können der elektrische Lenkmotor 16, der Computer 82 und die Sensoren 76, 80 über das Kommunikationsnetzwerk 84 miteinander kommunizieren.
Der Speicher 20 speichert Anweisungen, die durch den Prozessor 18 ausgeführt werden können, um eine Lenkradwinkelmessung zu empfangen. Unter Bezugnahme auf 6 empfängt das System 74 bei Block 105 eine Lenkradwinkelmessung. Die Lenkradwinkelmessung ist eine Messung der Rotationsposition des Lenkrads 22, z. B. relativ zum Gehäuse 78. Beispielsweise kann die Lenkradwinkelmessung durch den Lenkradwinkelsensor 76 gemessen und über das Kommunikationsnetz kommuniziert werden.
Der Speicher 20 speichert Anweisungen, die durch den Prozessor 18 ausgeführt werden können, um einen gewünschten Lenkwinkel einer zweiten gelenkten Achse 14 mindestens auf Grundlage der Lenkradwinkelmessung zu berechnen. Insbesondere speichert der Speicher 20 Anweisungen, die durch den Prozessor 18 ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor 16 mindestens auf Grundlage der Rotationsposition des Lenkrads 22, die durch den Lenkradwinkelsensor 76 gemessen wird, anzuweisen. Bei Block 110 berechnet das System mindestens auf Grundlage der Lenkradwinkelmessung einen gewünschten Lenkwinkel einer zweiten gelenkten Achse 14. Beispielsweise kann die Berechnung des gewünschten Lenkwinkels auf einer Lookup-Tabelle basieren, die Lenkradwinkelmessungen und entsprechende gewünschte Lenkwinkel enthält. Als ein anderes Beispiel kann die Berechnung des gewünschten Lenkwinkels auf einer Gleichung basieren, in der die Lenkradwinkelmessung eine Eingabe ist. In solchen Beispielen können die Lookup-Tabelle und/oder die Gleichung in dem Speicher 20 gespeichert sein. Der gewünschte Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse 14, der sich aus der Berechnung ergibt, kann einer sein, der den Verschleiß der Reifen an den Rädern 22 verringert, indem Schleifen von Rädern 22 der zweiten gelenkten Achse 14 während des Abbiegens verringert oder beseitigt wird. Die von der Berechnung ausgegebenen gewünschten Lenkwinkel können auf empirischen Daten für einen verringerten Verschleiß der Reifen an den Rädern 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 basieren.
Der Speicher 20 speichert Anweisungen, die von dem Prozessor 18 ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor 16 anzuweisen, die zweite gelenkte Achse 14 unabhängig von dem gelenkten Winkel der ersten gelenkten Achse 12 zu dem gewünschten Lenkwinkel zu drehen. Bei Block 115 weist das System den elektrischen Lenkmotor 16 an, die zweite gelenkte Achse 14 zu dem in Block 110 berechneten gewünschten Lenkwinkel zu drehen. Mit anderen Worten lenkt der elektrische Lenkmotor 16 die Räder 22, wie vorstehend beschrieben, zu dem gewünschten Lenkwinkel. Dieser Vorgang wird während der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 10 und/oder während des Drehens des Lenkrads 22 wiederholt. Das Lenken der zweiten gelenkten Achse 14 ist unabhängig von dem gelenkten Winkel der ersten gelenkten Achse 12, da die Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 durch den elektrischen Lenkmotor 16 auf Grundlage der Berechnung gelenkt werden und die Berechnung kann einen gewünschten Lenkwinkel für die Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 bereitstellen, der sich von dem Lenkwinkel der Räder 22 an der ersten gelenkten Achse 12 unterscheidet, wobei in diesem Fall der elektrische Lenkmotor 16 die Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 unabhängig von dem Lenkwinkel der Räder 22 an der ersten gelenkten Achse 14 lenkt. Der Speicher 20 speichert Anweisungen, die von dem Prozessor 18 ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor 16 anzuweisen, die zweite gelenkte Achse 14 in einem unterschiedlichen Lenkwinkel als einem Lenkwinkel der ersten gelenkten Achse 12 zu lenken.
Die Berechnung des gewünschten Lenkwinkels bei Block 110 kann auch auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren, die z. B. durch den Geschwindigkeitssensor 80 gemessen und über das Kommunikationsnetz kommuniziert wird. Der Speicher 20 speichert Anweisungen, die durch den Prozessor 18 ausgeführt werden können, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen und den gewünschten Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse 14 mindestens auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen. Bei Block 120 kann das System eine Geschwindigkeitsmessung empfangen. In einem solchen Beispiel kann die vorstehend bei Block 110 beschriebene Berechnung des gewünschten Lenkwinkels der zweiten gelenkten Achse 14 auf einer Lookup-Tabelle basieren, die zusätzlich zu den Lenkradwinkelmessungen und den entsprechenden gewünschten Lenkwinkeln die Fahrzeuggeschwindigkeit beinhaltet und/oder kann auf einer Gleichung basieren, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Eingabe zusammen mit der Lenkradwinkelmessung ist.
Die Berechnung des gewünschten Lenkwinkels bei Block 110 kann auch auf einem von einem Benutzer, z. B. einem Fahrer des Fahrzeugs 10, über eine Benutzerschnittstelle in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs 10 ausgewählten Modus basieren. Der Speicher 20 speichert Anweisungen, die durch den Prozessor 18 ausgeführt werden können, um eine Modusauswahl zu empfangen und den gewünschten Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse 14 mindestens auf Grundlage der Modusauswahl zu berechnen. Bei Block 120 kann das System 74 die Modusauswahl empfangen. Insbesondere kann der Speicher 20 eine Vielzahl von Modi basierend auf Umgebungsstraßenbedingungen wie Nässe, Temperatur, gefrorenem Niederschlag (Schnee, Eis, Schneeregen usw.) usw.; Straßenbeschaffenheit wie Schwarzdecke, Schotter, Sand usw.; Größe und/oder Gewicht der Ladung; usw. speichern. Jeder der Modi kann bei Block 110 eine andere Berechnung aufweisen, z.B. unterschiedliche Lookup-Tabellen und/oder unterschiedliche Gleichungen. Basierend auf diesen unterschiedlichen Berechnungen kann der gewünschte Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse 14 die Auswahl verschiedener Modi auf unterschiedlicher Grundlage sein. Der Inhalt der Lookup-Tabellen und/oder Gleichungen kann auf empirischen Daten für verringerten Verschleiß der Räder 22 an der zweiten gelenkten Achse 14 basieren.
Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie vielmehr der Beschreibung als der Einschränkung dienen soll. In Anbetracht der vorstehenden Lehren sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich und die Offenbarung kann anders als konkret beschrieben umgesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine erste gelenkte Achse; eine zweite gelenkte Achse hinter der ersten gelenkten Achse, die unabhängig von der ersten gelenkten Achse lenkbar ist; Räder an der zweiten gelenkten Achse; und einen elektrischen Lenkmotor, der mit dem mindestens einen der Räder verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Prozessor und einen Speicher, der Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor anzuweisen, das mindestens eine der Räder zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Lenkradwinkelsensor, der zum Messen einer Rotationsposition eines Lenkrads konfiguriert ist, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor mindestens auf Grundlage der Rotationsposition des Lenkrads, die durch den Lenkradwinkelsensor gemessen wird, anzuweisen.
Gemäß einer Ausführungsform speichert der Speicher Anweisungen, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor mindestens auf Grundlage einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzuweisen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Gehäuse und ein Lenkrad, das relativ zu dem Gehäuse rotierbar ist, wobei der Lenkradwinkelsensor an dem Gehäuse befestigt und konfiguriert ist, um die Rotationsposition des Lenkrads relativ zu dem Gehäuse zu erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Prozessor den elektrischen Lenkmotor an, die zweite gelenkte Achse in einem unterschiedlichen Lenkwinkel als einem Lenkwinkel der ersten gelenkten Achse zu lenken.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen hydraulischen Aktor gekennzeichnet, der mit der ersten gelenkten Achse verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein Lenkrad gekennzeichnet, wobei sich der hydraulische Aktor zwischen dem Lenkrad und der ersten gelenkten Achse befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine dritte Achse gekennzeichnet, wobei sich die zweite gelenkte Achse zwischen der ersten gelenkten Achse und der dritten Achse befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Rahmen gekennzeichnet, wobei der elektrische Lenkmotor an dem Rahmen befestigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der elektrische Lenkmotor unabhängig mit beiden der Räder wirkverbunden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein mit dem elektrischen Lenkmotor verbundenes Getriebe gekennzeichnet, wobei das Getriebe eine Welle, die mit einem der Räder verbunden ist, und eine andere Welle beinhaltet, die mit dem anderen der Räder verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Achsschenkel, der mit jedem der Räder verbunden ist, ein Verbindungselement, das einen der Achsschenkel mit einer der Wellen verbindet, und ein anderes Verbindungselement, das den anderen der Achsschenkel mit der anderen der Wellen verbindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Spurstange zwischen den Rädern gekennzeichnet, wobei der Lenkmotor eines der Räder lenkt und eine Spurstange das andere der Räder lenkt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Achsschenkel gekennzeichnet, der mit jedem Rad verbunden ist, wobei der elektrische Lenkmotor mit dem Achsschenkel verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein Verbindungselement zwischen dem elektrischen Lenkmotor und dem Achsschenkel gekennzeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Prozessor und einen Speicher, der Anweisungen speichert, die durch den Prozessor zu Folgendem ausführbar sind: Empfangen einer Lenkradwinkelmessung, Berechnen eines gewünschten Lenkwinkels einer zweiten gelenkten Achse mindestens auf Grundlage der Lenkradwinkelmessung, wobei sich die zweite gelenkte Achse hinter einer ersten gelenkten Achse befindet; und Anweisen eines Motors, die zweite gelenkte Achse unabhängig von einem gelenkten Winkel der ersten gelenkten Achse zu dem gewünschten Lenkwinkel zu drehen.
Gemäß einer Ausführungsform speichert der Speicher Anweisungen, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen und den gewünschten Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse mindestens auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen.
Gemäß einer Ausführungsform speichert der Speicher Anweisungen, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um eine Modusauswahl zu empfangen und den gewünschten Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse mindestens auf Grundlage der Modusauswahl zu berechnen.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine erste gelenkte Achse; eine zweite gelenkte Achse hinter der ersten gelenkten Achse, die unabhängig von der ersten gelenkten Achse lenkbar ist; Räder an der zweiten gelenkten Achse; und einen elektrischen Lenkmotor, der mit dem mindestens einen der Räder verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Prozessor und einen Speicher, der Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor anzuweisen, das mindestens eine der Räder zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner einen Lenkradwinkelsensor umfassend, der zum Messen einer Rotationsposition eines Lenkrads konfiguriert ist, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor mindestens auf Grundlage der Rotationsposition des Lenkrads, die durch den Lenkradwinkelsensor gemessen wird, anzuweisen.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um den elektrischen Lenkmotor mindestens auf Grundlage einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzuweisen.
Fahrzeug nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Gehäuse und ein Lenkrad, das relativ zu dem Gehäuse rotierbar ist, wobei der Lenkradwinkelsensor an dem Gehäuse befestigt und konfiguriert ist, um die Rotationsposition des Lenkrads relativ zu dem Gehäuse zu erfassen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Prozessor den elektrischen Lenkmotor anweist, die zweite gelenkte Achse in einem unterschiedlichen Lenkwinkel als einem Lenkwinkel der ersten gelenkten Achse zu lenken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner einen hydraulischen Aktor umfassend, der mit der ersten gelenkten Achse verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner ein mit dem elektrischen Lenkmotor verbundenes Getriebe umfassend, wobei das Getriebe eine Welle, die mit einem der Räder verbunden ist, und eine andere Welle beinhaltet, die mit dem anderen der Räder verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Achsschenkel, der mit jedem der Räder verbunden ist, ein Verbindungselement, das einen der Achsschenkel mit einer der Wellen verbindet, und ein anderes Verbindungselement, das den anderen der Achsschenkel mit der anderen der Wellen verbindet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner eine Spurstange zwischen den Rädern umfassend, wobei der Lenkmotor eines der Räder lenkt und eine Spurstange das andere der Räder lenkt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner einen Achsschenkel umfassend, der mit jedem Rad verbunden ist, wobei der elektrische Lenkmotor mit dem Achsschenkel verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 11, ferner ein Verbindungselement zwischen dem elektrischen Lenkmotor und dem Achsschenkel umfassend.
System, das Folgendes umfasst: einen Prozessor und einen Speicher, der Anweisungen speichert, die durch den Prozessor zu Folgendem ausführbar sind: Empfangen einer Lenkradwinkelmessung; Berechnen eines gewünschten Lenkwinkels einer zweiten gelenkten Achse mindestens auf Grundlage der Lenkradwinkelmessung, wobei sich die zweite gelenkte Achse hinter einer ersten gelenkten Achse befindet; und Anweisen eines Motors, die zweite gelenkte Achse unabhängig von einem gelenkten Winkel der ersten gelenkten Achse zu dem gewünschten Lenkwinkel zu drehen.
System nach Anspruch 13, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen und den gewünschten Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse mindestens auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen.
System nach Anspruch 13, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um eine Modusauswahl zu empfangen und den gewünschten Lenkwinkel der zweiten gelenkten Achse mindestens auf Grundlage der Modusauswahl zu berechnen.