-
Die Erfindung betrifft eine Lenkung
für Fahrzeuge,
insbesondere Nutzfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
-
Lenkungen der vorgenannten Art sind
aus der
DE 30 15 408
A1 bekannt, die eine Bedieneinheit aufweist, welche eine
Lenkeinheit umfasst, die bezüglich
der durch ein Lenkrad gebildeten Lenkmittel in Anpassung an die
jeweilige Fahrtrichtung zwischen einer Vorwärtsfahrtlage und einer Rückwärtsfahrtlage
umstellbar ist. Die Lenkmittel sind an Auslegern einer Bedienkonsole
angebracht, die seitlich zum über
180° zwischen
der Vorwärtsfahrtlage
und der Rückwärtsfahrtlage
schwenkbaren Fahrersitz angeordnet ist. Die Umstellung der Lenkmittel
auf die dem Fahrersitz bezogen auf die jeweils gegebene Fahrtlage,
vorgelagerte Stellung erfolgt durch Umstecken des das Lenkrad als
Lenkmittel tragenden Auslegers gegenüber der Konsole, oder auch
durch Verschwenken, wobei die von dem Lenkmittel ausgehenden Übertragungseinrichtungen,
insbesondere Leitungen oder Schläuche,
flexibel ausgebildet sind und dadurch einer entsprechenden Verlagerung
der Lenkmittel nicht entgegenstehen. Verbunden ist mit einer derartigen
Lösung
aber dennoch ein erheblicher mechanischer Aufwand, und, ob umstelkbar oder
verschwenkbar, bedingt die Halterung der Lenkmittel über Ausleger
insbesondere in Verbindung mit den zugehörigen Übertragungsmitteln auch. räumliche Einschränkungen
im ohnehin beengten Bereich eines Fahrerstandes, einer Fahrzeugkabine
oder dergleichen.
-
Neben der getrennten Umstellbarkeit
von Fahrersitz und Lenkeinheit ist es aus der
DE 38 07 848 C2 bekannt,
eine Bedieneinheit mit Fahrersitz, Bedienkonsole und Lenkmitteln
als eine Konstruktionseinheit auszubilden und diese Konstruktionseinheit
insgesamt zwischen der Vorwärtsfahrtlage
und der Rückwärtsfahrtlage
zu verschwenken. Die Verschwenkbarkeit der gesamten Bedieneinheit
führt zu einer
insgesamt recht aufwendigen Konstruktion, zumal im Regelfall die
Erstreckungsrichtung der Bedieneinheit in Fahrzeuglängsrichtung
größer ist
als die quer hierzu zum Durchschwenken der Bedieneinheit erforderliche
Breite, was zusätzliche
Eingriffe oder Einschränkungen
bedingt. Ferner hat die Bedieneinheit auch ein erhebliches Gewicht,
so dass eine entsprechend schwere Ausgestaltung der Halterung und Lagerung
erforderlich ist, womit sich diese Lösung insgesamt als sehr aufwendig
darstellt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Lenkung für
Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge der eingangs genannten Art
in ihrem Gesamtkonzept zu vereinfachen und insbesondere auch im Hinblick
auf vorteilhafte Integrationsmöglichkeiten
im Fahrzeug und hohe Flexibilität
bei besten Bedienvoraussetzungen weiter zu entwickeln.
-
Gemäß der Erfindung wird dies mit
den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht, demzufolge die Lenkeinheit
durch eine Steer by Wire-Lenkung gebildet ist, bei der das Lenkmittel über einen
elektromotorischen Aktuator beaufschlagt ist und bei der für den beaufschlagten
Aktuator in Abhängigkeit
von der Vorwärts- und der Rückwärtsfahrtlage
des Lenkmittels jeweils eine entsprechende Drehrichtung gegeben
ist. Da eine Steer by Wire- Lenkung
modular aufzubauen ist und über
das Aktuator und Lenkmittel umfassende, fahrerseitige Lenkmodul
als Lenkeinheit nur die Lenkvorgaben erfolgen – in Berücksichtigung der über den
Aktuator simulierten radseitigen Lenkkräfte, nicht aber die Lenkkräfte selbst
aufgebracht werden müssen – bildet
das fahrerseitige Lenkmodul eine klein bauende Konstruktionseinheit, die
sich auch unter beengten Raumverhältnissen in vorteilhafter Weise
integrieren lässt
und die es insbesondere auch ermöglicht,
jeder der Fahrtlagen zugeordnet jeweils einen Aktuator vorzusehen
und dies gegebenenfalls in Verbindung mit einem umsteckbaren Lenkrad,
so dass trotz der Realisierung mehrerer Lenkstellen, nämlich je
einer für
die Vorwärtsfahrtlage
und einer für
die Rückwärtsfahrtlage
und der damit verbundenen Bedienungserleichterungen, der Kostenaufwand
für die
verdoppelte Lenkung klein gehalten werden kann. Kombiniert werden
kann eine derartige Lenkeinheit in vorteilhafter Weise mit einem Fahrersitz,
der um eine Hochachse verschwenkbar oder in sonstiger Weise umstellbar
ist, wobei insbesondere eine verschwenkbare Anordnung des Fahrersitzes
um eine Hochachse auch die Möglichkeit der
Zuordnung sonstiger Bedienelemente, so insbesondere auch der Pedalerie
zum Fahrersitz ermöglicht.
-
Im Rahmen der Erfindung ist es des
Weiteren auch möglich,
die Lenkeinheit einer verschwenkbaren, den Fahrersitz umfassenden
Bedieneinheit zuzuordnen, so dass die Lenkeinheit mit dem Fahrersitz
bezogen auf die jeweils gewünschte
Fahrtlage, insbesondere eine Vorwärts- oder Rückwärtsfahrtlage ausgerichtet werden
kann. Bei einer verschwenkbaren Anordnung mit Integration der Lenkeinheit
in die den Fahrersitz umfassende, schwenkbare Bedieneinheit sind
darüber
hinaus auch Zwischenstellungen möglich,
da, bezogen auf die Lenkeinheit, wegen der lediglich signaltechnischen
Verbindung zu einem Steuergerät
eine große
Flexibilität
gegeben ist.
-
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lenkeinheit
als Modul einer Steer by Wire-Lenkung macht es darüber hinaus
in vorteilhafter Weise auch möglich,
die Betätigungsrichtung
der Lenkmittel in einfacher Weise der jeweiligen Fahrtrichtung derart anzupassen,
dass für
den Fahrer fahrtrichtungsunabhängig
stets gleiche Betätigungsabläufe gegeben sind.
Dies in einfachster Weise dadurch, dass das Vorzeichen des Solllenkwinkels
des Lenkradaktuators umgekehrt wird. Ferner ermöglicht es die erfindungsgemäße Ausgestaltung
als Steer by Wire-Lenkung, das veränderte fahrdynamische Verhalten
des Fahrzeuges beim Übergang
zwischen den Fahrtrichtungen, und des damit gegebenenfalls verbundenen Überganges
von Vorderachs- auf Hinterachslenkung, softwaretechnisch im Steuergerät der Steer
by Wire-Lenkung zu berücksichtigen.
-
Weitere Einzelheiten und Merkmale
der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung
nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine
schematisierte Darstellung eines Fahrzeuges mit einer Steer by Wire-Lenkung,
ausschnittsweise,
-
2 wiederum
schematisiert, bezogen auf ein nicht dargestelltes, in entgegengesetzten
Fahrtrichtungen zu betreibendes Fahrzeug dessen um eine Hochachse
verschwenkbare, zwischen Vorwärtsfahrtlage
und Rückwärtsfahrtlage
umstellbare Bedieneinheit, und
-
3 in
einer der 2 entsprechenden Darstellung
Teile der Bedieneinheit eines Fahrzeuges mit gesonderten, der Vorwärtsfahrtlage
und der Rückwärtsfahrtlage
zu geordneten Lenkeinheiten und einem dazwischen liegenden, um eine
Hochachse verdrehbaren Fahrersitz.
-
Das in 1 schematisiert
nur teilweise dargestellte Fahrzeug 1 weist eine gelenkte
Vorderachse 2 auf. Die Hinterachse ist nicht gezeigt. Die
Vorwärtsfahrtrichtung
des Fahrzeuges 1 ist durch den Pfeil F angegeben. Der Vorderachse 2 sind
die gelenkten Räder 3 zugeordnet,
die über
ein Lenkgestänge 4 mit
einem Lenkgetriebe 5 verbunden sind. Das Lenkgetriebe 5 ist über ein
Lenkmodul 6 anzutreiben. Dieses umfasst eine Antriebsquelle,
beispielsweise einen Elektromotor, der auf das Lenkgetriebe 5 wirkt
und der über
ein Steuergerät 7 anzusteuern
ist. Die diesbezüglichen
Signalwege sind durch die Pfeile 8 angedeutet, die Energieversorgung erfolgt üblicherweise
aus dem Bordnetz des Fahrzeuges 1.
-
Mit 9 ist die Lenkeinheit
des Fahrzeuges 1 bezeichnet, die einen Aktuator 10 und
ein durch ein Lenkrad gebildetes Lenkmittel 11 umfasst,
wobei der Aktuator 10 und das Lenkmittel 11 in
Form des Lenkrades über
eine Lenkwelle 12 verbunden sind. Der Aktuator 10 ist über durch
die Pfeile 13 veranschaulichte Signalwege mit. dem Steuergerät 7 verbunden, die
nicht angedeutete Energieversorgung des Aktuators 10, der
beispielsweise durch einen Elektromotor gebildet ist, erfolgt wiederum
aus dem Bordnetz des Fahrzeuges.
-
Lenkmodul 6, Steuergerät 7 und
Lenkeinheit 9 bilden die Grundelemente einer Steer by Wire-Lenkung,
mit der das Fahrzeug ausgerüstet
ist, wobei als Lenkmittel anstelle des Lenkrades 11 im
Rahmen der Erfindung auch Sidesticks oder dergleichen vorgesehen
sein können.
Die Lenkmittel 11 liegen im Bereich einer Fahrersitzes 17,
so dass für
den Fahrer ein guter Zugriff gegeben ist.
-
1 lässt erkennen,
dass bei einer Steer by Wire-Lenkung der geschilderten Art infolge
ihres modularen Aufbaues und infolge der grundsätzlich auf Signalwege 8 bzw.
13 beschränkten
Verbindung zwischen den einzelnen Modulen im Hinblick auf Anordnungsmöglichkeiten
und Bauraumbedarf für
die einzelnen Module besonders günstige
Voraussetzungen gegeben sind.
-
Im Rahmen der Erfindung wird von
diesen grundsätzlichen
Vorteilen für
den Aufbau einer Bedieneinheit 14 für ein nicht dargestelltes Fahrzeug Gebrauch
gemacht, wobei die Bedieneinheit 14 gegenüber dem
Fahrzeug um eine Hochachse 15 schwenkbar ist, bei einem
Schwenkweg von mindestens 180°,
so dass die Bedieneinheit 14, ausgehend von einer Ausrichtung
auf die Vorwärtsfahrtrichtung F,
auch in eine Gegenrichtung hierzu, nämlich auf eine Rückwärtsfahrtrichtung
ausgerichtet werden kann. Die Verschwenkbarkeit zwischen der Vorwärtsfahrtrichtung
F und der Gegenrichtung um die Hochachse 15 ist durch den
Pfeil 16 veranschaulicht.
-
Die Bedieneinheit 14 umfasst
in der Ausgestaltung gemäß 2 den Fahrersitz 17,
sowie hiermit verbunden und in einer Einheit zusammengefasst, eine
gegenüberliegend
zum Fahrersitz 17 angeordnete Lenkkonsole 18,
der eine Lenkeinheit 9 gemäß 1 zugeordnet ist, die ein Modul des Steer by
Wire-Systems bildet und einen Aktuator 10 sowie als Lenkmittel 11 ein
Lenkrad aufweist, das über
eine Lenkwelle 12 mit dem Aktuator 10 verbunden
ist. Veranschaulicht ist der Aktuator 10 als Elektromotor.
-
Der Lenkwelle 12 ist ein
Drehwinkelsensor 19 zugeordnet, so dass die Lenkvorgabe über das Steuergerät 7 in
entsprechende Stellbefehle für
das Lenkmodul 6 umgesetzt werden kann, während umgekehrt,
zur Vermittlung des erforderlichen Lenkgefühls, die aus dem Kontakt zur
Straße
resultierenden und auf die Räder 3 wirkenden
Kräfte über das
Lenkmodul 6 erfasst und über das Steuergerät 7 in
Stellbefehle für
den als Elektromotor ausgebildeten Aktuator 10 umgesetzt
werden, der über
die Lenkwelle 12 das als Lenkmittel 11 vorgesehene
Lenkrad beaufschlagt. Damit ist, wie bei einer mechanischen Lenkung,
eine entsprechende Rückkopplung
zwischen den Rädern 3 und
dem Lenkmittel 11 geschaffen.
-
In Anpassung an die Rückwärtsfahrtrichtung kann
die Bedieneinheit 14 in die Gegenlage zur Vorwärtsfahrtrichtung
F verschwenkt werden, wobei die der Bedieneinheit 14 zugeordneten
Elemente ihre Lage zum Fahrersitz 17 beibehalten, so auch
gegebenenfalls der Bedieneinheit 14 zugeordnete Pedale und
sonstige Betätigungsmittel.
Auf die Lenkung hat die Umstellung lediglich insoweit Einfluss,
als entsprechend der Fahrtrichtung das Vorzeichen des Solllenkwinkels
des Lenkaktuators jeweils umgekehrt wird, so dass, in Analogie zur
Anpassung der Betätigungsrichtung
des Lenkmittels 11 an die jeweilige Fahrtrichtung auch
die Rückstellkräfte fahrtrichtungsangepasst
aufgebracht werden. Ohne Eingriff in die Mechanik ist bei einer
derartigen Ausgestaltung somit, bezogen auf ein Lenkmittel 11 in
Form eines Lenkrades, in der jeweiligen Fahrtrichtung die Einschlagrichtung
des Lenkrades der Krümmungsrichtung
der straßenseitig
zu durchfahrenden Kurvenbahn entspricht.
-
Auch in 3 ist, bezogen auf das Fahrzeug, die
in Teilen angedeutete Bedieneinheit 20 in einer 2 entsprechenden Situation
dargestellt, und es finden deshalb entsprechende Bezugszeichen Verwendung,
wobei abweichend von der Darstellung gemäß 2 die Bedieneinheit 20 einen Fahrersitz 17 aufweist,
der zwar um die Hochachse 15 schwenkbar ist, der aber zu
den Lenkeinheiten, hier mit 21 und 22 bezeichnet, separiert im Fahrzeug angeordnet
ist. Die Lenkeinheiten 21 und 22 sind ihrerseits
bezogen auf den Fahrzeugsitz 17 dessen jeweiliger Schwenklage
in der Vorwärtsfahrtrichtung
F, und in der Rückwärtsfahrtrichtung
zugeordnet und zum Fahrzeug fest angeordnet, bei einem Aufbau, wie
er beispielsweise an Hand der 2 erläutert ist. Jeder
der Lenkeinheiten 20 und 21 ist in der Darstellung
gemäß 3 ein Lenkmittel 11 in
Form eines Lenkrades zugeordnet. Im Rahmen der Erfindung liegt es
aber, ein gemeinsames Lenkrad vorzusehen und dies jeweils bedarfsweise
umzustecken.