DE112004001258B4

DE112004001258B4 - Vorrichtung zum Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE112004001258B4
Application number: DE112004001258T
Authority: DE
Inventors: Daniel Williams
Original assignee: TRW Automotive US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2024-06-11
Also published as: US20080289897A1; WO2005009823A3; US8534414B2; WO2005009823A2; DE112004001258T5

Abstract

Eine Vorrichtung (10; 310) zum Verschwenken lenkbarer Räder (28; 320; 124; 322) eines Fahrzeugs (12; 312) ansprechend auf die Eingabegröße an ein Fahrersteuerinterface bzw. eine Fahrersteuerschnittstelle, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: einen Sensor (18; 330) zum Überwachen der Eingabegröße an die Fahrersteuerschnittstelle und zum Vorsehen eines Lenkeingabesignals, das eine Anzeige dafür bildet; ein vorderes Lenksystem, das betätigbar ist zum Verschwenken eines vorderen Satzes lenkbarer Räder (28, 320); ein hinteres Lenksystem, das betätigbar ist zum Verschwenken eines hinteren Satzes lenkbarer Räder (124, 322); und eine Steuervorrichtung (22, 334), die auf das Lenkeingabesignal zum Steuern der Betätigung der vorderen und hinteren Lenksysteme anspricht, wobei die Steuervorrichtung (22; 334) bei einem Versagen bzw. einer Fehlfunktion des vorderen Lenksystems das hintere Lenksystem ansprechend auf das Lenkeingabesignal betätigt, wobei das vordere Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem ist, welches einen Zentrier- und Verriegelungsmechanismus (30) aufweist, der den vorderen Satz lenkbarer Räder (28,...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschwenken der lenkbaren Räder eines Fahrzeugs. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Lenkvorrichtung, die ein vorderes Lenkgetriebe zum Verschwenken lenkbarer Vorderräder eines Fahrzeugs und ein hinteres Lenkgetriebe zum Verschwenken lenkbarer Hinterräder des Fahrzeugs umfasst.
Hintergrund der Erfindung
Servolenkgetriebe sind in modernen Fahrzeugen üblich. Typischerweise verbinden eine oder mehr starre Wellen ein Fahrzeuglenkrad mit einer Antriebswelle des Servolenkgetriebes. Die starren Wellen müssen von dem Fahrzeuglenkrad zu der Antriebswelle des Servolenkgetriebes geführt werden. Das Führen der starren Wellen zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe ist oft schwierig, da andere Fahrzeugkomponenten nicht störend auf die Wellen einwirken dürfen.
Einige bekannte Fahrzeuglenksysteme haben die starren Wellen eliminiert. Solche Systeme werden gewöhnlich als ”Steer-by-Wire” Systeme gezeichnet. In einigen Steer-by-Wire-Systemen gibt es keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe. Ein elektronisches System ist vorgesehen, das auf die vom Betreiber auf das Lenkrad angelegte Eingangsgrößen zum Steuern der Betätigung des Lenkgetriebes anspricht. Ohne mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe geht die Lenksteuerung des Fahrzeugs verloren, wenn das Steer-by-Wire-System versagt.
Andere bekannte Fahrzeuglenksysteme ermöglichen vielachsiges Lenken. Ein vielachsiges Lenksystem umfasst im Allgemeinen ein Front- bzw. vorderes Lenkgetriebe zum Verschwenken lenkbarer Vorderräder und ein hinteres Lenkgetriebe zum Verschwenken lenkbarer Hinterräder. Das hintere Lenkgetriebe spricht auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und auf den Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder an. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines vorbestimmten Niveaus liegt und der Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder größer als eine vorbestimmte Größe ist, wird das hintere Lenkgetriebe zum Verschwenken der lenkbaren Hinterräder betätigt. Daraus folgend verschwenkt das hintere Lenkgetriebe die lenkbaren Hinterräder, um das durch das Vorderlenkgetriebe vorgesehene Lenken zu ergänzen.
Der Nachlauf bewirkt, dass sich ein Straßenrad selbst mit der Richtung der Fahrzeugbewegung ausrichtet. Der Nachlauf sieht in konventionellen Lenksystemen die Rückkehrfähigkeit vor. Hilfsachsen von vielachsigen Fahrzeugen verwenden gewöhnlich den Nachlauf, um die Räder zu lenken. Solche ”selbstgelenkten” Achsen können keine Seitenkraft erzeugen, um beim Schwenken bzw. Wenden des Fahrzeugs zu helfen.
Die Druckschrift mit der Bezeichnung DE 689 10 341 T2 offenbart ein ausfallgeschütztes Lenkwinkel-Steuerungssystem, welches einen nicht normalen Zustand in einem Vorderrad-Hilfslenksystem und einem Hinterrad-Lenksystem erfasst und den Vorderrad-Hilfslenkwinkel oder den Hinterrad-Lenkwinkel zu Null macht durch Beendigung des Betriebs allein auf der nicht normalen Seite.
Des Weiteren zeigt die Druckschrift US 4 856 606 A ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern. Das Lenksystem beinhaltet ein Steuergetriebe für die Hinterräder, welches ein bewegliches Element aufweist das mit den Hinterrädern verbunden ist, um diese nach einer Bewegung dieses Elements zu lenken. Das Element wird durch leistungsunterstützende Mittel als Antwort auf das Lenken der Vorderräder bewegt.
Weiterhin ist im Stand der Technik die Druckschrift US 4 782 907 A zu berücksichtigen. Hierbei handelt es sich um ein motorgetriebenes Servolenksystem für Vorder- und Hinterräder für die Straße, mit der Eigenschaft, unkontrollierbares Lenken, resultierend aus nicht vorgesehenen Bewegungen der hinteren Räder, im Falle von Fehlern verschiedener Sensoren zu verhindern.
Die Druckschrift DE 697 11 401 T2 offenbart ein System zum geführten Lenken wenigstens eines Räderpaars eines Aufliegers oder eines Anhängers.
Ein weiteres Radfahrzeuglenksystem ist in der Druckschrift DE 690 12 133 T2 beschrieben, wobei dieses System im Besonderen bei Radfahrzeugen und Kraftwagen verwendet wird bei denen sowohl die Vorder- als auch die Hinterräder lenkbar sind.
Noch eine weitere Druckschrift mit der Bezeichnung US 4 770 264 A beschäftigt sich mit einem Fahrzeuglenksystem, welches geeignet ist in einem Fahrzeug mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern genutzt zu werden. Das System weist einen hydraulischen Auslöser auf, der durch Federn in der Geradeaus-Position vorgespannt ist, so dass die Hinterräder im Fall eines elektrischen oder hydraulischen Fehlers mittig ausgerichtet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein präzises Lenksystem vorzusehen, welches geeignet ist schwenkbare Räder eines Fahrzeugs derart zu steuern, dass eine Fehlfunktion eines Teils des Lenksystems nicht zu einem Ausfall des gesamten Lenksystems führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung zum Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs ansprechend auf eine Eingabegröße an eine Fahrersteuerschnittstelle bzw. -interface. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor zum Überwachen des Lenkens der Eingabegröße an die Fahrersteuerschnittstelle und zum Liefern eines eine Anzeige dafür bildenden Lenkeingabesignals. Ein vorderes Lenksystem ist betätigbar, um einen vorderen Satz lenkbarer Räder des Fahrzeugs zu verschwenken. Ein hinteres Lenksystem ist betätigbar, um einen hinteren Satz lenkbarer Fahrzeugräder zu verschwenken. Eine Steuervorrichtung spricht auf das Lenkeingabesignal zum Steuern der Betätigung der vorderen und hinteren Lenksysteme an. Die Steuervorrichtung betätigt bei einer Fehlfunktion des vorderen Lenksystems, ansprechend auf das Lenkeingabesignal, das hintere Lenksystem. Gemäß einem anderen Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung, die eine Fahrersteuerschnittstelle zum Verschwenken der lenkbaren Räder eines Fahrzeugs aufweist. Die Vorrichtung weist ebenfalls mindestens drei voneinander beabstandete Achsen auf, die vordere und hintere Lenkachsen und eine Zwischenachse umfassen. Ein Sensor überwacht die Lenkeingabegröße an die Fahrersteuerschnittstelle und sieht ein Lenkeingabesignal, das eine Anzeige dafür bildet, vor. Ein vorderes Lenksystem ist betriebsmäßig mit der vorderen Lenkachse verbunden und ist zum Verschwenken eines vorderen Satzes lenkbarer Räder betätigbar. Ein hinteres Lenksystem ist betriebsmäßig mit einer hinteren Lenkachse verbunden und ist zum Verschwenken eines hinteren Satzes lenkbarer Räder betätigbar. Eine Steuervorrichtung spricht auf das Lenkeingabesignal zur Betätigung der vorderen und hinteren Lenksysteme an. Bei einer Fehlfunktion bzw. Versagen eines Lenksystems betätigt die Steuervorrichtung ansprechend auf das Lenkeingabesignal das andere Lenksystem.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten des Gebietes, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen verdeutlicht, in denen zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
2 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, durch ein beispielhaftes Lenkgetriebe der Vorrichtung der 1;
3 eine Querschnittsansicht ungefähr entlang der Linie 3-3 der 2;
4 eine Querschnittsansicht ungefähr entlang der Linie 4-4 der 2;
5A und 5B ein Flussdiagramm eines beispielhaften Steuerprozesses, der durch eine Steuervorrichtung der Vorrichtung der 1 durchgeführt wird;
6a–c schematische Darstellungen der Fahrzeuglenkung mit der Vorrichtung der 1 unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen;
7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert ist; und
8a–c schematische Darstellungen der Fahrzeuglenkung mit der Vorrichtung der 7 unter unterschiedlichen Bedingungen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 stellt schematisch eine Lenkvorrichtung 10 dar, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Lenkvorrichtung 10 ist in einem Fahrzeug angebracht, das schematisch bei 12 dargestellt ist. Die Lenkvorrichtung 10 umfasst ein Lenkrad 14 oder eine andere Fahrersteuerschnittstelle, wie zum Beispiel einen Joystick. Das Lenkrad 14 besitzt eine bekannte Bauart und ist manuell durch einen Fahrzeugbetreiber drehbar. Eine Welle 16 ist an der Mitte oder der Nabe des Lenkrads 14 fixiert. Eine Winkeldrehung des Lenkrads 14 resultiert in einer äquivalenten Winkeldrehung der Welle 16.
Ein Drehmoment-/Positionssensor 18 ist betätigbar, um das von dem Betreiber angelegten Drehmoment und die Winkeldrehung des Lenkrads 14 abzufühlen und um Lenkeingabesignale vorzusehen, die eine Anzeige für das angelegte Drehmoment und die Winkeldrehung des Lenkrads 14 bilden. Der Drehmoment-/Positionssensor 18 kann irgendein bekannter Sensor oder eine Gruppe von Sensoren sein zum Abfühlen des angelegten Drehmoments und der Winkeldrehung des Lenkrads 14 und zum Liefern von Lenkeingabesignalen, die eine Anzeige für die abgefühlten Parameter bilden.
Ein Elektromotor 20 ist mit der Welle 16 verbunden. Vorzugsweise verbindet eine Getriebeanordnung (nicht gezeigt) eine Abtriebswelle des Elektromotors 20 mit der Welle 16. Der Elektromotor 20 ist betätigbar, um Widerstand gegen die Drehung des Lenkrads 14 vorzusehen und wird somit gewöhnlich als ein ”Lenkgefühlmotor” bezeichnet.
Die Lenkvorrichtung 10 umfasst ebenfalls eine Steuervorrichtung 22. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung 22 ein Mikrocomputer. Die Steuervorrichtung 22 ist betriebsmäßig mit dem Drehmoment-/Positionssensor 18 verbunden und empfängt die Lenkeingabesignale von dem Drehmoment-/Positionssensor 18. Die Steuervorrichtung 22 ist ebenfalls betriebsmäßig mit dem Elektromotor 20 verbunden. Die Steuervorrichtung 22 spricht auf die Lenkeingabesignale von dem Drehmoment/Positionssensor 18 zum Steuern der Betätigung des Elektromotors 20 an, um ein Lenkgefühl an das Lenkrad 14 zu liefern. Obwohl für den Fahrer ein Lenkrad die konventionelle Struktur ist, um das Fahrzeug zu führen, sind andere Fahrersteuerschnittstellen, wie zum Beispiel ein Joystick, möglich.
Die Lenkvorrichtung 10 umfasst ebenfalls ein vorderes Lenkgetriebe 24. Das vordere Lenkgetriebe 24 ist betriebsmäßig mit einer vorderen Lenkachse 26 verbunden, die einen vorderen Satz lenkbarer Räder 28 besitzt. Das vordere Lenkgetriebe 24 ist betätigbar, um die vordere Lenkachse 26 zu bewegen, um den vorderen Satz lenkbarer Räder 28 zu verschwenken. Ein Zentrier- und Verriegelungsmechanismus 30 ist betriebsmäßig mit der vorderen Lenkachse 26 verbunden. Der Zentrier- und Verriegelungsmechanismus 30 bringt den vorderen Satz lenkbarer Räder 28 zu der Geradeaus-Position zurück und verriegelt den vorderen Satz lenkbarer Räder 28 mechanisch in der Geradeaus-Position, wenn das vordere Lenkgetriebe 24 nicht auf die vordere Lenkachse 26 wirkt. Der Zentrier- und Verriegelungsmechanismus 30 kann irgendeinen Typ einer Achsenzentriereinrichtung und Verriegelungseinrichtung umfassen. Eine beispielhafte Zentriereinrichtung ist in United States Patent Nr. 4,770,264 beschrieben und eine beispielhafte Verriegelungseinrichtung ist in United States Patent Nr. 4,856,606 gezeigt.
Das vordere Lenkgetriebe 24 kann ein integriertes, hydraulisches Servolenkgetriebe sein. Alternativ kann das vordere Lenkgetriebe 24 irgendein bekanntes hydraulisches oder elektrisches Servolenkgetriebe sein. 2 stellt ein beispielhaftes, integriertes, hydraulisches Servolenkgetriebe dar, das als das vordere Lenkgetriebe 24 verwendet werden kann.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das vordere Lenkgetriebe 24 ein Gehäuse 42 und einen Antriebsmechanismus 44. Der Antriebsmechanismus 44 wird ansprechend auf die Drehung einer Antriebswelle 40 des vorderen Lenkgetriebes 24 bewegt. Die Bewegung des Antriebsmechanismus 44 resultiert in einem Verschwenken des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 des Fahrzeugs 12.
Der Antriebsmechanismus 44 umfasst ein Sektorzahnrad 46 mit einer Vielzahl von Zähnen 48. Das Sektorzahnrad 46 ist an einer Abtriebswelle 50 befestigt, die sich nach außen durch eine Öffnung in dem Gehäuse 42 des vorderen Lenkgetriebes 24 erstreckt. Die Abtriebswelle 50 ist typischerweise mit einem Lenkhebel (pitman arm) (nicht gezeigt) verbunden, der mit der vorderen Lenkachse 26 des Fahrzeugs 12 verbunden ist. Somit wird, wenn sich das Sektorzahnrad 46 dreht, die Abtriebswelle 50 gedreht und der vordere Satz lenkbarer Räder 28 des Fahrzeugs 12 wird verschwenkt.
Das vordere Lenkgetriebe 24 umfasst ferner einen Hydraulikmotor 52 zum Bewegen des Antriebsmechanismus 44. Der Hydraulikmotor 52 ist innerhalb des Gehäuses 42 des vorderen Lenkgetriebes 24 gelegen. Das Gehäuse 42 des vorderen Lenkgetriebes 24 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, gegenüberliegenden Seite des Kolbens 58 gelegen. Der Kolben 58 bildet eine Dichtung zwischen den entsprechenden Kammerteilen 60 und 62 und ist zu einer Axialbewegung innerhalb der Kammer 56 fähig.
Eine Serie von Zahnstangenzähnen 64 ist an dem Boden des Kolbens 58 geformt. Die Zahnstangenzähne 64 wirken als ein Ausgang bzw. eine Ausgangsgröße für den Hydraulikmotor 52 und stehen mit den Zähnen 48, die auf dem Sektorzahnrad 46 des Antriebsmechanismus 44 gebildet sind, in Eingriff. Wenn sich der Kolben 58 axial bewegt, interagieren die Zahnstangenzähne 64 des Kolbens 58 mit den Zähnen 48 des Sektorzahnrads 46, um das Sektorzahnrad zu drehen.
Eine Pumpe (nicht gezeigt) liefert Hydraulikströmungsmittel von einem Reservoir (nicht gezeigt) an den Hydraulikmotor 52. Typischerweise treibt der Fahrzeugmotor (nicht gezeigt) die Pumpe an. Die Pumpe könnte jedoch auf eine andere Art und Weise angetrieben werden, wie beispielsweise durch einen dafür vorgesehenen Elektromotor. Die Pumpe treibt Hydraulikströmungsmittel in einen Einlass (nicht gezeigt) des Gehäuses 42. Der Einlass leitet den Fluss bzw. die Strömung des Strömungsmittels zu einem Wegeventil 66.
Das Wegeventil 66 lenkt das Strömungsmittel zu einem geeigneten Kammerteil 60 oder 62 des Hydraulikmotors 52. Die Strömung des Hydraulikströmungsmittel zu einem der Kammerteile 60 oder 62 hin erhöht den Druck innerhalb des 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 in jedem Kammerteil 60 oder 62 wieder ausgeglichen ist. Wenn sich der Kolben 58 axial bewegt, nimmt das Volumen eines Kammerteils 60 oder 62 zu und das Volumen des anderen Kammerteils 60 oder 62 nimmt ab. Der abnehmende Kammerteil 60 oder 62 wird abgelassen, um zuzulassen, dass ein Teil des Strömungsmittels, das sich in dem abnehmenden Kammerteil 60 oder 62 befindet, entweicht. Das entweichende Strömungsmittel verlässt das Gehäuse 42 über einen Rücklauf (nicht gezeigt) und wird in das Reservoir geleitet.
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Wegeventils 66 ist in 3 gezeigt. Das Wegeventil 66 enthält einen Ventilkernteil 68 und einen Ventilhülsenteil 70. Ein Teil des Ventilkernteils 68 ist innen enthalten und ist relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 drehbar.
Der Ventilhülsenteil 70 umfasst drei radial gerichtete Durchlässe 72, die sich von einem Außenumfang des Ventilhülsenteils 70 zu einem Innenumfang des Ventilhülsenteils erstrecken. Jeder der radialen Durchlässe 72 wird mit Hydraulikströmungsmittel versorgt, das durch den Einlass in das Gehäuse 42 gelangt. Zwei sich axial erstreckende Nuten 74 und 76 sind mit jedem radialen Durchlass 72 assoziiert. Die sich axial erstreckenden Nuten 74 und 76 sind an dem Innenumfang des Ventilhülsenteils 70 gelegen. Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Nut 76 im Uhrzeigersinn von jedem radialen Durchlass 72 gelegen und eine Nut 74 ist gegen den Uhrzeigersinn von jedem radialen Durchlass gelegen. Die Nuten 74 und 76 sind von einem jeweiligen radialen Durchlass 72 äquidistant bzw. gleich beabstandet. 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, der der sich radial nach außen durch den Ventilhülsenteil 70 erstreckt. Jede Nut 74 und 76 und der assoziierte Durchlass 78 und 80 ist mit einem speziellen Kammerteil 60 und 62 des Hydraulikmotors 52 assoziiert. Zum Beispiel wird, mit Bezug auf 3, jede Nut 76 und der assoziierte Durchlass 80, der unmittelbar im Uhrzeigersinn von einem radialen Durchlass 72 gelegen ist, hydraulisches Strömungsmittel an den Kammerteil 62 liefern; wohingegen jede Nut 74 und der assoziierte Durchlass 78, der unmittelbar gegen den Uhrzeigersinn von einem radialen Durchlass 72 gelegen ist, hydraulisches Strömungsmittel an den Kammerteil 60 liefern wird.
Sechs Nuten 82 sind um den Außenumfang des Ventilkernteils 68 herum gelegen. Der Ventilkernteil 68 umfasst ebenfalls sechs Vorsprünge 84 oder Stege. Ein Vorsprung 84 trennt benachbarte Nuten 82 auf dem Außenumfang des Ventilkernteils 68. Die Seitenwände des Vorsprungs 84 bilden die Seitenwände der Nuten 82.
Wenn der Ventilkernteil 68 derart relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 gelegen ist, dass jeder Vorsprung 84 des Ventilkernteils 68 relativ auf eine entsprechende 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 in jedem Kammerteil 60 und 62 des Hydraulikmotors 52 der gleiche, so dass sich der Kolben 58 des Hydraulikmotors stationär befindet. Wenn der Ventilkernteil 68 relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 gedreht wird, ist der Zugang zu einem der zwei Nuten 74 oder 76, die mit einem jeweiligen radialen Durchlass 72 des Ventilhülsenteils 70 assoziiert sind, durch einen Vorsprung 84 des Ventilkernteils 68 eingeschränkt, während der Zugang zu der anderen der zwei Nuten 74 oder 76 vergrößert oder geöffnet ist. Dies lässt zu, dass eine größere Menge von Hydraulikströmungsmittel zu der offenen Nut 74 oder 76 fließt, was in einem Druckanstieg des Kammerteils 60 oder 62, der mit der Nut 74 oder 76 assoziiert ist, resultiert. Resultierend aus dem erhöhten Druck innerhalb des Kammerteils 60 oder 62, der mit offenen Nut 74 oder 76 assoziiert ist, wird der Kolben 58 des Hydraulikmotors 52 bewegt. Beispielsweise wird, wenn der Ventilkernteil 68, wie in 3 gezeigt, in einer Richtung im Uhrzeigersinn gedreht wird, die Strömungsmittelströmung zu der Nut 74 des Ventilhülsenteils 70, die auf der Seite gegen den Uhrzeigersinn zu dem radialen Durchlass 72 gelegen ist, eingeschränkt und die Strömungsmittelströmung zu der Nut 76, die auf der Seite im Uhrzeigersinn zu dem radialen Durchlass 72 gelegen ist, geöffnet oder erhöht. Der Druck in dem Kammerteil 62 des Hydraulikmotors 52, der mit der Nut 76 assoziiert ist, wird relativ zu dem Druck in dem Kammerteil 60 erhöht. Daraus resultierend bewegt sich der Kolben 58 nach links, wie in 2 gezeigt ist, um das Sektorzahnrad 46 zu drehen und den vorderen Satz lenkbarer Räder 28 des Fahrzeugs 12 in der geeigneten Richtung zu verschwenken.
Der Kolben 58 des Hydraulikmotors 52 umfasst eine Bohrung 86, die zu dem Wegeventil 66 hin offen ist. Der Ventilhülsenteil 70 und ein Nachfolgeglied 88 bilden eine integrierte einstückige Einheit, die zur Drehung relativ zu dem Kolben 58 durch eine Vielzahl von Kugeln 90 getragen ist. Der Außenumfang des Nachfolgeglieds 88 ist mit einem Gewinde versehen. Die Vielzahl der Kugeln 90 verbindet den mit einem Gewinde versehenen Außenumfang des Nachfolgeglieds 88 mit einem Innengewinde 92, das in der Bohrung 86 des Kolbens 58 gebildet ist. Als Folge der verbindenden Vielzahl der 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 bringen das Wegeventil 66 zurück zu der neutralen Position.
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 Antriebswelle 40 und dem Ventilkernteil 68 befestigt. 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 2–4 gezeigt ist.
Wenn sich der Widerstand gegenüber dem Verschwenken des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 des Fahrzeugs 12 unter einem vorbestimmten Niveau befindet, wird die Drehung der Antriebswelle 40 des vorderen Lenkgetriebes 24 durch die Torsionsstange 94 übertragen und bewirkt die Drehung des Nachfolgeglieds 88. Daraus resultierend bleibt das Wegeventil 66 in der neutralen Position. Die Drehung des Nachfolgeglieds 88 bewirkt die Bewegung des Kolbens 58 und resultiert im Verschwenken des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28.
Wenn sich der Widerstand gegenüber dem Verschwenken des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 des Fahrzeugs 12 auf oder über einem vorbestimmten Niveau befindet, wird der Drehung des Nachfolgeglieds 88 Widerstand entgegengesetzt. Daraus resultierend, dreht die Drehung der Antriebswelle 40 des vorderen Lenkgetriebes 24 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 legt ein Drehmoment an die Torsionsstange 94 und bewirkt, dass sich der Ventilkernteil 68 relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 dreht.
Wie oben diskutiert, wird Hydraulikströmungsmittel zu einer der Kammerteile 60 und 62 hin gelenkt, wenn sich der Ventilkernteil 68 relativ zu dem Ventilhülsenteil 70 dreht. Daraus resultierend bewegt sich der Kolben 58 in der Kammer 56. Die Bewegung des Kolbens 58 führt zu dem Verschwenken des vorderen Satzes lenkbarer Räder 12 (28: Übers.) des Fahrzeugs 12 ebenso wie zu der Drehung des Nachfolgeglieds 88. Wie oben diskutiert, dreht die Drehung 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 das Drehmoment an die Torsionsstange 94 entfernt und das erste Ende 96 der Torsionsstange 94 wird nicht länger relativ zu dem zweiten Ende 98 der Torsionsstange gedreht.
Wie in 4 gezeigt ist, umfasst der Ventilhülsenteil 70 ebenfalls erste und zweite Ansätze 102, die an diametral gegenüberliegenden Ausschnitten bzw. ausgeschnittenen Teilen 104 in dem Ventilkernteil 68 angeordnet sind. Bei Drehung des Ventilkernteils 68 um zwischen 2° und 8° relativ zu dem Ventilhülsenteil 70, stehen die Ansätze 102 des Ventilhülsenteils 70 mit den Seitenwänden in Eingriff, die durch die Ausschnitte 104 in dem Ventilkernteil 68 gebildet sind, um zu bewirken, dass der Ventilhülsenteil 70 zusammen mit dem Ventilkernteil 68 gedreht wird.
Solche Drehung des Ventilhülsenteils 70 bewirkt, dass sich der Kolben 58 in der Kammer 56 bewegt und gestattet somit, dass sich der vordere Satz der lenkbaren Räder 28 des Fahrzeugs 12 durch das Verschwenken der Antriebswelle 40 des vorderen Lenkgetriebes 24 verschwenkt. Somit ermöglicht, auch wenn ein Verlust im Hydraulikströmungsmitteldruck aufgetreten ist, ein Verschwenken der Antriebswelle 40 des vorderen Lenkgetriebes 24 ein Verschwenken des vorderen Satzes der lenkbaren Räder 28 des Fahrzeugs 12.
Die Lenkvorrichtung 10 umfasst ebenfalls einen Elektromotor 110, der betriebsmäßig mit dem vorderen Lenkgetriebe 24 verbunden ist. Vorzugsweise ist eine Antriebswelle des Elektromotors 110 mit der Antriebswelle 40 des vorderen Lenkgetriebes 24 durch eine Getriebeanordnung verbunden. Wenn das vordere Lenkgetriebe 24 ein elektrisches Servolenkgetriebe ist, kann der Elektromotor 110 eliminiert werden, da das elektrische Servolenkgetriebe einen dafür vorgesehenen Elektromotor umfasst.
Die Steuervorrichtung 22 ist ebenfalls betriebsmäßig mit dem Elektromotor 110 verbunden und steuert die Betätigung des Elektromotors 110. Da der Elektromotor 110 betriebsmäßig mit dem vorderen Lenkgetriebe 24 verbunden ist, führt die Betätigung des Elektromotors 110 zur Betätigung des vorderen Lenkgetriebes 24. Somit steuert die Steuervorrichtung 22 die Betätigung des vorderen Lenkgetriebes 24, um die vordere Lenkachse 26 so zu bewegen, dass der vordere Satz der lenkbaren Räder 28 verschwenkt wird. Da das vordere Lenkgetriebe 24 und der Elektromotor 110 nicht mechanisch mit dem Lenkrad 14 verbunden sind und durch die Steuervorrichtung 22 betätigt werden, bilden das vordere Lenkgetriebe 24 und der Elektromotor 110 gemeinsam ein Steer-by-Wire-Lenksystem.
Ein Lenkwinkelsensor 114 ist betätigbar zum Abfühlen eines Lenkwinkels des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28. Beim Abfühlen des Lenkwinkels des vorderen Satzes lenkbaren Räder 28, kann der Lenkwinkelsensor 114 die lineare Bewegung der vorderen Lenkachse 26 oder die Drehung der Abtriebswelle 50 des vorderen Lenkgetriebes 24 abfühlen. Andere Verfahren des Abfühlens des Lenkwinkels des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 werden ebenfalls durch diese Erfindung erwogen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Lenkwinkelsensor 114 ein nicht kontaktierender Positionssensor zum Abfühlen der Drehung der Abtriebswelle 50 des vorderen Lenkgetriebes 24. Der Lenkwinkelsensor 114 sieht ein Signal an die Steuervorrichtung 22 vor, das eine Anzeige für den Lenkwinkel des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 bildet.
Die Lenkvorrichtung 10 umfasst ebenfalls ein hinteres Lenkgetriebe 120. Das hintere Lenkgetriebe 120 ist betriebsmäßig verbunden mit einer hinteren Lenkachse 122, die einen hinteren Satz lenkbarer Räder 124 besitzt. Obwohl der hintere Satz lenkbarer Räder 124 in 1 als zwei Räder umfassend gezeigt ist, kann der hintere Satz lenkbarer Räder 124 alternativ eine von zwei verschiedene Anzahl besitzen, zum Beispiel vier lenkbare Räder. Ein Zentrier- und Verriegelungsmechanismus 125 ist betriebsmäßig mit der hinteren Lenkachse 122 verbunden. Der Zentrier- und Verriegelungsmechanismus 125 bringt den hinteren Satz lenkbarer Räder 124 zu der Geradeaus-Position zurück und verriegelt den hinteren Satz lenkbarer Räder 124 mechanisch in der Geradeaus-Position, wenn das hintere Lenkgetriebe 120 nicht auf die hintere Lenkachse 122 wirkt.
Das hintere Lenkgetriebe 120 kann ein integriertes, hydraulisches Servolenkgetriebe sein, ähnlich dem in 2 dargestellten, vorderen Lenkgetriebe 24. Die Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 120 resultiert in einer linearen Bewegung der hinteren Lenkachse 122 und in dem Verschwenken des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124. Alternativ zu einem integrierten, hydraulischen Servolenkgetriebe kann das hintere Lenkgetriebe 120 irgendein bekanntes hydraulisches oder elektrisches Servolenkgetriebe sein.
Die Lenkvorrichtung 10 umfasst ebenfalls einen Elektromotor 126, der betriebsmäßig mit dem hinteren Lenkgetriebe 120 verbunden ist. Vorzugsweise ist eine Abtriebswelle des Elektromotors 126 mit einer Antriebswelle, ähnlich der Antriebswelle 40 in 2, des hinteren Lenkgetriebes 120 durch eine Getriebeanordnung verbunden. Wenn das hintere Lenkgetriebe 120 ein elektrisches Servolenkgetriebe ist, kann der Elektromotor 126 eliminiert werden, da das elektrische Servolenkgetriebe einen dafür geeigneten Elektromotor umfasst.
Die Steuervorrichtung 22 ist ebenfalls betriebsmäßig mit dem Elektromotor 126 verbunden und steuert dessen Betätigung. Da der Elektromotor 126 betriebsmäßig mit dem hinteren Lenkgetriebe 120 verbunden ist, resultiert die Betätigung des Elektromotors 126 in der Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 120. Somit steuert die Steuervorrichtung 22 die Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 120, um die hintere Lenkachse 122 so zu bewegen, dass der hintere Satz lenkbarer Räder 124 verschwenkt wird. Da das hintere Lenkgetriebe 120 und der Elektromotor 126 nicht mechanisch mit dem Lenkrad 14 verbunden sind und durch die Steuervorrichtung 22 betätigt werden, bilden das hintere Lenkgetriebe 120 und der Elektromotor 126 zusammen ein Steer-by-Wire-Lenksystem.
Ein Lenkwinkelsensor 128 ist betätigbar zum Abfühlen eines Lenkwinkels des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124. Beim Abfühlen des Lenkwinkels des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124 kann der Lenkwinkelsensor 128 die lineare Bewegung der hinteren Lenkachse 122 oder die Drehung einer Abtriebswelle, ähnlich der Abtriebswelle 50 in 2, des hinteren Lenkgetriebes 120 abfühlen. Andere Verfahren des Abfühlens des Lenkwinkels des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124 werden durch diese Erfindung ebenfalls erwogen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Lenkwinkelsensor 128 ein nicht kontaktierender Positionssensor zum Abfühlen der Drehung der Abtriebswelle des hinteren Lenkgetriebes 120. Der Lenkwinkelsensor 128 liefert ein Signal, das eine Anzeige für den Lenkwinkel des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124 bildet, an die Steuervorrichtung 22.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 ist ebenfalls betriebsmäßig mit der Steuervorrichtung 22 verbunden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130 überwacht die Fahrzeuggeschwindigkeit und liefert Geschwindigkeitssignale, die eine Anzeige für die Fahrzeuggeschwindigkeit bilden, an die Steuervorrichtung.
Die Steuervorrichtung 22 ist ebenfalls betriebsmäßig mit einer Anzeigevorrichtung 132 verbunden. Die Anzeigevorrichtung 132 spricht auf Alarmsignale von der Steuervorrichtung 22 an, um eine Anzeige an den Fahrzeugbetreiber zu liefern.
Die Anzeige, die durch die Anzeigevorrichtung 132 vorgesehen wird, kann irgendein oder irgendeine Kombination hörbarer, visueller oder tastbarer Signale umfassen.
5A und 5B stellen ein Flussdiagramm eines beispielhaften Steuerprozesses 200 dar, der von der Steuervorrichtung 22 der Lenkvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Der Steuerprozess 200 beginnt bei Schritt 202, in dem die Steuervorrichtung auf ihrem Anfangszustand zurückgesetzt wird. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung tritt Schritt 202 ansprechend auf das Schließen eines Zündschalters (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 12 auf. Wenn der Zündschalter des Fahrzeugs 12 während Betrieb des Steuerprozesses 200 geöffnet wird, startet der Steuerprozess 200 wieder bei Schritt 202, wenn der Zündschalter wieder geschlossen wird.
Bei Schritt 204 überwacht die Steuervorrichtung 22 den Drehmoment-/Positionssensor 18, um die vom Betreiber angelegte Lenkeingabegröße an das Lenkrad 14 zu bestimmen. Bei Schritt 206 überwacht die Steuervorrichtung den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Bei den Schritten 208 und 210 überwacht die Steuervorrichtung die Lenkwinkelsensoren 114 bzw. 128, um die Lenkwinkel der vorderen und hinteren Sätze lenkbarer Räder 28 bzw. 124 zu bestimmen.
Bei Schritt 212 führt die Steuervorrichtung 22 einen bekannten Algorithmus durch, um ein gewünschtes Fahrzeuglenken zu bestimmen. Durch das Ausführen des bekannten Algorithmus spricht die Steuervorrichtung 22 auf Folgendes an: die Lenkeingabegröße von Schritt 204, die Fahrzeuggeschwindigkeit von Schritt 206 und die gegenwärtigen Lenkwinkel der vorderen und hinteren Sätze der lenkbaren Räder 28 und 124 der Schritte 208 und 210.
Bei Schritt 214 betätigt die Steuervorrichtung 22 den Elektromotor 20 zum Vorsehen eines Lenkgefühls an das Lenkrad 14. Bei Schritt 216 betätigt die Steuervorrichtung 22 das vordere Lenkgetriebe 24 zum Verschwenken des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28. Um das vordere Lenkgetriebe 24 zu betätigen, betätigt die Steuervorrichtung 22 den Elektromotor 110, der seinerseits das vordere Lenkgetriebe 24 betätigt. Das vordere Lenkgetriebe 24 sieht den primären Lenkbetrieb für das Fahrzeug 12 vor. Der Steuerprozess 200 schreitet von Schritt 216 zu Schritt 218 voran. Bei Schritt 218 bestimmt die Steuervorrichtung 22, ob hinteres Lenken erwünscht ist. Wenn hinteres Lenken erwünscht ist, schreitet der Steuerprozess 200 zu Schritt 220 voran.
Bei Schritt 220 wird das hintere Lenkgetriebe 120 zum Verschwenken des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124 betätigt. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht das hintere Lenkgetriebe 120 einen Zusatz- bzw. Ergänzungslenkbetrieb für das Fahrzeug 12 vor. Um das hintere Lenkgetriebe 120 zu betätigen, betätigt die Steuervorrichtung 22 den Elektromotor 126, der wiederum das hintere Lenkgetriebe 120 betätigt.
6a stellt das Fahrzeug 12 schematisch dar, das ansprechend auf die Betätigung der vorderen und hinteren Lenkgetriebe 24 bzw. 120 verschwenkt wird. Der gestrichelte Bogen T in 6a stellt die Trajektorie des Fahrzeugs 12 dar. Wie 6a darstellt, schwenkt der vordere Satz lenkbarer Fahrzeugräder in eine zu dem hinteren Satz lenkbarer Räder entgegengesetzte Richtung, um das Fahrzeug entlang der Trajektorie T zu bewegen.
Nachdem das hintere Lenkgetriebe 120 betätigt ist, überwacht die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 222 den Lenkwinkelsensor 128, um den Lenkwinkel des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124 zu bestimmen. Bei Schritt 224 vergleicht die Steuervorrichtung 22 den Lenkwinkel des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124 von Schritt 222 mit dem erwünschten hinteren Lenkwinkel, der bei Schritt 212 bestimmt wurde, um zu bestimmen, ob das hintere Lenkgetriebe 120 bei Betätigung korrekt arbeitet. Eine Fehlfunktion von entweder dem Elektromotor 126 oder dem hintere Lenkgetriebe 120 kann darin resultieren, dass sich der Lenkwinkel des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124 nicht zu dem erwünschten Lenkwinkel ansprechend auf die Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 120 bei Schritt 220 bewegt. Wenn die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 224 bestimmt, dass das hintere Lenkgetriebe korrekt arbeitet, schreitet der Steuerprozess 200 zu Schritt 244 voran. Wenn die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 224 bestimmt, dass das hintere Lenkgetriebe versagt bzw. fehlerhaft arbeitet, schreitet der Steuerprozess 200 zu Schritt 226 voran.
Ansprechend auf die Bestimmung, dass das hintere Lenkgetriebe 120 fehlerhaft arbeitet, schaltet die Steuervorrichtung bei Schritt 226 die Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 120 ab oder beendet sie. Wenn das hinter Lenkgetriebe 120 abgeschaltet ist, bewirkt der Zentrier- und Verriegelungsmechanismus 125, dass der hintere Satz der lenkbaren Räder 124 zu der Geradeaus-Position zurückkehrt und in der Geradeaus-Position verriegelt wird. Bei Schritt 228 gibt die Steuervorrichtung 22 ein Alarmsignal an die Anzeigevorrichtung 132 ab. Ansprechend auf das Alarmsignal sieht die Anzeigevorrichtung 132 eine Anzeige an den Fahrzeugbetreiber vor, dass eine Wartung der Lenkvorrichtung 10 notwendig ist.
Die Steuervorrichtung 22 überwacht bei Schritt 230 wieder den Drehmoment-/Positionssensor 18, um die vom Betreiber angelegte Lenkeingabegröße an das Lenkrad 14 zu bestimmen. Bei Schritt 232 überwacht die Steuervorrichtung 22 den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Bei Schritt 234 führt die Steuervorrichtung 22 einen bekannten Algorithmus aus, um eine gewünschte Fahrzeuglenkung zu bestimmen. Der bekannte Algorithmus bei Schritt 234 ist ein Algorithmus zum Bestimmen der gewünschten Fahrzeuglenkung, die nur das vordere Lenkgetriebe 24 verwendet. Bei Schritt 236 betätigt die Steuervorrichtung 22 das vordere Lenkgetriebe 24, um die gewünschte Lenkung, die bei Schritt 234 bestimmt wurde, auszuführen und es gibt keine Lenkung mit dem hinteren Satz lenkbarer Räder 124.
6b stellt schematisch das Fahrzeug 12 dar, das ansprechend auf die Betätigung nur des vorderen Lenkgetriebes 24 geschwenkt bzw. gewendet wird. Der gestrichelte Bogen T in 6b stellt die Trajektorie des Fahrzeugs 12 dar. Ein Vergleich der 6a und 6b stellt dar, dass der vordere Satz lenkbarer Räder 28 mit einem größeren Winkel schwenken muss, um der Trajektorie T zu folgen, wenn der vordere Satz lenkbarer Räder 28 geschwenkt wird und der hintere Satz der lenkbaren Räder 124 in der Geradeaus-Position verriegelt ist.
Nachdem das vordere Lenkgetriebe 24 betätigt ist, überwacht die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 238 den Lenkwinkelsensor 114, um den Lenkwinkel des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 zu bestimmen. Bei Schritt 240 vergleicht die Steuervorrichtung 22 den Lenkwinkel des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 von Schritt 238 mit dem bei Schritt 234 bestimmten erwünschten Lenkwinkel, um zu bestimmen, ob das vordere Lenkgetriebe bei Betätigung korrekt arbeitet. Eine Fehlfunktion von entweder dem Elektromotor 110 oder dem vorderen Lenkgetriebe 24 kann darin resultieren, dass sich der Lenkwinkel des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 nicht zu dem erwünschten Lenkwinkel bewegt ansprechend auf die Betätigung des vorderen Lenkgetriebes 24 bei Schritt 236. Wenn die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 240 bestimmt, dass das vordere Lenkgetriebe 24 korrekt arbeitet, kehrt der Steuerprozess 200 zu Schritt 230 zurück und die Lenkung des Fahrzeugs 12, die nur das vordere Lenkgetriebe 24 verwendet, wird fortgesetzt. Wenn die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 240 bestimmt, dass das vordere Lenkgetriebe 24 fehlerhaft arbeitet, schreitet der Steuerprozess 200 zu Schritt 242 voran und schaltet das vordere Lenkgetriebe 24 ab. Von Schritt 242 schreitet der Steuerprozess zu Schritt 266 voran und endet.
Wenn die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 218 bestimmt, dass kein hinteres Lenken erwünscht ist, schreitet der Steuerprozess 200 zu Schritt 244 voran. Bei Schritt 244 überwacht die Steuervorrichtung 22 den Lenkwinkelsensor 114, um den Lenkwinkel des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 zu bestimmen. Bei Schritt 246 vergleicht die Steuervorrichtung 22 den Lenkwinkel des vorderen Satzes lenkbarer Räder 28 von Schritt 244 mit dem erwünschten Lenkwinkel, der bei Schritt 212 bestimmt wurde, um zu bestimmen, ob das vordere Lenkgetriebe 24 bei Betätigung korrekt arbeitet. Wenn die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 246 bestimmt, dass das vordere Lenkgetriebe 24 korrekt arbeitet, kehrt der Steuerprozess 200 zu Schritt 204 zurück und die Lenkung des Fahrzeugs 12 wird fortgesetzt, unter Verwendung sowohl des vorderen als auch des hinteren Lenkgetriebes 24 und 120. Wenn die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 246 bestimmt, dass das vordere Lenkgetriebe 24 fehlerhaft arbeitet, schreitet der Steuerprozess 200 zu Schritt 248 voran und schaltet das vordere Lenkgetriebe 24 ab. Wenn das vordere Lenkgetriebe 24 abgeschaltet ist, bewirkt der Zentrier- und Verriegelungsmechanismus 30, dass der vordere Satz lenkbarer Räder 28 zu der Geradeaus-Position zurückkehrt und in der Geradeaus-Position verriegelt wird. Bei Schritt 250 gibt die Steuervorrichtung 22 ein Alarmsignal an die Anzeigevorrichtung 132 ab. Ansprechend auf das Alarmsignal sieht die Anzeigevorrichtung 132 eine Anzeige an den Fahrzeugbetreiber vor, dass eine Wartung der Lenkvorrichtung 10 notwendig ist.
Die Steuervorrichtung 22 überwacht bei Schritt 252 wieder den Drehmoment-/Positionssensor 18, um die vom Betreiber angelegte Lenkeingabegröße an das Lenkrad 14 zu bestimmen. Bei Schritt 24 überwacht die Steuervorrichtung 22 den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 130, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Bei Schritt 256 führt die Steuervorrichtung 22 einen Algorithmus durch, um eine erwünschte Fahrzeuglenkung zu bestimmen. Der Algorithmus, der bei Schritt 256 verwendet wird, ist ein Algorithmus zum Bestimmen der erwünschten Fahrzeuglenkung, die nur das hintere Lenkgetriebe 120 verwendet. Bei Schritt 258 betätigt die Steuervorrichtung 22 das hintere Lenkgetriebe 120, um die erwünschte Lenkung auszuführen, die bei Schritt 256 bestimmt wurde, und es gibt keine Lenkung mit dem vorderen Satz lenkbarer Räder 28.
6c zeigt schematisch das Fahrzeug 12, das ansprechend auf die Betätigung nur des hinteren Lenkgetriebes 120 verschwenkt wird. Der gestrichelte Bogen T in 6c stellt die Trajektorie des Fahrzeugs 12 dar. Ein Vergleich der 6a und 6c zeigt, dass der hintere Satz lenkbarer Räder 124 mit einem größeren Winkel schwenken muss, um der Trajektorie T zu folgen, wenn der hintere Satz lenkbarer Räder 124 verschwenkt wird und der vordere Satz lenkbarer Räder 28 in der Geradeaus-Position verriegelt ist. Ein Vergleich der 6b und 6c stellt dar, dass der hintere Satz lenkbarer Räder 124 in 6c in einer dem vorderen Satz lenkbarer Räder 28 in 6b entgegengesetzten Richtung geschwenkt werden muss, um der Trajektorie T zu folgen.
Nachdem das hintere Lenkgetriebe 120 betätigt ist, überwacht die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 260 den Lenkwinkelsensor 128, um den Lenkwinkel des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124 zu bestimmen. Bei Schritt 262 vergleicht die Steuervorrichtung 22 den Lenkwinkel des hinteren Satzes lenkbarer Räder 124 von Schritt 260 mit dem erwünschten Lenkwinkel, der bei Schritt 256 bestimmt wurde, um zu bestimmen, ob das hintere Lenkgetriebe 120 bei Betätigung korrekt arbeitet. Wenn die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 262 bestimmt, dass das hintere Lenkgetriebe 120 korrekt arbeitet, kehrt der Steuerprozess 200 zu Schritt 252 zurück und das Lenken des Fahrzeugs 12, das nur das hintere Lenkgetriebe 120 verwendet, wird fortgesetzt. Wenn die Steuervorrichtung 22 bei Schritt 262 bestimmt, dass das hintere Lenkgetriebe 120 fehlerhaft arbeitet, schreitet der Steuerprozess 200 zu Schritt 264 voran und schaltet das hintere Lenkgetriebe 120 ab. Von Schritt 264 schreitet der Steuerprozess 200 zu Schritt 266 voran und endet.
Alternative Steuerprozesse werden durch diese Erfindung ebenfalls erwogen. Zum Beispiel kann das hintere Lenkgetriebe 120 außer Betrieb bleiben bzw. leer laufen und kann nur als ein Ersatz- oder Ausfallsicherungslenkgetriebe verwendet werden, und zwar zur Verwendung ansprechend auf eine Fehlfunktion des vorderen Lenkgetriebes 24.
Die Lenkvorrichtung 10 der 1 umfasst ebenfalls eine differentielle Beschleunigungs- und Bremssteuerung 140. Die differentielle Beschleunigungs- und Bremssteuerung 140 ist betriebsmäßig mit der Steuervorrichtung 22 und den vorderen und hinteren Sätzen lenkbarer Räder 28 und 124 verbunden. Die differentielle Beschleunigungs- und Bremssteuerung 140 ermöglicht im betätigten Zustand die Beschleunigung oder das Bremsen der Räder, die auf der rechten Seite des Fahrzeugs 12 gelegen sind, um getrennt und unabhängig von der Beschleunigung und dem Bremsen der Räder gesteuert zu werden, die auf der linken Seite des Fahrzeugs 12 gelegen sind. Somit kann im Falle einer Fehlfunktion von sowohl den vorderen als auch den hinteren Lenkgetrieben 24 bzw. 120 die differentielle Beschleunigungs- und Bremssteuerung 140 betätigt werden, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug sicher zum Anhalten gelenkt wird.
7 ist eine schematische Darstellung einer Lenkvorrichtung 310, die gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Die Lenkvorrichtung 310 ist in einem Fahrzeug, schematisch bei 312 dargestellt, angebracht, welches drei Achsen besitzt. Das Fahrzeug 312 kann optional mehr als drei Achsen umfassen. Die drei Achsen des Fahrzeugs 312, dargestellt in 7, umfassen eine vordere Lenkachse 314, eine hintere Lenkachse 316 und eine Mittelantriebsachse 318.
Ein vorderer Satz lenkbarer Räder 320 ist an der vorderen Lenkachse 314 angebracht. Eine lineare Bewegung der vorderen Lenkachse 314 resultiert im Verschwenken des vorderen Satzes lenkbarer Räder 320. Der vordere Satz lenkbarer Räder 320 ist an dem Fahrzeug 312 mit einem positiven Nachlauf angebracht. Resultierend aus dem positiven Nachlauf, tendiert der vordere Satz lenkbarer Räder 320 dazu, der Trajektorie des Fahrzeugs 312 zu folgen, wenn er nicht gelenkt wird. Somit kehrt der vordere Satz lenkbarer Räder 320, wenn das Fahrzeug 312 geradeaus fährt, zu einer Geradeaus-Position zurück. Wenn das Fahrzeug 312 schwenkt bzw. wendet, bewegt sich der vordere Satz lenkbarer Räder 320 von der Geradeaus-Position zu einer Position senkrecht zu dem Schwenkradius des Fahrzeugs.
Ein hinterer Satz lenkbarer Räder 322 ist an der hinteren Lenkachse 316 angebracht. Eine lineare Bewegung der hinteren Lenkachse 316 resultiert im Verschwenken des hinteren Satzes lenkbarer Räder 322. Der hintere Satz lenkbarer Räder 322 ist an dem Fahrzeug 312 mit einem positiven Nachlauf angebracht. Resultierend aus dem positiven Nachlauf tendiert der hintere Satz lenkbarer Räder 28, dazu der Trajektorie des Fahrzeugs 312 zu folgen, wenn er nicht gelenkt wird.
Ein Satz von Antriebsräder 324 ist an der Antriebsachse 318 befestigt. Kräfte werden von der Antriebsachse 318 auf die Antriebsräder 324 übertragen, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug 312 entweder in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bewegt. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das in 7 dargestellt ist, ist die Antriebsachse 318 in gleichem Abstand zu den vorderen und hinteren Lenkachsen 314 und 316 gelegen. Gleiche Beabstandung der Achsen 314, 316 und 318 verstärkt die Lasttragefähigkeit des Fahrzeugs 312 und vermindert Straßenschäden, die durch das Fahrzeug bewirkt werden. Alternativ können die Antriebsachse 318 und die hintere Lenkachse 316 nahe bei einander im Tandem gelegen sein.
Die Lenkvorrichtung 310 der 7 umfasst ein Fahrzeuglenkrad 326 oder eine andere Fahrersteuerschnittstelle. Das Lenkrad 326 besitzt eine bekannte Konstruktion und ist durch einen Fahrzeugbetreiber manuell drehbar. Eine Welle 328 ist an der Mitte oder der Nabe des Lenkrads 326 befestigt. Eine Winkeldrehung des Lenkrads 326 resultiert in einer äquivalenten Winkeldrehung der Welle 328. Ein Drehmoment-/Positionssensor 330 ist betätigbar, um das von dem Betreiber angelegte Drehmoment und die Winkeldrehung des Lenkrads 326 abzufühlen und um Lenkeingabesignale vorzusehen, die eine Anzeige für das angelegt Drehmoment und die Winkeldrehung des Lenkrads bilden.
Ein Elektromotor 332 ist mit der Welle 328 verbunden. Vorzugsweise verbindet eine Getriebeanordnung (nicht gezeigt) eine Abtriebswelle des Elektromotors 332 mit der Welle 328. Der Elektromotor 332 ist betätigbar, um Widerstand gegen die Drehung des Lenkrads 326 vorzusehen und wird somit im Allgemeinen als ”Lenkgefühlmotor” bezeichnet.
Die Lenkvorrichtung 310 umfasst ebenfalls eine Steuervorrichtung 334. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung 334 ein Mikrocomputer. Die Steuervorrichtung 334 ist betriebsmäßig an den Drehmoment-/Positionssensor 330 gekoppelt und empfängt die Lenkeingabesignale von dem Drehmoment-/Positionssensor 330. Die Steuervorrichtung 334 ist ebenfalls betriebsmäßig mit dem Elektromotor 332 verbunden. Die Steuervorrichtung 334 spricht auf die Lenkeingabesignale von dem Drehmoment-/Positionssensor 330 an, um die Betätigung des Elektromotors 332 zum Vorsehen von Lenkgefühl an das Lenkrad 326 zu steuern.
Die Lenkvorrichtung 310 umfasst ebenfalls ein vorderes Lenkgetriebe 336. Das vordere Lenkgetriebe 336 ist betriebsmäßig mit der vorderen Lenkachse 314 verbunden. Das vordere Lenkgetriebe 336 ist betätigbar, um die vordere Lenkachse 314 so zu bewegen, dass der vordere Satz lenkbarer Räder 320 verschwenkt wird. Das vordere Lenkgetriebe 336 kann ein integriertes, hydraulisches Servolenkgetriebe sein, ähnlich dem in 2 dargestellten vorderen Lenkgetriebe 24. Alternativ kann das vordere Lenkgetriebe 336 irgendein hydraulisches oder elektrisches Servolenkgetriebe sein.
Die Lenkvorrichtung 310 umfasst ebenfalls einen Elektromotor 338, der betriebsmäßig mit dem vorderen Lenkgetriebe 336 verbunden ist. Vorzugsweise ist eine Abtriebswelle des Elektromotors 338 mit einer Antriebswelle, ähnlich der Antriebswelle 40 in 2, des vorderen Lenkgetriebes 336 durch eine Getriebeanordnung verbunden. Wenn das vordere Lenkgetriebe 336 ein elektrisches Servolenkgetriebe ist, kann der Elektromotor 338 eliminiert werden, da das elektrische Servolenkgetriebe einen dafür geeigneten Elektromotor umfasst.
Die Steuervorrichtung 334 ist ebenfalls betriebsmäßig mit dem Elektromotor 338 verbunden und steuert die Betätigung des Elektromotors 338. Da der Elektromotor 338 betriebsmäßig mit dem vorderen Lenkgetriebe 336 verbunden ist, resultiert die Betätigung des Elektromotors 338 in der Betätigung des vorderen Lenkgetriebes 336. Somit steuert die Steuervorrichtung 334 die Betätigung des vorderen Lenkgetriebes 336, um die vordere Lenkachse 314 so zu bewegen, dass der vordere Satz lenkbarer Räder 320 verschwenkt wird. Da das vordere Lenkgetriebe 336 und der Elektromotor 338 nicht mechanisch mit dem Lenkrad 326 verbunden sind und durch die Steuervorrichtung 334 betätigt werden, bilden das vordere Lenkgetriebe 336 und der Elektromotor 338 zusammen ein Steer-by-Wire-Lenksystem.
Ein Lenkwinkelsensor 340 ist betätigbar zum Abfühlen eines Lenkwinkels des vorderen Satzes lenkbarer Räder 320. Durch das Abfühlen des Lenkwinkels des vorderen Satzes lenkbarer Räder 320, kann der Lenkwinkelsensor 340 die lineare Bewegung der vorderen Lenkachse 314 oder die Drehung einer Abtriebswelle, ähnlich der Abtriebswelle 50 in 2, des vorderen Lenkgetriebes 336 abfühlen. Andere Verfahren des Abfühlens des Lenkwinkels des vorderen Satzes lenkbarer Räder 320 wurden ebenfalls durch diese Erfindung erwogen.
Die Lenkvorrichtung 310 umfasst ebenfalls ein hinteres Lenkgetriebe 342. Das hintere Lenkgetriebe 342 ist betriebsmäßig mit der hinteren Lenkachse 316 verbunden. Das hintere Lenkgetriebe 342 ist betätigbar, um die hintere Lenkachse 316 so zu bewegen, dass der hintere Satz lenkbarer Räder 322 verschwenkt wird. Das hintere Lenkgetriebe 342 kann ein integriertes, hydraulisches Servolenkgetriebe, ähnlich dem vorderen Lenkgetriebe 336, sein. Alternativ kann das hintere Lenkgetriebe 342 irgendein bekanntes hydraulisches oder elektrisches Servolenkgetriebe sein.
Ein Elektromotor 344 ist betriebsmäßig mit dem hinteren Lenkgetriebe 342 verbunden. Vorzugsweise ist eine Abtriebswelle des Elektromotors 344 mit einer Antriebswelle des hinteren Lenkgetriebes 342 durch eine Getriebeanordnung verbunden. Wenn das hintere Lenkgetriebe 342 ein elektrisches Servolenkgetriebe ist, kann der Elektromotor 344 eliminiert werden, da das elektrische Servolenkgetriebe einen dafür geeigneten Elektromotor umfassen wird.
Die Steuervorrichtung 334 ist ebenfalls mit dem Elektromotor 344 verbunden und steuert seine Betätigung. Da der Elektromotor 344 betriebsmäßig mit dem hinteren Lenkgetriebe 342 verbunden ist, resultiert die Betätigung des Elektromotors 344 in der Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 342. Somit steuert die Steuervorrichtung 334 die Betätigung des hinteren Lenkgetriebes 342, um die hintere Lenkachse 316 so zu bewegen, dass der hintere Satz lenkbarer Räder 322 verschwenkt wird. Da das hintere Lenkgetriebe 342 und der Elektromotor 344 nicht mechanisch mit dem Lenkrad 326 verbunden sind und durch die Steuervorrichtung 334 betätigt werden, bilden das hintere Lenkgetriebe 342 und der Elektromotor 344 zusammen ein Steer-by-Wire-Lenksystem.
Ein Lenkwinkelsensor 346 ist betätigbar zum Abfühlen eines Lenkwinkels des hinteren Satzes lenkbarer Räder 322. Beim Abfühlen des Lenkwinkels des hinteren Satzes lenkbarer Räder 322 kann der Lenkwinkelsensor 346 die lineare Bewegung der hinteren Lenkachse 316 oder die Drehung einer Abtriebswelle des hinteren Lenkgetriebes 342 abfühlen. Andere Verfahren des Abfühlens des Lenkwinkels des hinteren Satzes lenkbarer Räder 322 wurden ebenfalls durch diese Erfindung erwogen.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 348 ist ebenfalls betriebsmäßig mit der Steuervorrichtung 334 verbunden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 348 überwacht die Fahrzeuggeschwindigkeit und liefert Geschwindigkeitssignale, die eine Anzeige für die Fahrzeuggeschwindigkeit bilden, an die Steuervorrichtung 334.
Die Steuervorrichtung 334 ist ebenfalls betriebsmäßig mit einer Anzeigevorrichtung 350 verbunden. Die Anzeigevorrichtung 350 spricht auf Alarmsignale von der Steuervorrichtung 334 an, um eine Anzeige an den Fahrzeugbetreiber vorzusehen. Die Anzeige, die durch die Anzeigevorrichtung 350 vorgesehen wird, kann irgendein oder eine Kombination von hörbaren, visuellen und tastbaren Signalen sein.
Die Lenkvorrichtung 310 arbeitet in einer ähnlichen Art und Weise wie die Lenkvorrichtung 10 der 1. Vorzugsweise führt die Steuervorrichtung 334 einen dem Steuerprozess 200 ähnlichen Steuerprozess durch. Während normalen Betriebs der Lenkvorrichtung 310 wirkt das vordere Lenkgetriebe 336 als ein primäres Lenkgetriebe und das hintere Lenkgetriebe sieht Hilfslenkung für das Fahrzeug 312 vor. Wenn die Steuervorrichtung 334 bestimmt, dass das hintere Lenkgetriebe 342 nicht korrekt arbeitet, wird das hintere Lenkgetriebe 342 abgeschaltet, die Anzeige 350 wird betätigt und das vordere Lenkgetriebe 336 wird betrieben, um den gesamten Lenkbetrieb für das Fahrzeug 312 vorzusehen. Wenn die Steuervorrichtung 334 bestimmt, dass das vordere Lenkgetriebe 336 nicht korrekt arbeitet, wird das vordere Lenkgetriebe 336 abgeschaltet, die Anzeige 350 wird betätigt und das hintere Lenkgetriebe 342 wird betrieben, um den gesamten Lenkbetrieb für das Fahrzeug 312 vorzusehen.
Die Lenkvorrichtung 310 der 1 umfasst ebenfalls eine differentielle Beschleunigungs- und Bremssteuerung 360. Die differentielle Beschleunigungs- und Bremssteuerung 360 ist betriebsmäßig mit der Steuervorrichtung 334 und den vorderen und hinteren Sätzen lenkbarer Räder 320 und 322 und dem Satz von Antriebsrädern 423 verbunden. Die differentielle Beschleunigungs- und Bremssteuerung 360 ermöglicht im betätigten Zustand die Beschleunigung oder das Bremsen der Räder, die auf der rechten Seite des Fahrzeugs 312 gelegen sind, um getrennt von der Beschleunigung und dem Bremsen der Fahrzeugräder gesteuert zu werden, die auf der linken Seite des Fahrzeugs 312 gelegen sind. Somit kann, im Fall einer Fehlfunktion sowohl der vorderen als auch hinteren Lenkgetriebe 336 und 342, die differentielle Beschleunigungs- und Bremssteuerung 360 betätigt werden, um es zu ermöglichen, dass das Fahrzeug 312 sicher zum Anhalten gelenkt wird.
8a stellt schematisch das Fahrzeug 312 dar, das ansprechend auf die Betätigung der vorderen und hinteren Lenkgetriebe 336 bzw. 342 geschwenkt wird. Der gestrichelte Bogen T in 8a stellt die Trajektorie des Fahrzeugs 312 dar und die vertikale Linie C stellt die Schwenkmitte des Fahrzeugs 312 dar. Während eines Verschwenkens schwenkt das Fahrzeug 312 um einen Punkt, der auf der Schwenkmitte C des Fahrzeugs gelegen ist. Wie 8a zeigt, schwenkt der vordere Satz lenkbarer Räder 320 in einer Richtung, die dem Satz lenkbarer Räder 322 entgegengesetzt ist, wenn das Fahrzeug der Trajektorie T folgt.
8b stellt schematisch das Fahrzeug 312 dar, das ansprechend auf die Betätigung von nur dem vorderen Lenkgetriebe 336 verschwenkt wird. Der gestrichelte Bogen T in 8b stellt die Trajektorie des Fahrzeugs 312 dar und ist identisch mit der in 8a gezeigten Trajektorie T. Ein Vergleich von 8a und 8b zeigt, dass sich die Schwenkmitte C des Fahrzeugs 312 nach vorne, d. h. näher zu dem vorderen Satz lenkbarer Räder 320, bewegt, wenn nur das vordere Lenkgetriebe 336 betätigt wird, um den vorderen Satz lenkbarer Räder 320 zu verschwenken, um der Trajektorie T zu folgen. 8b stellt ebenfalls dar, dass der Nachlauf des hinteren Satzes lenkbarer Räder 322 bewirkt, dass sich der hintere Satz lenkbarer Räder verschwenkt, um der Trajektorie T des Fahrzeugs 312 zu folgen.
8c stellt schematisch das Fahrzeug 312 dar, das ansprechend auf Betätigung von nur dem hinteren Lenkgetriebe 342 verschwenkt wird. Der gestrichelte Bogen T in 8c stellt die Trajektorie des Fahrzeugs 312 dar und ist identisch mit der in 8a und 8b gezeigten Trajektorie T. Ein Vergleich von 8a und 8c stellt dar, dass sich die Schwenkmitte C des Fahrzeugs 312 nach hinten, d. h. näher zu dem hinteren Satz der lenkbaren Räder 342, bewegt, wenn nur das hintere Lenkgetriebe 342 betätigt wird, um den hinteren Satz lenkbarer Räder 322 zu verschwenken, um der Trajektorie T zu folgen. 8c stellt ebenfalls dar, dass der Nachlauf des vorderen Satzes lenkbarer Räder 320 bewirkt, das sich der vordere Satz lenkbarer Räder verschwenkt, um der Trajektorie T des Fahrzeugs 312 zu folgen.
Aus obiger Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen entnehmen. Zum Beispiel können die Elektromotoren Stromsensoren umfassen, die den Motorstrom überwachen. Die Steuervorrichtung kann ebenfalls die Stromsensoren überwachen, um zu bestimmen, ob die vorderen und hinteren Lenkgetriebe richtig arbeiten. Solche Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Eine Vorrichtung (10; 310) zum Verschwenken lenkbarer Räder (28; 320; 124; 322) eines Fahrzeugs (12; 312) ansprechend auf die Eingabegröße an ein Fahrersteuerinterface bzw. eine Fahrersteuerschnittstelle, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: einen Sensor (18; 330) zum Überwachen der Eingabegröße an die Fahrersteuerschnittstelle und zum Vorsehen eines Lenkeingabesignals, das eine Anzeige dafür bildet; ein vorderes Lenksystem, das betätigbar ist zum Verschwenken eines vorderen Satzes lenkbarer Räder (28, 320); ein hinteres Lenksystem, das betätigbar ist zum Verschwenken eines hinteren Satzes lenkbarer Räder (124, 322); und eine Steuervorrichtung (22, 334), die auf das Lenkeingabesignal zum Steuern der Betätigung der vorderen und hinteren Lenksysteme anspricht, wobei die Steuervorrichtung (22; 334) bei einem Versagen bzw. einer Fehlfunktion des vorderen Lenksystems das hintere Lenksystem ansprechend auf das Lenkeingabesignal betätigt, wobei das vordere Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem ist, welches einen Zentrier- und Verriegelungsmechanismus (30) aufweist, der den vorderen Satz lenkbarer Räder (28, 320) in eine Geradeaus-Position relativ zu dem Fahrzeug (12) zurückbringt und den vorderen Satz lenkbarer Räder (28, 320) in der Geradeaus-Position verriegelt, wenn das vordere Lenksystem abgeschaltet ist, und wobei das hintere Lenksystem den hinteren Satz lenkbarer Räder (124, 322) so verschwenkt, dass ein erwünschtes Fahrzeugansprechen bzw. eine erwünschte Fahrzeugreaktion erreicht wird, während sich der vordere Satz lenkbarer Räder (28, 320) in der Geradeaus-Position befindet.
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen vorderen Lenksystemsensor zum Überwachen des Betriebs des vorderen Lenksystems und zum Vorsehen eines eine Anzeige dafür bildenden vorderen Lenkrückkoppelungssignals, wobei die Steuervorrichtung (22, 334) ansprechend auf das vordere Lenkrückkoppelungssignal, das eine Fehlfunktion des vorderen Lenksystems anzeigt, das vordere Lenksystem abschaltet.
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch einen hinteren Lenksystemsensor zum Überwachen des Betriebs des hinteren Lenksystems und zum Vorsehen eines hinteren eine Anzeige dafür bildenden Lenkrückkoppelungssignals, wobei die Steuervorrichtung (22, 334) ansprechend auf das hintere Lenkrückkoppelungssignal, das eine Fehlfunktion des hinteren Lenksystems anzeigt, das hintere Lenksystem abschaltet und nur das vordere Lenksystem ansprechend auf das Lenkeingabesignal betätigt.
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem ist, welches einen Zentrier- und Verriegelungsmechanismus (125) aufweist, der den hinteren Satz lenkbarer Räder (124, 322) in eine Geradeaus-Position relativ zu dem Fahrzeug zurückbringt und den hinteren Satz lenkbarer Räder (124, 322) in der Geradeaus-Position verriegelt, wenn das hintere Lenksystem abgeschaltet wird.
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (22, 334) sowohl das vordere Lenksystem als auch das hintere Lenksystem abschaltet, und zwar ansprechend auf den Empfang sowohl des vorderen Lenkrückkoppelungssignals, das eine Anzeige für eine Fehlfunktion des vorderen Lenksystems bildet, als auch des hinteren Lenkrückkoppelungssignals, das eine Anzeige für eine Fehlfunktion des hinteren Lenksystems bildet.
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (132, 350), die betätigbar ist, um einem Fahrzeugbetreiber anzuzeigen, dass eine Fehlfunktion detektiert wurde, wobei die Steuervorrichtung (22, 334) ansprechend auf das hintere Lenkrückkoppelungssignal, das eine Anzeige für eine Fehlfunktion des hinteren Lenksystems bildet, die Anzeigevorrichtung (132, 350) betätigt.
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 2, die ferner eine Anzeigevorrichtung (132, 350) umfasst, die betätigbar ist, um einem Fahrzeugbetreiber anzuzeigen, dass eine Fehlfunktion detektiert wurde, wobei die Steuervorrichtung (22, 334) ansprechend auf das vordere Lenkrückkoppelungssignal, das eine Anzeige für eine Fehlfunktion des vorderen Lenksystems bildet, die Anzeigevorrichtung (132, 350) betätigt.
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Lenksystemsensor ein Lenkwinkelsensor (114, 340) ist zum Messen eines Lenkwinkels des vorderen Satzes lenkbarer Räder (28, 320), wobei die Steuervorrichtung (22, 334) bestimmt, dass das vordere Lenksystem fehlerhaft funktioniert, wenn das vordere Lenkrückkoppelungssignal von dem Lenkwinkelsensor (114, 340) einen Lenkwinkel anzeigt, der von einem erwünschten Lenkwinkel abweicht.
Vorrichtung (310) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens drei beabstandete Achsen, einschließlich vorderer und hinterer Lenkachsen (314, 316) und einer Zwischenachse (318), wobei das vordere Lenksystem betriebsmäßig mit der vorderen Lenkachse (314) verbunden ist und das hintere Lenksystem betriebsmäßig mit der hinteren Lenkachse (316) verbunden ist.
Vorrichtung (310) gemäß Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch: einen ersten Rückkoppelungssensor zum Überwachen des Betriebs des vorderen Lenksystems und zum Vorsehen erster, eine Anzeige dafür bildender Rückkoppelungssignale, einen zweiten Rückkoppelungssensor zum Überwachen des Betriebs des hinteren Lenksystems und zum Vorsehen zweiter, eine Anzeige dafür bildender Rückkoppelungssignale, wobei die Steuervorrichtung (334) ansprechend auf entweder die ersten oder die zweiten Rückkoppelungssignale, die ein fehlerhaft arbeitendes Lenksystem anzeigen, das fehlerhaft arbeitende Lenksystem abschaltet.
Vorrichtung (310) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (334) sowohl das vordere Lenksystem als auch das hintere Lenksystem ansprechend auf sowohl die ersten als auch die zweiten Rückkoppelungssignale abschaltet, die ein fehlerhaftes Arbeiten der Lenksysteme anzeigen.
Vorrichtung (310) gemäß Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (350), die betätigbar ist, um einem Fahrzeugbetreiber anzuzeigen, dass eine Fehlfunktion detektiert wurde, wobei die Steuervorrichtung (334) ansprechend auf entweder die ersten oder die zweiten Rückkoppelungssignale, die ein fehlerhaft arbeitendes Lenksystem anzeigen, die Anzeigevorrichtung (350) betätigen.
Vorrichtung (310) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rückkoppelungssensor ein Lenkwinkelsensor (340) zum Messen eines Lenkwinkels des vorderen Satzes lenkbarer Räder (320) ist, wobei die Steuervorrichtung (334) bestimmt, dass das vordere Lenksystem fehlerhaft arbeitet, wenn das erste Rückkoppelungssignal einen Lenkwinkel anzeigt, der von einem erwünschten Lenkwinkel für den vorderen Satz lenkbarer Räder (320) abweicht.
Vorrichtung (310) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rückkoppelungssensor ein Lenkwinkelsensor (346) zum Messen eines Lenkwinkels des hinteren Satzes lenkbarer Räder (322) ist, wobei die Steuervorrichtung (334) bestimmt, dass das hintere Lenksystem fehlerhaft arbeitet, wenn das zweite Rückkoppelungssignal einen Lenkwinkel anzeigt, der von einem erwünschten Lenkwinkel für den hinteren Satz lenkbarer Räder (322) abweicht.
Vorrichtung (310) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenachse (318) eine Antriebsachse (318) ist, wobei die Antriebsachse (318) zum Übertragen von Kräften auf einen Satz von Antriebsrädern (324) des Fahrzeugs (312) ausgelegt ist.
Vorrichtung (310) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (318) in gleichem Abstand zwischen den vorderen und hinteren Lenkachsen (314, 316) angebracht ist.
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Lenkrad (14, 326) und einen Elektromotor (20, 332), der betriebsmäßig mit dem Lenkrad (14, 326) und der Steuervorrichtung (22, 334) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung (22, 334) den Elektromotor (20, 332) steuert, um einen vorbestimmten Widerstand gegen die Drehung des Lenkrads (14, 326) vorzusehen, ansprechend auf das Lenkeingabesignal.
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Lenksystem als ein vorderes Lenkgetriebe (24; 336) ein integriertes hydraulisches Servolenkgetriebe aufweist, welches ein Wegeventil (66) besitzt, das betrieben wird, um den vorderen Satz lenkbarer Räder (320) zu verschwenken, wobei das hintere Lenksystem ein integriertes hydraulisches Servolenkgetriebe aufweist, welches ein Wegeventil (66) besitzt, das betrieben wird, um den hinteren Satz lenkbarer Räder (124, 322) zu verschwenken
Vorrichtung (10, 310) gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Lenksystem einen Elektromotor (110, 338) zum Betreiben des integrierten hydraulischen Servolenkgetriebes des vorderen Lenksystems aufweist und wobei das hintere Lenksystem einen Elektromotor (126, 344) zum Betreiben des integrierten hydraulischen Servolenkgetriebes des hinteren Lenksystems aufweist.