DE19963871A1 - Regelsystem für den minimalen Wendekreis eines Fahrzeugs - Google Patents
Regelsystem für den minimalen Wendekreis eines FahrzeugsInfo
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Abstract
Ein Regelungssystem für den minimalen Wenderadius eines Kraftfahrzeuges weist eine Erfassungseinrichtung auf, um die Höhe eines Fahrzeugkörpers zu erfassen, ein Paar von Betätigern, die durch eine ECU gemäß der Höhe eines Fahrzeuges geregelt werden, und ein Paar von Einstelleinrichtungen für den Lenkhub, welche durch die Betätiger zum Anpassen des Lenkhubs betätigt werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelsystem für den
Wenderadius eines Fahrzeuges, und, insbesondere, ein
verbessertes Regelsystem für den minimalen Wenderadius, das
optimal einen minimalen Wenderadius in Übereinstimmung mit
der Beladung eines Fahrzeuges regeln kann.
Wenn ein Fahrzeug mit einem großen Wendekreis auf einer
Straße mit begrenzter Breite wendet, muß der Fahrer einige
Lenkvorgänge durchführen, um das Wenden abzuschließen, was
gelegentlich zu Verkehrsbehinderungen führt und auch für den
Fahrer unangenehm ist.
Da heutzutage die Gesamtlängen von großen Limousinen
zunehmen, wird die Schwierigkeit mit dem Wendekreis ernster.
Die Schwierigkeit mit dem Wendekreis tritt vor allen Dingen
bei frontgetriebenen Fahrzeugen mit vorne liegendem Motor
auf, bei denen der Motor quer eingebaut ist, da in derartigen
Fahrzeugen der Motor viel Raum sowohl in den linken und
rechten Seiten des Motorraumes einnimmt. Mit dieser Anordnung
der Motoranbringung ist es schwierig, genügend Raum für das
Steuern der Vorderräder sicherzustellen.
Im allgemeinen wird der Lenkausschlag in einem Lenkgetriebe
so eingestellt, daß, wenn ein Fahrzeug mit Schneeketten auf
den Vorderrädern im Falle ungünstigster Bedingungen gefahren
wird, ein minimaler Abstand zwischen einem Rad und einem
Seitenelement und anderen Elementen aufrecht erhalten wird.
Bei einer derartigen Einstellung eines Lenkgetriebes besteht
ein übermäßiger Raum zwischen dem Rad und dem Fahrzeugkörper,
wenn Reifen üblicher Breite ohne Ketten am Fahrzeug montiert
sind, so daß die Lenkwinkel des Rades ungenutzt bleiben.
Obwohl der Wendekreis eines Fahrzeugs, insbesondere in
Oberklasse-Fahrzeugen ein wichtiges Element ist, das den
Gebrauchswert des Fahrzeugs beeinflußt, wird er in der Regel
nicht angemessen während der Fahrzeugkonstruktion
berücksichtigt.
Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um die obigen
Probleme im Stand der Technik zu lösen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Regelsystem für einen minimalen Wenderadius vorzusehen, das
in optimaler Weise den Wenderadius eines Fahrzeugs minimieren
kann in Übereinstimmung mit der Belastung des Fahrzeugs, die
zu Beginn der Reise erfaßt wird.
Um die obige Aufgabe zu lösen, umfaßt das Regelsystem für den
minimalen Wendekreis eine Erfassungseinrichtung, um die Höhe
des Fahrzeugkörpers zu erfassen, ein Paar von Betätigern, die
durch eine elektronische Regeleinheit (ECU) gemäß der Höhe
des Fahrzeuges geregelt wird, und ein Paar von
Einstelleinrichtungen für den Lenkhub, die durch die
Betätiger zum Einstellen des Lenkhubs betätigt werden.
Die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung
darstellen, zeigen eine Ausführungsform der Erfindung und
dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien
der Erfindung zu erläutern:
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Regelsystem für den
minimalen Wenderadius gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die eine Lenkverbindung
gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Vorderansicht, die eine
Einstelleinrichtung für den Lenkhub der
Lenkverbindung in Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 ist eine Zeichnung, die den Betrieb der
Einstelleinrichtung für den Lenkhub gemäß der
ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist eine Vorderansicht, die eine andere
Einstelleinrichtung für den Lenkhub gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist eine Vorderansicht, die ein Drehelement und ein
Halteelement der Einstelleinrichtung für den
Lenkhub in Fig. 5 zeigt; und
Fig. 7 ist eine Projektion der Umfangsoberflächen des
Drehelementes und des Halteelementes in Fig. 6.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird im folgenden mit Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben werden.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein erfindungsgemäßes
Kontrollsystem für einen minimalen Wenderadius zeigt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist das Kontrollsystem für
den minimalen Wenderadius eine Erfassungseinrichtung 2, eine
elektrische Regeleinheit (ECU) 4 und eine
Betätigungseinrichtung der linken und rechten Betätiger 6 und
8 auf. Die Erfassungseinrichtung 2 umfaßt einen Höhensensor,
der die Höhe des Fahrzeugkörpers in Antwort auf Veränderungen
der Belastung erfaßt und in Antwort darauf elektrische
Signale erzeugt und an die ECU 4 sendet. Die ECU 4 errechnet
die Höhe des Fahrzeugs auf der Grundlage der von der
Erfassungseinrichtung 2 erfaßten Parameter und schätzt auf
der Grundlage des Beladungszustands den Radanschlag und
sendet dann Regelsignale an die linken und rechten Betätiger
6 und 8, so daß die Betätiger 6 und 8 auf einer
Lenkverbindung den Lenkhub einstellen. Die Betätiger sind
Motoren.
Die Erfassungseinrichtung 2 ist nicht auf den in der
bevorzugten Ausführungsform offenbarten Höhensensor
beschränkt, sondern kann verschiedene andere
Erfassungseinrichtungen umfassen, die die Belastung des
Fahrzeuges erfassen, und gelegentlich kann eine vom Fahrer
eingestellte Handschalterposition verwendet werden.
Ein derartiger Handschalter erzeugt und sendet ein
elektrisches Signal an die ECU 4, so daß die ECU 4 die Höhe
des Fahrzeuges auf der Grundlage des Schaltersignals
bestimmt.
Die linken und rechten Betätiger 6 und 8, die auf der
Grundlage des Regelsignals von der ECU arbeiten, betätigen
die Einstelleinrichtung 3 für den Lenkhub an beiden Enden des
Lenkgetriebes 20.
Mit Bezugnahme auf Fig. 2 sind die Einstelleinrichtungen 3
für den Lenkhub symmetrisch an den Enden des Lenkgetriebes 20
vorgesehen. Das Lenkgetriebe 20 umfaßt einen Zylinder 22 und
eine Zahnstange 24 ist in dem Zylinder 22 eingeführt und
jeweils an ihren beiden Enden mit Hilfe von Kugelgelenken 26
und 28 mit Spurstangen 30 und 32 verbunden. Die Spurstangen
30 und 32 sind wiederum mit den Achsschenkeln 36 und 38 der
Räder verbunden.
Gelenkverzahnungen der Zahnstange 24 und des Ritzels 34
übertragen die Drehung des gelenkten Rades in eine Seite-an-
Seite-Bewegung der Lenkverbindung. Demgemäß führen die mit
den Enden der Spurstangen 30 und 32 verbundenen Achsschenkel
36 und 38 den Lenkvorgang der Antriebsräder durch.
Bei dieser Gestaltung der Lenkverbindung wird nur die linke
Einstelleinrichtung für den Lenkhub beschrieben werden, da
die Einstelleinrichtungen für den Lenkhub, die symmetrisch an
beiden Enden des Lenkgetriebes angeordnet sind, denselben
Aufbau besitzen.
Mit Bezugnahme auf Fig. 3 weist die Einstelleinrichtung 3 für
den Lenkhub einen Zahnstangenanschlag 42 (der in einer
Öffnung am äußeren Ende des Zylinders 22 mit Hilfe eines
Kugelschraubenaufbaus verbunden ist) und einen Betätiger 6
zum Betätigen des Zahnstangenanschlags 42 auf.
Da der Zahnstangenanschlag 42 mit Hilfe einer Kugelschraube
befestigt ist, kann sich der Anschlag 42 gemäß der
Drehrichtung des Zahnstangenanschlags 42 hin- und herbewegen.
Wenn somit der Betätiger 6 eine Drehkraft gemäß einem
Regelsignal von der ECU 4 erzeugt, wird die Drehkraft auf den
Zahnstangenanschlag 42 durch Zahnradeingriff übertragen, so
daß sich der Zahnstangenanschlag 42 entlang der Zahnstange 24
bewegt.
Beide Zahnstangenanschläge 42 sind so gestaltet, daß sich die
Zahnstangenanschläge 42 in Richtungen entgegengesetzt
zueinander bewegen, d. h. die Zahnstangenanschläge bewegen
sich beide gleichzeitig in Richtung auf die Mitte des
Lenkgetriebes oder in Richtung auf die gegenüberliegenden
Räder.
Da der Zahnstangenanschlag 42 variabel entlang der Zahnstange
24 angeordnet ist, bestimmt die Position des
Zahnstangenanschlags 42 den Lenkhubbereich des Fahrzeugs.
Zwischen der Zahnstange 24 und dem Zahnstangenanschlag 42 ist
eine Buchse 44 gesetzt, um eine zwischen diesen erzeugte
Reibkraft zu verringern. Die Buchse 44 ist vorzugsweise aus
einem Material mit hohen Schmiereigenschaften und einer hohen
Dauerhaftigkeit hergestellt.
Der in Fig. 2 dargestellte Bewegungsabstand "L" des
Zahnstangenanschlags 42 wird in Übereinstimmung mit dem
Beladungszustand des Fahrzeuges bestimmt, und die Position
des Zahnstangenanschlags 42 wird kontinuierlich durch den
Betätiger 6, der durch die ECU stufenlos geregelt wird,
verändert.
Fig. 5 zeigt eine andere Einstelleinrichtung für den Lenkhub
gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
In der zweiten Ausführungsform ist der Zahnstangenanschlag 42
so gestaltet, daß die Oberfläche des Zahnstangenanschlags 42,
die auf das Kugelgelenk 26 gerichtet ist, symmetrisch in zwei
Halbbereiche unterteilt ist und jeder Halbbereich
Vertiefungen besitzt, um fünf Vertiefungen 50, 52, 54, 56 und
58 zu besitzen, die in gleichen Abständen gebildet sind.
Diese Vertiefungen sind auch mit unterschiedlichen Tiefen
gebildet, die von der ersten Vertiefung 50 zur fünften
Vertiefung 58 tiefer werden, wobei die zwei entgegengesetzt
in den beiden Halbbereichen gebildeten Vertiefungen dieselbe
Tiefe besitzen (dies wird in den Projektionen der
Umfangsoberflächen in Fig. 7 dargestellt).
Weiterhin ist das Kugelgelenk so gestaltet, daß die
Oberfläche des Kugelgelenks, das auf den Zahnstangenanschlag
42 gerichtet ist, zwei entgegengesetzt gebildete Vorsprünge
60 besitzt, wobei jeder Vorsprung 60 geformt ist, um eine
Form und eine Länge zu besitzen, die in der fünften
Vertiefung 58 des Zahnstangenanschlags 42 aufgenommen werden
kann und in diese hineinpaßt.
Somit ist der Lenkhubbereich des Fahrzeuges dadurch
definiert, in welche Vertiefungen des Zahnstangenanschlags 42
die Vorsprünge 60 aufgenommen werden. Dies bedeutet, daß der
Lenkhubbereich maximal ist, wenn die Vorsprünge 60 in die
ersten Vertiefungen 50 aufgenommen werden, und der
Lenkhubbereich minimal ist, wenn die Vorsprünge 60 in die
fünften Vertiefungen 58 aufgenommen werden.
In dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform sind fünf Paare
von Vertiefungen beschrieben. Jedoch ist die Anzahl der
Vertiefungen nicht beschränkt, sondern kann nach Bedarf
erhöht werden.
Der Lenkhubbereich des Fahrzeuges ist durch die
Bewegungsdistanz des Zahnstangenanschlags in der ersten
bevorzugten Ausführungsform und durch die Tiefe der
Vertiefung, in der die Vorsprünge aufgenommen werden, in der
zweiten bevorzugten Ausführungsform definiert, so daß der
maximale Lenkwinkelbereich (θ) eingestellt werden kann, indem
der Lenkhubbereich der Lenkverbindung (siehe Fig. 2)
verändert wird. Wie oben beschrieben wurde, kann das Fahrzeug
in einem optimalen minimalen Wendekreis gemäß dem
Beladungszustand des Fahrzeuges wenden, da der Bereich des
maximalen Lenkhubs variabel eingestellt wird gemäß einem
Radanschlagbereich, der zu Beginn der Reise auf der Basis von
Parametern geschätzt wird, welche durch den Höhensensor
erfaßt werden.
Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit der derzeit als
praktikabelsten und bevorzugt angesehenen Ausführungsform
beschrieben wurde, sollte deutlich sein, daß die Erfindung
nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist.
Im Gegenteil soll diese Erfindung verschiedene Modifikationen
und äquivalente Anordnungen abdecken, die innerhalb des
Umfangs der Patentansprüche liegen.
Claims (14)
1. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs, umfassend:
eine Einrichtung, um die Höhe des Fahrzeugkörpers zu erfassen;
ein Paar von Betätigern, die durch eine ECU gemäß der Höhe des Fahrzeuges geregelt werden; und
eine Einrichtung, um Lenkhübe anzupassen, wobei die Einrichtung zum Anpassen durch die Betätiger zum Einstellen des Lenkhubs betätigt wird.
eine Einrichtung, um die Höhe des Fahrzeugkörpers zu erfassen;
ein Paar von Betätigern, die durch eine ECU gemäß der Höhe des Fahrzeuges geregelt werden; und
eine Einrichtung, um Lenkhübe anzupassen, wobei die Einrichtung zum Anpassen durch die Betätiger zum Einstellen des Lenkhubs betätigt wird.
2. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum
Erfassen einen Höhensensor umfaßt, um die Höhe des
Fahrzeuges zu erfassen und in Antwort darauf ein
Höhensignal zu erzeugen und an die ECU zu senden, so daß
die ECU die Betätiger regeln kann.
3. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum
Erfassen einen manuellen Schalter umfaßt, der manuell
betätigt wird, um ein Höhensignal zu erzeugen und zur
ECU gemäß der Entscheidung des Fahrers zu senden.
4. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, wobei jeder Betätiger einen
Motor umfaßt.
5. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum
Anpassen ein Paar von Hubanpaßeinrichtungen umfaßt, von
denen jede umfaßt:
einen Zahnstangenanschlag, der in einer Öffnung befestigt ist, die an einem äußeren Ende eines Zylinders gebildet ist, in dem ein Kugelschraubenaufbau zwischen dem Zahnstangenanschlag und der inneren Oberfläche der Öffnung gesetzt wird; und
ein Kugelgelenk, um die Bewegung des Zahnstangenanschlags zu begrenzen.
einen Zahnstangenanschlag, der in einer Öffnung befestigt ist, die an einem äußeren Ende eines Zylinders gebildet ist, in dem ein Kugelschraubenaufbau zwischen dem Zahnstangenanschlag und der inneren Oberfläche der Öffnung gesetzt wird; und
ein Kugelgelenk, um die Bewegung des Zahnstangenanschlags zu begrenzen.
6. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs gemäß Anspruch 5, weiter umfassend ein
reibungsverminderndes Element zwischen dem
Zahnstangenanschlag und der Zahnstange.
7. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum
Anpassen einen Zahnstangenanschlag umfaßt, der sich nur
dreht, ohne eine hin- und hergerichtete Bewegung zum
Verändern der Zahnstangenhubstufe.
8. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs gemäß Anspruch 7, weiter umfassend ein
reibungsverminderndes Element zwischen der Zahnstange
und dem Zahnstangenanschlag.
9. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs gemäß Anspruch 7, wobei eine äußere
Endoberfläche des Zahnstangenanschlags in zwei
Halbbereiche unterteilt ist und jeder Halbbereich eine
Mehrzahl von Vertiefungen besitzt, die in demselben
Abstand voneinander gebildet sind, und daß sie
aufeinanderfolgend tiefer geformt sind von einer ersten
Vertiefungen zur letzten Vertiefungen, und wobei die
gegenüberliegend zueinander in beiden Halbbereichen
gebildeten Vertiefungen dieselbe Tiefe besitzen, und
eine Oberfläche des Kugelgelenks, welche auf den
Zahnstangenanschlag gerichtet ist, zwei entgegengesetzt
gebildete Vorsprünge besitzt, wobei jeder Vorsprung
geformt ist mit einer Form und Abmessung, die
vollständig in der letzten Vertiefungen des
Zahnstangenanschlags aufgenommen werden kann.
10. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs, gemäß Anspruch 9, wobei die Vertiefungen in
fünf Tiefenabschnitten geformt sind.
11. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs, umfassend:
eine Einrichtung, um eine momentane Höhe eines Fahrzeugkörpers zu erfassen und in Antwort darauf ein Höhensignal zu erzeugen und an eine ECU zu übersenden, so daß die ECU den Beladungszustand des Fahrzeuges bestimmen kann;
ein Paar von Betätigern, die beide einen Motor umfassen, der gemäß der Höhe des Fahrzeuges geregelt ist; und
ein Paar von Einstelleinrichtungen für den Lenkhub, die beide einen Zahnstangenanschlag umfassen, der selektiv gemäß einer Drehrichtung eines Betätigers entlang einer Zahnstange hin- und herbewegt wird, und ein Kugelgelenk, das ein äußeres Ende einer Zahnstange mit einem inneren Ende einer Spurstange verbindet, um die hin- und hergerichtete Bewegung des Zahnstangenanschlags zu begrenzen.
eine Einrichtung, um eine momentane Höhe eines Fahrzeugkörpers zu erfassen und in Antwort darauf ein Höhensignal zu erzeugen und an eine ECU zu übersenden, so daß die ECU den Beladungszustand des Fahrzeuges bestimmen kann;
ein Paar von Betätigern, die beide einen Motor umfassen, der gemäß der Höhe des Fahrzeuges geregelt ist; und
ein Paar von Einstelleinrichtungen für den Lenkhub, die beide einen Zahnstangenanschlag umfassen, der selektiv gemäß einer Drehrichtung eines Betätigers entlang einer Zahnstange hin- und herbewegt wird, und ein Kugelgelenk, das ein äußeres Ende einer Zahnstange mit einem inneren Ende einer Spurstange verbindet, um die hin- und hergerichtete Bewegung des Zahnstangenanschlags zu begrenzen.
12. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs, umfassend:
eine Einrichtung, um die momentane Höhe eines Fahrzeugkörpers zu erfassen, in Antwort darauf ein Höhensignal zu erzeugen und an eine ECU zu senden, so daß die ECU den Beladungszustand des Fahrzeugs bestimmen kann;
ein Paar von Betätigern, die beide einen Motor umfassen, der gemäß der Höhe des Fahrzeugs geregelt ist; und
ein Paar von Einstelleinrichtungen für den Lenkhub, die beide einen Zahnstangenanschlag umfassen, der sich nur dreht ohne eine hin- und hergerichtete Bewegung für eine Zahnstangenhubstufe, und ein Kugelgelenk, das ein äußeres Ende einer Zahnstange mit einem inneren Ende einer Spurstange verbindet, um die hin- und hergerichtete Bewegung des Zahnstangenanschlags zu begrenzen.
eine Einrichtung, um die momentane Höhe eines Fahrzeugkörpers zu erfassen, in Antwort darauf ein Höhensignal zu erzeugen und an eine ECU zu senden, so daß die ECU den Beladungszustand des Fahrzeugs bestimmen kann;
ein Paar von Betätigern, die beide einen Motor umfassen, der gemäß der Höhe des Fahrzeugs geregelt ist; und
ein Paar von Einstelleinrichtungen für den Lenkhub, die beide einen Zahnstangenanschlag umfassen, der sich nur dreht ohne eine hin- und hergerichtete Bewegung für eine Zahnstangenhubstufe, und ein Kugelgelenk, das ein äußeres Ende einer Zahnstange mit einem inneren Ende einer Spurstange verbindet, um die hin- und hergerichtete Bewegung des Zahnstangenanschlags zu begrenzen.
13. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs, gemäß Anspruch 12, wobei eine äußere
Endoberfläche des Zahnstangenanschlages in zwei
Halbbereiche unterteilt ist und jeder Halbbereich eine
Mehrzahl von Vertiefungen besitzt, die im selben Abstand
voneinander gebildet sind, und daß diese nachfolgend
tiefer geformt sind von einer ersten Vertiefung zu einer
letzten Vertiefung, und wobei zwei gegenüber einander in
beiden Halbbereichen gebildeten Vertiefungen dieselbe
Tiefe besitzen, und eine Oberfläche des Kugelgelenk,
das auf den Zahnstangenanschlag gerichtet ist, zwei
entgegengesetzt geformte Vorsprünge besitzt, wobei jeder
Vorsprung geformt ist mit einer Form und Abmessung, die
vollständig in der letzten Vertiefung des
Zahnstangenanschlags aufgenommen werden kann.
14. Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines
Fahrzeugs, gemäß Anspruch 13, wobei die Vertiefungen in
fünf Tiefenabstufungen gebildet sind.
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