DE19963871B4

DE19963871B4 - Regelsystem für den minimalen Wendekreis eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19963871B4
Application number: DE19963871A
Authority: DE
Inventors: Un-Koo Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2019-12-31
Also published as: US6588770B1; KR20010009774A; DE19963871A1; JP2001039330A; KR100316918B1; JP4442835B2

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

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(a) Gebiet der Erfindung
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.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
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.
US Patent Nr. 5,489,006 beschreibt ein System und eine Vorrichtung zur Begrenzung des Wenderadius eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung, um die Geschwindigkeit bzw. den eingelegten Gang zu erfassen. Die zuvor genannte Einrichtung übermittelt ein Steuersignal, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bzw. dem eingelegten Gang, an eine hydraulische Steuereinrichtung, welche wiederum einen ersten und einen zweiten Anschlag betätigt, um einen Hubbereich zu beschränken oder freizugeben.
DE 196 25 350 A1 zeigt eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Die Lenkvorrichtung umfasst einen Lenkwinkelgeber, wie beispielsweise in Lenkrad, und zumindest ein lenkbares Rad. Ein Bewegungsbereich des lenkbaren Rads hängt von der Position des Lenkwinkelgebers ab, d. h. die Lenkbewegung kann durch Regeln des Lenkwinkels beschränkt werden. Im Fall von zwei Rädern, können beschränkende Winkel für eine Bewegung eines linken und rechten Rads unabhängig mittels eines Regelkreises festgelegt werden.
DE 39 00 937 A1 und DE 195 06 995 A1 zeigen Ausgestaltungen von Einrichtungen zum Variieren von Lenkhüben, ohne auf die Parameter zur Regelung des Lenkhubs einzugehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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.
Die Losüng der Aufgabe erfolgt durch ein Regelsystem für den minimalen Wendekreis eines Fahrzeugs mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 11, 12 oder 13.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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:
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Regelsystem für den minimalen Wenderadius gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Vorderansicht, die eine Lenkverbindung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine vergrößerte Vorderansicht, die eine Einstelleinrichtung für den Lenkhub der Lenkverbindung in 2 zeigt;
4 ist eine Zeichnung, die den Betrieb der Einstelleinrichtung für den Lenkhub gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Vorderansicht, die eine andere Einstelleinrichtung für den Lenkhub gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Vorderansicht, die ein Drehelement und ein Halteelement der Einstelleinrichtung für den Lenkhub in 5 zeigt; und
7 ist eine Projektion der Umfangsoberflächen des Drehelementes und des Halteelementes in 6.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Kontrollsystem für einen minimalen Wenderadius zeigt.
Wie aus 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 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 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 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.
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 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 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

Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs, umfassend: eine Einrichtung (2), um eine durch einen Beladungszustand des Fahrzeugs bedingte Höhe des Fahrzeugkörpers zu erfassen; ein Paar von Betätigern (6, 8), die durch eine ECU (4) gemäß der Höhe des Fahrzeugs geregelt werden; und eine Einrichtung (3), um Lenkhübe anzupassen, wobei die Einrichtung zum Anpassen (3) durch die Betätiger (6, 8) zum Einstellen des Lenkhubs betätigt wird.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erfassen (2) einen Höhensensor umfasst, um die Höhe des Fahrzeugs zu erfassen und in Antwort darauf ein Höhensignal zu erzeugen und an die ECU (4) zu senden, so dass die ECU (4) die Betätiger (6, 8) regeln kann.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erfassen (2) einen manuellen Schalter umfasst, der manuell betätigt wird, um ein Höhensignal zu erzeugen und zur ECU (4) gemäß der Entscheidung des Fahrers zu senden.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Betätiger (6, 8) einen Motor umfasst.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Anpassen (3) ein Paar von Hubanpasseinrichtungen umfasst, von denen jede umfasst: einen Zahnstangenanschlag (42), der in einer Öffnung befestigt ist, die an einem äußeren Ende eines Zylinders (22) gebildet ist, in dem ein Kugelschraubenaufbau zwischen dem Zahnstangenanschlag (42) und der inneren Oberfläche der Öffnung gesetzt wird; und ein Kugelgelenk (26, 28), um die Bewegung des Zahnstangenanschlags (42) zu begrenzen.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter ein reibungsverminderndes Element (44) zwischen dem Zahnstangenanschlag (42) und einer Zahnstange (24) umfasst.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Anpassen (3) einen Zahnstangenanschlag (42) umfasst, der sich nur dreht, ohne eine hin- und hergerichtete Bewegung zum Verändern der Zahnstangenhubstufe.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter ein reibungsverminderndes Element (44) zwischen der Zahnstange (24) und dem Zahnstangenanschlag (42) umfasst.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Endoberfläche des Zahnstangenanschlags (42) in zwei Halbbereiche unterteilt ist und jeder Halbbereich eine Mehrzahl von Vertiefungen (50, 52, 54, 56, 58) besitzt, die in demselben Abstand voneinander gebildet sind, und dass sie aufeinanderfolgend tiefer geformt sind von einer ersten Vertiefung (50) zu einer letzten Vertiefung (58), und wobei die gegenüberliegend zueinander in beiden Halbbereichen gebildeten Vertiefungen (50, 52, 54, 56, 58) dieselbe Tiefe besitzen, und eine Oberfläche des Kugelgelenks (26, 28), welche auf den Zahnstangenanschlag (42) gerichtet ist, zwei entgegengesetzt gebildete Vorsprünge (60) besitzt, wobei jeder Vorsprung (60) geformt ist mit einer Form und Abmessung, die vollständig in der letzten Vertiefung (58) des Zahnstangenanschlags (42) aufgenommen werden kann.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (50, 52, 54, 56, 58) in fünf Tiefenabschnitten geformt sind.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs, umfassend: eine Einrichtung (2), um eine durch einen Beladungszustand des Fahrzeugs bedingte momentane Höhe eines Fahrzeugkörpers zu erfassen und in Antwort darauf ein Höhensignal zu erzeugen und an eine ECU (4) zu übersenden, so dass die ECU (4) den Beladungszustand des Fahrzeugs bestimmen kann; ein Paar von Betätigern (6, 8), die beide einen Motor umfassen, der gemäß der Höhe des Fahrzeugs geregelt ist; und ein Paar von Einstelleinrichtungen (3) für den Lenkhub, die beide einen Zahnstangenanschlag (42) umfassen, der selektiv gemäß einer Drehrichtung eines Betätigers (6, 8) entlang einer Zahnstange (24) hin- und herbewegt wird, und ein Kugelgelenk (26, 28), das ein äußeres Ende einer Zahnstange (24) mit einem inneren Ende einer Spurstange (30, 32) verbindet, um die hin- und hergerichtete Bewegung des Zahnstangenanschlags (42) zu begrenzen.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs, umfassend: eine Einrichtung (2), um eine durch einen Beladungszustand des Fahrzeugs bedingte momentane Höhe eines Fahrzeugkörpers zu erfassen, in Antwort darauf ein Höhensignal zu erzeugen und an eine ECU (4) zu senden, so dass die ECU (4) den Beladungszustand des Fahrzeugs bestimmen kann; ein Paar von Betätigern (6, 8), die beide einen Motor umfassen, der gemäß der Höhe des Fahrzeugs geregelt ist; und ein Paar von Einstelleinrichtungen (3) für den Lenkhub, die beide einen Zahnstangenanschlag (42) umfassen, der sich nur dreht ohne eine hin- und hergerichtete Bewegung für eine Zahnstangenhubstufe, und ein Kugelgelenk (26, 28), das ein äußeres Ende einer Zahnstange (24) mit einem inneren Ende einer Spurstange (30, 32) verbindet, um die hin- und hergerichtete Bewegung des Zahnstangenanschlags (42) zu begrenzen.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 12, wobei eine äußere Endoberfläche des Zahnstangenanschlags (42) in zwei Halbbereiche unterteilt ist und jeder Halbbereich eine Mehrzahl von Vertiefungen (50, 52, 54, 56, 58) besitzt, die im selben Abstand voneinander gebildet sind, und dass diese nachfolgend tiefer geformt sind von einer ersten Vertiefung (50) zu einer letzten Vertiefung (58), und wobei zwei gegenüber einander in beiden Halbbereichen gebildete Vertiefungen dieselbe Tiefe besitzen, und eine Oberfläche des Kugelgelenks (26, 28), das auf den Zahnstangenanschlag (42) gerichtet ist, zwei entgegengesetzt geformte Vorsprünge (60) besitzt, wobei jeder Vorsprung (60) geformt ist mit einer Form und Abmessung, die vollständig in der letzten Vertiefung (58) des Zahnstangenanschlags (42) aufgenommen werden kann.
Regelsystem für den minimalen Wenderadius eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Vertiefungen Vertiefungen (50, 52, 54, 56, 58) in fünf Tiefenabstufungen gebildet sind.