-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein redundantes Lenksystem, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.
-
Gemäß der Vorschrift Nr. 79 der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (UN/ECE) (Einheitliche Bedingungen für die Zulassung von Fahrzeugen hinsichtlich der Lenkanlagen [2018/1947]) muss ein redundantes Lenksystem in Fahrzeugen bereitgestellt werden, um eine Lenkfähigkeit für den Fall sicherzustellen, dass das Achshydraulik- und Hauptlenksystem nicht funktioniert.
-
Um solch eine Fallback-Option für den Fall einer Fehlfunktion des primären Lenksystems bereitzustellen, wird typischerweise eine externe, sekundäre Vorrichtung in der Lenkachse installiert. Dies kann jedoch zu Kompatibilitätsproblemen führen und kann hohe Produktions- und/oder Montagekosten zur Folge haben.
-
Daher besteht das zu lösende technische Problem der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes oder alternatives Lenksystem bereitzustellen, das redundant ist und das vorzugsweise leicht herzustellen und/oder zu montieren ist.
-
Das zu lösende technische Problem wird durch ein redundantes Lenksystem nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Entwürfe und Weiterentwicklungen der Erfindung sind aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche und der folgenden Beschreibung abzuleiten.
-
Das bereitgestellte redundante Lenksystem umfasst:
- - einen ersten Achsschenkel, der in Bezug auf eine erste Lenkachse drehbar ist,
- - einen ersten Lenkzylinder,
- - eine erste Lenkstange, die mit dem ersten Lenkzylinder gekoppelt ist,
- - einen zweiten Lenkzylinder,
- - eine zweite Lenkstange, die mit dem zweiten Lenkzylinder gekoppelt ist,
wobei die erste Lenkstange und die zweite Lenkstange jeweils in einem Abstand von der ersten Lenkachse und an unterschiedlichen Positionen entlang der ersten Lenkachse drehbar mit dem ersten Achsschenkel gekoppelt sind.
-
Die Anordnung der ersten Lenkstange und der zweiten Lenkstange in einem Abstand von der ersten Lenkachse kann einen Zusammenbau erleichtern und/oder kann eine Wartung oder einen Austausch defekter Teile erleichtern.
-
Die erste Lenkstange kann an einer ersten Kopplungsposition x1 mit dem ersten Achsschenkel gekoppelt sein und die zweite Lenkstange kann an einer zweiten Kopplungsposition x2 mit dem ersten Achsschenkel gekoppelt sein. Die erste Kopplungsposition x1 und die zweite Kopplungsposition x2 können in einem gleichen Abstand zu der ersten Lenkachse angeordnet sein. Die erste Kopplungsposition und die zweite Kopplungsposition x2 können beide an einer ersten Kopplungsachse angeordnet sein. Die erste Kopplungsachse kann parallel zur ersten Lenkachse sein.
-
Die Länge der ersten und der zweiten Lenkstange können gleich sein.
-
Der Abstand zwischen der ersten Kopplungsposition und der ersten Lenkachse kann ein Mindestabstand sein. Der Abstand kann entlang einer geraden Linie zwischen der Lenkachse und einer Kopplungsachse gemessen werden, wobei die Linie senkrecht zu der ersten Lenkachse und/oder der ersten Kopplungsachse ist.
-
Der Abstand zwischen der zweiten Kopplungsposition x2 und der ersten Lenkachse kann ein Mindestabstand sein. Der Abstand kann entlang einer geraden Linie zwischen der Lenkachse und einer Kopplungsachse gemessen werden, wobei die Linie senkrecht zu der ersten Lenkachse und/oder der ersten Kopplungsachse ist.
-
Das redundante Lenksystem kann einen ersten Hebelabschnitt, der fest an dem ersten Achsschenkel fixiert ist, und einen zweiten Hebelabschnitt, der fest an dem ersten Achsschenkel fixiert ist, umfassen, wobei die erste Lenkstange über den ersten Hebelabschnitt mit dem ersten Achsschenkel gekoppelt ist und wobei die zweite Lenkstange über den zweiten Hebelabschnitt mit dem ersten Achsschenkel gekoppelt ist.
-
Ein erster Endabschnitt des ersten Hebelabschnitts kann drehbar mit der ersten Lenkstange verbunden sein, und ein zweiter Endabschnitt des ersten Hebelabschnitts kann fest mit dem ersten Achsschenkel verbunden sein. Ein erster Endabschnitt des zweiten Hebelabschnitts kann drehbar mit der zweiten Lenkstange verbunden sein, und ein zweiter Endabschnitt des zweiten Hebelabschnitts kann fest mit dem ersten Achsschenkel verbunden sein. Ein Abstand zwischen dem jeweiligen ersten Endabschnitt des ersten und des zweiten Hebelabschnitts entlang einer Richtung, die parallel ist zur ersten Lenkachse, kann größer sein als ein Abstand zwischen dem jeweiligen zweiten Endabschnitt des ersten und des zweiten Hebelabschnitts entlang einer Richtung, die parallel ist zur ersten Lenkachse.
-
Ein Teilstück von einem der Hebelabschnitte, das sich zwischen den Endabschnitten dieses Hebelabschnitts erstreckt, kann sich senkrecht zur ersten Lenkachse erstrecken.
-
Der Abstand zwischen der ersten Kopplungsposition und der ersten Lenkachse kann entlang des Teilstücks des ersten Hebelabschnitts gemessen werden. Der Abstand zwischen der ersten Kopplungsposition und der ersten Lenkachse kann ein Mindestabstand sein.
-
Der Abstand zwischen der zweiten Kopplungsposition x2 und der ersten Lenkachse kann entlang des Teilstücks des zweiten Hebelabschnitts gemessen werden. Der Abstand zwischen der zweiten Kopplungsposition x2 und der ersten Lenkachse kann ein Mindestabstand sein.
-
Die Anordnung der ersten Lenkstange und der zweiten Lenkstange in einem Abstand zur ersten Lenkachse kann von Vorteil sein, um eine Lenkkraft, die von dem Lenkzylinder bereitgestellt werden muss, zu verringern.
-
Die erste Lenkstange kann eine Wirkfläche aufweisen, und der erste Lenkzylinder kann dafür ausgelegt sein, die erste Lenkstange über die Wirkfläche der ersten Lenkstange zu betätigen, wobei die zweite Lenkstange eine Wirkfläche aufweisen kann und der zweite Lenkzylinder dafür ausgelegt sein kann, die zweite Lenkstange über die Wirkfläche der zweiten Lenkstange zu betätigen, wobei die Wirkfläche der ersten Lenkstange und die Wirkfläche der zweiten Lenkstange gleich groß sein können.
-
In einer Ausführungsform weist mindestens eine von der ersten Lenkstange und der zweiten Lenkstange eine anpassbare Länge auf. In einer Ausführungsform kann/können der erste Lenkzylinder und/oder der zweite Lenkzylinder dafür ausgelegt sein, hydraulisch angetrieben zu werden. Der erste Lenkzylinder und der zweite Lenkzylinder können dafür ausgelegt sein, unabhängig voneinander gesteuert zu werden. Das Lenksystem kann mindestens eine hydraulische Einheit umfassen. Die hydraulische Einheit zum Antreiben des ersten Zylinders kann auch für den zweiten Zylinder verwendet werden. Alternativ dazu kann jeder Zylinder seine eigene hydraulische Einheit aufweisen. Letzteres kann den Vorteil haben, dass im Falle eines Versagens einer hydraulischen Einheit das Lenken durch die andere hydraulische Einheit gewährleistet werden kann.
-
In einer Ausführungsform kann das Lenksystem ferner umfassen:
- - einen zweiten Achsschenkel, der in Bezug auf eine zweite Lenkachse (II) drehbar ist,
- - eine dritte Lenkstange, die mit dem ersten Lenkzylinder gekoppelt ist,
wobei die dritte Lenkstange in einem Abstand von der zweiten Lenkachse drehbar mit dem zweiten Achsschenkel gekoppelt sein kann. Die dritte Lenkstange kann an einer dritten Kopplungsposition x3 mit dem zweiten Achsschenkel gekoppelt sein.
-
Das Design und/oder die Anordnung der dritten Lenkstange kann/können mit dem Design und/oder der Anordnung der ersten Lenkstange identisch sein, wobei die dritte Lenkstange mit dem zweiten Achsschenkel statt dem ersten Achsschenkel gekoppelt ist.
-
Die Anordnung und/oder das Design der ersten Lenkstange und des ersten Achsschenkels kann/können zu der Anordnung und/oder dem Design der dritten Lenkstange und/oder des zweiten Achsschenkels symmetrisch sein.
-
Der Abstand zwischen der Kopplungsposition x3 und der zweiten Lenkachse kann dem Abstand zwischen der Kopplungsposition und der ersten Lenkachse gleich sein.
-
Der Mindestabstand zwischen dem Kopplungspunkt der dritten Lenkstange am zweiten Achsschenkel und der zweiten Lenkachse kann entlang einer Längsachse des dritten Hebelabschnitts gemessen werden.
-
In einer Ausführungsform können der erste Lenkzylinder und der zweite Lenkzylinder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein.
-
In einer Ausführungsform sind der erste Endabschnitt des ersten Hebelabschnitts und der erste Endabschnitt des zweiten Hebelabschnitts voneinander beabstandet, vorzugsweise entlang der ersten Kopplungsachse.
-
In einer Ausführungsform kann die redundante Lenkung umfassen: eine erste, mit dem ersten Lenkzylinder in Fluidverbindung stehende Flusserzeugungseinheit, wie etwa eine erste hydraulische Pumpe oder einen ersten hydraulischen Kolben, um den ersten Lenkzylinder zu steuern, vorzugsweise über eine erste Ventileinheit, und eine zweite, mit dem zweiten Lenkzylinder in Fluidverbindung stehende Flusserzeugungseinheit, wie etwa eine zweite hydraulische Pumpe oder einen zweiten hydraulischen Kolben, um den zweiten Lenkzylinder zu steuern, vorzugsweise über eine zweite Ventileinheit.
-
In einer Ausführungsform kann das Lenksystem ein Lenkrad umfassen:. Das Lenkrad kann mit der ersten Flusserzeugungseinheit und der zweiten Flusserzeugungseinheit gekoppelt sein.
-
Auch wenn mehrere Ausführungsformen offenbart werden, werden dem Fachmann aufgrund der folgenden ausführlichen Beschreibung, die erläuternde Ausführungsformen der Erfindung zeigt und beschreibt, noch andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einfallen. Demgemäß sollen die Zeichnungen und die ausführliche Beschreibung als erläuternd, aber nicht als beschränkend betrachtet werden.
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines redundanten Lenksystems.
- 2 zeigt eine schematische Ansicht eines redundanten Lenksystems von 1.
- 3 zeigt eine schematische Ansicht eines redundanten Lenksystems mit zwei unabhängigen Ventileinheiten.
-
In 1 ist ein redundantes Lenksystem dargestellt. Das redundante Lenksystem umfasst einen ersten Achsschenkel 11, der in Bezug auf eine erste Lenkachse I drehbar ist. Ferner umfasst das redundante Lenksystem einen ersten Lenkzylinder 21 und eine erste Lenkstange 31. Ferner umfasst das redundante Lenksystem einen zweiten Lenkzylinder 22 und eine zweite Lenkstange 32. Ferner umfasst das redundante Lenksystem einen zweiten Achsschenkel 12 und eine dritte Lenkstange 33, die drehbar mit dem zweiten Achsschenkel 12 gekoppelt ist.
-
Der erste Lenkzylinder 21 weist ein erstes Ende 21' auf, das mit der ersten Lenkstange 31 gekoppelt ist. Das erste Ende 21' des ersten Lenkzylinders 21 ist entlang einer Längsachse des ersten Lenkzylinders 21 in Bezug auf einen Hauptkörper 21''' des ersten Lenkzylinders 21 axial bewegbar. Wenn der erste Lenkzylinder 21 betätigt wird, bewegt sich das erste Ende 21' des ersten Lenkzylinders 21 entlang der Längsachse des ersten Lenkzylinders 21, wobei es die erste Lenkstange 31 axial bewegt, um den ersten Achsschenkel 11 zu drehen.
-
Der erste Lenkzylinder 21 weist ein zweites Ende 21" auf, das mit der dritten Lenkstange 33 gekoppelt ist. Das zweite Ende 21" des ersten Lenkzylinders 21 ist entlang einer Längsachse des ersten Lenkzylinders 21 in Bezug auf den Hauptkörper 21''' des ersten Lenkzylinders 21 axial bewegbar. Wenn der erste Lenkzylinder 21 betätigt wird, bewegt sich das zweite Ende 21" des ersten Lenkzylinders 21 entlang der Längsachse des ersten Lenkzylinders 21, wobei es die dritte Lenkstange 31 axial bewegt, um den zweiten Achsschenkel 12 zu drehen. Wenn der erste Lenkzylinder 21 betätigt wird, bewegen sich das erste Ende 21' und das zweite Ende 21" des ersten Lenkzylinders entlang der Längsachse des ersten Lenkzylinders 21 in der gleichen Richtung und über den gleichen Abstand.
-
Der zweite Lenkzylinder 22 weist ein erstes Ende 22' auf, das mit der zweiten Lenkstange 32 gekoppelt ist. Das erste Ende 22' des zweiten Lenkzylinders 22 ist entlang einer Längsachse des zweiten Lenkzylinders 22 in Bezug auf einen Hauptkörper 22''' des zweiten Lenkzylinders axial bewegbar. Wenn der zweite Lenkzylinder 22 betätigt wird, bewegt sich das erste Ende 22' des zweiten Lenkzylinders 22 entlang der Längsachse des zweiten Lenkzylinders 22, wobei es die zweite Lenkstange 32 axial bewegt, um den ersten Achsschenkel 11 zu drehen.
-
Das redundante Lenksystem umfasst einen ersten Hebelabschnitt 41 und einen zweiten Hebelabschnitt 42. Der erste Hebelabschnitt 41 weist einen ersten Endabschnitt 41' und einen zweiten Endabschnitt 41" auf. Der erste Endabschnitt 41' des ersten Hebelabschnitts 41 ist an einer ersten Kopplungsposition drehbar mit der ersten Lenkstange 31 verbunden. Der zweite Hebelabschnitt 42 weist einen ersten Endabschnitt 42' und einen zweiten Endabschnitt 42" auf. Der erste Endabschnitt 42' des zweiten Hebelabschnitts 42 ist an einer zweiten Kopplungsposition x2 drehbar mit der zweiten Lenkstange 32 verbunden.
-
Das redundante Lenksystem umfasst ferner einen dritten Hebelabschnitt 43. Der dritte Hebelabschnitt 43 weist einen ersten Endabschnitt 43' und einen zweiten Endabschnitt 43" auf. Der erste Endabschnitt 43' des dritten Hebelabschnitts 43 ist an einer dritten Kopplungsposition x3 drehbar mit der dritten Lenkstange 33 verbunden.
-
Der erste Endabschnitt 41' des ersten Hebelabschnitts 41 und der erste Endabschnitt 42' des zweiten Hebelabschnitts 42 sind voneinander beabstandet. Der zweite Endabschnitt 41" des ersten Hebelabschnitts 41 und der zweite Endabschnitt 42" des zweiten Hebelabschnitts 42 sind, vorzugsweise direkt, aneinander fixiert.
-
Der zweite Hebelabschnitt 42 weist eine zweite Längsachse auf, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Lenkachse I angeordnet ist.
-
Der erste Lenkzylinder 21 und der zweite Lenkzylinder 22 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
-
Die erste Kopplungsposition und die zweite Kopplungsposition x2 sind auf einer ersten Kopplungsachse Ic parallel zu der ersten Lenkachse I angeordnet. Der zweite Achsschenkel definiert eine zweite Lenkachse II. Der erste Achsschenkel 11 kann um die erste Lenkachse I herum gedreht werden. Der zweite Achsschenkel 12 kann um die zweite Lenkachse II herum gedreht werden.
-
Der erste Lenkzylinder 21 und der zweite Lenkzylinder 22 weisen im Wesentlichen das gleiche Design auf. Der erste Lenkzylinder 21 und der zweite Lenkzylinder 22 werden hydraulisch angetrieben. In einer anderen Ausführungsform kann der erste oder der zweite hydraulische Zylinder 21, 22 mechanisch angetrieben werden.
-
Ferner weisen die erste Lenkstange 31 und die zweite Lenkstange 32 im Wesentlichen das gleiche Design auf.
-
Die erste Lenkstange 31 und die zweite Lenkstange 32 sind jeweils in einem Abstand von der ersten Lenkachse I und an einer jeweils anderen Position x1, x2 entlang der ersten Lenkachse I drehbar mit dem ersten Achsschenkel 11 gekoppelt. Die dritte Lenkstange 33 ist in einem Abstand von der zweiten Lenkachse II drehbar mit dem zweiten Achsschenkel 12 gekoppelt.
-
Ein Drehmoment für eine Kreisbewegung des ersten Achsschenkels 11 und des zweiten Achsschenkels 12 wird von einer Kraft, die von dem ersten Lenkzylinder 21 bereitgestellt wird, und einem Hebelarm, der von dem Abstand zwischen der Lenkachse I und dem Drehpunkt bestimmt wird, gebildet. Im Falle eines Versagens des ersten Lenkzylinders 21 kann das Drehmoment von dem zweiten Lenkzylinder bereitgestellt werden. Dieses Drehmoment wird von der Kraft des zweiten Lenkzylinders 22 und einem Hebelarm, der von dem Abstand zwischen der Lenkachse I und dem Drehpunkt x2 bestimmt wird, gebildet.
-
Das redundante Lenksystem kann ein Ventileinheit 5 umfassen, die hydraulisch mit dem ersten Lenkzylinder 21 und dem zweiten Lenkzylinder 22 gekoppelt ist. Das System ist als Beispiel in 2 gezeigt. Eine Steuereinheit 6 ist mit der Ventileinheit 5 verbunden und dafür ausgelegt, die Ventileinheit zu steuern. Die Steuereinheit kann eine Flusserzeugungseinheit, beispielsweise eine hydraulische Pumpe, umfassen.
-
Um eine Lenkung auch im Falle eines Versagens der Ventileinheit 5 zu gewährleisten, kann das redundante Lenksystem eine erste Ventileinheit 51 und eine zweite Ventileinheit 52 umfassen, die jeweils mit der Steuereinheit 6 verbunden sind. Die Steuereinheit 6 ist dafür ausgelegt, die erste Ventileinheit 51 und die zweite Ventileinheit 52 unabhängig voneinander zu steuern. Diese Konfiguration ist in 3 gezeigt.
-
Ferner ist ein Lenkrad 7 bereitgestellt. Die Steuereinheit 6 ist mit dem Lenkrad 7 verbunden, und die Steuereinheit 6 ist dafür ausgelegt, einen Lenkwinkel zu empfangen. Die Steuereinheit 6 ist ferner dafür ausgelegt, die erste Ventileinheit 51 und die zweite Ventileinheit 52 auf Basis des empfangenen Lenkwinkels zu steuern, um eine Lenkung über den ersten Lenkzylinder oder - im Falle eines Versagens des ersten Lenkzylinders 21 und/oder eines Versagens der ersten Ventileinheit 51 - über den zweiten Lenkzylinder einzustellen.
