DE2253541A1

DE2253541A1 - Lenksteuerung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2253541A1
Application number: DE2253541A
Authority: DE
Inventors: Robert V Burton
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1972-02-07
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1973-08-16
Also published as: FR2171723A5; JPS4891727A; US3789940A

Description

^lf Lenksteuerung für Fahrzeuge ⁿ

Die Erfindung betrifft eine LeatesteTae der rechten und linken Antriebseinrichtung ©ines wobei das Fahrzeug durch Änderung der Belativg«i§©liwindlgkeit zwischen der rechten und linken Antriebseinrichtung gedreht wird· Diese Erfindung betrifft somit Siai?i©iitungen eines Antriebssystems welche insbesondere mit Hilf® von Druckmittel arbeitende Baugruppen aufweisen könnet und welche einen Hydrostatischen Antrieb mit zwei getrennten Wegen besitzen können· Das Druckmittel kann dabei beispielsweise ein hydraulisches Ol oder Luft sein wobei allerdings hydraulisches Ol zu bevorzugen ist. Systeme der eingangs geschilderten Art können für eine ganze Reihe von Fahrzeugen mit Erfolg verwedäet werden wie beispielsweise Schienenfahrzeuge, Geländefahrzeuge usw.. Es kommen aber auch mit Hilf® von zwei Schrauben zu steuernde Boote oder ander® FaM?f,emge in Betracht welche zumnindest zwei unabhängig von

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- 2 -antreibbar· Antrieb· besitzen.

Aufgab· der Erfindung ist es, die bekannten Lenketeuerungen der eingangs geschilderten Art zu verbessern, wobei insbesondere die Stabilität der Lenksteuerung dahin gehend verbessert «erden soll, daß Geschwindigkeitsänderung!» und gradlinige Bewegungen sieh ohne Einführung einer Fahrzeugschwan** kung durchführen lassen.

Sie Aufgabe wird durch eine in den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruohs geschilderte Merkmalskoabinakion gelöst. Bei einer derartigen Ausgestaltung werden die bekannten Lenksteuerungen mit einer 4yn£hronisierenden Bückführung versehen, durch welche das Fahrzeug alt höherer Sicherheit gehandhabt werden kann. Im wesentlichen besitzt die Lenksteuerung einen Befehlsübertrager welcher einen Differenzdruok auf zwei Verstärker Systeme abgibt von denen jedes dem Antrieb auf einer der beiden Selten des fahrzeuge steuert· Laufen bei Geradeansteuerung die beiden Antriebe nicht miteinander synchron, so wird ein den fehler der Antiiebsgeschwiadigkeit an»ei.f:«ndes fehlersignal an die Verstärkersysteme zurückgeführt um eine geeignete Korrektur vorzunehmen.

Soll sich das Fahrzeug drehen, so gibt ein weiterer Befehlsumsetzer einen Differenzdruck, welcher einen entsprechenden Differenzdruck am Ausgang der beiden Verstärker-Systeme bewirkt. Dieser verstärkte Differenzdruck bedingt eine Geschwindigkeitsdifferenz für den linken und rechten Antrieb dee Fahrzeugs. Auch hier hat wieder die synchronisierende Bückführung eine Stabilisierende Wirkung für das Differenzdruckeignal der Verstärkersysteme, durch welche die Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs proportional zum Steuerbefehl und zur Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeuge wird. Auch ist durch das Bückführsignal eine gleichförmige Drehung und eine Verhinderung ungewollter Schwankungenauf die Wirkungsweise des Fahrzeugs sicher gestellt.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert« Barin zeigt? Pig. i Die Gesamtdarstellung einer in einem fahrseug su verwendenden Lenketeuerung, Pig· 2 mehr ins einzelne gehend einen in Fig. 1 in Blockform

dargestellten Servoantrieb -und Pig« 3 einen in Fig. 1 in Blockform dargestellten Verwir blungsfühler·

Wie es sich aus der Zeichnung ergibt, handelt es sich bei dem bevorzugsten Ausführungsbeispiel um eine mit Druckmittel betriebene Lenketeuerung· Sie mit Druckmittel betriebenen Baugruppen der erfindungsgemäßen Lenksteuerung können aber auch durch entsprechende elektrisch arbeitende Baugruppen ersetzt «erden, wodurch sieh eine rein elektrisch arbeitende Lenksteuerung ergibt, welche die erwünschte synchronisierte Lenkung eines Fahrzeugs durchführt«

In Fig. 1 bewirkt die Betätigung des Steuerhebels 1 eine Drehung des Strömungsteilers 2 in tiem Befehlsumsetzer 3 für Lenkbefehle welcher wiederum für einen Differentialdruck an den Druckleitungen 4 und 5 sorgt die das Ausgangssignal des Befehlsumsetzers bilden· Das Druckmittel wird dem Befehleumsetzer 3 mittels einer Eingangsleitung 6 zugeführt, welche dieses Druckmittel von einer nicht dargestellten Hauptpumpe entnimmt, die auch alle anderen Druckmitteleinrichtungen mit Druckmittel versorgt.Die in den Druckleitungen^ und 5 ausgebaute Druckdifferenz gelangt über Steuereingänge 7 ^nä 8 zu einem Druckmittelverstärker 11· Der in dem Druckmittelverstärker 11 durch Zufuhr von Druckmittel au dem Versorggngseingang 12 entstehende Druckmittelstrom wird durch, einen an den Steuereingängen 7 und 8 aufgebauten Differensdruck abgelenkt·

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Dia Ablenkung des Druckmittelstrahls resultiert in einem Differenzdruck an den Asugangskanälen 13 und 14 die durch entsprechende Steuerkanäle zu den Summierverstärkern 13 und 16 geführt «erden. Der Auegangskanal 13 des Druckmittelver-•tärkers 11 1st an den Steuereingang 17 des Summierverstärkers 13 und an den Steuereingang 18 des Summierverstärkers 16 angeschlossen. In entsprechender Weise ist der Auegangekanal 14 des Drickmittelverstärkers 11 an einen Steuerein» gang 21 des Summierverstärkers 15 und einen Steuereingang 22 des Summierverstärkers 16 angeschlossen· Es muß festgehalten werden, daß die Ausgangekanäle des DruckmittelVerstärkers 11 in entgegengesetzter Weise mit den Eingängen der Summierverstärker 13 und 16 verbunden sind· Aus diesem Grunde resultiert ein Differenzdruck an den Ausgangskanälen 13 und 14 des Druckmittelverstärkers 11 in einem zueinander entgegengesetzten Verhalten der beiden Summierverstärker 15 und 16. So wird beispielsweise die Betätigung des Summierverstärkers 15 in einem Anwachsen der Geschwindigkeit der linken Fahrzeugseite resultieren während die Betätigung des Summierverstärkers 16 eine Verminderung der Geschwindigkeit der rechten Fahrzeugaeite ergibt, sodaß das Fahrzeug nach rechts gesteuert wird«

Der Summierverstärker 15 empfängt an seinem Versorgungseingang 23 Druckmittel von der nicht dargestellten Hauptpumpe, welche einen Druckmittelstrahl in dem Summierverstärker aufbaut. Ein an den Steuereingängen 17 und 21 aufgebauter Differenzdruck bedingt eine Ablenkung des Druckmittelstrahles woraus sich wiederum ein Differenzdruck an den Ausgangskanälen 23a und 24 ergibt, die an den Servoantrieb 25 angeschlossen sind, um diesen zu steuern. Der mit einer Eingangsleitung 26 und einer Rückleitung 27 versehene Servoantrieb 25 bewirkt ein mechanisches Ausgangssignal an seinem Ausgang 29 welches über einen hydrostatischen Übertrager die linke Seite des Fahrzeugs antreibt. Dieses mechanische Ausgangssignal am Ausgang 29 besteht in einer Winkellage der Taumelscheibe in

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— ρ —

der Übertragerpumpe. Der Übertrager hat einen Antriebseingang 59.

Der Summenverstärker 16 empfängt an seinem Versorgungseingang Druckmittel welches einen Druckmittelstrahl in dem Summierverstärker aufrecht erhält, der wiederum durch einen Differenzdruck der Steuereingänge 18 und 22 abgelenkt üräird. Hieraue resultiert ein Differenzdruck an den Ausgangekanälen 32 und 33 welche an die Eingänge eines Servoantriebs 34 angeschlossen sind· Der Servoantrieb 34 nimmt Druckmittel über eine Versorgungsleitung 35 auf und führt Druckmittel an die nicht .gezeigte Druckmittelversorgung über eine Rückführleitung 36· Der Servoantrieb 34 ist mechanisch über seinen Ausgang mit einem hydrostatischen Übertrager 37 verbunden,:.weicher den Antrieb auf der rechten Seite des Fahrzeugs besorgt» Der Übertrager 37 hat einen Antriebseingang 60«,

Sin Geschwindigkeitshebel 38 dient zur Steuerung der gesamt·* geschwindigkeit des Fahrzeugs· Dieser Geschwindigkeit sSiebel wirkt auf. einen Strömungsteiler 41 eines Umsetzers 42 ein um einen Differenzdruck an den Druckleitungen 43 und 44 zu schaffen· Über eine Versorgungsleitung 45 wird dem Befehlsumsetzer 42 Druckmittel zugeführt· Der Differenzdruck gelangt zu den Steuereingängen 46 und 47 eines Droldßfcitfc&ise*· 48· Dem Versorgungseingang 51 dieses Druckmittelverstärkers wird Druckmittel zugeführt, welches einen Druckmittelstrahl· aufrecht erhält, der durch einen Differenzdruck an d&ar.Steuer« eingängen 46 und 47 abgelenkt wird· In Folge dieser Ablenkung ergibt sich ein Differenzdruck an den Ausgangskanälen und 53 des Druckmittelverstärkers 48. Der Auegangskanal 52 ist an den Steuereingang 54 des Summierverstärkers 15 und an den Steuereingang 55 des Summierverstärkers 16 angeschlossen· In entsprechender Weise ist der Ausgangskanal 53 an den Steuereingang 56 des Summierverstärkers 15 und an den Steuereingang 57 des Summierverstärkers 16 angeschlossen· Es

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ist festzuhalten, daß die beiden Ausgangskanäle 52 und 53 die beiden Summierverstärker 15 und 16 im gleichen Sinne beeinflußen, sodaß die beiden hydrostatischen Übertrager gleichainnig beaufschlagt «erden, d.h. die beiden Übertrager «erden in ihrer Geschwindigkeit vermindert oder erhöht, je nach-dem ob der Geschwindigkeitshebel in dem einen oder in dem anderen Sinne verändert wird.

Alle Druckmittelverstärker sind mit einer Trennkammer 58 und einer Bückführleitung 61 versehen.

Die Ausgangssignale der zur Kraftübertragung dienenden Übertrager 28 und 27 treiben nicht nur die ihnen zugeordneten Antriebselnrichtungen, sondern auch entsprechende Eingänge eines Differentialgetriebes 62 an· Der Ausgang 63 dieses Getriebes stellt die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Ausgängen der hydrostatischen Übertrager 28 und 37 dar.Da diese Ausgänge die Antriebseinrichtungen antreiben, ist die Geachwindigkeitsdifferenz dieser Ausgänge gleich der Differenz zwischen der Geschwindigkeit der rechten und der linien Seite des Fahrzeugs.

Der mechanisch wirksame Ausgang 63 des Differentialgetriebes 62 gelangt auf den Eingang eines Verwirblungsfühlers 64, welcher mit einer Versorgungsleitung 63 und ^einer Bückführleitung 66 versehen ist. Die Wirkung des als Welle ausgestalteten Ausgangs 63 resultiert in einem Differenzdruck an den Ausgangsleitungen 67 und 68 des Verwirblungsfühlers (vortex rate sensor) 64, welcher weiteren Steuereingängen 71,72 des Druckmittelverstärkers 11 zugeführt wird. Der Differenzdruck auf den Ausgangsleitungen 67 und 68 wirkt als synchronisierendes Rückführeignal dessen Wert von der Geschwindigkeitdifferenz am Ausgang der hydrostatischen Übertrager 28 und 37 abhängt.

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Während des Betriebes wenn der Befehlsumsetzer 3 zur Darstellung eines Differenzdruckes an den Druckleitungen 4 und 5 betätigt wird, verstärken die Verstärker 11 und 15 diesen Differenzdruck um eine dementsprechende Geschwindigkeitsänderung des hydrostatischen Übertragers 23 zu erreichen· Analog hierzu wird dieser Differenzdruck in entsprechender Weiss durch die Verstärker 11 und 16 im umgekehrter Weise verstärkt um die Geschwindigkeit des Übertragers 37 zu steuern· Die Differenz der Ausgangsgeschwindigkeiten der Übertrager 28 und 37 bedingt eine Drehung des Fahrzeugs, wobei der innere Drehradius des Fahrzeugs auf der langsamer fahrenden Fahrzeugseite liegt« Diese Differenzgeschwindigkeit wird von dem Differentialgetriebe 62 und dem Verwirblungsfühler 64 derart verarbeitet, daß ein durch Differenzdruck wirksames Büekführsignal auf den Ausgangsleitungen 67 und 68 auftritt, welches dem Druckmittelverstärker 11 zurückgeführt wird· Die mit Druckmittel arbeitenden Einrichtungen der Schaltung nach Fig· 1 können durch entsprechende, elektrisch arbeitende Einrichtungen ersetzt werden, wodurch sich eine elektrisch arbeitende Lenksteuerung erzielen läßt· So können beispielsweise die Befehlsumsetzer 3 und 42 durch Potentiometer, die Verstärker 11, 15, 16, 61 durch elektronische Verstärker, die Servoantriebe 25 vmA 34 durch Elektromagnete und der Drehgeschwindigkeitsmessea? 64 durch einen elektrischen Tachometer ersetzt werden. "

Fig· 2 zeigt mehr ins einzelne gehend die Servoantriebe 25 und 34 aus Fig· 1, Die Ausgangssignale der Summierverstärker 15 und 16 gelangen zu den Eingängen 73 und ?4 des entsprechenden Servoantriebs. Die Eingänge 73 und 74 sind jeweils mit den entsprechenden Steuereingängen 75 und 76 eines zu dem Servoantrieb gehörenden Druckmittelverstärkers 77 verbunden. Ein Druckmittelstrahl in dem Druckmittelverstärker wird mit Hilfe eineβ Druckmitte!ströme erreicht, welcher au dem Versorgungseingang 78 gelangt. Diesem Braekssittelstrahl wird

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entsprechend einem an den Eingängen 73 und 74 herschenden Differenzdruck abgelenkt und bedingt einen Differenzdruck an den Ausgangskanälen 81 und 82 des Druckmittelverstärkers· Die Ausgangskanäle 81 und 82 sind an Steuereingängen 83 und 84 eines zweiten Druckmittelverstärkers 85 angeschlossen, dessen Auegangssignale über Kanäle 86 und 87 auf Steuerkolben 88 und 91 gelangen· Der Differenzdruck an den Steuerkolben bewegt diese in einer zueinander entgegengesetzten Richtung» wodurch sich die Taumelplatte 92 des hydrostatischen Übertragers dreht· Die Lageänderung der Taumelplatte resultiert in einer Geschwindigkeitsänderung der Welle am Ausgang des hydrostatischen Übertragers.

Die Bewegung der Taumelplatte 92 bedingt weiterhin eine entsprechende Betätigung eines Bückführübersetzers 93t welcher mit Ausgangskanälen 94- und 95 versehen ist, die an die Steuereingänge 96 und 97 des Druckmittelverstärkers 77 angeschlossen sind. Die Betätigung des Rückführübertragers 93 führt zu einem Rückführsignal, am Druckmittelverstärker 77 dessen Lage die Taumelplatte stabilisiert. Der Hückführübertragen ,erhält seine Druckmittelversorgung über einen Versorgungaeingang 98.

Fig. 3 zeigt mehr ins einzelne gehend den Verwirblungsfühler oder Drehgeschwindigkeitsmesser (vortex rate sensor) 64 nach Fig. 1· Der Ausgang 63 des Differentialgetriebes 63 ist an die Eingangswelle 101 des Drehgeschwindigkeitsmessers angeschlossen, welcher ein aus einem porösen Material bestehendes Kupplungselement 102 besitzt, welches in eine Kammer 103 ragt. In die Kammer 103 wird über einen Versorgungseingang 104 Druckmittel zugeführt, welches in die Wirbelkammer 105 durch die Foren des Kupplungselementes 102 eintritt· Vorausgesetzt, daß sich die Eingangewelle 101 nicht dreht, so wird das in die Wirbelkammer 105 eintretende Druckmittel keine kreisförmige Strömung aufweisen, wodurch der Druck auf jede der

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beiden Seiten der Platte 106 gleich ist® was bedeutet₉ dal auch der Druck an den beiden Kanälen 10? und 108 der gleich© ist· Die Kanäle 107 und 108 stehen mit einer Wirbelsenke (sink) 109 in Verbindung_s um auf irgend eine kreisförmige Strömung in der röhrenförmigen Wirbelsenke 109 ansprechen zu können. Wird die Eingangswelle 10i gedreht, so bedingt das poröse Kupplungselement 102 eine kreisförmige Strömung des Druckmittels in der Wirbelkammer woraus amclb, eime kreisförmige Strömung des Druckmittels längs der Wirlbelsenke 109 resultiert. Diese kreisförmige Strömung ergibt eines. Differenzdruck an den Seiten der Platte 1OG₉ die ea den Kanälen 107 und 108 erscheint und auf die Ausgangskanäle 110 und 111 übertragen wird. Das durch die Wirbelsenk© 109 hindurchtretende, verwirbelte Druckmittel gelangt über e,inen Rückführkanal 112 zurück zu einen Druckmittelapeieaer« Die lingangswelle 101 ist mit Lagern 115« 114 soisie einem Dicfe.« tungsring 115 versehen.

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Claims

Patentanspruch·:

ι 1) Leipcsteuerung zur Steuerung der rechten und linken Antriebeinrichtung eines Fahrzeuge wobei das Fahrzeug durch Änderung der Relativgeschwindigkeit zwischen der rechten und linken Antriebseinrichtung gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine veränderbare rechte Geschwindigkeitssteuerung (16,34) mit ihrem Auegangssignal die rechte Antriebseinrichtung antreibt, daß eine veränderbare linke Geschwindigkeitssteuerung (15,25) mit ihrem Ausgangssignal die linke Antriebseinrichtung antreibt,

daß eine Steuereinrichtung (1,3,11) ein die gewünschte Richtung des Fahrzeuge kennzeichnendes Steuersignal abgibt und mit heiteren Steuereingängen (71,72) zur Aufnahme eines Ruckfuhrsignale versehen ist,

daß Verbindungsmittel zur Verbindung der Steuereinrichtung (1,3,11) mit zumindest einer der beiden veränderbaren @e~ schwindigkeitssteuerungen (16,34-{15»25)versehen sind,wobei dieses Steuersignal die betreffende Geschwindigkeitssteuerung betätigt und,

daß eine Rückführeinrichtung (62,64) zur Versorgung de* Steuereingänge (71,72) mit einem Rückführsignal (über 67, 68) welches die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der rechten und der linken Antiebseinrichtung kennzeichnet,versehen ist.
2) Lenkstearung nach Anspruch Idadurch gekennzeichnet, daß sie durch ein mit Druckmittel arbeitendes System gebildet ist·
3) Lenksteuerung nach Anspruch 1 oder 2dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel die Steuereinrichtung (1,3»11)derart mit der rechten und linken Geschwindigkeitssteuerung (16,54;15,25) verbindet, daß diese in Abhängigkeit von dem Steuersignal sich in entgegengesetzter Richtung ändernde Ausgangssignale abgeben·

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4) Lenksteuerung nach, einem der Ansprüche 1 bis 3 d a d■ u r c h gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (1,3,11) mit einem Befehlsumsetzer (3) sur Darstellung eines Druckmittelsteuersignals versehen ist·
5) Lenketeuerung nach einem tear Ansprüche i "bis 4 d a durch, gekesnseieiinet, daß ä©*i© der beiden Geschwindigkeitssteuerungen (16_Φ34515₉25) mit einem getrennten Servoantrieb (25 bzw.34) versehen ist.
6) Lenksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 d a durch gekennzeichnet, daß die Servoantriebe (25,3*) mit Druekmittelverstärkern (77*85) versehen sind.
7) Lenksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 d a durch gekennzeiehn et, daß Me Verbindungsmittel zu Summierverstärkern (15,16) geführt sind, welche zu jeweils einer der beiden Geschwindigkeitssteuerungen gehören«
8) Lenksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 d a durch gekennzeichnet, daß die Büekführeinrichte s (62,64-) mit einem Drehgeschwindigkeitsmesser (64-) verbunden ist, welcher als Verwirblungsfühler ausgestaltet ist·
9) Lenksteuerung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Verwirblungsfühler ein poröses, drehbares Kupplungselement (102) besitzt, welches zum Teil eine Wirbelkammer (105) umschließt, daß der Verwirblungsfühler (64) mit ©inem Versorgungseingang (104) zur Zufuhr von Druckmittel , einer Wirbelsenke (109) für das Druckmittel in der Wirbelkammer und einem Differenzdruckgeber (106,107,108) versehen ist, welcher

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einen von der Geschwindigkeit der kreisförmigen in Folge der Drehung des Kupplungselementes (102) abhängigen Differenzdruck: abgibt·

1Q) Lenksteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Geschwindigkeitssteuerung (38,4248) vorgesehen ist, welche an die Verbindungsmittel angeschlossen ist unddie rechte und linke Geschwindigkeitssteuerung gleich sinnig beeinflußt um somit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern·

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Leers e ί t e