DE3338011A1 - STEERING SYSTEM FOR HEAVY VEHICLES - Google Patents
STEERING SYSTEM FOR HEAVY VEHICLESInfo
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- DE3338011A1 DE3338011A1 DE19833338011 DE3338011A DE3338011A1 DE 3338011 A1 DE3338011 A1 DE 3338011A1 DE 19833338011 DE19833338011 DE 19833338011 DE 3338011 A DE3338011 A DE 3338011A DE 3338011 A1 DE3338011 A1 DE 3338011A1
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- B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
- B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
- B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
- B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
- B62D7/1554—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels comprising a fluid interconnecting system between the steering control means of the different axles
- B62D7/1572—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels comprising a fluid interconnecting system between the steering control means of the different axles provided with electro-hydraulic control means
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Description
PATENTANWÄLTE SPOTT UND- PUSOHMANNPATENT LAWYERS SPOTT AND PUSOHMANN
CAM GEARS LIMITED München, 18.10.1983CAM GEARS LIMITED Munich, October 18, 1983
45 Wilbury Way, " P 1102/8345 Wilbury Way, "P 1102/83
Hitchin, Hertfordshire, SG4 OTU Pu/ho GroßbritannienHitchin, Hertfordshire, SG4 OTU Pu / ho United Kingdom
Lenksystem- für schwere FahrzeugeSteering system for heavy vehicles
Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a steering system for a vehicle according to the preamble of claim 1.
Solche Lenksysteme sind vorzugsweise für den Einsatz in schweren oder Hochieistungsfahrzeugen geeignet, wie z.B. alle Arten von Nah- und Fernverkehrs-Bussen, Schwerlastwagen u. anderen derartigen schweren Nutzfahrzeugen, Tankfahrzeugen, fahrbaren Kränen und ähnl., um deren Lenkbarkeit und damit deren Manöverierfähigkeit zu verbessern.Such steering systems are preferably suitable for use in heavy or high-performance vehicles, e.g. all types of local and long-distance buses, heavy trucks and other such heavy commercial vehicles, tankers, mobile cranes and the like. To improve their maneuverability and thus their maneuverability.
Bei derartigen Fahrzeugen war es bisher üblich, zwei.oder mehrere Räderpaare lenkbar anzuordnen, wobei die Achsen dieser Räderpaare dann zwecks synchroner Bewegung in Abhängigkeit des jeweiligen Lenkmomentes bewegt wurden. Diese Art der Lenkung wird generell als Mehrfach-Achslenkung bezeichnet und ist in der Regel mit einer kraftverstärkenden Einrichtung versehe.n, wie in den britischen Patentschriften 1 387 893 und 1 291 152 beschrieben.With vehicles of this type it was previously common to use two. Or to arrange several pairs of wheels steerable, the axes of these pairs of wheels then for the purpose of synchronous movement as a function of the respective steering torque were moved. This type of steering is generally called multiple-axle steering and is usually provided with a force-intensifying device, as in the British Patent Nos. 1,387,893 and 1,291,152.
Bei der Mehrfach-Achslenkung nach dem britischen Patent 1 291 152 ist die Kraftverstärkung jeder einzelnen Achse dem. Lenkrnoment oder dem Wendewiderstand an jeder Achse zu einem bestimmten Zeitpunkt direkt proportional. COPY In the multiple-axle steering according to British Patent 1,291,152, the power amplification of each individual axle is dem. Steering torque or the turning resistance on each axle at a given point in time is directly proportional. COPY
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Bei einem anderen System einer Mehrfach-Achslenkung gemäß britischem Patent 1 099 979 sind zwei getrennte Lenkhilfen herkömmlicher Art über ein Gestänge miteinander verbunden, das die gleichzeitige Bewegung der lenkbaren Räderpaare vermittelt. Wegen der gleichzeitigen Bewegung von zwei oder mehr lenkbaren Räderpaaren mußten die Räder eines Paares möglichst dicht nebeneinander vorgesehen werden, damit die Lenkrichtung der Räder eines Radpaares im wesentlichen gleich ist. Die Anordnung von mehreren lenkbaren Räderpaaren bei Mehrfach-Achslenkung erhöht zwar die Tragfähigkeit eines Fahrzeuges und möglicherweise auch dessen Zugkraft, doch wird hierdurch kaum, wenn überhaupt, eine Verbesserung der Lenkbarkeit, also der Manövrierfähigkeit gegenüber Fahrzeugen vergleichbarer Größe mit nur einem lenkbaren Radpaar erzielt.In another system of multiple axle steering according to British patent 1 099 979 are two separate steering aids of conventional type linked by a linkage connected, which mediates the simultaneous movement of the steerable pairs of wheels. Because of the simultaneous movement of two or more steerable pairs of wheels, the wheels of a pair had to be placed as close to each other as possible, so that the steering direction of the wheels of a pair of wheels is essentially the same. The arrangement of several dirigible Pairs of wheels with multiple axle steering increases the load capacity of a vehicle and possibly also its tractive effort, but this hardly, if at all, improves the steerability, i.e. the maneuverability Vehicles of comparable size achieved with only one steerable pair of wheels.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Lenksystem zur Mehrfach-Achslenkung von Fahrzeugen die Lenkbarkeit und damit die Manövrierfähigkeit des Fahrzeuges zu verbessern, insbesondere bei schweren, oder Hochleistungsfahrzeugen, wobei das Lenksystem so ausgebildet ist, daß die lenkbaren Räderpaare derart miteinander gekoppelt sind, daß die Lenkverbindung eine bessere Funktion als bisher aufweist und gegen die Gefahr der äußeren Einwirkung, wie Unebenheiten der Fahrbahn, Schlaglöcher oder andere Hindernisse, besser geschützt ist.The object of the invention is therefore, in a steering system for multiple-axle steering of vehicles, the steerability and thus to improve the maneuverability of the vehicle, especially in the case of heavy or high-performance vehicles, whereby the steering system is designed so that the steerable pairs of wheels are coupled together so that the steering connection a has better function than before and against the risk of external influences such as bumps in the roadway, potholes or other obstacles, is better protected.
t Ausgehend von einem Lenksystem der eingangs erwähnten Art ist diese Aufgabe nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.Starting from a steering system of the type mentioned, this object is according to the invention by the characterizing Features of claim 1 solved.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further features of the invention emerge from the subclaims.
Das.erfindungsgemäße Lenksystem ist anwendbar unabhängig davon,The steering system according to the invention can be used regardless of
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ob die ersten und zweiten Räderpaare entweder einfache Reifenpaare oder Zwillingsreifen bilden, die synchron bewegbar sind und wobei jedes Räderpaar oder das ZwiHingsradpaar auf jeweils einer gemeinsamen Achse angeordnet ist- Es kann hier aber auch ein einziges lenkbares Rad anstelle eines Radpaares vorhanden sein. Die Erfindung erlaubt, daß die ersten und zweiten Räderpaare in Längsrichtung des Fahrzeuges in größerem Abstand voneinander angeordnet sind. Bei den üblichen Fahrzeugen, wie Bussen, Lastkraftwagen u.a. Nutzfahrzeugen, deren Längserstreckung stets auch die Geradeausstellung ist, befinden s die ersten und zweiten Radpaare in ihrer Ruhestellung, also stets parallel zur Längsmittelachse des Fahrzeuges, also in der Geradeausstellung.whether the first and second pairs of wheels form either simple pairs of tires or twin tires that are synchronous are movable and each pair of wheels or the ZwiHingsradpaar on a common axis is arranged- It can also be a single steerable wheel instead of a pair of wheels. The invention allows the first and second pairs of wheels in the longitudinal direction of the vehicle at a greater distance are arranged from each other. In the case of common vehicles, such as buses, trucks, and other commercial vehicles, their lengthways extension is always the straight-ahead position, the first and second pairs of wheels are in their rest position, that is always parallel to the longitudinal center axis of the vehicle, i.e. in the straight ahead position.
Aus den Merkmalen der Erfindung ist zu entnehmen, daß das zweite Räderpaar in seiner Ruhestellung unabhängig von einem auf das erste· 'Radpaar wirkenden Lenkmoment in .seiner Ruhestellung so lange verharrt, als das Lenkmoment auf das erste Radpaar .einen vorbestimmten Lenkwinkel nicht übersteigt. Auf diese Weise kann das Fahrzeug in herkömmlicher Weise gefahrei und gelenkt werden. Sobald der Radeinschlag bei den ersten Rädern jedoch den vorbestimmten Lenkwinkel übersteigt, sie also aus ihrer Ruhelage heraus zum vollen Einschlag nach der einen oder anderen Seite gedreht werden, werden erfindungsgemäß über das Steuersystem auch die zweiten Räder aus ihrer Ruhestellung herausbewegt und zwar im Hinblick auf die Ausrichtung der ersten Räder in eine die Lenkung des Fahrzeuge« erleichternden Richtung.It can be seen from the features of the invention that the second pair of wheels in its rest position remains in its rest position, regardless of a steering torque acting on the first pair of wheels, as long as the steering torque on the first pair of wheels does not exceed a predetermined steering angle. In this way, the vehicle can be driven and steered in a conventional manner. However, as soon as the wheel lock on the first wheels exceeds the predetermined steering angle, i.e. they are rotated from their rest position to full lock to one side or the other, the control system also moves the second wheels out of their rest position according to the invention with regard to the Alignment of the first wheels in a direction that makes it easier to steer the vehicle.
Das erfindungsgemäße Lenkkonzept ist von besonderem Vorteil bei Schwerlast- oder Hochleistungsfahrzeugen, bei denen die Lenkvorgänge bei sehr niedriger Geschwindigkeit ausgeführt werden, da der Wenkekreis klein gehalten werden kann und weil die zweiten Räder weniger leicht verschleißen als bei den herThe steering concept according to the invention is of particular advantage in heavy-duty or high-performance vehicles where the steering operations are carried out at a very low speed because the turning circle can be kept small and because the second wheels wear less easily than with the her
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kömmlichen Lenksystemen, bei denen auf die zweiten Räder starke Reibungs- und Widerstandskräfte wirken und die außerdem starken Abrieb aufweisen. Der Winkel, um den die zweiten Räder aus ihrer Ruhestellung heraus gedreht werden sowie die Richtung hängen von der Auslegung und dem Aufbau des Fahrzeuges ab, bei dem das Lenksystem eingesetzt wird. Bei den üblichen Konfigurationen der hier genannten Fahrzeuge, nämlich Nah- und Fernverkehrs-Bussen, Schwerlastwagen und ähnl. werden erfindungsgemäß die zweiten Räder oder Radpaare,'in Draufsicht, in einer zur Auslenkung der ersten Räder entgegengesetzten Richtung gedreht und zwar über einen solchen Winkel, daß die ersten und zweiten Radpaare im wesentlichen einer gemeinsamen Lenkkurve folgen, die Achsen aller Räder sich also in einem Punkte schneiden. Andererseits können bei Spezialfahrzeugen, wie Hochleistungskran -Fahrzeugen, Förderkräne und Hebezeugen für Container die zweiten Räder, in Draufsicht., auch in der gleichen Richtung wie die ersten Räder eingeschlagen werden, und zwar etwa im gleichen Ausmaß, so daß sowohl die ersten als auch die zweiten Räder in einer im wesentlichen parallelen Richtung fahren und das Fahrzeug eine Schrägfahrt oder seitliche Bewegung macht.conventional steering systems, where on the second Wheels have strong frictional and drag forces and also have strong abrasion. The angle at which the second wheels are rotated from their rest position and the direction depend on the design and the Structure of the vehicle in which the steering system is used. With the usual configurations of the ones mentioned here Vehicles, namely local and long-distance buses, heavy trucks and the like. are the second wheels or according to the invention Pairs of wheels, 'in plan view, rotated in a direction opposite to the deflection of the first wheels, namely via a such an angle that the first and second pairs of wheels are substantially follow a common steering curve, i.e. the axes of all wheels intersect at one point. On the other hand you can in the case of special vehicles, such as high-performance crane vehicles, conveyor cranes and hoists for containers, the second wheels, in plan view., also be turned in the same direction as the first wheels, to the same extent, so that both the first and second wheels travel in a substantially parallel direction and the vehicle makes a skew or sideways movement.
Die ersten Räder sind aus ihrer neutralen Stellung in beiden Richtungen um einen wesentlichen größeren Winkel einschlagbar als der vorerwähnte vorbestimmte Lenkwinkel. Das Steuersystem ist vorzugsweise so ausgelegt, daß die zweiten Räder um einen Betrag verschwenkbar sind, der die optimalen Lenkeigen schäften des Fahrzeuges sichert, wie sie durch die Lenkbarkeit der ersten und zweiten Räder gegeben sind, d.h. während der Einschlag der ersten Räder den vorbestimmten Lenkwinkel übersteigt, werden die zweiten Räder nur im Ausmaß des günstigsten Einschlages verdreht, obwohl die ersten und zweiten Räder jeweils miteinander verdreht werden. The first wheels can be turned from their neutral position in both directions by a substantially larger angle than the aforementioned predetermined steering angle. The tax system is preferably designed so that the second wheels can be pivoted by an amount that the optimal steering properties shafts of the vehicle, as they are given by the steerability of the first and second wheels, i.e. during the turning of the first wheels exceeds the predetermined steering angle, the second wheels are only to the extent of The most favorable angle is twisted, although the first and second wheels are each rotated with one another.
Das Steuersystem ist ferner so ausgelegt, daß, wenn die erstenThe control system is further designed so that when the first
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Räder aus einer Position in Richtung gegen die Mittellage bewegt werden, in der der vorgegebene Lenkwinkel überschritten ist, so daß die ersten Räder in eine Stellung gelangen, in der der Lenkwinkel kleiner ist als der vorgegebene Lenkwinkel, die zweiten Räder automatisch in die ihre Mittelstellung übergeführt und in ihr gehalten werden.Wheels are moved from a position towards the central position in which the predetermined steering angle is exceeded is so that the first wheels come to a position in which the steering angle is smaller than the predetermined one Steering angle, the second wheels are automatically transferred to their middle position and held in it.
Da das Steuersystem vorzugsweise eine auf die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ansprechende Einrichtung enthält, können die zweiten Räder beim überschreiten einer Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges in ihre Mittelstellung überführt und in ihr gehalten werden. Diese Einrichtung spricht beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 8,0467 bis 16,0934 km/h (5 bis 10 Meilen/h) an und bringt besondere Vorteile beim Einbau in Fahrzeuge, die verhältnismäßig hohe Dauergeschwindigkeiten haben, wie Busse und Lastkraftwagen, wo sie ein unerwünschtes und möglicherweise gefahrvolles Verdrehen der zweiten Radpaare bei einem Lenkmanöver bei hoher Geschwindigkeit verhindern kann. Bei Fahrzeugen mit mäßiger Geschwindigkeit, wie fahrbare Krane oder Hebezeugen, ist eine geschwindigkeitsabhängige Steuerung durch das Steuersystem entbehrlich.Since the control system preferably includes a device responsive to the speed of the vehicle, the second wheels when exceeding a target speed of the vehicle are transferred to their central position and held in it. This institution speaks for example at a speed of 8.0467 to 16.0934 km / h (5 to 10 miles / h) and has particular advantages when installing in Vehicles that have relatively high cruising speeds, such as buses and trucks, where they are an undesirable and prevent potentially dangerous turning of the second pairs of wheels during a steering maneuver at high speed can. For vehicles with moderate speed, such as mobile cranes or hoists, one is speed-dependent Control by the control system is not necessary.
Da das Steuersystem eine elektrische Schaltungsanordnung enthä über die die ersten und zweiten Räder mit Hilfe eines Mikroprozessors miteinander verknüpft werden, und zwar in Abhängigkeit vom Einschlag der ersten Räder, und je nachdem, wie groß der Einschlag ist, auch vom Einschlag der zweiten Räder, werden von Sensoren übermittelte Signale oder andere elektrisc Informationen verarbeitet und ein Ausgangssignal geliefert, das die jeweils erforderliche Verstellung der zweiten Räder bewirkt. In den Fällen, in denen das Steuersystem einen Geschwindigkeitssensor beinhaltet, steuert der Mikroprozessor aufgrund der Signale vom Geschwindigkeitssensor die Stellung der zweiten Räder oder hält diese in ihrer Mittelstellung, sobald die Geschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigtSince the control system contains electrical circuitry over which the first and second wheels are connected by means of a microprocessor are linked to each other, depending on the angle of the first wheels, and depending on how big The turning point, including the turning point of the second wheels, are signals transmitted by sensors or other electrical signals Information is processed and an output signal is supplied, which indicates the required adjustment of the second wheels causes. In those cases where the control system includes a speed sensor, the microprocessor controls based on the signals from the speed sensor, the position of the second wheels or keeps them in their middle position, as soon as the speed exceeds a predetermined value
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Dadurch daß die ersten und zweiten Räder elektrisch miteinander verknüpft sind, können sie in einem größeren Abstand als bisher möglich voneinander angeordnet werden, denn die Verkabelung kann so verlegt werden, daß sie den Fahrbetrieb nicht hindert und kann sie außerdem auf einfache Weise geschützt werden, anders als dies bei der bisher üblichen mechanischen Verbindung bei Mehrachsenlenkungen möglich ist.The fact that the first and second wheels are electrically linked to each other, they can in a larger Distance from each other as previously possible, because the cabling can be laid so that they can Does not prevent driving and it can also be protected in a simple manner, unlike the previous one usual mechanical connection with multi-axle steering is possible.
Die Verstellung der zweiten Räder erfolgt über einen Stellmotor, der ebenfalls Teil des Steuersystems ist und der' durch eine Eingangsgröße gesteuert ist, die sich zumindest teilweise aus der Größe des Einschlags der ersten Räder ableitet. Diese Eingangsgröße ist vorzugsweise ein Ansteuersignal aus dem Mikroprozessor. Sehr schwere oder Hochleistungsfahrzeuge, die mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem ausgerüstet sind, weisen in der Regel ein hydraulisch kraftverstärktes Lenkgetriebe auf, das mit den ersten Rädern verbunden ist und der Stellmotor für die Verstellung der zweiten Räder wird daher zweckmäßigerweise ebenfalls hydraulisch betätigt, so daß ein einziger Hydraulikkreis für das Lenkgetriebe der Vorderräder und den Stellmotor für die Hinterräder ausreicht. Der Stellmotor besteht aus einem Arbeitszylinder, dem das Druckmedium über ein Steuerventil zugeführt wird, das in Abhängigkeit von den vorerwähnten Eingangssignalen derart angesteuert wird, daß entweder eine Verstellung der zweiten Räder oder ihre Blockierung in der Mittelstellung erreicht wird. Durch die elektrische Ausbildung und die Verwendung eines Mikroprozessors ist das Ventil ein Solenoid-Venti1, das den Hydraulikzylinder in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch den Mikroprozessor steuert.The second wheels are adjusted using a servomotor, which is also part of the control system and which is controlled by an input variable that is at least partly derived from the size of the turning angle of the first wheels. This input variable is preferably a control signal from the microprocessor. Very heavy or high performance vehicles, which are equipped with the steering system according to the invention usually have a hydraulically power-boosted one Steering gear connected to the first wheels and the servomotor for adjusting the second Wheels is therefore also expediently hydraulic operated so that a single hydraulic circuit for the steering gear of the front wheels and the servomotor for the rear wheels sufficient. The servomotor consists of a working cylinder, to which the pressure medium is supplied via a control valve, which in dependence on the aforementioned input signals it is controlled that either an adjustment of the second wheels or their blocking in the central position is achieved will. Due to the electrical design and the use of a microprocessor, the valve is a solenoid valve, that the hydraulic cylinder depending on the control controlled by the microprocessor.
Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich, wird bei einem Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem, das sich in Längs-As can be seen from the preceding, in a vehicle with the steering system according to the invention, which is in longitudinal
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richtung parallel zu seiner Geradeausstellung erstreckt und im Abstand voneinander angeordnete erste und zweite Radpaare aufweist, deren jeweilige Mittellage oder Ruhestellung einer Radstellung für die Geradeausfahrt entspricht, das zweite Radpaar in der Regel,jedoch nicht immer, in Abhängigkeit vom Einschlag der ersten Räder in einer Richtung eingeschlagen, die - in Draufsicht gesehen - entgegengesetzt zur Einschlagrichtung der ersten Räder liegt, so daß beide Radpaare im wesentlichen auf einer gemeinsamen Lenkkurve fahren; beide Radpaare können aber auch gleichsinnig eingeschlagen werden, so daß eine Schrägfahrt des Fahrzeuges daraus resultidirection extends parallel to its straight-ahead position and having spaced apart first and second pairs of wheels, their respective central position or rest position corresponds to a wheel position for straight-ahead travel, the second pair of wheels usually, but not always, as a function from the turning of the first wheels turned in a direction that - seen in plan view - opposite to The turning direction of the first wheels is so that both pairs of wheels drive essentially on a common steering curve; Both pairs of wheels can also be turned in the same direction, so that the vehicle travels at an angle as a result
Die Erfindung ist nachstehend an Hand einer schematischen Blockzeichnung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lenksystems erläutert, wobei der Übersichtlichkeit halber ein Rad des lenkbaren Radpaares als Seitenansicht dargestellt ist, während ein Rad des anderen lenkbaren Radpaares in Draufsicht gezeigt ist.The invention is shown below with reference to a schematic block drawing of an embodiment of the invention Steering system explained, with one wheel of the steerable wheel pair shown as a side view for the sake of clarity while one wheel of the other pair of steerable wheels is shown in plan view.
■Das dargestellte Lenksystem ist für den Einsatz in einem Fahrzeug mit langem Radstand vorgesehen, wie es beispielsweis bei den verschiedenen Kurz- und Langstrecken-Bustypen oder bei Lastwagen mit lenkbaren Vorderrädern 1, von denen in der Zeichnung lediglich eines in Seitenansicht gezeigt ist - und in Längsrichtung im Abstand von diesen liegenden beweglichen Hinterrädern 2 - von denen ebenfalls lediglich eines, aber in Draufsicht gezeigt ist, der Fall ist. Die Vorderräder 1 und Hinterräder 2 sind in üblicher Weise jeweils paarweise auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Die Vorderräder 1 weisen ein herkömmliches kraftverstärktes Lenkgetriebe 3 auf mit einem Lenkspurhebel 3a, der an einer Lenkstange zur Lenkung des jeweils zugeordneten Vorderrades 1 angelenkt ist. Das Lenkgetriebe 3 ist beispielsweise ein Schneckengetriebe mit Schneckensegment, bei dem durch Drehung der Schnecke 5 in■ The steering system shown is for use in one Vehicle with a long wheelbase is provided, as is the case, for example, with the various short- and long-distance bus types or in trucks with steerable front wheels 1, of which only one is shown in side view in the drawing - and in the longitudinal direction at a distance from these movable rear wheels 2 - of which also only one, but shown in plan view is the case. The front wheels 1 and rear wheels 2 are each paired in the usual manner arranged on a common axis. The front wheels 1 have a conventional power steering gear 3 with a steering track lever 3a which is articulated on a handlebar for steering the respectively assigned front wheel 1. The steering gear 3 is, for example, a worm gear with a worm segment, in which by rotating the worm 5 in
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Abhängigkeit von einem über eine Lenksäule 5 eingegebenen Lenkeingang das Zahnsegment kreisbogenförmig bewegt wird, wodurch der Lenkspurhebel 3a und die Lenkstange 4 einen Lenkvorgang ausführen. Die Kraftver-' Stärkung erfolgt über einen im Getriebe angeordneten, hydraulisch beaufschlagbaren Hubzylinder, der von einem auf ein Drehmoment ansprechenden Steuerventil 6 mit Überlappung in der Ruhestellung angesteuert wird. Das Druckmedium wird über eine Pumpe 7 und eine Leitung 8 zugeführt, während die Leitung 9 den Rücklauf vom Steuerventil 6 in einen Behälter 10 bildet.Dependence on an input via a steering column 5 Steering input the toothed segment is moved in a circular arc, whereby the steering track lever 3a and the handlebar 4 carry out a steering process. The power amplification takes place via a hydraulically actuated lifting cylinder, which is operated by a is controlled on a torque-responsive control valve 6 with an overlap in the rest position. The print medium is supplied via a pump 7 and a line 8, while the line 9 is the return from the control valve 6 forms in a container 10.
Die Hinterachse 11 für die Räder 2 ist um eine senkrechte Achse 12 zwecks Bewegung in einer waagerechten Ebene schwenkbar angeordnet. Die Bewegung der Hinterachse 11 wird durch einen Hydraulikmotor in Form eines Arbeitszylinders 13 gesteuert, der mit einem Lenkhebel 14 der Achse verbunden ist. Das Ein- und Ausfahren des Kolbens 13 erfolgt über Druckmedium, das aus einander gegenüberliegenden Kammern im Zylinder über Leitungen 14 und 15 in Abhängigkeit von der Ansteuerung eines Steuerschiebers 16 mit Überlappung in der Ruhelage zuströmt. Das Druckmedium fließt über eine mit dem Pumpenausgang verbundene Leitung 17 zum Steuerschieber 16, während der Rücklauf über eine mit dem Behälter 10 verbundene Leitung 18 erfolgt.The rear axle 11 for the wheels 2 is pivotable about a vertical axis 12 for the purpose of movement in a horizontal plane arranged. The movement of the rear axle 11 is controlled by a hydraulic motor in the form of a working cylinder 13, which is connected to a steering lever 14 of the axle. The piston 13 is retracted and extended using pressure medium, that from opposing chambers in the cylinder via lines 14 and 15 depending on the control a control slide 16 flows in with an overlap in the rest position. The print medium flows over a with the Line 17 connected to the pump outlet to the control slide 16, while the return flow via a line connected to the container 10 Line 18 takes place.
Im dargestellten Beispiel nehmen die Vorder- und Hinterräder 1 und 2 gemeinsam eine über das Lenkgetriebe eingegebene Mittelstellung ein, die einer Geradeausfahrtstellung entspricht, also das Lenken parallel zur Längsachse des Fahrzeuges bedeutet. Die Vorderräder 1 werden in herkömmlicher Weise über die Lenksäule und das Lenkgetriebe bewegt, also gelenkt. Die Bewegung der Hinterräder um die senkrechte Achse ι;In the example shown, the front and rear wheels 1 and 2 jointly take an input via the steering gear A middle position, which corresponds to a straight-ahead driving position, i.e. steering parallel to the longitudinal axis of the vehicle means. The front wheels 1 are moved in a conventional manner via the steering column and the steering gear, ie steered. The movement of the rear wheels around the vertical axis ι;
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jedoch, was einem Lenkeinschlag gleichkommt, wird selbsttätig zum Teil in Abhängigkeit von der Lenkbewegung der Vorderräder gesteuert. Für die Steuerung der Bewegung der Hinterräder 2 ist ein elektrisches System 19 vorgesehen, das die Vorder- und Hinterräder funktionell miteinander verbindet und Teil eines Steuersystems für die Bewegung der Hinterräder ist,wobei dieses System auch den Steuerschieber 16 und den Hubzylinder 13 enthält. Das elektrische System 19 weist außerdem einen Mikroprozessor 20 auf, der von einer Gleichspannungsquelle mit Spannung versorgt wird.however, what is equivalent to a steering angle becomes automatic partly controlled depending on the steering movement of the front wheels. For controlling the movement of the rear wheels 2, an electrical system 19 is provided which functionally connects the front and rear wheels to one another and is part of a control system for the movement of the rear wheels, which system also includes the spool 16 and the Includes lifting cylinder 13. The electrical system 19 also includes a microprocessor 20 which is powered by a DC voltage source is supplied with voltage.
Der Mikroprozessor 20 verarbeitet Spannungssignale, die von einem dem Lenkgetriebe 3 zugeordneten Meßfühler oder Sensor 22 und einem der Hinterachse 11 zugeordneten Lagesensoi 23 abgegriffen wurden und liefert über eine Schaltung 24 einer Signalausgang an ein elektrisches Betätigungsglied, beispielsweise ejn Solenoid 25, um hierdurch den Steuerschieber 16 und folglich auch den Zu- und Abfluß von Druckmedium in den Arbeitszylinder 13 zu steuern. Der den Einschlag der lenkbaren Vorderräder ermittelnde Sensor 22, nachfolgend auch Lenkaufnehmer genannt, enthält einen beweglichen elektrischen Kontakt oder einen Schleifkontakt 26, der mit dem Lenkspurhebel 3a verbunden ist und dessen kreisbogenförmige Bewegung mitmacht. Der Schleifkontakt 26 ist übei eine Leitung 27 mit dem Mikroprozessor verbunden. Dem Schleifkontakt 26 ist ein segmentförmiges Schaltungsteil 28 eines mit dem Mikroprozessor 20 verbundenen regelbaren Widerstandskreises 29 zugeordnet. Der vom Schleifkontakt auf dem Segment abgegriffene Spannungswert entspricht jeweils der Winkelbewegung der Lenkspurstange 3a bei einem Einschlag der Räder von einer voll eingeschlagenen Stellung in die andere. Die gesamte kreisbogenförmige Bewegung des Schleifkontaktes ist durch· die Pfeile 30 angedeutet. Wenn sich die Vorderräder in der Geradeausstellung befinden, liegt der Schleifkontakt 26 auf dem Segment .28 genau in der Mitte des Kreisbogens 30, wo-The microprocessor 20 processes voltage signals from a measuring sensor or sensor 22 assigned to the steering gear 3 and a position sensor assigned to the rear axle 11 23 were tapped and provides a signal output to an electrical actuator, for example, via a circuit 24 ejn solenoid 25 to thereby control slide 16 and consequently also the inflow and outflow of pressure medium in the working cylinder 13 to control. Sensor 22, which determines the steering angle of the steerable front wheels, below also called steering sensor, contains a movable electrical contact or a sliding contact 26, the is connected to the steering track lever 3a and participates in its circular arc movement. The sliding contact 26 is over a line 27 connected to the microprocessor. The sliding contact 26 is a segment-shaped circuit part 28 of a associated with the microprocessor 20 connected controllable resistance circuit 29. The one from the sliding contact on the segment The tapped voltage value corresponds in each case to the angular movement of the steering tie rod 3a when the wheels turn from one fully embarked position to the other. The entire circular arc movement of the sliding contact is indicated by the arrows 30. When the front wheels are in the straight ahead position, the sliding contact 26 is located on segment .28 exactly in the middle of circular arc 30, where-
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bei der Mittelbereich 31 des Segmentes 28 einen vernachlässigbaren Widerstand aufweist. Die außenliegenden Bereiche 32 des Segmentes 28 bilden Abgriffe hohen Widerstandes über die der Schleifkontakt bei der Bewegung der Vorderräder 1 von der einen voll eingeschlagenen Stellung in die andere schleift. Bei der beschriebenen Art des Lenkaufnehmers 22 kann der Mikroprozessor 20 so ausgelegt sein, daß das elektrische System im erregten Zustand, solange sich der Schleifkontakt im Bereich 31 mit niedrigem Widerstand befindet,über die Leitungen 27 und 29 kein Signal, oder ein vorbestimmt konstantes Signal übertragen wird; sobald jedoch der Schleifkontakt 26 mit dem einen oder anderen Bereich hohen Widerstandes 32 Kontakt gibt, ändert sich der Widerstand, was irn Mikroprozessor 20 ein Signal oder eine Signaländerung hervorruft, wobei dann dieses Signal oder das gegenüber einem vorgegebenen Referenzsignal geänderte Signal zur Steuerung der Bewegung der Hinterräder 2 herangezogen wird.in the middle area 31 of the segment 28 a negligible one Has resistance. The outer areas 32 of the segment 28 form taps of high resistance About which the sliding contact when moving the front wheels 1 from the one fully turned position grinds into the other. With the type of steering sensor described 22, the microprocessor 20 can be designed so that the electrical system in the excited state, as long as the sliding contact in area 31 with low resistance is located, no signal via lines 27 and 29, or a predetermined constant signal is transmitted; However, as soon as the sliding contact 26 with one or the other area high Resistance 32 is contact, the resistance changes, which in the microprocessor 20 a signal or a signal change causes, in which case this signal or the signal for the control which has been changed with respect to a predetermined reference signal the movement of the rear wheels 2 is used.
Der Lagesensor 23 für die Hinterachse 11 enthält einen beweglichen elektrischen Kontakt oder einen Schleifkontakt 33, der über eine Leitung 34 mit dem Mikroprozessor verbunden ist und über einen Kreisbogen um eine senkrechte Achse synchron mit der Achse 11 verschieblich ist.The position sensor 23 for the rear axle 11 contains a movable electrical contact or a sliding contact 33, which is connected to the microprocessor via a line 34 and synchronously about a vertical axis via an arc is displaceable with the axis 11.
Der Schleifkontakt 33 bewegt sich über einen bogenförmigen Widerstandsgeber 35, der Teil einer mit dem Mikroprozessor verbundenen Schaltungsverbindung 36 ist. In der Geradeausstellung der Hinterräder 2 liegt der Schleifkontakt 33 in der Mitte des Widerstandsgebers 35 auf und dem Mikroprozessor wird über die Leitungen 34 und 36 ein Nullsignal oder ein vorbestimmtes konstantes Signal zugeführt.The sliding contact 33 moves over an arcuate resistance transmitter 35, which is part of a microprocessor connected circuit connection 36 is. In the straight ahead position of the rear wheels 2, the sliding contact 33 is in the Center of the resistance transmitter 35 and the microprocessor is on the lines 34 and 36, a zero signal or a predetermined one constant signal supplied.
Bei einer Bewegung der Achse 11 um die Senkrechte in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens 13 gleitet der Schleif-When the axis 11 moves around the vertical as a function of the movement of the piston 13, the grinding
kontakt über den Widerstandsgeber 35 und dem Mikroprozessor wird ein Signal zugeleitet oder eine Signaländerung des bereits erwähnten vorgegebenen Signals. Befinden sich Vorder- und Hinterräder in ihrer neutralen Stellung, d.h. wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, dann kann das elektrische System als abgeglichen betrachtet werden, wobei der Mikroprozessor 20 ermittelt, daß über die Meßfühler .22 und 23 kein Signal geliefert wird, also auch dem Solenoid 25 durch das Schaltglied 24 kein Signal zugeführt'Wird.contact via the resistance transmitter 35 and the microprocessor, a signal is fed or a signal change of the predetermined signal already mentioned. Front and rear wheels are in their neutral Position, i.e. when the vehicle is driving straight ahead, then the electrical system can be regarded as balanced be, the microprocessor 20 determines that the sensors .22 and 23 no signal is supplied, so no signal is supplied to the solenoid 25 by the switching element 24 either.
Demzufolge verharrt auch der Steuerschieber 16 in seiner Ruhestellung mit Überlappung in'der Mittellage und die Druckmittelzufuhr bzw. -ablauf zum Arbeitszylinder bzw. vom Arbeitszylinder 13 ist gesperrt, wodurch die Hinterräder 2 hydraulisch in ihrer Mittelstellung gehalten sind. Das elektrische System 19 bleibt so lange abgeglichen wie sich der Schleifkontakt 26 auf dem Segment 31 mit niedrigem Widerstand befindet. Sobald jedoch die Vorderräder 1 durch •das auf sie übertragene Lenkmoment über einen vorbestimmten Winkel hinaus bewegt werden, der dem Bereich des Segmentes entspricht, gelangt der Schleifkontakt - je nachdem in welche Richtung gelenkt wird - in den einen oder anderen Bereich 32 mit hohem Widerstand, was zu einer Spannungsänderun des dem Mikroprozessor über die Leitungen 27 und 29 züge-, führten Signals führt. Hierdurch ensteht im Mikroprozessor 20 ein Ungleichgewicht, das eine Bewertung des aus dem Positionsaufnehmer 23 anliegenden Signals zur Folge hat. Ein entsprechendes richtungsbezogenes Signal wird nunmehr durch das Schaltglied 24 an den über den Solenoid gesteuerten Steuerschieber 16 angelegt. Hierdurch wird der Arbeitszylinder 13 beaufschlagt und verschiebt die Achse 11 solange, bis die.vom Schleifkontakt bewirkte Spannungsänderung im Widerstand 35 zu einem erneuten Abgleich des elektrischen Systems über den Mikroprozessor 20 führt; das Solenoid wirdAccordingly, the control slide 16 also remains in its rest position with an overlap in the central position and the Pressure medium supply or discharge to the working cylinder or from the working cylinder 13 is blocked, whereby the rear wheels 2 are hydraulically held in their middle position. The electrical system 19 remains balanced as long as the sliding contact 26 is on the segment 31 with low resistance. However, as soon as the front wheels 1 through • the steering torque transmitted to them are moved beyond a predetermined angle that corresponds to the area of the segment corresponds, the sliding contact - depending on the direction in which it is steered - reaches one or the other Area 32 with high resistance, which leads to a voltage change in the microprocessor via lines 27 and 29, led signal leads. This results in an imbalance in the microprocessor 20, which is an evaluation of the Position sensor 23 has the result of an applied signal. A corresponding directional signal is now through the switching element 24 is applied to the control slide 16 controlled by the solenoid. This becomes the working cylinder 13 is applied and moves the axis 11 until the voltage change caused by the sliding contact in the Resistor 35 leads to a new adjustment of the electrical system via the microprocessor 20; the solenoid will
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wird aberregt, um den Hydraulikkolben in der gerade angesteuer1 ein- oder ausgefahrenen Lage zu halten, die der jeweiligen Lenkstellung der Hinterräder 2 entspricht,was, zusammen mit den lenkbaren Vorderrädern 1, die Lenkbarkeit des Fahrzeuges verbessert.is de-energized to keep the hydraulic piston in the currently controlled 1 retracted or extended position, which corresponds to the respective steering position of the rear wheels 2, which, together with the steerable front wheels 1, improves the steerability of the vehicle.
Bei Fahrzeugen der hier zu betrachtenden Art werden die Hinterräder 2 in der Regel, in'Draufsieht, entgegengesetzt zu den Vorderrädern 1 in einem solchen Maße verschwenkt, daß die Lenkbewegung beider Radpaare jeweils einen gleichen Bogen beschreiben. Am .Ende eines Lenkmanövers, bei dem die Hinterräder 2 verdreht wurden und wenn die Vorderräder 1 wieder in die Geradeausstellung überführt werden, gelangt auch der Schleifkontakt wieder auf den Sektorteil 31 mit niedrigem Widerstand, was der Mikroprozessor 20 als ein Ungleichgewicht im System ermittelt und den Steuerschieber über das Solenoid entsprechend ansteuert, damit der Kolben in eine der Mittelstellung der Hinterräder 2 entsprechende Stellung übergeführt wird. Der Grad der Auslenkung der Hinterräder gegenüber ihrer Mittelstellung ändert sich demgemäß in Abhängigkeit von der Widerstandsänderung in den beteiligten Schaltgliedern, zu denen auch die Widerstände 32 und 35 gehören und entsprechend der Ansteuerung über den Mikroprozessor 20 zwecks Erzielung optimaler Lenkbedingungen.In vehicles of the type to be considered here, the rear wheels 2 are as a rule opposed to one another, as viewed from above pivoted to the front wheels 1 to such an extent that the steering movement of both pairs of wheels is the same in each case Describe bow. At the end of a steering maneuver in which the rear wheels 2 were twisted and when the front wheels 1 are transferred back to the straight-ahead position, the sliding contact also reaches the sector part 31 again low resistance, which the microprocessor 20 detects as an imbalance in the system and the spool controls accordingly via the solenoid so that the piston is in a center position of the rear wheels 2 corresponding Position is convicted. The degree of deflection of the rear wheels compared to their central position changes accordingly in Dependence on the change in resistance in the switching elements involved, which also include resistors 32 and 35 belong and according to the control via the microprocessor 20 for the purpose of achieving optimal steering conditions.
Das zuvor beschriebene Lenksystem, bei dem die Hinterräder aus ihrer Mittelstellung herausbewegt werden, wenn die Vorderräder 1 in eine ihrer voll eingeschlagenen Stellungen überführt werden, dient vor allem zur Unterstützung von Lenkmanövern bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von weniger als 16,093 km/h (10 miles/h).The steering system described above, in which the rear wheels are moved out of their central position when the Front wheels 1 are transferred into one of their fully turned positions, is mainly used to support Steering maneuvers at low vehicle speed, for example at a speed less than 16.093 km / h (10 miles / h).
Bei der hier behandelten Ausführungsform wird davon ausgegangen, daß das Fahrzeug, in dem das erfindungsgemäße SystemIn the embodiment discussed here, it is assumed that that the vehicle in which the system according to the invention
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eingebaut ist, größere Geschwindigkeiten erreichen kann und bei dem eine Verschiebung der Hinterräder 2 aus ihrer Mittelstellung während eines Lenkmanövers bei hoher Geschwindigkeit ein Risiko in sich birgt. Um diese Gefahr zu verringern, weist das elektrische System 19 einen Geschwindigkeitssensor 37 auf, der über eine Schaltung 38 mit dem Mikroprozessor verbunden ist und der in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ein elektrisches Signal an den Mikroprozessor liefert. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Geschwindigkeit, beispielsweise 8,047 - 16,093 km/h (5· bis 10 Meilen/h}, bewertet der Mikroprozessor das Signal und liefert über die Schaltung 24 ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Steuerschiebers 16, der dann den Zustrom bzw. das Abfließen von Druckmedium aus dem Hubzylinder 13 sperrt, vorausgesetzt, die Räder 2 nehmen ihre Mittelstellung ein. Die Räder 2 sind hierdurch hydraulisch so lange gegen ein Verschwenken gesperrt, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit die Sollgeschwindigkeit übersteigt. Sind die Räder 2 aber bereits verschwenkt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Sollwert übersteigt, dann fragt der Mikroprozessor die Eingänge vom Geschwindigkeitssensor 37 und dem Lagesensor 33 ab und liefert an die Schaltung 24 ein Ausgangssignal, über das der Steuerschieber 16 zwecks Betätigung des Arbeitszylinders 13 angesteuert wird,- um die Räder in ihre Mittelstellung rückzuführen, ehe die Zufuhr von Druckmedium zum Arbeitszylinder vom Steuerschieber 16 gesperrt wird.is built in, can reach higher speeds and in which a displacement of the rear wheels 2 from their Middle position during a steering maneuver at high speed poses a risk. To reduce this risk, the electrical system 19 has a speed sensor 37, which is connected to the microprocessor via a circuit 38 and which is dependent on provides an electrical signal of the vehicle speed to the microprocessor. When exceeded a predetermined speed, for example 8.047-16.093 km / h (5 · to 10 miles / h}, the The microprocessor sends the signal and provides an output signal via the circuit 24 to control the control slide 16, which then blocks the inflow or outflow of pressure medium from the lifting cylinder 13, provided that the wheels 2 take their middle position. The wheels 2 are thereby hydraulically locked against pivoting for as long as the vehicle speed exceeds the target speed. However, if the wheels 2 are already pivoted when the vehicle speed exceeds the setpoint, then the microprocessor asks the inputs from the speed sensor 37 and the Position sensor 33 and supplies the circuit 24 with an output signal via which the control slide 16 for the purpose of actuating the Working cylinder 13 is controlled - to put the wheels in their Return center position before the supply of print medium is blocked by the control slide 16 to the working cylinder.
Sollte das elektrische System ausfallen, ist vorzugsweise eine fai1-safe-Vorrichtung vorgesehen, über die die Räder 2 automatisch in ihre Mittelstellung zurückgeführt werden und durch die der Steuerschieber 16 automatisch seine Ruhelage einnimmt und den Arbeitszylinder 13 hydraulisch festsetzt.Should the electrical system fail, it is preferable a fail-safe device is provided via which the wheels 2 are automatically returned to their middle position and through which the control slide 16 automatically assumes its rest position and hydraulically locks the working cylinder 13.
Auf eine eingehende Beschreibung der Schaltungsanordnung fürFor a detailed description of the circuitry for
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den Geschwindigkeitssensor und den Mikroprozessor wurde verzichtet, da deren Auslegung jedem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet geläufig ist. Selbstverständlich können auch andere Arten von Lage- und Geschwindigkeitssensoren 22 und 33 anstelle der hier beschriebenen Potentio meter-Typen verwendet werden.the speed sensor and the microprocessor have been omitted, since their interpretation is familiar to anyone skilled in the art relevant area is familiar. Of course Other types of position and speed sensors 22 and 33 can also be used instead of the potentio described here meter types are used.
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