DE60126177T2

DE60126177T2 - Elektronische Einrichtung zur Auswahl und Steuerung von Fahrzeuglenkmoden, insbesondere bei Industriefahrzeugen mit vier gelenkten Rädern

Info

Publication number: DE60126177T2
Application number: DE60126177T
Authority: DE
Inventors: Rocco De Frenza; Luciano Vimercati
Original assignee: Dana Italia SRL
Current assignee: Dana Italia SRL
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2021-04-28
Also published as: ES2280301T3; ITMI20000947A0; ATE352471T1; IT1317438B1; US20010038246A1; EP1151908A3; ITMI20000947A1; US6653746B2; DK1151908T3; EP1151908A2; DE60126177D1; EP1151908B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät zur Auswahl und Steuerung der Lenkmoden von Fahrzeugen, insbesondere Industriefahrzeugen mit vier Lenkrädern.
Es ist bekannt, daß die vier Lenkräder eines Industriefahrzeugs vom Fahrzeugführer verschiedenartig eingeschlagen werden können, um sie gemäß den drei Hauptmoden der Fahrzeuglenkung auszurichten: Normal- bzw. Straßenlenkung, dem als "Pilgerschritt" bzw. "Allrad" bekannten Modus und dem als "Krebsgang" bekannten Modus.
Ein elektronisches Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus EP 0 300 774 A bekannt.
Zwingende Voraussetzung für den einwandfreien Umschaltbetrieb von einem Modus auf einen anderen ist, daß die Achsen der Räder immer synchronisiert sind, was bedeutet, daß die beiden Schwerpunkte einer jeden Achse längs einer zu der Achse senkrechten Richtung ausgerichtet bleiben müssen.
Daher muß zur Zeit der Fahrzeugführer, um den Lenkmodus zu wechseln, das Lenkrad drehen, bis zuerst die Mitte der Lenkachse der Hinterräder bestimmt ist, und dann auf den Normalmodus umschalten, um die Vorderräder zu zentrieren, so daß die Mitten der beiden, hinteren und vorderen, Lenkachsen längs einer zu den Achsen senkrechten Richtung ausgerichtet sind; erst nach diesem Ausrichtvorgang ist es möglich, auf den gewünschten Lenkmodus umzuschalten.
Daher werden die Vorgänge zur Bestimmung und Ausrichtung der Mitten jeder Lenkachse auf die bekannte Weise mittels Anzeigelampen durchgeführt, die jeweils blinken, wenn die Synchronisation der betreffenden Achse erreicht ist.
Somit muß zur Zeit der Fahrzeugführer, um den Lenkmodus zu wechseln, zuerst das Lenkrad drehen, bis eine erste Anzeigelampe des Armaturenbretts leuchtet, um anzuzeigen, daß die Achse der Hinterräder synchronisiert ist, und dann muß er den Lenkmodus der Räder mittels eines Schalters oder einer Auswahlvorrichtung, der bzw. die ebenfalls auf dem Armaturenbrett angeordnet ist, auf den gewünschten Modus umschalten.
Nach Verriegeln des Lenkzylinders der Hinterräder muß der Fahrzeugführer anschließend das Lenkrad wieder drehen, bis eine Position erreicht wird, bei der eine zweite Anzeigelampe des Armaturenbretts leuchtet, die den Status der Achsensynchronisation der Vorderräder erkennt; anschließend ist es möglich, mittels der Auswahlvorrichtung auf einen anderen Lenkmodus umzuschalten.
Offensichtlich erfordert diese Vorgehensweise zum Wechseln des Lenkmodus, obwohl von dem Fahrzeugführer eines Industriefahrzeugs relativ leicht durchzuführen, extrem lange Ausführungszeiten, besonders angesichts der Tatsache, daß das Wechseln des Lenkmodus doch besonders häufig ist (zum Beispiel aufgrund zahlreicher Veränderungen in der Bodenstruktur oder aufgrund der unterschiedlichen Straßen, die das Fahrzeug befahren muß).
Außerdem gehen, wenn Öl aus der hydraulischen Verteilerschaltung leckt oder ein Blowby von einer Kammer eines Lenkzylinders zu der anderen auftritt, die Synchronisation und Ausrichtung zwischen den Lenkachsen verloren, was nur durch einen erneuten Ausrichtvorgang wiederhergestellt werden kann.
Schließlich hängt der einwandfreie Betrieb dieser Systeme zum Wechseln des Lenkmodus stark von der Steuerungsart und vom Manövriergeschick des Fahrzeugführers mit der Gefahr falscher Lenkgeometrien ab.
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die oben genannten Unannehmlichkeiten zu beseitigen und insbesondere ein elektronisches Gerät zur Auswahl und Steuerung der Lenkmoden von Fahrzeugen, insbesondere Industriefahrzeugen mit vier Lenkrädern, anzugeben, mit dem sich alle möglichen Umschaltungen der Vorder- und/oder Hinterräder des Fahrzeugs von einem Lenkmodus auf einen anderen automatisch und in gegenüber dem Stand der Technik relativ kurzer Zeit durchzuführen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elektronisches Gerät zur Auswahl und Steuerung der Lenkmoden von Industriefahrzeugen mit vier Lenkrädern anzugeben, das eine einfache und schnelle Wiederherstellung der Synchronisation zwischen den Vorder- und Hinterachsen erlaubt, sofern diese Synchronisation aufgrund von Fehlern des Fahrzeugführers, Funktionsstörungen oder Lecks in der hydraulischen Verteilerschaltung verloren gegangen ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Gerät zur Auswahl und Steuerung der Lenkmoden von Industriefahrzeugen mit vier Lenkrädern bereitzustellen, das auch von in herkömmlichen Manövern zur Synchronisation der Lenkachsen nicht besonders geübten Fahrzeugführern einfach zu bedienen ist,
Diese und weitere Aufgaben werden durch ein elektronisches Gerät zur Auswahl und Steuerung der Lenkmoden von Fahrzeugen, insbesondere Industriefahrzeugen mit vier Lenkrädern, gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale des Geräts sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Vorteilhafterweise ermöglicht es das erfindungsgemäße elektronische Gerät dem Fahrzeugführer, automatisch und mittels einfacher Auswahlvorgänge von einem beliebigen Anfangslenkmodus auf einen gewünschten Lenkmodus umzuschalten.
Darüber hinaus findet das Umschalten auf den gewünschten Lenkmodus statt, wenn die an den vorderen und hinteren Lenkachsen angebrachten Radpaare perfekt synchronisiert sind.
Die Merkmale der Erfindung erhellen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beziehen; darin zeigen
1 eine hydraulische und elektrische Schaltung einer Verteilerschaltung, die die Lenkmoden von Industriefahrzeugen übermitteln kann und von einem elektronischen erfindungsgemäßen Gerät zur Auswahl und Steuerung gesteuert wird;
2 eine elektronische Schaltung des erfindungsgemäßen Auswahl- und Steuergeräts;
3 bis 5 drei Graphiken bezüglich einer Reihe von logischen Signalen, die an das erfindungsgemäße elektronische Steuerungsgerät gesendet werden;
6 ein Blockdiagramm bezüglich der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen elektronischen Geräts.
In 1 ist mit 10 schematisch ein Servolenkgetriebe ("Orbitrol") für eine Achse mit zwei Lenkrädern eines Industriefahrzeugs bezeichnet.
Vor der Servolenkung 10 sind eine Hydraulikpumpe 12 und ein Ablaßbehälter 13 vorgesehen, die mit hydraulischen Verteilerleitungen 16 bzw. 18 verbunden sind; mit 20, 22 sind zwei Kolben und mit 24, 26 die Lenkzylinder eines der Radpaare des Fahrzeugs (vorne oder hinten) bezeichnet.
Das Bezugszeichen 28 bezeichnet einen Schieberverteiler 28A, 28B, 28C, der ein Umschalten der programmierten Lenkmoden aufgrund von elektrischen Signalen S1, S2, die von der elektronischen Steuereinheit 30 übertragen werden und die Magnetventile 40, 42 steuern, ermöglicht; zwei weitere Signale S3 bzw. S4 werden von zwei magnetischen Ausrichtsensoren 34, 36 (zum Beispiel vom Hall-Effekt-Typ), die in der Mitte eines jeden Lenkzylinders 24, 26 angeordnet sind, an die Steuereinheit 30 übertragen, wenn sich ein auf dem jeweiligen Kolben 20, 22 angebrachtes Magnetband 32, 38 vor dem entsprechenden Sensor 34, 36 befindet.
Um die vier Lenkräder des Industriefahrzeugs in den drei Lenkmoden (Normallenkung, d.h. nur mit den Vorderrädern, im "Pilgerschritt", d.h. mit den Vorder- und Hinterrädern, die in zwei schrägen Linien lenken, oder im "Krebsgang", d.h. mit den Vorder- und Hinterrädern, die in Zweiergruppen in zwei parallelen Richtungen lenken) automatisch zu synchronisieren, ist es zunächst erforderlich, die Hinterräder in Bezug auf den Mittelpunkt der jeweiligen Lenkachse auszurichten, dann die Lenkzylinder der Hinterräder zu verriegeln und schließlich die Vorderräder auszurichten, so daß der Mittelpunkt der Lenkachse der Vorderräder auf einer imaginären Achse angeordnet ist, die senkrecht zur Achse der Hinterräder steht und durch den Mittelpunkt dieser Achse verläuft.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befinden sich an der Vorderseite der elektronischen Steuereinheit 30 drei auf die Lenkmoden bezogenen Drucktasten 44, während eine erste Reihe von Anzeigelampen die gerade benutzte Auswahl und eine zweite Reihe von Anzeigelampen die Aktivierung der magnetischen Sensoren 34, 36 der Vorder- und Hinterachsen anzeigt, wenn sich das jeweilige Magnetband 32, 38 vor dem entsprechenden Sensor 34, 36 befindet.
Schließlich ist es möglich, eine weitere Anzeigelampe, die den Zustand der manuellen Ausrichtung anzeigt, sowie ein mit 46 bezeichnetes Display vorzusehen, das die vom Benutzer gegebenen Anweisungen und die von dem elektronischen Gerät durchgeführten Funktionen anzeigen kann.
Das erfindungsgemäße elektronische Geräts arbeitet im wesentlichen wie folgt:
Wie im Blockdiagramm von 6 klar gezeigt wählt der Fahrzeugführer zur Umschaltung auf den gewünschten Lenkmodus, egal welcher Lenkmodus bei dem Fahrzeug zu einem bestimmten Zeitpunkt eingestellt ist, die auf den gewünschten Lenkmodus bezogene Drucktaste aus und dreht das Lenkrad des Fahrzeugs, um die Räder durch Ausrichten der Mittelpunkte der zwei Lenkachsen zu synchronisieren.
Wenn dann die Punkte ausgerichtet sind, wird automatisch auf den gewünschten Lenkmodus umgeschaltet, und der Fahrzeugführer läßt die Drucktaste los.
Ist der auf die Vorderräder bezogene Sensor nicht aktiviert, ermöglicht eine nachfolgende Aktion zur Geradstellung der Räder seine Aktivierung.
Normalerweise bewirkt die Aktivierung des hinteren Sensors, daß der hintere Zylinder in der Mitte verriegelt wird, während die Aktivierung des vorderen Sensors ein Umschalten auf den neuen Lenkmodus bewirkt; Ist jedoch der vordere Sensor nicht aktiviert, so ist ein Umschalten nicht möglich, und daher kann der Fahrzeugführer die Vorderräder noch einmal gerade stellen, so daß ein Umschalten erfolgt, wenn die Lenkrichtung der Räder durch die Mitte verläuft.
Auf diese Weise wird der Synchronisationsverlust der Räder, der aus verschiedenen Gründen (Leck in der hydraulischen Schaltung, Manipulationen, Schaltungsfehlfunktionen) leicht auftreten kann, durch eine weitere Geradstellung der Räder, bis die Mittelpunkte der Achse wieder ausgerichtet sind, wiederhergestellt.
Wenn der Ausrichtvorgang durchgeführt wird, blinkt die Anzeigelampe 144 für den gewünschten Lenkmodus, während die auf die frühere Auswahl bezogene Anzeigelampe 144 ständig leuchtet; erst nach der Synchronisation leuchtet die Anzeigelampe 144 des gewählten Lenkmodus ständig, während die auf den früheren Lenkmodus bezogene Anzeigelampe 144 aus ist.
Da der Synchronisations- und Umschaltvorgang eine gewisse Zeit benötigt, während der die Drucktaste für den gewünschten Modus gedrückt und gehalten werden muß, blinken die drei Anzeigelampen 144, die den Lenkmodus anzeigen, wenn die Drucktaste losgelassen wird, bevor das elektronische Gerät seinen Betrieb beendet hat, gleichzeitig; dadurch wird ein fehlerhafter Betrieb angezeigt, so dass der Ausrichtvorgang wiederholt werden muss.
Die letzte ausgewählte Funktion wird immer, auch im abgeschalteten Zustand der Steuereinheit 30, gespeichert.
In 2, die ein Diagramm der in dem erfindungsgemäßen Gerät verwendeten elektronischen Schaltung zeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 52 einen programmierbaren Festwertspeicher des Typs EEPROM, dem die von den Sensoren 36 bzw. 34 empfangenen Signale S3, S4 und die von den Auswahlvorrichtungen 56, 58, 60 des Verteilers 28 empfangenen Signale zugeführt werden.
Der programmierbare Speicher 52 steuert die Umschaltrelais R1 bzw. R2, die Betriebsanzeigelampen 144 für die verschiedenen Lenkmoden, die Anzeigelampe 62 für die manuelle Ausrichtung der Achsen, die Anzeigelampen 64, 66 für die Aktivierung der Ausrichtung der Vorderräder und der Hinterräder sowie die Magnetventile 40, 42 mittels der Schalter R3, R4, über die die Signale S2 bzw. S1 laufen.
In 3 bis 5 Bezug sind die logischen Signale S1, S2, S3, S4 und ein Signal CA skizziert, das eine Auswahlautomatik für den geeigneten Lenkmodus aktiviert.
Wie in 3 gezeigt, sind die Signale S1, S2 während des Umschaltens vom "Krebsgang"- in den "Pilgerschritt"-Modus dann, wenn das logische Signal S3 des Magnetsensors 36 hoch ist (Pegel 1), niedrig (Pegel 0); das Umschalten des von dem Magnetsensor 34 empfangenen logischen Signals S4 von niedrig auf hoch aktiviert die Automatik.
4 zeigt die Signale nach 3 in dem Fall, daß eine Umschaltung des Lenkmodus zwischen dem "Pilgerschritt"-Modus und dem "Krebsgang"-Modus stattfindet.
Ferner zeigt 5 die Signale S1, S2, S3, S4, CA während des Umschaltens vom Normal- bzw. Straßenmodus auf den "Pilgerschritt"-Modus. In diesem Fall aktiviert das Umschalten des logischen Signals von 0 auf 1 relativ zu den Sensoren 34, 36 die Automatik zum Lenkmodus-Wechsel, wobei das logische Signal S2 das Magnetventil 40 aktiviert.
Schließlich ist es durch Verwendung des erfindungsgemäßen elektronischen Geräts auch möglich, von dem oben beschriebenen automatischen Betrieb in den manuellen Betrieb gemäß dem herkömmlichen Betriebs eines Geräts zum Wechseln des Lenkmodus des bekannten Typs umzuschalten.
Um von der automatischen Steuerung zur manuellen Steuerung des Achsausrichtvorgangs umzuschalten, müssen die auf den Normal- bzw. Straßenmodus und auf den "Pilgerschritt"-Modus bezogenen Drucktasten 44 gleichzeitig gedrückt und für ca. 0,5 Sekunden gehalten werden; dieses Niederdrücken verursacht das Blinken der Anzeigelampe 62 für die manuelle Ausrichtung.
Um nun von einem Lenkmodus auf einen anderen umzuschalten, muß die Drucktaste 44 des gewünschten Lenkmodus gedrückt und für ca. 1 Sekunde gehalten werden, und anschließend werden die Hinterräder ausgerichtet, bis die Anzeigelampe 66 leuchtet.
Das anschließende Umschalten auf Automatikbetrieb erfolgt wieder dadurch, dass die auf "Normal"- bzw. Straßenlenkmodus und "Pilgerschritt"-Lenkmodus bezogenen Drucktasten 44 für ca. 0,5 Sekunden gleichzeitig gedrückt werden; in diesem Fall ist die Anzeigelampe 66 aus; anschließend ist es möglich, den gewünschten Lenkmodus mittels eines automatischen Verfahrens, wie dem oben beschriebenen, auszuwählen.
Aus der obigen Beschreibung sind die Merkmale des erfindungsgemäßen elektronischen Geräts zur Auswahl und Steuerung der Lenkmoden von Fahrzeugen, insbesondere Industriefahrzeugen mit vier Lenkrädern sowie seine Vorteile offensichtlich.
Diese beziehen sich insbesondere auf die folgenden Aspekte:

– zuverlässiger, schneller umschaltend und einfacher zu bedienen als beim Stand der Technik;
– präziser und einwandfreier Betrieb;
– Möglichkeit des Umschaltens vom Automatikbetrieb auf den herkömmlichen manuellen Betrieb;
– geringere Kosten als beim Stand der Technik.

Claims

Elektronisches Gerät zur Auswahl und Steuerung der Lenkmoden von Fahrzeugen, insbesondere Industriefahrzeugen mit vier Lenkrädern, zur Ausrichtung der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs, wobei ein Lenkzylinder (24, 26) mindestens eines Radpaares in seiner Stellung verriegelt wird, mit einer elektronischen Steuereinheit (30), die Signale (S3, S4) von mindestens einem Ausrichtsensor (36, 34) erhält, der an einem mit einem Magnetband (32, 38) versehenen Kolben (20, 22) mindestens eines Lenkzylinders (24, 26) des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Steuereinheit (30) mit elektrischen Signalen mehrere Verteiler (28, 28A, 28B, 28C, 40, 42) steuert, die dann, wenn die Ausrichtung vorliegt, von einem der Lenkmoden in einen anderen umschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (30) Drucktasten (44) zum Umschalten der Achsenausrichtung von Automatikbetrieb auf manuellen Betrieb, wobei im Automatikbetrieb die elektronische Steuereinheit (30) den logischen Pegel der elektrischen Signale (S1, S2) relativ zu den Ausrichtsensorsignalen (S3, S4) umschaltet, während im manuellen Betrieb der logische Pegel der elektrischen Signale (S1, S2) manuell durch Niederdrücken der Drucktasten (44) ohne Berücksichtigung der Ausrichtsensorsignale (S3, S4) umgeschaltet wird.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (30) eine Reihe von auf die Lenkmoden bezogenen Drucktasten (44), ein Display (46) zur Funktionssteuerung und eine Reihe von Anzeigelampen (62, 64, 66) aufweist, die den gerade benutzten Lenkmodus, die Betätigung der Sensoren (34, 36) beim Passieren der Magnetbänder (32, 38) und den Zustand der automatischen und manuellen Ausrichtung der Fahrzeugräder anzeigen.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (30) einen elektronischen programmierbaren Speicher (52) des Typs EEPROM aufweist, an dessen Eingängen die Signale (S3, S4) der Sensoren (36, 34) liegen und der die Steuersignale zum Umschalten von einem Lenkmodus auf einen anderen abgibt.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Anzeigelampen (144) der Steuereinheit (30) Betriebsfehler anzeigen.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der programmierbare Speicher (52) den letzten ausgewählten Lenkmodus auch im abgeschalteten Zustand des Fahrzeugs speichert, während das Gerät beim Wiedereinschalten des Fahrzeugs immer einen Ausrichtvorgang erfordert.