NL1018699C2 - Reserve hydraulisch systeem voor stuursysteem met besturing via draad. - Google Patents

Description

Reserve hydraulisch systeem voor stuursysteem met besturing via draad

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een reserve voedingssysteem voor het verschaffen van reserve hydraulisch vermogen aan een stuursysteem met besturing 5 via draad (steer-by-wire). Meer in het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een reserve hydraulisch systeem voor het verschaffen van hydraulische vloeistof aan een stuursysteem met besturing via draad, waarbij het stuursysteem met besturing via draad een hydraulische stuuractuator, een hydraulische pomp die wordt aangedreven door een motor, en een elektronisch bestuurde klep die de vloeistofstroom 10 naar de hydraulische stuuractuator bestuurt, omvat.

Duitse octrooiaanvrage DE-A-199 34740 beschrijft een elektromagnetische klep voor toepassing in een hydraulisch stuuractuatorsysteem, bijvoorbeeld van een vorkheftruck. Hydraulische vloeistof wordt onder druk gezet door een motor van het voertuig en verschaft aan de actuator die de hoekpositie van gestuurde wielen van het 15 voertuig bestuurt via een stuurklep. De elektromagnetische klep maakt het mogelijk de relatie tussen de absolute positie van het stuurwiel en de gestuurde wielen te corrigeren.

Meer en meer horen huidige stuursystemen vervangen door stuursystemen met besturing via draad (steer-by-wire) waarin er geen directe mechanische koppeling bestaat tussen een stuurwiel en gestuurde wielen van een voertuig, zoals een vorkhef-20 truck. In het algemeen omvatten deze stuursystemen met besturing via draad een hydraulisch aangedreven stuuractuator en een directionele klep voor het besturen van de stuuractuator waarbij de directionale klep wordt bestuurd door een elektrisch signaal.

Een nadeel dat wordt tegengekomen bij de bekende stuursystemen met besturing via draad is dat wanneer de motor die de hydraulische vloeistofpomp aandrijft, faalt 25 tevens de hydraulische druk wegvalt en geen besturing van het voertuig mogelijk is.

De onderhavige uitvinding tracht een reserve systeem te verschaffen voor een draadbestuurd systeem met een hydraulisch aangedreven actuator die voortgezette stuurmogelijkheid mogelijk maakt na een falen van de motor.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een reserve hydraulisch systeem ver-30 schaft volgens de hierboven gedefinieerde aanhef waarin het reserve hydraulisch systeem een reservepomp omvat die wordt aangedreven door een elektrische motor, en een reserve aanvoerleiding voor het koppelen van de reservepomp met een aanvoerleiding van de hydraulische stuuractuator.

NO 44686 1018699 2

Dit reservesysteem maakt het mogelijk het voertuig te besturen, zelfs na falen van de motor die de pomp aandrijft die het hydraulisch vermogen verschaft voor de draad-bestuurde actuator. Op deze wijze kan een foutveilige (fail-safe) stuursysteem met besturing via draad verschaft worden.

5 In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt de elektrische motor gevoed door een batterij, zoals de accu van het voertuig. Hoewel dit slechts een beperkte capaciteit voor het aandrijven van de elektrische motor verschaft, kan het voldoende zijn om het voertuig veilig te stoppen.

De reservepomp kan hydraulische vloeistof opnemen uit het hoofdreservoir van 10 de hydraulische vloeistof maar tevens kan het reserve hydraulisch systeem een reserve-reservoir omvatten voor het verschaffen van reserve hydraulische vloeistof. Het reser-vereservoir kan voldoende hydraulische vloeistof omvatten teneinde een beperkte tijdsduur of stuuractuering vol te houden van het voertuig tot een veilige en bestuurde stop te brengen.

15 In een verdere uitvoeringsvorm is de reserve aanvoerleiding verbindbaar met de aanvoerleiding via een eenwegs veiligheidsklep. Dit Verzekert dat een normale werking van het stuursysteem met besturing via draad niet wordt beïnvloed door het reservesysteem.

In een nog verdere uitvoeringsvorm omvat het reserve hydraulisch systeem ver-20 der een reservebesturing voor het aandrijven van de elektrische motor, waarbij de re-servebesturing ingericht is om een falen van de motor te detecteren. De detectie van een falen van de motor kan geïmplementeerd worden op een aantal verschillende manieren, bijvoorbeeld door directe motorbewaking of door de hydraulische vloeistofdruk in het stuursysteem met besturing via draad te bewaken. Als alternatief is de reservebesturing 25 ingericht om een falen van de motor te detecteren door het bewaken van de juiste werking van het stuursysteem met besturing via draad. Wanneer bijvoorbeeld een invoer op een stuurwiel niet gevolgd wordt door een correcte actuatie van de gestuurde wielen (zoals bewaakt door een besturingseenheid voor het systeem met besturing via draad) kan een falen in het stuursysteem met besturing via draad aangenomen worden, hetgeen 30 een start van het reserve hydraulisch systeem nodig maakt.

De onderhavige uitvinding zal nu in meer detail uitgelegd worden met gebruik van een voorbeelduitvoeringsvorm met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin 1018699 3

Fig. 1 een schematische weergave toont van een compleet stuursysteem met besturing via draad waarbij de reservevoeding volgens de onderhavige uitvinding wordt gebruikt; en

Fig. 2 een schematische weergave toont van het hydraulisch systeem van fig. 1.

5 Een stuursysteem met besturing via draad gebruikt een besturing 12 met bestu ring via draad om een rotatie of hoekpositie van een stuurwiel 11 van een voertuig, zoals een vorkheftruck, om te zetten in een elektrisch signaal. Via signaalleiding 14 wordt het elektrische signaal toegevoerd aan een elektrisch bestuurde klep 24 van een hydraulische stuuractuator 21 die mechanisch de hoekpositie van gestuurde wielen 20 10 van het voertuig bestuurt. Een wielpositiesensor 13 bepaalt de feitelijke (absolute) positie van de gestuurde wielen en verschaft een terugkoppelsignaal aan de besturing 12 met besturing via draad.

De stuuractuator 21 omvat een zuiger 22 en twee hydraulische lijnen 23, 25 die worden bestuurd door de klep 24. Hydraulische vloeistof wordt onder druk gezet door 15 een pomp 31, die mechanisch wordt aangedreven door de motor 29 van het voertuig, die een verbrandingsmotor of een elektrische motor kan zijn. Hydraulische dmk wordt tevens geleverd aan andere voertuigensysteem 33 door middel van pomp 32. De hydraulische vloeistof wordt genomen uit een reservoir 28 en via de pomp 31 wordt de hydraulische vloeistof getransporteerd naar de klep 24 via een aanvoerleiding 27. Af-20 hankelijk van de positie van de klep vloeit hydraulische vloeistof naar de linker of rechter kamer van de hydraulische actuator 21 via leidingen 25 respectievelijk 23 om de zuiger 22 van de actuator 21 aan te drijven. Vloeistof van de andere zijde van de actuator vloeit via de klep 24 in een retourleiding 26 terug naar het reservoir 28.

Wanneer de motor 29 van het voertuig faalt, zal de pomp 31 niet langer de 25 hydraulische vloeistof onder druk zetten en is derhalve geen bekrachtiging van de actuator 21 mogelijk, hoewel de draadbestuurde besturing 12 nog steeds een besturingssig-naal aan de klep 24 verschaft.

Teneinde in staat te zijn nog steeds het voertuig te besturen wanneer de motor 29 faalt, verschaft de onderhavige uitvinding een reservesysteem dat een elektrische motor 30 15 omvat die een reservepomp 18 aandrijft. De reservepomp 18 zet hydraulische vloei stof uit een reservereservoir 17 onder druk en verschaft de onder druk gezette vloeistof aan de aanvoerleiding 27 via kanaal 19 en veiligheidsklep 34. De reservepomp 18 wordt aangedreven door de batterijen van het voertuig en verschaft derhalve een be- 1018699 4 perkte mogelijkheid tot het mogelijk maken van besturing van het voertuig na falen van de motor. Het reservereservoir 17 heeft slechts een beperkte capaciteit om hydraulische vloeistof te verschaffen. Dit kan overwonnen worden door de reservepomp 18 hydraulische vloeistof te laten betrekken uit het hoofdreservoir 28. Om redenen van betrouw-5 baarheid kunnen de elektrische motor 15 en/of reservepomp 18 redundant verschaft worden.

Fig. 2 toont een schematisch diagram van het hydraulisch systeem van het hierboven beschreven systeem. In fig. 2 worden elementen met dezelfde functie aangegeven door hetzelfde verwijzingsgetal als in fig. 1. De klep 24 kan geïntegreerd zijn in een 10 manifold 40 die dicht bij de actuator 21 is verschaft. De manifold 40 omvat aansluitingen voor de aanvoer- en retourleidingen 27, 26 en voor de leidingen 23, 25 naar de actuator 21. Daarnaast omvat de manifold een aansluiting voor de reserve-aanvoerlijn 19. De veiligheidsklep 34 kan tevens verschaft zijn in de manifold 40. Naast de (elektronisch bestuurde) klep 24, omvat de manifold verder een aantal veiligheidseigenschap-15 pen, zoals schokkleppen 41,42 en zuigkleppen 43,44, alsmede omleidklep 45.

De elektrische motor 15 wordt bestuurd door een reservebesturing 16. De reservebesturing 16 bewaakt het correct functioneren van de motor 29. De reservebesturing 16 kan deze functie implementeren door het ontvangen van het signaal 35 van andere voertuigsystemen die de motor 29 bewaken, of door het ontvangen van een 20 motorfaalsignaal direct van de motor.

Tevens kan de besturing 12 met besturing via draad ingericht zijn om een motorfaalsignaal te verschaffen via signaalleiding 36. Wanneer de besturing 12 met besturing via draad maakt dat een invoersignaal van het systeem met besturing via draad niet resulteert in een uitslag van de gestuurde wielen 20 kan aangenomen worden 25 dat hydraulische druk afwezig is vanwege een falen van de motor. Tevens kan de hydraulische druk bewaakt worden om een signaal te verschaffen wanneer de hydraulische druk beneden een voorafbepaalde drempel is. Als gevolg kan de besturing met besturing via draad een signaal zenden naar de reservebesturing 16 om reserve hydraulische vloeistof te verschaffen aan de actuator 21.

30 Door een afzonderlijk reservesysteem voor het verschaffen van hydraulische vloeistof aan de actuator 21 wordt zeker gesteld dat het voertuig bestuurd kan worden in geval van een motorfalen. De capaciteit van de voertuigbatterijen en het reservereservoir 17 dienen ten minste genoeg te zijn om het voertuig tot een gecontroleerde stop 1018699 5 te brengen. Op deze wijze wordt een eenvoudig en kosteneffectief reservesysteem verschaft, hetgeen het veiligheidsniveau van het voertuig verhoogt.

1018699

Claims (7)

1. Reserve hydraulisch systeem voor het verschaffen een hydraulische vloeistof aan een stuursysteem met besturing via draad, waarbij het stuursysteem met bestu- 5 ring via draad een hydraulische stuuractuator (21) omvat, een hydraulische pomp (31) die aangedreven wordt door een motor (29), een elektronisch bestuurde klep (24) die vloeistofstroom naar de hydraulische stuuractuator (21) bestuurt, waarbij het reserve hydraulisch systeem een reservepomp (18) bevat die aangedreven wordt door een elektrische motor (15), en een reserve aanvoerleiding (19) voor het koppelen van de reser- 10 vepomp (18) met een aanvoerleiding (27) van de hydraulische stuuractuator (21).

2. Reserve hydraulisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de elektrische motor (15) wordt gevoed door een batterij.

3. Reserve hydraulisch systeem volgens conclusie 1 of 2, verder omvattende een reservereservoir (17) voor het verschaffen van reserve hydraulische vloeistof.

4. Reserve hydraulisch systeem volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de reserve aanvoerleiding (19) verbindbaar is met de aanvoerleiding (27) via een eenwegs veilig- 20 heidsklep (34).

5. Reserve hydraulisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, verder omvattende een reservebesturing (16) voor het aandrijven van de elektrische motor (15), waarbij de reservebesturing (16) ingericht is om een falen van de motor 25 (29) te detecteren.

6. Reserve hydraulisch systeem volgens conclusie 5, waarin de reservebesturing (16) ingericht is om een falen van de motor (29) te detecteren door het bewaken van de druk van de hydraulische vloeistof. 30

7. Reserve hydraulisch systeem volgens conclusie 5 of 6, waarbij de reservebesturing (16) is ingericht om een falen van de motor (29) te detecteren door het bewaken van de juiste werking van het stuursysteem met besturing via draad. 1018699