SE1050009A1 - Anordning för aktiv styrning av ett lastfordon och styrinrättning med sådan anordning - Google Patents

Abstract

SAM MAN DRAG Uppfinningen avser en anordning för aktiv styrning av ett Iastfordon med enServostyrning (50), innefattande en rattväxei (10) av differentialtyp för överföring tillen utgående axel (34) av dels ett rattvinkelutslag från en ingående axel, dels ett pårattvinkelutslaget överlagrat styrvinkelutslag från ett ställorgan. Enligt uppfinningen ärför överföringen av rattvinkelutslaget i rattväxeln (10) anordnat ett växelsteg (a, b, c,d) för nedväxling av rattvinkelutslaget till den utgående axeln (34), med ett sådantutväxlingsförhållande att lastfordonet kan styras manuellt vid bortfall av servostyr- ningen (50). (Flo. 1)

Description

20 25 30 2 ling. En annan möjlighet är att med den aktiva styrningen på olika sätt korrigera rattutslaget mot t.ex. sidovind eller lutande vägbana eller mot avvikelser hos rattutslaget från vägbanans sträckning.

Om man önskar utnyttja samma teknik i ett lastfordon, uppstår problemet att fordonet blir för tungt att styra vid bortfall av den hydrauliska servostyrningen. I dag klarar man normalt bara att styra tvåaxliga lastbilar vid bortfall av den hydrauliska servostyrning- en. Med flera axlar och framförallt flera styrda axlar, blir det för stort vridmoment som måste övervinnas. En möjlighet att lösa detta är att installera en extra hydraulpump i styrsystemet. Detta är emellertid en relativt dyr lösning, som dock inte kan undvikas med dagens teknik.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är därför att vidareutveckla en anordning av inled- ningsvis angivet slag, så att den fördelaktigt även kan användas på tunga lastfordon.

Anordningen ska med andra ord kunna utnyttja alla möjligheter med den aktiva styr- ningen men samtidigt kunna arbeta säkert vid bortfall av servofunktionen.

Enligt en betraktelse av uppfinningen är för överföringen av rattvinkelutslaget i ratt- växeln anordnat ett växelsteg för nedväxling av rattvinkelutslaget till den utgående axeln, med ett sådant utväxlingsförhållande att lastfordonet kan styras manuellt vid bortfall av servostyrningen. insikten som ligger till grund för uppfinningen är att om man har ett utväxlingsförhål- lande i rattväxeln från rattinput till rattoutput som inte är 1:1, utan exempelvis 1:2, kan hela styrinrättningens utväxling, som normalt typiskt är ungefär 1:19, minskas till ex- empelvis 1:38. Då orkar man styra utan servo och utan assistans av ställorganet.

Därigenom uppnås synergieffekten att närfordonet utrustas med en på sådant sätt utformad aktiv styrning, behöver det inte finnas någon extra pump i styrsystemet för att klara säkerheten mot servobortfall. Visserligen får då ställorganet/elmotorn arbeta mer under normal drift, men detta är ett mindre problem. 10 15 20 25 30 3 Rattväxeln kan typiskt ha ett utväxlingsförhållande mellan omkring 1:1 ,3 och 1:3, sär- skilt omkring 1:2.

Styrvinkelutslaget från rattväxelns ställdon kan vara blockerat när ställorganet och/eller servostyrningen är overksamma. Detta säkerställer att rattväxelns vin kelö- verlagringssteg inte följer med och gör rattväxeln overksam om även ställorganet sätts ur funktion. Detta kan uppnås exempelvis genom ett självhämmande snäckhjul- snäckdrev hos vinkelöverlagringssteget eller genom en fiäderbelastad sprint som spärrar vinkelöverlagringssteget om elförsörjningen till ställorganet bortfaller. Det kan dock även vara önskvärt att blockera detta vin kelöverlagringssteg när enbart servostyrningen är ur funktion, dvs. oberoende av ställorganets funktion.

Rattväxeln kan innefatta en dubbel planetväxel med ett ingående solhjul, ett utgåen- de solhjul och par av på gemensamma axlar mellan solhjulen i verksamt ingrepp an- ordnade planethjul. Den önskade nedväxlingen kan då enkelt åstadkommas genom att kuggantalet hos det ingående solhjulet minskas i förhållande till det utgående sol- hjulet och planethjulens inbördes kuggantal anpassas därefter.

Andra särdrag och fördelar med uppfinningen kan framgå av patentkraven och föl- jande beskrivning av utföringsexempel.

KORTFATTAD RITNINGSBESKRIVNING FIG. 1 är en schematisk sidovy, delvis i snitt, av en servoassisterad styrinrättning med en rattväxel enligt uppfinningen; FIG. 2 är en schematisk perspektivvy, delvis i snitt, av en rattväxel enligt uppfinning- en; och FIG. 3 är en schematisk snittvy av en servoassisterad styrinrättning med en modifie- rad rattväxel enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 4 Delar med lika eller liknande funktion har genomgående lika hänvisningsbeteckning- ar på ritningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Den i FIG. 1 visade styrinrättningen har en rattväxel 10 och en med denna förbunden Servostyrning 50.

I det visade exemplet är servostyrningen 50 anordnad på ungefär följande sätt: En ingående axel 52 kan omställa en ej visad roterbar ventilkropp i en schematiskt framställd hydraulventil 60 hos servostyrningen 50. Ventilen 60 matas med trycksatt hydraulfluid från en hydraulmotor 62 för att fördela hydraulfluiden till motsatta ändar av en hydraulcylinder 70 via ledningar 64, 66. Hydraulcylindern 70 upptar vridfast och förskjutbart en såsom hydraulkolv utformad kulmutterbussning 72 som står i gängin- grepp med en kulskruv 74 hos servostyrningen 50. Kulskruven 74 är i sin tur förbun- den med den ingående axeln 52 via en ej visad torsionsstång som återför ventilen 60 till ett overksamt öppet mittläge när inget vridmoment utövas på den ingående axeln 52.

När ett vridmoment utövas på den ingående axeln 52 från rattväxeln 10, omställs ventilen 60 iden ena eller andra riktningen. Vridmomentet påverkar samtidigt kul- skruven 74 som strävar att rotera i motsvarande riktning. Ventilen 60 fördelar ett styr- tryck till motsvarande undre eller övre ände av kulmutterbussningen 72, så att vrid- momentet på kulskruven 74 förstärks och kulskruven 74 bringas att rotera när kul- mutterbussningen 72 förflyttas. För omvandling av kulmutterbussningens 72 förflytt- ning till en styrrörelse hos ett par fordonshjul, står kulmutterbussningen 72 vid en sida i kuggingrepp med ena änden av en hävstång 82 vars andra ände är ledat förbunden med en länk 84 hos en styrlänkmekanism 80 förfordonshjulen 86. När vridmomentet på den ingående axeln 52 upphör genom att styrväxeln 10 avlastar servostyrningen genom att inte ge någon ny vinkelinput till den ingående axeln 52, fjädrar denna till- baka med hjälp av ovannämnda torsionsstång, så att ventilen 60 återvänder till det overksamma mittläget och så att styrrörelsen upphör. 10 15 20 25 30 Rattväxeln 10 har ett växelhus 12 i vilket är roterbart lagrad en ingående axel 14, som är vridfast förbunden med en styrkolonn 90, och en utgående axel 34, som i sin tur är vridfast förbunden med servostyrningens 50 ingående axel 52.

Fastän en rattväxel enligt uppfinningen kan vara konfigurerad på andra sätt, är ratt- växeln 10 i det på FIG. 1 och 2 visade exemplet anordnad som en planetväxel av differentialtyp på ungefär följande sätt: Den ingående axeln 14 är vid sin inre ände formad med ett ingående solhjul a som står i kuggingrepp med ett antal likadana ingående planethjul b. Planethjulen b är roterbart lagrade vid ena änden av lagertappar 24 hos en planethjulsbärare 22. Pla- nethjulen står dessutom i kuggingrepp med ett vid husets 12 insida format ringhjul 20.

Den utgående axeln 34 är på motsvarande sätt vid sin inre ände formad med ett ut- gående solhjul c som står i kuggingrepp med ett antal likadana utgående planethjul d. Solhjulen a och c är lagrade vid en central axeltapp 26 som kan vara vridfast för- bunden med planethjulsbäraren 22. Planethjulen d är roterbart lagrade vid den andra änden av lagertapparna 24 hos planethjulsbäraren 22. Planethjulen d står dessutom i kuggingrepp med insidan av ett ringformigt snäckhjul 30 vars utsida står ingrepp med ett snäckdrev 42. Snäckdrevet 42 kan roterande drivas av ett ställorgan i form av en elmotor 40.

Rattväxeln 10 är utformad som en differentialväxel, där kugghjulen a, b, c, d kan an- ses bilda ett växelsteg för nedväxling av rattvinkelutslaget till den utgående axeln.

Snäckdrevet 42 tillsammans med snäckhjulet 30 och kugghjulen c, d kan då anses bilda ett växelsteg för det assisterande styrvinkelutslaget från elmotorn 40. Rattväx- eln 10 har då förmåga att kontinuerligt ändra utväxlingen mellan de ingående och utgående axlarna 14 och 34.

Den ingående axeln 14 kan genom föraren ge en första vinkelinput och elmotorn 40 kan genom en yttre styrsignal ge en andra vinkelinput till styrväxeln10. En första input hos den ingående axeln 14, som isolerad skulle ge en vinkeloutput oi hos den utgå- 10 15 20 25 30 6 ende axeln 34, kan alltså modifieras genom en andra input från elmotorn 40, som isolerad skulle ge en vinkeloutput ß hos den utgående axeln 34, till att resultera i en differentierad eller överlagrad vinkeloutput diß hos den utgående axeln 34.

Som antyds av de inbördes storleksskillnaderna hos kugghjulen a, b, c, d i FIG. 1 sker en nedväxling mellan de in- och utgående axlarna 14, 34 hos rattväxeln 10 en- ligt uppfinningen.

Närmare bestämt är utväxlingsförhållandet omkring mellan 1:1 ,3 och 1:3, speciellt omkring 1:2, mellan den ingående axeln 14 och den utgående axeln 34 när elmotorn 40 är overksam. Detta uppnås genom lämpligt val av kuggantal z hos respektive hugghjul a, b, c, d, varvid det önskade utväxlingsförhållandet i mellan ingående och utgående axel 14, 34 kan erhållas genom sambandet i= (za/zh) >< (zd/zc).

Hos den förenklat visade rattväxeln 10 i FIG. 3 skiljer sig planetväxeln från den som visas i FIG. 2 huvudsakligen genom att planethjulen b och d är vridfast förbundna med varandra via den gemensamma axeln 24 och att planethjulsbäraren 22 är vrid- fast förbunden med ett kugghjul 23 som drivs via ett kuggdrev 43 av elmotorn 40.

Om servostyrningen och eventuellt även elmotorn 40 sätts ur funktion kan, som sche- matiskt visas i exemplet i FIG. 3, planethjulsbäraren 22 spärras genom att ett fjäder- belastat spärrorgan 44 frigörs och på lämpligt sätt blockerar planethjulsbärarens 22 rotation, t.ex. genom att dubbelsidigt ingripa i kuggingreppet mellan kugghjulet 23 och kuggdrevet 43. I utföringsformen visad i FIG. 1 och 2 kan den spärrande funktio- nen uppnås genom att ingreppet mellan snäckhjulet 30 och snäckdrevet 42 är själv- hämmande, dvs. snäckdrevet 42 kan inte drivas från snäckhjulet 30.

Ovan detaljerade beskrivning är i första hand avsedd att underlätta förståelsen och några onödiga begränsningar av uppfinningen ska inte uttolkas därifrån. De modifika- tioner som blir uppenbara för en fackman vid genomgång av beskrivningen kan genomföras utan avvikelse från uppfinningstanken eller omfånget av efterföljande patentkrav.

Claims (8)

PATENTKRAV

1. Anordning för aktiv styrning av ett lastfordon med en Servostyrning (50), innefat- tande en rattväxel (10) av differentialtyp för överföring av dels ett rattvinkelutslag från en ingående axel (14), dels ett på rattvinkelutslaget överlagrat styrvinkelutslag från ett ställorgan (40), till en utgående axel (34), k ä n n e t e c k n a d av att för överföringen av rattvinkelutslaget är i rattväxeln (10) anordnat ett växelsteg (a, b, c, d) för nedväxling av rattvinkelutslaget till den utgående axeln (34), med ett sådant utväxlingsförhållande att Iastfordonet kan styras manuellt vid bortfall av servostyr- ningen (50).

2. Anordning enligt krav 1, varvid våxelsteget (a, b, c, d) har ett utväxlingsförhållande mellan omkring 1:1,3 och 1:3.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, varvid våxelsteget (a, b, c, d) har ett utväxlingsför- hållande omkring 1:2.

4. Anordning enligt något av föregående krav, varvid det överlagrade styrvinkelutsla- get är anordnat att blockeras när stållorganet (40) och/eller servostyrningen (50) är overksamma.

5. Anordning enligt krav 4, varvid överföringen av det överlagrade styrvinkelutslaget är anordnad med självhämmande verkan.

6. Anordning enligt krav 4, varvid överföringen av det överlagrade styrvinkelutslaget är anordnad att blockeras genom ett spärrorgan (44) vid bortfall av servostyrningens (50) funktion.

7. Anordning enligt krav 1, varvid rattväxeln (10) innefattar en dubbel planetvåxel med ett ingående solhjul (a) ett utgående solhjul (c) och par av på gemensamma ax- lar mellan solhjulen i verksamt ingrepp anordnade planethjul (b, d).

8. Styrinrättning för ett lastfordon, innefattande en anordning enligt något av föregå- ende krav.