SE535141C2

SE535141C2 - Control device for articulated vehicles

Info

Publication number: SE535141C2
Application number: SE1051001A
Authority: SE
Inventors: Bo Vikarby
Original assignee: Oestergrens Elmotor Ab
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-24
Also published as: SE1051001A1; WO2012044238A1

Description

20 25 535 141 utsignal, vilken elektriska utsignal är anordnad att tillfö- ras till en reglerenhet, som styr elmotorn i resp. hjul hos fordonet på så sätt att hjulet på ena sidan av fordonet till- förs signalen, som en liten positiv adderande signal till strömtillförseln till elmotorn för att ge ett hastighetstill- skott och hjulet pà den andra sidan av fordonet tillförs signalen, som en liten negativ subtraherande signal till strömtillförseln till elmotorn för att ge en hastighetsreduk- tion. 20 25 535 141 output signal, which electrical output signal is arranged to be supplied to a control unit which controls the electric motor in resp. wheels of the vehicle in such a way that the wheel on one side of the vehicle is supplied with the signal, as a small positive adding signal to the power supply to the electric motor to provide a speed increase and the wheel on the other side of the vehicle is supplied with the signal, as a small negative subtracting signal to the power supply to the electric motor to provide a speed reduction.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är en inverterare anordnad för att invertera utsignalen till hjulet på ena sidan av fordonet.According to a preferred embodiment of the invention, an inverter is arranged to invert the output signal to the wheel on one side of the vehicle.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare i form av ett utföringsexempel, àskàdliggjort med hjälp ritningsfigurerna, där Fig. 1 schematiskt i planvy i form av av de bifogade ett blockschema visar ett midjestyrt fordon och Fig. 2 visar schematiskt ett kopplingsschema för de för uppfinningen vä- sentliga funktionerna för styrningen av fordonet.The invention will now be described in more detail in the form of an exemplary embodiment, illustrated by means of the drawing figures, in which Fig. 1 shows diagrammatically in plan view in the form of a block diagram of the enclosed vehicle and Fig. 2 schematically shows a circuit diagram for the vehicles of the invention. essential functions for the steering of the vehicle.

Fig. 1 visar således ett blockschema över ett midjestyrt fordon, som exempelvis kan vara en gräsklippare. Fordonet har en främre del 1 och en bakre del 2, vilka delar av fordonet är förbundna med varandra via en vridled 3. Fordonet har fyra hjul, som sitter i den främre delen av fordonet samt två bakhjul 6, 7, två framhjul 4, 5, som sitter i den bakre delen av fordonet. En ratt 8 är anordnad för att styra fordonet och rattens rattstång är med hjälp av ett mekaniskt kraftöverfö- ringsorgan 9 förbunden med en vridskiva 10, som är fast för- bunden med vridleden 3, så att det mekaniska kraftöverfö- ringsorganet 9 genom rattens 8 vridning kan få vridskivan 10 10 15 25 30 535 141 att vridas kring vridleden 3, så att fordonets främre och bakre delar 1, 2 kan vridas i förhållande till varandra.Fig. 1 thus shows a block diagram of a articulated vehicle, which may be, for example, a lawn mower. The vehicle has a front part 1 and a rear part 2, which parts of the vehicle are connected to each other via a swivel 3. The vehicle has four wheels, which are located in the front part of the vehicle and two rear wheels 6, 7, two front wheels 4, 5 , which is located in the rear of the vehicle. A steering wheel 8 is arranged to steer the vehicle and the steering wheel of the steering wheel is connected by means of a mechanical power transmission means 9 to a turntable 10, which is fixedly connected to the pivot joint 3, so that the mechanical power transmission means 9 through the rotation of the steering wheel 8 can cause the turntable 10 10 15 25 30 535 141 to be rotated around the pivot joint 3, so that the front and rear parts 1, 2 of the vehicle can be rotated relative to each other.

Fordonet är elmotordrivet och innefattar en elektrisk motor 11, 12 i vart och ett av' bakhjulen 6, 7. Batterier eller annan elektrisk kraftkälla, icke visade, är anordnade i for- donet för att ge erforderlig kraft för att driva fram fordo- net samt för försörjning av eventuellt anordnade aggregat, såsom t.ex. klippaggregat, i fordonet.The vehicle is electrically powered and includes an electric motor 11, 12 in each of the rear wheels 6, 7. Batteries or other electric power source, not shown, are provided in the vehicle to provide the necessary power to propel the vehicle and for supply of any arranged units, such as e.g. cutting deck, in the vehicle.

För drivningen av fordonet kan det exempelvis vara anordnat dels en huvudbrytare, t.ex. en pedal 13 på fordonet, se Fig. 2, vilken pedal måste hållas nedtryckt för att fordonet över huvud taget ska få någon ström för framdrivning eller till anordnade aggregat. För reglering av fordonets hastighet är anordnat ett reglage 14, ”gaspedal”, pà fordonet, med vilken strömtillförseln till elmotorerna 11, 12 regleras. Strömtill- förseln till motorerna regleras av gaspedalen 14 så att båda motorerna därmed kommer att gå lika fort. Regleringen av strömmen till de båda motorerna sker i en separat reglerenhet 15, 16 för vardera motorn 11, 12.For the operation of the vehicle, for example, a main switch can be arranged, e.g. a pedal 13 on the vehicle, see Fig. 2, which pedal must be kept depressed in order for the vehicle to have any current at all for propulsion or to arranged units. To control the speed of the vehicle, a control 14, "accelerator pedal", is arranged on the vehicle, with which the power supply to the electric motors 11, 12 is regulated. The power supply to the engines is regulated by the accelerator pedal 14 so that both engines will thus run equally fast. The control of the current to the two motors takes place in a separate control unit 15, 16 for each motor 11, 12.

Styrningen av fordonet blir med ovannämnda utformning tämli- gen trög, beroende på fordonets tyngd. Den kraft som måste läggas på ratten 8 för att med hjälp av det mekaniska kraft- överföringsorganet 9 vrida vridskivan 10 och därmed vridleden 3 hos fordonet.With the above-mentioned design, the steering of the vehicle becomes rather sluggish, depending on the weight of the vehicle. The force that must be applied to the steering wheel 8 in order to turn the turntable 10 and thus the pivot joint 3 of the vehicle by means of the mechanical power transmission means 9.

För att komma till rätta med den tröga styrningen är därför på fordonets rattstång anordnat en kraftsensor 17, som känner av det på rattstången med hjälp av ratten 8 pàlagda momentet samt även i vilken riktning momentet verkar på rattstàngen.In order to rectify the sluggish steering, a force sensor 17 is therefore arranged on the steering column of the vehicle, which senses the torque applied to the steering column by means of the steering wheel 8 and also in which direction the torque acts on the steering column.

Kraftsensorn 17 avger en elektrisk signal, positiv eller 10 15 25 535 141 negativ och vars storlek är beroende av det pålagda momentet.The force sensor 17 emits an electrical signal, positive or negative and the magnitude of which depends on the torque applied.

Denna elektriska signal leds via en förstärkare 18 vidare till var och en av reglerenheterna 15, 16 för elmotorerna, där dock signalen till den ena reglerenheten 15 leds via en inverterare 19, så att de som vänder polaritet på signalen, båda reglerenheterna 15, 16 tillförs lika stora signaler från kraftsensorn 17, men med olika polaritet. Dessa signaler från 17 tillförs 16 och som tillförs kraftsensorn till reglerenheterna 15, adderas till den hastighetsreglerande signal, från gaspedalen 14.This electrical signal is passed via an amplifier 18 to each of the control units 15, 16 for the electric motors, where, however, the signal to one control unit 15 is passed via an inverter 19, so that those who turn polarity on the signal, both control units 15, 16 are supplied equal signals from the force sensor 17, but with different polarity. These signals from 17 are applied to 16 and which are applied to the force sensor to the control units 15, are added to the speed control signal, from the accelerator pedal 14.

Om då ratten 8 vrids kommer en positiv elektrisk signal att tillföras det ena hjulet för att driva det i en riktning och en negativ signal till det andra hjulet för att driva det i från gaspedalen kommer fordonet att försöka vrida sig kring vrid- motsatt riktning. Om ingen hastighetssignal tillförs leden 3 i den riktning, som ratten vrids, genom att den ena motorn drivs framåt och den andra bakåt. Om gaspedalen 14 samtidigt är nertryckt kommer signalen från ratten 8 och kraftsensorn 17 att tillföras som en liten positiv adderande signal till hjulet på den ena sidan och som en negativ, has- tighetssänkande, signal till hjulet pà den andra sidan, vil- ket innebär att de båda hjulen drivs olika fort och att for- donet därmed svänger.If then the steering wheel 8 is turned, a positive electrical signal will be applied to one wheel to drive it in one direction and a negative signal to the other wheel to drive it in from the accelerator pedal, the vehicle will try to turn around in the opposite direction of rotation. If no speed signal is applied to the joint 3 in the direction in which the steering wheel is turned, one motor is driven forwards and the other backwards. If the accelerator pedal 14 is depressed at the same time, the signal from the steering wheel 8 and the force sensor 17 will be applied as a small positive adding signal to the wheel on one side and as a negative, decelerating signal to the wheel on the other side, which means that the two wheels are driven at different speeds and that the vehicle thus turns.

En styranordning enligt uppfinningen kan även vara anordnad vid ett midjestyrt fordon, som drivs av fler än tvâ hjul, t.ex. drivning av samtliga hjul pà fordonet, exempelvis fyra eller fler hjul och där då även i ett sådant fall utsignalen från en kraftsensor pà rattstàngen tillförs till reglerenhe- terna för drivmotorerna, med en negativ signal tillförd på ena sidan av fordonet och en positiv signal till andra sidan av fordonet vid svängning. 10 15 20 25 535 141 Med styranordningen enligt uppfinningen erhålls således på ett mycket enkelt sätt en kraftassisterad styrning för ett midjestyrt fordon, så att den kraft, som behöver påläggas på ratten för att åstadkomma den eftersträvade styrningen mins- kas avsevärt jämfört med en helt mekanisk manuell styrning.A steering device according to the invention can also be arranged in a articulated vehicle, which is driven by more than two wheels, e.g. drive of all wheels on the vehicle, for example four or more wheels and where even in such a case the output signal from a force sensor on the steering column is supplied to the control units for the drive motors, with a negative signal applied on one side of the vehicle and a positive signal to others side of the vehicle when turning. With the steering device according to the invention, a force-assisted steering for a articulated vehicle is thus obtained in a very simple manner, so that the force which needs to be applied to the steering wheel in order to achieve the desired steering is considerably reduced compared with a completely mechanical manual control.

Styrningen enligt uppfinningen ger en servoverkan, som redu- cerar det manuella kraftbehovet och detta med ett minimum av ytterligare komponenter. Detta ger således en kostnadseffek- tiv och säker lösning av styrkraftsbehovet. Styranordningen gör också att det erforderliga rattutslaget för att åstadkom- ma den avsedda styrningen kan hållas begränsat, vilket gör att styregenskaperna också förbättras jämfört med ett fordon där man för att reducera den erforderliga kraften varit tvungen att ha en hög utväxling vid överföringen från ratt- stången.The control according to the invention provides a servo effect, which reduces the manual power requirement and this with a minimum of additional components. This thus provides a cost-effective and secure solution to the need for control power. The steering device also means that the required steering angle to achieve the intended steering can be kept limited, which means that the steering characteristics are also improved compared to a vehicle where, in order to reduce the required force, a high gear ratio had to be required when transmitting from the steering column. .

Styranordningen enligt uppfinningen är i första hand avsedd för lätta och relativt billiga eldrivna fordon, såsom t.ex. gräsklippare eller andra mindre fordon. Det är dock möjligt att utnyttja styrningsprincipen för alla typer av fordon, som har elmotorer till de enskilda hjulen för att driva fordonet.The steering device according to the invention is primarily intended for light and relatively cheap electric vehicles, such as e.g. lawn mowers or other smaller vehicles. However, it is possible to use the steering principle for all types of vehicles, which have electric motors for the individual wheels to drive the vehicle.

Det är också givet att fordonet inte behöver ha en vanlig ratt, utan det kan istället vara anordnat ett styre sittande på en styrstång, med motsvarande funktion som ratt och ratt- stång, eller annat motsvarande styrande organ.It is also a given that the vehicle does not need to have a standard steering wheel, but instead a handlebar can be arranged sitting on a steering column, with the corresponding function as a steering wheel and steering column, or other corresponding steering means.

Claims

In particular, an electric motor-driven (11, each of at least two wheels (6,

Steering device for a vehicle, articulated vehicle, wherein an electric motor 12) is arranged for 7) of the vehicle for driving the wheels, wherein a steering column of the vehicle is directly connected via a power transmission means (9) for transmitting one on a steering wheel (8). ) rotational joint (3) of the steering rod applied torque to a torque applied to the vehicle, (17) and generate an electrical output signal, characterized in that a force sensor is arranged to sense the on which the steering wheel on which electrical output signal is arranged to be applied to a control (15, 16), (11, 12) 7) of the vehicle in such a way that the wheel on one side of the vehicle unit which controls the electric motor in resp. wheel (6, net is applied to the signal as a small positive adding signal to the power supply to the electric motor to provide a speed addition and the wheel on the other side of the vehicle is applied to the signal as a small negative subtracting signal to the power supply to the electric motor to provide a speed reduction.

Control device according to claim 1, characterized in that the force sensor (17) is arranged to emit a positive electrical output signal, when the steering wheel (8) is turned in one direction and a negative electrical signal, when the steering wheel is turned in the opposite direction. .

Control device according to claim 1 or 2, (17), arranged to emit an electrical output signal, characterized in that the force sensor is analogous or digital, the size of which depends on the magnitude of the applied torque. 10 15 20 25 535 141

4. Control device according to claim 1, (15, 16) characterized in that a control unit 12). is arranged for each of the electric motors (11,

Control device according to claim 4, characterized in that (19) (17) the log is arranged to change the polarity of the one to the one 12) supplied to an inverter in the event that the force sensor is ana- of the control units (15, 16). for the electric motors (11, da electric output signal.

Control device according to Claim 5, characterized in that the applied electrical output signal is added or subtracted depending on the type of force sensor (17) to resp. control unit (15, 16) supplied torque or speed control signal.

Steering device according to claim 1, (11, 12) driving wheels (6, 7) characterized in that an electric motor is arranged for each of the vehicles and that the electric (15, 16) output signal is supplied to the control units for these electric motors.

8. Control device according to claim 14, characterized in that an electric motor is arranged in each of the wheels of the vehicle and that the electrical output signal is supplied to each of the control units for these electric motors.