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. Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Lenkeinrichtung für Fahrzeuge od. dgl., die mindestens drei Achsen aufweisen, wovon die Räder einer Achse über ein Lenkgestänge od. dgl. direkt steuerbar sind, und die Räder mindestens einer zweiten Achse über einen elektronischen
Regelkreis von einer Stelleinheit in Abhängigkeit vom Einschlag der ersten Räder gesteuert werden.
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Problematik, dass die gesteuerten Räder einer Vorder- oder Nachlaufachse während des Lenkvorganges nicht jeweils den gleichen Einschlagwinkel einneh- men wie die Räder der gesteuerten Achse. Der Einschlagwinkel der Räder der gesteuerten Achse und der über eine elektronische Lenkeinrichtung nachgesteuerten Räder ist je nach der Fahrzeuggeo- metrie unterschiedlich.
Es sind verschiedene Lenkeinrichtungen für vielachsige Schwerlastfahrzeuge bekannt, so z. B. aus der DE-AS 1780534 und 2438617. Weitere Beispiele sind den US-PS Nr. 3, 913, 936 und Nr. 4, 190, 130 zu entnehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Lenkeinrichtung zu schaffen, deren nachträglicher Einbau in herkömmlichen LKW's möglich ist und die daher nicht auf den Einsatz bei Sonderfahrzeugen beschränkt ist.
Die erfindungsgemässe Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jeder von einer Stelleinheit zu steuernden Achse ein Geber zugeordnet und an dem Regelkreis angeschlossen ist und ein Geber der direkt gesteuerten Achse zugeordnet und ebenfalls an den Regelkreis angeschlossen, und dass bei jedem Geber eine mechanische Verstelleinrichtung mit vorzugsweise stufenloser Einstellmöglichkeit für das Verhältnis des zu steuernden Radeinschlages zum vorgegebenen Einschlag der Räder der direkt gesteuerten Achse vorgesehen ist.
Von besonderer Bedeutung ist, dass bei der Montage der Lenkeinrichtung die Elektronik unangetastet bleibt.
Die Montage- und die Einstellarbeiten der Lenkeinrichtung sind rein mechanisch, so dass sie von jedem Kfz-MechÅaniker durchgeführt werden können.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass jede Verstelleinrichtung zwei im Winkel zueinander stehende, miteinander verbundene Stangen umfasst, von denen eine mit dem Geber starr verbunden ist, und dass der Abstand zwischen der Kupplungsstelle mit der zweiten Stange und dem Geber einstellbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass die zweite Stange zwei Gelenke aufweist und über einen Kupplungsteil mit dem Lenkgestänge verbunden ist.
Die Geber können in Fahrtrichtung vor oder hinter dem Lenkgestänge postiert sein. Die Übertragungseinrichtung des Fahrzeuges kann der Königsbolzen eines Sattelschleppers sein.
Vorteilhaft kann eine Abschaltvorrichtung vorgesehen sein, die bei Fehlern im elektrischen Regelkreis die Lenkeinrichtung ausschaltet. Die Steuerung erfolgt dadurch, dass der Ansprechanteil des Winkels al in einem definierten Verhältnis zur Differenz ss1 minus ss2 steht.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Die Fig. 1 zeigt schematisch die vom Fahrer eines Kraftfahrzeuges über die normale Steuereinrichtung gelenkte Achse, die Fig. 2 zeigt schematisch eine über die erfindungsgemässe Lenkeinrichtung gesteuerte Achse und die Fig. 3 zeigt ein Schema der Hydraulikanlage.
Die Fig. 1 zeigt die vom Fahrer gelenkte Achse mit den Rädern, dem Lenktrapez, dem Geber
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In der Mitte des Lenktrapezes ist das Übertragungsgestänge --2-- an einem Kupplungsteil - angebracht.
Der Radwinkel al wird über das Lenktrapez und die Stange --2-- auf das Gelenk --3-- des Reiters --5-- und über den Geberarm --6-- auf den Geber --1-- übertragen, der dadurch eine Verdrehung um den Winkel ssl erfährt.
Der Geber --1--, beispielsweise ein Drehpotentiometer oder ein Resolver, erzeugt eine dem Winkel ss1 proportionale Gleichspannung. Diese wird einer Steuerelektronik zugeführt, welche die Sollwerte der Einstellwinkel der Räder an den übrigen Achsen ermittelt.
Die Fig. 2 zeigt eine über die Elektronik gesteuerte Lenkachse mit Lenktrapez, Geber --7--, Stange --8-- und den beiden Zylindern --18 und 19--, die das Einstellen der von der Elektronik ermittelten Radlage durchführen.
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Der Radwinkel a2 wird über das Lenktrapez und die Stange --8-- auf das Gelenk --10-- des Reiters --9-- und über den Geberarm --11-- auf den Istwertgeber --7-- übertragen, der da- durch eine Verdrehung um den Winkel ss 2 erfährt.
Der Geber --7-- erzeugt eine, dem Drehwinkel ss 2 proportionale Gleichspannung, die der
Steuerelektronik zugeführt wird.
Die Steuerelektronik vergleicht die beiden Messwerte ss1 und ss2 und steuert eine Hydraulikan- lage so, dass die Differenz dieser beiden Werte zu annähernd Null wird. Das Lenkverhältnis kann derart eingestellt werden, dass a 2 grösser, kleiner oder gleich ist. Das Vorzeichen der Stellwinkel a2 gegenüber al kann + oder-eingestellt werden.
Die Hydraulikanlage ist in Fig. 2 beschrieben. Je nach Ergebnis des Vergleiches der Messwerte ssl und ss 2 in der Steuerelektronik steuert diese das Ventil --13--. Dieses ist über zwei Elektro- magnete--14, 15--und zwei Stellfedern 17--betätigt. Es ist ein 4-Wege-3-Stellungsventil.
Bei einem bestimmten Vorzeichen (+,-) der Differenz der Messwerte ss 1 und ss2 wird der Elektromagnet --14-- erregt. Dadurch wird der Steuerkolben des Ventils so eingestellt, dass eine Verbindung zwischen der Druckleitung --P1-- und der Druckleitung-AI-hergestellt wird. Infolge dieser Verbindung wird der Druckraum --20-- des Zylinders --18-- beaufschlagt. Dies führt zu einer Verstellung der zugeordneten Räder. Dabei wird aus dem Druckraum --22-- des Zylinders --19-- das Öl drucklos über die Leitung --B1-- zum Tank geführt.
Die Verstellung erfolgt so lange, bis die Elektronik die Gleichheit der Winkel ssl und ss2 erkennt und den Magneten --14-- spannungslos schaltet. Durch die Federn --16 und 17-- wird nun der Steuerkolben des Ventils --13-- in die Mittelstellung gedrückt, in der die Leitungen - AI und B1-- gesperrt werden. Die Kolbenstangen --21 und 23-- und somit das Lenktrapez mit den darauf befestigten Rädern werden durch diesen Sperrvorgang in der jeweils eingenommenen Lage festgehalten.
Ändert sich das Vorzeichen der Differenz der Messwerte ss 1 - ss 2 infolge der Änderung des Winkels ss 1, so wird der Elektromagnet --15-- erregt. Dadurch wird der Steuerkolben des Ventils --13-- so verstellt, dass die Druckleitung --P1-- mit der Druckleitung --B1-- verbunden wird.
Hiedurch wird der Druckraum --22-- des Zylinders --19-- beaufschlagt. Dies führt zu einer Verstellung der Kolbenstange --23-- und somit über das Lenktrapez zu einer Verstellung der zugehörigen Räder. Dabei wird das Öl aus dem Zylinderraum --20-- über die Leitungen-AI und Tlzum Tank geführt.
Die Verstellung des Kolbens --23-- erfolgt wieder so lange, bis die Elektronik die Gleichheit der Winkel ss1 und ss 2 erkennt und den Magneten --15-- spannungslos schaltet. Durch die Federn - 16 und 17-- wird der Steuerkolben des Ventils --13-- in eine Mittelstellung gedrückt, in der die Leitungen-AI und B1-- gesperrt und somit die Kolbenstangen --21 und 23-- und daher das Lenktrapez in seiner Lage festgehalten wird. In beiden beschriebenen Schaltungsfällen sind die Elektromagneten --26-- des Ventils --24 und 27-- erregt und damit die Steuerkolben dieser Ventile so eingestellt, dass der Druckölstrom von der Hydraulikpumpe --28-- über das Ventil --24-- zum Anschluss-P1--des Ventils-13--gelangen kann.
Die Ventilanschlüsse und somit die Leitungsver-
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--A3 - P3 und B3 - T3-- des Ventils --25-- sind- gesperrt.
Bei Auftreten von Störanfällen, beispielsweise Ausfall der Versorgungsspannung der Elektronik, Kurzschluss oder Aderbruch an den Messleitungen der Geber, Kurzschluss oder Aderbruch der Versorgungsleitungen der Ventilmagnete, Stecken des Steuerkolbens des Ventils --13--, mechanisches Klemmen der Stellkolben --21 oder 23-- werden die Elektromagneten --14, 15--, das Ventil --13 sowie 26--, das Ventil --24 und 27--, das Ventil --25-- spannungslos geschaltet.
Dadurch wird der Steuerkolben des Ventils --24-- durch die Druckfeder --31-- so gestellt, dass der Anschluss --P2-- mit --A2-- und --T2-- von --B2-- getrennt wird. Der Steuerkolben des Ventils --25-- wird über die Druckfeder --32-- so eingestellt, dass die Anschlüsse --P3-- mit - A3-und-T3-mit-B3-verbunden sind. Dadurch wird erreicht, dass der Pumpenförderstrom gleichzeitig in die Zylinderräume --29 und 30-- der Zylinder --18 und 19-- geleitet wird. Die Kolben --33 und 34-- werden dadurch bis zu den Anschlägen --35 und 36-- verstellt. Dabei werden die Kolben --21 und 23-- in eine Mittellage gebracht und dort festgehalten und die Räder wer-
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den-über das Lenktrapez in die Geradeausfahrrichtung ausgerichtet.
In dieser Lage wird der Stössel des Ventils --37-- so eingestellt, dass der Druck in den noch beaufschlagten Leitungen auf einen mittels der Feder --39-- am Ventil --37-- einstellbaren Wert reduziert wird, so dass sich der Öl- strom in dieser Beschaltung nicht in unzulässiger Weise erwärmen kann.
Im Normalbetriebsfall ist der Druck in den Förderleitungen über das Ventil --38-- einstellbar.
Damit das beschriebene Lageregelsystem auf die jeweiligen geometrischen Abmessungen der Zylinder --18 und 19-- abgestimmt werden kann und das Verstellverhalten schwingungsfrei arbeitet, ist die Ventilgruppe --40, 41,42 und 43-- installiert.
Die Arbeitsweise ist folgende :
Der Pumpenförderstrom durchströmt die Messdrossel --40-- und es entsteht eine Druckdifferenz p2 minus pl. Der Druck p2 wird in die Ventilräume --S4 und P5 und S5-- geleitet. Der Druck pl wird in die Ventilräume --P4 und T5-- geleitet. Sinkt der Druck p2 so weit ab, dass der Ventilkolben --46-- gegen die Federkraft der Feder --44-- verstellt wird, dann kann über die Steuerkante des Ventils --41-- ein Teilölstrom zum Anschluss --T4-- und weiter zum Tank abgeleitet werden. Dies hat zur Folge, dass bei unterschiedlicher äusserer Krafteinwirkung auf die Stellkolben der Zylinder --18 und 19-- diejenige Stellgeschwindigkeit gleich bleibt, die an der Messdrossel - eingestellt wird.
Sollte durch eine äussere Krafteinwirkung der Druck p2 kleiner als 900 Millibar werden, dann wird der Ventilkolben --47-- so verstellt, dass über die Steuerkante --48-- des Ventils --43-sofort Drucköl mit einem Druck pl in die Ventilräume --P5 und S4-gelangt. Dadurch wird der Ventilkolben --46-- so verstellt, dass die Ventilräume --P4 und T4-- voneinander getrennt bleiben, solange p2 gleich oder kleiner als 900 Millibar ist.
Dies hat zur Folge, dass das Drucköl nicht über den Anschluss --T4-- zum Tank fliessen kann und das Lageregelsystem auch in dem beschriebenen Fall stabil arbeitet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektronische Lenkeinrichtung für Fahrzeuge od. dgl., die mindestens drei Achsen aufweisen, wovon die Räder einer Achse über ein Lenkgestänge od. dgl. direkt steuerbar sind, und die Räder mindestens einer zweiten Achse über einen elektronischen Regelkreis von einer Stelleinheit in Abhängigkeit vom Einschlag der ersten Räder gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder von einer Stelleinheit zu steuernden Achse ein Geber (7) zugeordnet und an dem Regelkreis
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mit vorzugsweise stufenloser Einstellmöglichkeit für das Verhältnis des zu steuernden Radeinschlages zum vorgegebenen Einschlag der Räder der direkt gesteuerten Achse vorgesehen ist.