DE3924325A1 - Road vehicle steering mechanism - incorporates additional steering axle to give double pivot effect - Google Patents

Road vehicle steering mechanism - incorporates additional steering axle to give double pivot effect

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Abstract

The steering mechanism has a wheel carrier (10, 11), pivoted about a steering axle (20, 21), for a wheel (12, 13). A tracking lever (8, 9) engages on the axle, for transmit the steering angle generated by the steering wheel turning angle. There is an additional steering axle (22, 23), and the wheel is pivoted about it. The two steering axles are connected so that pivoting of the wheel is possible about the first axle, and or the second one. USE - Double pivot steering mechanism for vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a steering system for motor vehicles according to the preamble of claim 1.

Es sind bereits Lenkanlagen in Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen eine zweite Eingriffsmöglichkeit besteht, um einen zusätzlichen, vom Lenkradeinschlag unabhängigen Lenkwinkel an der Vorderachse zu ermöglichen. Diese Lenkanlagen weisen jedoch die Nachteile auf, daß ent­ weder die Verstellung der Vorderräder nicht unabhängig voneinander erfolgen kann oder ein großer Bauraum erforderlich ist oder eine komplette Neukonstuktion und Abstimmung des Lenkgetriebes notwendig ist.Steering systems in motor vehicles are already known where there is a second possibility of intervention in order to an additional, independent of the steering wheel lock Allow steering angle on the front axle. These However, steering systems have the disadvantages that ent neither the adjustment of the front wheels is not independent can be done from each other or a large installation space is required or a complete redesign and Coordination of the steering gear is necessary.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenkung zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und mit der insbesondere jedes Rad unabhängig vom anderen Rad der betreffenden Achse mit einem zusätzlichen, vom Lenkradeinschlag unabhängigen Lenkwinkel beaufschlagbar ist.The object of the invention is to provide a steering system which avoids the disadvantages of the prior art and with which in particular each wheel is independent of the other Wheel of the axle concerned with an additional, from Steering wheel lock independent steering angle can be applied is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1 solved.

Bei einer Drehung des Rades um eine virtuelle Lenkachse, die sich aus einer überlagerten Drehung um die bereits vorhandene Lenkachse und die erfindungsgemäße, zusätz­ liche Lenkachse ergibt, können Spreizung und Nachlauf innerhalb eines bestimmten Bereichs frei eingestellt werden. So kann z.B. die bereits vorhandene Lenkachse und/oder die erfindungsgemäße, zusätzliche Lenkachse ohne Nachlauf und Spreizung ausgeführt werden. Dadurch entfällt das statische Rückstellmoment entweder für die bereits vorhandene Lenkachse und/oder die erfindungs­ gemäße, zusätzliche Lenkachse, wodurch die aufzubringen­ den Lenkkräfte relativ klein sind. Tritt beispielsweise kein Rückstellmoment an der Lenkachse auf, an der das Stellglied angreift, wird die Rückwirkung auf das Lenkrad reduziert und die Hebelarme und/oder das Stell­ glied können kleiner dimensioniert werden.When the wheel turns around a virtual steering axis, resulting from an overlaid rotation around the already existing steering axis and the inventive, additional Liche steering axis results in spreading and caster freely set within a certain range  will. For example, the existing steering axis and / or the additional steering axle according to the invention can be carried out without caster and spread. Thereby there is no static restoring torque either for the already existing steering axis and / or the fiction appropriate, additional steering axle, which means that to apply the steering forces are relatively small. For example, kick no restoring torque on the steering axle where the Actuator attacks, the reaction on the Steering wheel reduced and the lever arms and / or the actuator links can be dimensioned smaller.

Außerdem ist die erfindungsgemäße Lenkung unabhängig vom verwendeten Lenkgetriebe, so daß jedes geeignete Lenkge­ triebe einsetzbar ist. Bei der Verwendung eines Überla­ gerungslenkgetriebes können weitere, vom Lenkradein­ schlag unabhängige Lenkwinkel auf die Räder übertragen werden.In addition, the steering according to the invention is independent of used steering gear, so that any suitable Lenkge drives can be used. When using an overlay steering gear can be further, from the steering wheel impact independent steering angle transferred to the wheels will.

Darüber hinaus ergibt die Überlagerung eines zusätz­ lichen, vom Lenkradeinschlag unabhängigen Lenkwinkels die folgenden Vorteile bzw. Möglichkeiten:In addition, the superposition results in an additional The steering angle is independent of the steering wheel angle the following advantages or possibilities:

  • Äußere Störungen sind ausregelbar. Durch die Verwendung eines Fahrzeugzustandsensors kann beispielsweise der Einfluß eines Seitenwindes und/oder der Straßenneigung gemessen werden. Durch Auslenkung der Räder um entsprechende Lenkwinkel durch die Stellglieder, behält das Fahrzeug die gewünschte Fahrzeugspur bei, ohne daß der Fahrer aufgrund der äußeren Störeinflüsse ständig nach­ korrigieren muß.External disturbances can be corrected. Through the Can use a vehicle condition sensor for example the influence of a cross wind and / or the slope of the road. By Deflection of the wheels by the corresponding steering angle through the actuators, the vehicle keeps the desired vehicle lane without the driver due to the external interference must correct.
  • Das Anlenkverhalten wird verbessert, d.h. der erforderliche Lenkwinkel wird schneller auf die betreffenden Räder übertragen. The articulation behavior is improved, i.e. the required steering angle is faster on the the wheels in question.  
  • Die Lenkübersetzung ist variierbar. Z.B. kann beim Fahren in den engen Kurven eines Parkhauses der am Lenkrad erforderliche Einschlag durch die Überla­ gerung eines zusätzlichen Lenkwinkels verkleinert werden.The steering ratio can be varied. E.g. can at Driving in the tight bends of a multi-storey car park Steering wheel required through the overlap reduced an additional steering angle will.
  • Es ist ein Ausgleich von kleinen Lenkwinkeln bei einer automatischen Führung des Fahrzeuges entlang einer äußeren vorgegebenen Fahrspur möglich.It is a compensation of small steering angles automatic guidance of the vehicle an outer predetermined lane possible.
  • Es kann der Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn durch eine Veränderung der Vorspur aufgrund eines überlagerten Lenkwinkels ermittelt werden. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß die an der Spur­ stange auftretenden Widerstandskräfte, die durch Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn entstehen, gemessen werden.It can be the coefficient of friction between tire and road surface by changing the toe-in due to a superimposed steering angle can be determined. This can e.g. by happening that on the trail rod occurring resistance forces caused by There is friction between the tires and the road, be measured.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:Embodiments of the invention are as follows described by way of example with reference to the drawings. Show:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer mit einer Lenkung versehenen Vorderachse eines Kraft­ fahrzeuges, bei der das jeweilige Rad um zwei Lenkachsen verschwenkbar ist und Fig. 1 shows a schematic representation of a steering provided with a front axle of a motor vehicle, in which the respective wheel is pivotable about two steering axes and

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Lenkung eines Kraftfahrzeuges mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern, die jeweils um zwei Lenkachsen verschwenkbar sind, wobei zusätzlich für jede Achse jeweils ein Überlagerungslenkgetriebe eingebaut ist. Fig. 2 is a schematic representation of a steering system of a motor vehicle with steerable front and rear wheels, each of which can be pivoted about two steering axles, with an additional superimposed steering gear being installed for each axle.

Die Fig. 1 zeigt eine Lenkung eines Kraftfahrzeuges, die aus folgenden, miteinander verbundenen Bauteilen zur Übertragung eines vom Lenkradeinschlag abhängigen Lenkwinkels besteht: einem Lenkrad 1, einer Lenksäule 2, einem Lenkgetriebe 3, einem Lenkgestänge 4, das u.a. aus Spurstangen 5, 6, 7 und Spurhebeln 8 und 9 besteht, und jeweils einem Rad- oder Achsschenkelträger 10, 11, die jeweils die Räder 12 und 13 lagern. Die Spurhebel 8 und 9 sind jeweils um eine durch ein Gelenk 20, 21 gehende Lenkachse drehbar, wobei die Gelenke 20 und 21 jeweils an einem Querlenker 24, 25 angeordnet sind. Die rad­ seitigen Enden der Spurhebel 8 und 9 sind jeweils über eine als Gelenk 22, 23 ausgebildete Lenkachse mit dem Radträger 10, 11 bzw. einem weiteren Spurhebel 14, 15 verbunden. . The Figure 1 shows a steering system of a motor vehicle, which consists of the following interconnected components for transmitting a dependent steering wheel steering angle: a steering wheel 1, a steering shaft 2, a steering gear 3, a steering linkage 4 which, inter alia, tie rods 5, 6, 7 and toe levers 8 and 9 , and each have a wheel or steering knuckle 10 , 11 , each of which supports the wheels 12 and 13 . The toe levers 8 and 9 are each rotatable about a steering axis passing through a joint 20 , 21 , the joints 20 and 21 being each arranged on a wishbone 24 , 25 . The wheel-side ends of the track levers 8 and 9 are each connected to the wheel carrier 10 , 11 or a further track lever 14 , 15 via a steering axis formed as a joint 22 , 23 .

Zur Einbringung eines zusätzlichen, vom Lenkradeinschlag unabhängigen Lenkwinkels sind für jedes Rad 12, 13 jeweils die Spurhebel 14, 15 vorgesehen. Die Spurhebel 14, 15 sind jeweils um das Gelenk 22 bzw. 23 drehbar. Die Drehung der Spurhebel 14, 15 erfolgt durch jeweils ein mit einem Steuergerät 16, 17 versehenes Stellglied 18, 19. Die Gelenke 22, 23 sind in dieser Ausführungs­ form jeweils zwischen der Radmittenebene und der bereits vorhandenen, durch das Gelenk 20, 21 gehenden Lenkachse angeordnet. In einer anderen Ausführungsform kann die durch das Gelenk 20, 21 gehende, bereits vorhandene Lenkachse zwischen der Radmittenebene und dem zusätz­ lichen als Lenkachse ausgebildeten Gelenk 22, 23 liegen.To introduce an additional steering angle that is independent of the steering wheel angle, the toe levers 14 , 15 are provided for each wheel 12 , 13 . The track levers 14 , 15 are each rotatable about the joint 22 or 23 . The rotation of the track levers 14 , 15 takes place in each case by an actuator 18 , 19 provided with a control device 16 , 17 . The joints 22 , 23 are each arranged in this embodiment form between the wheel center plane and the existing steering axis passing through the joint 20 , 21 . In another embodiment, the already existing steering axis passing through the joint 20 , 21 can lie between the wheel center plane and the joint 22 , 23 formed as a steering axis.

Das Stellglied 18, 19 kann elektrisch und/oder hydrau­ lisch und/oder pneumatisch angetrieben sein und ist in der Regel jeweils mit einer Notklemmung B versehen. Das Steuergerät 16, 17 verarbeitet Eingangssignale, die sich aus dem Fahrzustand ergeben, der beispielsweise durch Fahrzustandsensoren gemessen wird. Beispielsweise können Sensoren den Lenkradwinkel, die Lenkgeschwindigkeit, die Fahrgeschwindigkeit, die Kfz-Beschleunigung in Längs- und Querrichtung, den Seitenwind, die Straßenneigung, die Beladung und das Antriebsmoment messen. Diese Eingangssignale werden entweder direkt oder indirekt über einen Rechner dem Steuergerät 16 bzw. 17 zugeführt.The actuator 18 , 19 can be electrically and / or hydraulically and / or pneumatically driven and is usually provided with an emergency clamp B. The control unit 16 , 17 processes input signals that result from the driving state, which is measured, for example, by driving state sensors. For example, sensors can measure the steering wheel angle, the steering speed, the driving speed, the vehicle acceleration in the longitudinal and transverse directions, the crosswind, the road gradient, the load and the drive torque. These input signals are fed to the control device 16 or 17 either directly or indirectly via a computer.

In der Fig. 2 ist eine Lenkung eines Kraftfahrzeuges gezeigt, bei der sowohl die Räder der Vorderachse als auch die Räder der Hinterachse lenkbar sind. Jedes einzelne Rad 12, 12′, 13, 13′ ist mit einem zusätzlichen Spurhebel 14, 14′, 15, 15′ versehen, der sich jeweils um die als Gelenk 22, 22′, 23, 23′ ausgebildete, zusätz­ liche Lenkachse drehen kann. Die Drehung der Spurhebel 14, 14′ und 15, 15′ erfolgt durch entsprechende, ggf. mit einer Notklemmung B versehene Stellglieder 18, 18′, 19, 19′, die durch ein Steuergerät 27 angesteuert werden.In FIG. 2, a steering system is shown a motor vehicle, in which both the wheels of the front axle are steerable and the wheels of the rear axle. Each individual wheel 12 , 12 ', 13 , 13 ' is provided with an additional track lever 14 , 14 ', 15 , 15 ', which each turn around the joint 22 , 22 ', 23 , 23 ' formed, additional union steering axis can. The rotation of the track levers 14 , 14 'and 15 , 15 ' is carried out by appropriate actuators 18 , 18 ' , 19 , 19 ', optionally provided with an emergency clamp B, which are controlled by a control unit 27 .

Neben der Verwendung üblicher Lenkgetriebe, wie Zahn­ stangen- oder Kugelumlauflenkgetrieben mit einer Ein­ griffsmöglichkeit zur Übertragung eines vom Lenkrad­ einschlag abhängigen Lenkwinkels, ist auch der Einsatz eines Lenkgetriebes möglich, durch das neben dem vom Lenkradeinschlag abhängigen Lenkwinkel ein zusätzlicher, vom Lenkradeinschlag unabhängiger Lenkwinkel auf die lenkbaren Räder der jeweiligen Achse übertragbar sind.In addition to using conventional steering gear such as tooth rod or recirculating ball bearings with one handle for transferring one from the steering wheel steering dependent angle, is also the use of a steering gear possible, in addition to that of Steering wheel dependent steering angle an additional, steering angle independent of the steering wheel angle on the steerable wheels of the respective axle are transferable.

In der in der Fig. 2 dargestellten Lenkung ist für jede Achse ein Überlagerungs-Lenkgetriebe 3′, 3′′ eingebaut. Bei diesem Überlagerungs-Lenkgetriebe kann es sich um ein Kugelumlauf-Lenkgetriebe handeln, bei dem an der Lenkmutter bzw. an der Lenkspindel der zweite Eingang zur Übertragung des zusätzlichen, vom Lenkradeinschlag unabhängigen Lenkwinkels ausgebildet ist. Das Über­ lagerungs-Lenkgetriebe 3′, 3′′ ist mit einem mit einer Bremse B versehenen Motor oder Stellglied 26 verbunden, der ebenfalls durch das Steuergerät 27 betätigt wird.In the steering shown in Fig. 2, a superimposed steering gear 3 ', 3 ''is installed for each axis. This superimposed steering gear can be a recirculating ball steering gear in which the second input on the steering nut or on the steering spindle is designed to transmit the additional steering angle that is independent of the steering wheel angle. The storage steering gear 3 ', 3 ''is connected to a brake B provided with a motor or actuator 26 , which is also operated by the control unit 27 .

Claims (10)

1. Lenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem ein Rad (12, 13) lagernden, um eine Lenkachse (20, 21) schwenk­ baren Radträger (10, 11), an dem ein Spurhebel (8, 9) zur Übertragung des durch den Lenkradeinschlag erzeugten Lenkwinkels angreift, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zu der bereits vorhandenen Lenkachse (20, 21) eine zusätzliche Lenkachse (22, 23) ausgebildet ist, um die das Rad (12, 13) schwenkbar ist.1. Steering for motor vehicles, with a wheel ( 12 , 13 ) bearing, about a steering axis ( 20 , 21 ) swiveling wheel carrier ( 10 , 11 ) on which a toggle lever ( 8 , 9 ) for transmission of the steering wheel generated Steering angle attacks, characterized in that an additional steering axis ( 22 , 23 ) is formed to the already existing steering axis ( 20 , 21 ) about which the wheel ( 12 , 13 ) is pivotable. 2. Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bereits vorhandene Lenkachse (20, 21) und die zusätzliche Lenkachse (22, 23) so miteinander verbunden sind, daß sowohl eine Schwenkung des Rades (12, 13) um die bereits vorhandene Lenkachse (20, 21) und/oder um die zusätzliche Lenkachse (22, 23) möglich ist.2. Steering according to claim 1, characterized in that the already existing steering axis ( 20 , 21 ) and the additional steering axis ( 22 , 23 ) are connected to one another such that both a pivoting of the wheel ( 12 , 13 ) about the already existing steering axis ( 20 , 21 ) and / or around the additional steering axis ( 22 , 23 ) is possible. 3. Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der bereits vorhandenen Lenkachse (20, 21) und der Radmittenebene des Rades (12, 13) die zusätzliche Lenkachse (22, 23) ange­ ordnet ist.3. Steering according to claim 1 or 2, characterized in that between the existing steering axis ( 20 , 21 ) and the wheel center plane of the wheel ( 12 , 13 ), the additional steering axis ( 22 , 23 ) is arranged. 4. Lenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lenkachse (20, 21) durch ein Gelenk ausgeht, das sich auf einem Querlenker (24, 25) abstützt und daß die zusätzliche Lenkachse als ein Gelenk (22, 23) ausgebildet ist, das am Radträger (10, 11) angeordnet ist.4. Steering according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first steering axis ( 20 , 21 ) extends from a joint which is supported on a wishbone ( 24 , 25 ) and that the additional steering axis as a joint ( 22 , 23 ) is formed, which is arranged on the wheel carrier ( 10 , 11 ). 5. Lenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spur­ hebel (8, 9) an seinem, einem Lenkgestänge (4) zugewandten Ende mit einem Stellglied (18, 19) versehen ist, das mit dem Spurhebel (14, 15) verbunden ist.5. Steering according to one or more of the preceding claims, characterized in that the track lever ( 8 , 9 ) at its, a steering linkage ( 4 ) facing end with an actuator ( 18 , 19 ) is provided with the track lever ( 14th , 15 ) is connected. 6. Lenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stell­ glied (18, 19) mit einer Notklemmung B ausgerüstet ist.6. Steering according to one or more of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 18 , 19 ) is equipped with an emergency clamp B. 7. Lenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stell­ glied (18, 19) mit einem Steuergerät (16, 17; 27) verbunden ist, das über das Stellglied (18, 19) bei Aufbringung des durch den Lenkradeinschlag beding­ ten Lenkwinkels den Spurhebel (14, 15) in seiner Ausgangsstellung hält und bei Aufbringung eines vom Lenkradeinschlag unabhängigen Lenkwinkels den Spurhebel (14, 15) um den entsprechenden Lenkwinkel um die als Gelenk (22, 23) ausgebildete, zusätz­ liche Lenkachse dreht.7. Steering according to one or more of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 18 , 19 ) with a control unit ( 16 , 17 ; 27 ) is connected, which via the actuator ( 18 , 19 ) when the by Steering wheel lock conditional th steering angle holds the toe lever ( 14 , 15 ) in its starting position and when applying a steering angle independent of the steering wheel angle, the toe lever ( 14 , 15 ) rotates by the corresponding steering angle around the joint ( 22 , 23 ) designed as an additional steering axis. 8. Lenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs­ größen für das Steuergerät (16, 17; 27) sich aus Meßgrößen ergeben, die während des Fahrbetriebes ermittelt werden und/oder sich aus dem Fahrbetrieb automatisch ergeben. 8. Steering according to one or more of the preceding claims, characterized in that the input variables for the control unit ( 16 , 17 ; 27 ) result from measured variables which are determined during driving and / or automatically result from driving. 9. Lenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätz­ liche Lenkachse (22, 22′, 23, 23′) an jedem Rad (12, 12′; 13, 13′) jeder lenkbaren Achse ausgebil­ det ist.9. Steering according to one or more of the preceding claims, characterized in that the additional steering axis ( 22 , 22 ', 23 , 23 ') on each wheel ( 12 , 12 '; 13 , 13 ') of each steerable axis is ausgebil det . 10. Lenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Achse mit einem Überlagerungsgetriebe (3′, 3′′) versehen ist, durch die die Räder (12, 13; 12′, 13′) einer jeden Achse mit einem gleich großen, zusätzlichen, vom Lenkradeinschlag unabhängigen Lenkwinkel beaufschlagbar sind.10. Steering according to one or more of the preceding claims, characterized in that each axle is provided with a superposition gear ( 3 ', 3 '') through which the wheels ( 12 , 13 ; 12 ', 13 ') of each axle with an equally large, additional steering angle independent of the steering wheel angle can be applied.
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