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DE19651897A1 - Common drive-braking-steering system for electrically driven vehicle - Google Patents

Common drive-braking-steering system for electrically driven vehicle

Info

Publication number
DE19651897A1
DE19651897A1 DE19651897A DE19651897A DE19651897A1 DE 19651897 A1 DE19651897 A1 DE 19651897A1 DE 19651897 A DE19651897 A DE 19651897A DE 19651897 A DE19651897 A DE 19651897A DE 19651897 A1 DE19651897 A1 DE 19651897A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wheel
wheels
braking
vehicle according
steering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19651897A
Other languages
German (de)
Inventor
Erich Riethmueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19651897A priority Critical patent/DE19651897A1/en
Publication of DE19651897A1 publication Critical patent/DE19651897A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D11/00Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/10Input arrangements, i.e. from user to vehicle, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/22Display screens
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2036Electric differentials, e.g. for supporting steering vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/02Steering linkage; Stub axles or their mountings for pivoted bogies
    • B62D7/026Steering linkage; Stub axles or their mountings for pivoted bogies characterised by comprising more than one bogie, e.g. situated in more than one plane transversal to the longitudinal centre line of the vehicle
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

The common driving, braking and steering system for wheeled vehicles driven by electric power, with the unneeded kinetic energy regenerated in to electric power. A computer controls a logical entity, which is produced between the drive, the braking and the steering of an electric vehicle. All the vehicle wheels have the same construction and the same arrangement. The wheel is located in a wheel fork, and the wheel strut is located rotatable and is horizontally spring loaded. One each side a linear motor with its stator windings including the wheel axle is fixed at the wheel fork and reacts on a rotor arranged as a circle sector or vice versa the rotor on the stator (energy regeneration system with wheels driving motor as generator).

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Fahrzeugen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to the manufacture of vehicles according to the preamble of Claim 1.

Elektrisch betriebene Fahrzeuge werden gegenwärtig mit einem oder mehreren herkömm­ lichen Elektromotoren angetrieben. Das sind entweder Gleich- oder Drehstrommotoren. Dabei werden unterschiedliche Getriebearten (z. B. Zentralgetriebe, Ausgleichsgetriebe, getrennte Satellitengetriebe usw.) verwendet. Die Geschwindigkeit wird durch Änderung der Leistung (W = U . I) geregelt.Electrically powered vehicles are currently using one or more conventional vehicles electric motors. These are either DC or three-phase motors. Here different gear types (e.g. central gear, differential gear, separate Satellite transmission, etc.) used. The speed is changed by the power (W = U. I) regulated.

Die Lenkung der elektrisch betriebenen Fahrzeuge geschieht konservativ wie bei allen Fahrzeugen durch ein entsprechendes mechanisches Lenksystem. In der überwiegenden Zahl der Fälle sind nur zwei Räder lenkbar, entweder die Vorderräder oder seltener die Hinterräder. Es gibt auch wenige Fahrzeuge mit zwei Lenksystemen, so daß alle vier Räder lenkbar sind. Dabei müssen bisher auch die Herstellungs- und Betriebskosten berücksichtigt werden.The steering of the electrically powered vehicles is conservative as with all Vehicles with an appropriate mechanical steering system. Most of them of the cases, only two wheels can be steered, either the front wheels or less often the rear wheels. There are also few vehicles with two steering systems so that all four wheels can be steered. So far, the manufacturing and operating costs have also been taken into account.

Die Nachteile bezüglich dem Antrieb hängen von der Wahl und der Anordnung der Motoren ab, je schlechter die Anordnung um so mehr Getriebe bzw. Ausgleichsgetriebe wird benötigt. Wie auch immer die Anordnung der Gleich- oder Drehstrommotoren gewählt wird, ohne ein Getriebe kommt man nicht aus.The disadvantages with regard to the drive depend on the choice and arrangement of the motors from, the worse the arrangement, the more gear or differential gear is required. However the arrangement of the DC or AC motors is chosen without one Gears are not enough.

Die Lenkung ist mechanisch und deshalb ziemlich aufwendig, kompliziert und sehr dem Verschleiß unterworfen. Naturgemäß ist das mechanische Lenksystem nicht mit dem elektrischen Antrieb gekoppelt bzw. koppelbar.The steering is mechanical and therefore quite complex, complicated and very that Subject to wear. Naturally, the mechanical steering system is not with that electric drive coupled or connectable.

Durch den hohen Anteil mechanischer, beweglicher Baugruppen sind die Produktions- und Wartungskosten relativ hoch.Due to the high proportion of mechanical, movable assemblies, the production and Maintenance costs are relatively high.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einheit zwischen Antrieb und Lenkung der Fahrzeuge herzustellen, d. h. das herkömmliche mechanische Lenksystem entfällt bis auf kleine Reste und das neue Antriebssystem übernimmt zusätzlich einen wichtigen Teil der Lenkung des Fahrzeuges. Darüber hinaus gibt es beim Antrieb kein mechanisches Getriebe mehr. Diese Einheit zwischen Antrieb und Lenkung ist nur unter Nutzung der neuesten Erkenntnisse auf den verschiedenen Gebieten der Technik (Elektrik, Elektronik, Meß-, Steuer- und Regelungstechnik) denkbar und möglich.The object of the invention is a unit between the drive and steering of the vehicles to manufacture, d. H. the conventional mechanical steering system is omitted except for small residues and the new drive system also takes over an important part of the steering of the Vehicle. In addition, there is no longer a mechanical gearbox for the drive. This unity between drive and steering is only using the latest knowledge in the various fields of technology (electrics, electronics, measurement, control and Control technology) conceivable and possible.

Dieses Ziel wird wie folgt erreicht:
This goal is achieved as follows:

  • 1. Die vier Räder werden baugleich analog einer Fahrradgabel angeordnet.1. The four wheels are structurally arranged analogous to a bicycle fork.
  • 2. An jedem der vier Räder sind an jeder Gabelseite je ein Linearmotor so angeordnet, daß sie mit ihren Wicklungen auf die plane Kreisausschnittsfläche des Rades (zwischen Radnabe und Radfelge) wirken können. 2. On each of the four wheels, a linear motor is arranged on each fork side so that they with their windings on the flat circular cutting surface of the wheel (between Wheel hub and wheel rim) can act.  
  • 3. Es wird kein mechanisches Getriebe benötigt.3. No mechanical gear is required.
  • 4. Die mechanische Lenkung reduziert sich auf vier drehbar gelagerte und in horizontaler Richtung gefederte Radgabeln, wobei sich die Federung im Gabelstielbereich befindet.4. The mechanical steering is reduced to four rotatable and horizontal In the direction of the sprung wheel forks, with the suspension in the fork arm area.
  • 5. Der Antrieb und die Lenkung des Fahrzeuges werden mit Hilfe eines Prozessors oder eines Rechners wie folgt gesteuert:
    • - Verteilung der Antriebsenergie auf die jeweiligen Räder
    • - Bremsung mit Hilfe der Linearmotoren (Energierückgewinnung) unter Beachtung der Fahrbedingungen
    • - Lenkung des Fahrzeuges durch unterschiedlichen Antriebe und Bremsungen der Räder
    • - Drehung der Räder durch Stellmotoren am Kopf der Drehachsen
    • - elektrische oder/und mechanische Feststellung der Vorder- oder Hinterräder wegen der Standhaftigkeit (z. B. bei hoher Geschwindigkeit).
    5. The drive and the steering of the vehicle are controlled with the aid of a processor or a computer as follows:
    • - Distribution of the drive energy to the respective wheels
    • - Braking with the help of linear motors (energy recovery) taking into account the driving conditions
    • - Steering of the vehicle through different drives and braking of the wheels
    • - Rotation of the wheels by servomotors on the head of the axes of rotation
    • - Electrical or / and mechanical locking of the front or rear wheels due to the stability (e.g. at high speed).
  • 6. Virtuelle Richtungsfestlegung (Lenkvorgang), auf einem Bildschirm sichtbar, mit gehemmter Realisierung (analog dem jetzigen Lenkrad).6. Virtual direction determination (steering process), visible on a screen, with inhibited implementation (analogous to the current steering wheel).
  • 7. Virtuelle Beschleunigungseinstellung (Geschwindigkeit, Vorwärts oder Rückwärts), am Bildschirm sichtbar, mit gehemmter Realisierung (analog dem jetzigen Gaspedal und der Schaltung).7. Virtual acceleration setting (speed, forward or backward), on Screen visible, with inhibited implementation (analogous to the current accelerator and the Circuit).

Alle modernen Fahrzeuge müssen auf unseren Straßen mit Hilfe des massiven und sinnvollen Einsatzes der neusten Elektrik, Elektronik, Meß-, Steuer- und Regelungstechnik sicherer, effektiver, einfach handlicher, vielseitiger und preiswerter werden.All modern vehicles have to be on our roads with the help of massive and sensible Use of the latest electrics, electronics, measurement, control and regulation technology safer, become more effective, simply easier to handle, more versatile and cheaper.

Im einzelnen sind folgende Vorteile sichtbar:
The following advantages are visible:

  • - Senkung der Produktions- und Wartungskosten durch Senkung des Anteils der teueren und komplizierten mechanischen Teile und Baugruppen.- Reduce production and maintenance costs by reducing the proportion of expensive ones and complicated mechanical parts and assemblies.
  • - Vereinheitlichung der restlichen mechanischen Teile und Baugruppen, dadurch Erhöhung der baugleichen Stückzahlen sowie Senkung der Stückkosten.- Standardization of the remaining mechanical parts and assemblies, thereby increasing the identical number of pieces and reduction of unit costs.
  • - Einsatz von neuster Elektronik, sowie Meß-, Steuer- und Regelungstechnik, die kostengünstig zu fertigen ist und die Sicherheit wesentlich erhöht.- Use of the latest electronics, as well as measurement, control and regulation technology is inexpensive to manufacture and significantly increases security.
  • - Die Fahrzeuge sind einfacher zu handhaben:
    • - ein Fuß wird nur noch zur Starkbremsung (Notbremsung) benötigt
    • - kein betätigen der Kupplung (nicht mehr vorhanden)
    • - kein Gasgeben mit dem Fuß
    • - keine Kraftaufwendung beim Lenken
    • - Führerscheinneulinge können sich schneller eingewöhnen
    • - der Rechner übernimmt so weit wie möglich bisherige Aufgaben des Fahrzeugführers.
    - The vehicles are easier to use:
    • - One foot is only required for heavy braking (emergency braking)
    • - no actuation of the clutch (no longer available)
    • - no gas pedaling
    • - no effort when steering
    • - New drivers can get used to it faster
    • - The computer takes over as far as possible the driver's previous tasks.
  • - Diese Fahrzeuge sind zukunftsträchtiger, d. h. sie sind offener für weitere Entwicklungen. Dies gilt insbesondere für den Einsatz der Rechnerprogramme. Hier können fortlaufend überarbeitete Programmversionen eingesetzt werden, die sowohl den Handlungs- als auch den Bewegungsspielraum verbessern.
    Die Programmversionen können auf unterschiedliche Fahrzeugtypen zugeschnitten sein.
    - These vehicles are more promising, ie they are more open to further developments. This applies in particular to the use of computer programs. Here, continuously revised program versions can be used that improve both the scope for action and the range of motion.
    The program versions can be tailored to different vehicle types.
  • - Die Fahrzeuge sind gegen Störungen in hohem Maße nicht anfällig.- The vehicles are not very susceptible to faults.
  • - Es wird eine konsequente, größtmögliche Rückgewinnung der Energie möglich und das sogar unter bestimmten Umständen im Beschleunigungszeitraum, wenn z. B. die Kurveninnenräder leicht gebremst werden.- A consequent, greatest possible recovery of the energy is possible and that even under certain circumstances in the acceleration period, e.g. B. the Inner curve wheels are braked slightly.
  • - Die Fahrzeuge sind durch die mögliche Steuerung aller vier Räder vielseitiger lenkbar. Dabei ist sogar ein Figurenfahren (z. B. Kunstfahren als neue Sportart) denkbar und sicher auch sinnvoll.- The control of all four wheels means that the vehicles can be steered more flexibly. Even figure driving (e.g. art driving as a new sport) is conceivable and safe also makes sense.
Beispielbeschreibung einer PatentanmeldungExample description of a patent application

Ein elektrisch getriebenes Fahrzeug ist die Grundidee für dieses neue, gemeinsame Antriebs-, Brems- und Lenkungssystem. Ich unterscheide zwei Arten von Neuerungen:An electrically powered vehicle is the basic idea for this new, common drive, Braking and steering system. I distinguish two types of innovations:

A) MechanischeA) Mechanical

  • 1. Alle vier Räder werden baugleich aufgehangen, gelagert und gefedert. Jedes Rad wird in einer Radgabel gehalten, welche in absolut horizontaler Richtung angeordnet und gefedert ist. Die Gabel hat keine Krümmung und damit das Rad keinen Vor- oder Nachlauf. Die Federung erfolgt im oberen Stielbereich der Gabel. Der Gabelstiel wird so gelagert, daß vertikale Drehungen von 90 Grad nach rechts und links (zusammen 180 Grad) von der Grundstellung (Rad in Fahrzeugrichtung) problemlos möglich sind. Der Bau der Karosse muß diese Räderdrehungen ermöglichen, wobei ein halbkugelförmiger Radkasten am sinnvollsten erscheint.
    Oberhalb dieses Radkastens am Ende des Gabelstieles sitzt jeweils ein elektrischer Stellmotor(auch ein Linearmotor). Dieser ist für die Feineinstellung und Haltung es jeweiligen Rades notwendig.
    Jedes Rad ist so gestaltet, daß zwischen Radnabe und Radfelge zwei voneinander isolierte Läuferstege mittig und plan stehen. Von der Seite betrachtet ist ein Läufer als Kreisring sichtbar. So können an beiden Seiten, die an den Gabelarmen befestigten Ständer­ wicklungen der Linearmotoren jeweils auf die Läufer wirken.
    Zur Montage und Demontage eines Rades wird eine Gabelhälfte klappbar bzw. montierbar ausgebildet, so daß das Rad problemlos gewechselt werden kann.
    1. All four wheels are hung identical, stored and suspended. Each wheel is held in a wheel fork, which is arranged and suspended in an absolutely horizontal direction. The fork has no curvature and therefore the wheel has no forward or follow-up. The suspension takes place in the upper handle area of the fork. The fork arm is mounted in such a way that vertical rotations of 90 degrees to the right and left (together 180 degrees) from the basic position (wheel in the direction of the vehicle) are possible without any problems. The construction of the body must enable these wheel rotations, whereby a hemispherical wheel arch seems the most sensible.
    An electric servomotor (also a linear motor) sits above this wheel arch at the end of the fork arm. This is necessary for the fine adjustment and maintenance of the respective wheel.
    Each wheel is designed in such a way that between the wheel hub and wheel rim there are two runner bars that are isolated from each other in the middle and flat. When viewed from the side, a rotor is visible as a circular ring. The stator windings of the linear motors attached to the fork arms can act on the rotor on both sides.
    For assembly and disassembly of a wheel, a fork half is designed to be foldable or mountable, so that the wheel can be changed without problems.
  • 2. Alle weiteren bisher notwendigen Antriebs- und Lenkungsbaugruppen, einschließlich dem Lenkrad, entfallen.2. All other previously required drive and steering assemblies, including the Steering wheel, omitted.
  • 3. Für starke Bremsungen und Notbremsungen wird an jedem Rad auf jeder Seite eine mechanische Bremse (z. B. analog einer Scheibenbremse) installiert, die auf zwei kleine Bereiche (Kreisausschnitte) der beiden Läufer wirken.3. For heavy braking and emergency braking, there is one on each wheel on each side mechanical brake (e.g. analogous to a disc brake) installed on two small ones Areas (circular sections) of the two runners work.
B) Elektrische und elektronische NeuerungenB) Electrical and electronic innovations

Prinzipiell wird bei dieser Neuerung der Antrieb und die Lenkung vereinigt bzw. überlagert. Dies ist erst durch eine entsprechende konstruktive Bauweise und die Nutzung der neuesten Erkenntnisse der Elektronik, Meß-, Steuer- und Regelungstechnik möglich.In principle, with this innovation the drive and the steering are combined or superimposed. This is only due to a corresponding constructive design and the use of the latest Knowledge of electronics, measurement, control and regulation technology possible.

Es werden folgende Bedingungen realisiert:
The following conditions are realized:

  • 1. Jedes Rad wird mit zwei Linearmotoren direkt angetrieben bzw. auch gebremst. Die zwei Motoren (auf jeder Seite einer) damit ein ungewolltes Drehmoment (durch einseitigen Motor) verhindert und ein gewünschtes Drehmoment (bei Kurvenfahrt eine zusätzliche Unterstützung durch Energiedifferenz zwischen Innen- und Außenmotor) erzeugt werden kann. Wird bei einer Vorwärtsfahrt am Innenmotor des rechten Rades mehr Leistung erzeugt als beim Außenmotor, dann entsteht am Rad ein vertikales Drehmoment nach links, so daß eine Linkskurve des Fahrzeuges unterstützt wird und umgekehrt.
    Beim Bremsen wird in möglichst allen Fällen durch Umschaltung der Motoren in Generatoren die kinetische Energie in elektrische Energie zurück verwandelt.
    Auch hierbei werden die Generatoren entsprechend der vorgegebenen Fahrtrichtung (Kurvenfahrt) unterschiedlich geregelt, d. h. sie werden unterschiedlich belastet, damit das Einschlagen der Räder unterstützt wird. Dies gilt auch für Einzelradbremsung oder die Bremsung der Kurveninnenräder zur Unterstützung der Lenkwirkung in allen Kurven.
    1. Each wheel is directly driven or braked with two linear motors. The two motors (one on each side) to prevent unwanted torque (from a single-sided motor) and to generate a desired torque (when cornering, additional support from the energy difference between the inner and outer motor). If more power is generated when driving on the inside of the right wheel than on the outside motor, a vertical torque to the left is created on the wheel, so that a left turn of the vehicle is supported and vice versa.
    When braking, the kinetic energy is converted back into electrical energy in as many cases as possible by switching the motors in generators.
    Here too, the generators are regulated differently according to the specified direction of travel (cornering), ie they are loaded differently so that the turning of the wheels is supported. This also applies to independent wheel braking or braking of the inner wheels to support the steering effect in all curves.
  • 2. Der Antrieb und die wichtigste Lenkkomponente erfolgt über die Steuerung der Energie, entsprechend den Vorgaben und weiterer Bedingungen (siehe Pkt. 4), auf die jeweiligen Räder. Das bedeutet, daß bei einer Geradeausfahrt und gleichem Untergrund auf jedem Rad die gleiche Antriebsenergie wirken muß.
    Bei gewünschten Abweichungen von der gegenwärtigen Fahrtrichtung oder besser von der relativen Fahrbewegung (auch augenblickliche Kurvenfahrt) muß auf den Rädern mit dem äußeren Radius mehr Energie zur Verfügung stehen als auf dem inneren Radius. Bei geringer Gegenlenkung (Vergrößerung des Fahrradius) wird entsprechend die Energiedifferenz verkleinert und umgekehrt.
    2. The drive and the most important steering component take place via the control of the energy according to the specifications and further conditions (see point 4) on the respective wheels. This means that the same drive energy must act on each wheel when driving straight ahead and on the same surface.
    In the event of desired deviations from the current direction of travel or better from the relative movement (including instantaneous cornering), more energy must be available on the wheels with the outer radius than on the inner radius. If there is little counter-steering (increasing the bicycle radius), the energy difference is reduced accordingly and vice versa.
  • 3. Als dritte Größe für die Lenkung (dabei nur zum Lenken) wird jedes Rad über einen Stellmotor (Linearmotor) am Ende des Gabelstieles in Abhängigkeit von ständigen Soll- Ist-Vergleichen gedreht bzw. in der gewünschten Stellung gehalten.
    Jedes Rad läßt sich so in Abhängigkeit der Geschwindigkeit von der Grundstellung (Rad in Fahrtrichtung) ← 90 Grad nach rechts und links drehen. Diese Möglichkeit ist für die Vorder- und Hinterräder gesondert ein- und ausschaltbar, so daß auch beide Radgruppen gleichzeitig steuerbar sind. Bei Kurvenfahrt wird im letzten Fall der Einschlagwinkel zur Hälfte auf die Vorder- und Hinterräder verteilt.
    Die Umschaltung der Räderpaare zur Steuerung der Fahrtrichtung ist bei definierten Bedingungen möglich (im Stand, bei Grundstellung der Räder oder bei sehr geringen Geschwindigkeiten).
    3. As a third variable for the steering (only for steering), each wheel is rotated or held in the desired position via a servomotor (linear motor) at the end of the fork arm, depending on constant target / actual comparisons.
    Each wheel can be rotated to the right and left depending on the speed of the basic position (wheel in the direction of travel) ← 90 degrees. This option can be switched on and off separately for the front and rear wheels, so that both wheel groups can be controlled simultaneously. When cornering, in the latter case half of the steering angle is distributed to the front and rear wheels.
    Switching the wheel pairs to control the direction of travel is possible under defined conditions (when stationary, with the wheels in their basic position or at very low speeds).
  • 4. Die gesamte Berechnung des Antriebes und der Steuerung des Fahrzeuges, d. h. alle Meß-, Steuer- und Regelungsvorgänge werden von einem Prozessor bzw. speziellem Rechner übernommen. Diesem Rechner werden, auf einem Display oder Monitor sichtbar, durch entsprechende Eingabetasten, Schalter und Hebel alle notwendigen und gewünschten Einstellgrößen und Fahrbefehle übermittelt. Die Fahrtrichtung und die Geschwindigkeit werden entweder über elektrische Schieber oder einen (bzw. zwei) speziellen Joystick übermittelt.
    Neben diesen Soll-Vorgaben berücksichtigt der Rechner andere wichtige Einflußfaktoren wie Beschaffenheit der Fahrbahn (unterschiedliche Reibung der Räder), Geschwindigkeit, Kurvenfahrt, Windverhältnisse usw.
    Das Programm des Rechners berechnet ständig in Abhängigkeit dieser Soll-Vorgaben und der Einflußfaktoren alle notwendigen Daten und überwacht die entsprechenden Steuer- und Regelprozesse.
    Im Besonderen sind das:
    • - Beachtung der Haftung bei der Beschleunigung und der Bremsung, um ein Schleudern und Ausbrechen des Fahrzeuges zu verhindern.
    • - Unangepaßte und ruckartige Soll-Lenkungen und Soll-Beschleunigungen werden durch entsprechende Korrekturen des Rechners unter Beachtung der Geschwindigkeit verhindert bzw. angepaßt.
    • - Die Ist-Geschwindigkeit wird generell durch wichtige negative Einflußfaktoren beschnitten.
    • - Bei Kurvenfahrt hat die Einhaltung oder Erreichung des Soll-Radius gegenüber der Geschwindigkeit eine übergeordnete Bedeutung.
    • - Im Stand und bei sehr geringen Geschwindigkeiten können die Räder paarweise bis zu 90 Grad gegenüber der Fahrzeugachse (nach beiden Seiten) gedreht werden, so daß eine Drehbarkeit der Räder von 180 Grad möglich ist. Dazu werden die Räder über den Rechner hauptsächlich mit Hilfe der Stellmotoren positioniert, d. h. entsprechend der Soll-Vorgabe gestellt und durch sie in der Soll-Ist-Stellung festgehalten.
      Die Ist-Stellung der Räder wird ständig überprüft und kontinuierlich (stetig) der sich ändernden Soll-Stellung unter Beachtung der Geschwindigkeit angepaßt. Hierbei wird berücksichtigt, ob nur die Vorderräder oder die Hinterräder oder alle 4 Räder zu Änderung der Fahrtrichtung paarweise einschlagen sollen. Unabhängig von der Antriebsenergie­ verteilung sind alle 3 Varianten denkbar und sinnvoll. Bei definierten Bedingungen (z. B. im Stand oder bei Geradeausfahrt) kann durch eine Neuauswahl (auch im Vorhinein) ein Wechsel getätigt werden.
    • - Der Rechner bzw. das Rechnerprogramm muß entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen im Fehlerfall bzw. bei Ausfall von Antriebs- und Regeleinheiten garantieren.
      Aus Sicherheitsgründen muß überlegt werden, ob ein zweiter, redundanter Rechner bzw. Prozessor zu installieren ist.
    • - Alle eingestellten Fahr- und Betriebsbedingungen sowie die erzielten Resultate (Durchschnittsgeschwindigkeit usw.) werden auf dem Monitor übersichtlich angezeigt und im Rechner gespeichert, damit sie entsprechend ausgewertet werden können.
    • - Durch die getrennte Steuerung der Vorder- und Hinterräder (z. B. mit Hilfe eines zweiten Joystick) ist im Bereich von niedrigen Geschwindigkeiten ein Figurenfahren (Kunstfahren) möglich, wobei man sogar an eine neue Sportart denken kann.
    • - Durch Abstandsermittlung und einstellbare Abstandshaltung zum Vorderfahrzeug wird automatisch eine entsprechende Verringerung der Geschwindigkeit oder auch eine Beschleunigung ermöglicht.
    4. The entire calculation of the drive and the control of the vehicle, ie all measurement, control and regulation processes are carried out by a processor or special computer. This computer, visible on a display or monitor, is transmitted to all necessary and desired setting parameters and travel commands by means of appropriate input buttons, switches and levers. The direction of travel and the speed are transmitted either via electric sliders or a (or two) special joystick.
    In addition to these target specifications, the computer takes into account other important influencing factors such as the nature of the road (different friction of the wheels), speed, cornering, wind conditions, etc.
    The computer program constantly calculates all the necessary data depending on these target specifications and the influencing factors and monitors the corresponding control and regulation processes.
    In particular, these are:
    • - Observe the liability during acceleration and braking to prevent the vehicle from skidding and breaking out.
    • - Inappropriate and jerky target steering and target accelerations are prevented or adjusted by appropriate corrections of the computer taking into account the speed.
    • - The actual speed is generally curtailed by important negative influencing factors.
    • - When cornering, maintaining or reaching the target radius is of paramount importance compared to the speed.
    • - When stationary and at very low speeds, the wheels can be turned in pairs up to 90 degrees with respect to the vehicle axis (on both sides), so that the wheels can be rotated by 180 degrees. For this purpose, the wheels are mainly positioned on the computer with the aid of the servomotors, that is, they are set according to the target specification and are held by them in the target-actual position.
      The actual position of the wheels is constantly checked and continuously (continuously) adapted to the changing target position taking into account the speed. This takes into account whether only the front wheels or the rear wheels or all 4 wheels should turn in pairs to change the direction of travel. Regardless of the drive power distribution, all 3 variants are conceivable and sensible. Under defined conditions (e.g. when standing still or driving straight ahead), a change can be made (also in advance) by making a new selection.
    • - The computer or the computer program must guarantee appropriate safety measures in the event of a fault or in the event of drive and control unit failure.
      For security reasons, it must be considered whether a second, redundant computer or processor is to be installed.
    • - All set driving and operating conditions as well as the results achieved (average speed etc.) are clearly displayed on the monitor and saved in the computer so that they can be evaluated accordingly.
    • - Due to the separate control of the front and rear wheels (e.g. with the help of a second joystick), figure driving (art driving) is possible in the range of low speeds, whereby one can even think of a new sport.
    • - By determining the distance and adjustable distance from the vehicle in front, a corresponding reduction in speed or acceleration is automatically made possible.
  • 5. Das Rechnerprogramm wird analog der landläufigen Softwareprogramme in bestimmten Versionen eingesetzt. Dadurch ist ein Verbessern und Erweitern des Programmes immer möglich und sinnvoll. Darüber hinaus ist ein Anpassen des Programmes an spezielle Fahrzeugtypen denkbar und machbar.
    Die Qualität der Rechnerprogrammes bestimmt im Wesentlichen das Niveau der gesamten Beherrschung des Fahrzeuges.
    5. The computer program is used analogous to the common software programs in certain versions. This means that improving and expanding the program is always possible and useful. In addition, adapting the program to specific vehicle types is conceivable and feasible.
    The quality of the computer program essentially determines the level of overall control of the vehicle.
  • 6. Über Solarflächen am Fahrzeug sollte im Stand und während der Fahrt zusätzliche Energie gewonnen werden.6. Additional solar energy should be on the vehicle while stationary and while driving be won.

Claims (12)

1. Gemeinsames Antriebs-, Brems- und Lenkungssystem für elektrisch getriebene Fahrzeuge, die sich mit Hilfe von Rädern bewegen und nicht benötigte kinetische Energie in elektrische Energie zurück gewinnen, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Rechner gesteuert eine sinnvolle Einheit zwischen dem Antrieb, Bremsung und der Lenkung eines Elektrofahrzeuges hergestellt wird.1. Common drive, braking and steering system for electrically powered vehicles that move with the help of wheels and recover unnecessary kinetic energy in electrical energy, characterized in that controlled by a computer, a meaningful unit between the drive, braking and the steering of an electric vehicle is manufactured. 2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Räder den gleichen Aufbau und die gleiche Anordnung haben.2. Vehicle according to claim 1, characterized in that all wheels have the same structure and the same arrangement to have. 3. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Radgabel sitzt und dessen Stiel drehbar gelagert und horizontal gefedert ist3. wheel according to claim 2, characterized in that it sits in a wheel fork and the handle of which is rotatably mounted and is sprung horizontally 4. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite ein Linearmotor mit seinen Ständer­ wicklungen an der Radgabel einschließlich der Radachse befestigt ist und auf einen als Kreisausschnitt angeordneten Läufer wirkt bzw. umgekehrt der Läufer auf den Ständer (Energierückgewinnung).4. Wheel according to claim 2, characterized in that on each side a linear motor with its stand windings is attached to the wheel fork including the wheel axle and on a as Runner arranged in a circular section or vice versa the runner acts on the stand (Energy recovery). 5. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Stiel der Gabel ein Stellmotor (Linearmotor) die vertikale Drehung des Rades ermöglicht, durch Soll-Ist-Vergleiche die Sollstellung garantiert und die so erreichte Soll-Ist-Stellung hält.5. wheel according to claim 2, characterized in that an actuator (linear motor) on the handle of the fork vertical rotation of the wheel enables the target position through target-actual comparisons guaranteed and maintains the target-actual position achieved in this way. 6. Rad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite auf einen kleinen Teil des Läuferkreisausschnittes eine mechanische Bremse, analog der Hälfte einer Scheibenbremse, wirkt.6. wheel according to claim 2, characterized in that on each side on a small part of the Rotor circuit section of a mechanical brake, analogous to half one Disc brake, works. 7. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zentral durch einen Rechner (eventuell zur Erreichung einer großen Redundanz durch einen zweiten) mit einem speziellen Programm gesteuert wird.7. Vehicle according to claim 1, characterized in that it is centralized by a computer (possibly to achieve a large redundancy by a second) controlled with a special program becomes. 8. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rechner über entsprechende Eingabetasten, Schalter, Hebel oder Joysticks die notwendigen und sinnvollen Anweisungen übermittelt werden.8. Vehicle according to claim 1 or 7, characterized in that the computer has corresponding input keys, switches, Lever or joystick the necessary and sensible instructions are transmitted. 9. Fahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner ständig seine Steuer- und Regelberechnungen in Abhängigkeit von den Sollgrößen und von anderen wichtigen Einflußgrößen (siehe Beschreibung) auf die Steuer- und Regelbaugruppen umsetzt. 9. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the computer constantly in its control and regulation calculations Dependence on the target values and on other important influencing variables (see Description) implemented on the control and regulation assemblies.   10. Fahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine konsequente, größtmögliche Rückgewinnung der Energie möglich und dies sogar unter bestimmten Umständen im Beschleunigungszeitraum, wenn z. B. die Kurveninnenräder leicht gebremst werden.10. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that a consistent, greatest possible recovery of the Energy possible and even under certain circumstances in the Acceleration period when e.g. B. the curve inner wheels are slightly braked. 11. Fahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Rechner alle Eingabegrößen (z. B. die augenblickliche, relative Fahrtrichtung usw.) und alle berechneten Werte (z. B. Durchschnittsgeschwindig­ keit, Energieverbrauch usw.) gespeichert und auf Abruf auf einem Display oder Bildschirm sichtbar gemacht werden.11. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized by the fact that all input variables (e.g. the current, relative direction of travel etc.) and all calculated values (e.g. average speed speed, energy consumption etc.) and can be called up on a display or Make the screen visible. 12. Fahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die mögliche Steuerung aller vier Räder ein Figurenfahren (Kunstfahren) denkbar und sinnvoll ist.12. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that by the possible control of all four wheels Figure driving (art driving) is conceivable and useful.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012013596A1 (en) * 2012-07-07 2014-01-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for feeding electrical power to generator of electromechanical steering of vehicle i.e. motor car, involves generating energy by driving electric machine, and estimating generated amount of energy by using motor layer sensors

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE116016C (en) *
DE1763005B2 (en) * 1967-03-22 1974-08-15 Jacques Henri Le Vesinet Jarret Joystick drive switch for electric vehicles
GB2134056A (en) * 1982-12-31 1984-08-08 Cecil James Watkins Folding, motorized wheelchair
EP0490673A1 (en) * 1990-12-13 1992-06-17 Raymond Corporation Material handling vehicle steering system
US5135063A (en) * 1990-08-30 1992-08-04 Smucker Manufacturing, Inc. Power unit for driving manually-operated wheelchair
DE4133060A1 (en) * 1991-10-04 1993-04-08 Mannesmann Ag DRIVE ARRANGEMENT FOR A MOTOR VEHICLE
DE4237764C1 (en) * 1992-11-09 1994-03-24 Siemens Ag Regulating driven wheel revs. of rail vehicle with front and rear bogies - involves comparing angle of deflection of bogies relative to vehicle longitudinal axis about deflection angle alpha and finding desired wheel revs. by equation
WO1994008837A1 (en) * 1992-10-19 1994-04-28 Lmc Operating Corp. Battery operated tracked vehicle
DE4303342A1 (en) * 1993-02-05 1994-08-11 Baumann R & Co Steering device for a vehicle
DE4342496A1 (en) * 1993-12-07 1995-06-08 Gerhard Heise Motorised wheelchair with separately driven wheels
DE19517571A1 (en) * 1994-05-17 1995-11-23 Stoll Maschf Gmbh Wilhelm Self=propelled farm machine
DE29518502U1 (en) * 1995-11-22 1996-12-05 Birle, Sigmund, 88239 Wangen Driverless transport system

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE116016C (en) *
DE1763005B2 (en) * 1967-03-22 1974-08-15 Jacques Henri Le Vesinet Jarret Joystick drive switch for electric vehicles
GB2134056A (en) * 1982-12-31 1984-08-08 Cecil James Watkins Folding, motorized wheelchair
US5135063A (en) * 1990-08-30 1992-08-04 Smucker Manufacturing, Inc. Power unit for driving manually-operated wheelchair
EP0490673A1 (en) * 1990-12-13 1992-06-17 Raymond Corporation Material handling vehicle steering system
DE4133060A1 (en) * 1991-10-04 1993-04-08 Mannesmann Ag DRIVE ARRANGEMENT FOR A MOTOR VEHICLE
WO1994008837A1 (en) * 1992-10-19 1994-04-28 Lmc Operating Corp. Battery operated tracked vehicle
DE4237764C1 (en) * 1992-11-09 1994-03-24 Siemens Ag Regulating driven wheel revs. of rail vehicle with front and rear bogies - involves comparing angle of deflection of bogies relative to vehicle longitudinal axis about deflection angle alpha and finding desired wheel revs. by equation
DE4303342A1 (en) * 1993-02-05 1994-08-11 Baumann R & Co Steering device for a vehicle
DE4342496A1 (en) * 1993-12-07 1995-06-08 Gerhard Heise Motorised wheelchair with separately driven wheels
DE19517571A1 (en) * 1994-05-17 1995-11-23 Stoll Maschf Gmbh Wilhelm Self=propelled farm machine
DE29518502U1 (en) * 1995-11-22 1996-12-05 Birle, Sigmund, 88239 Wangen Driverless transport system

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EHRHARD,P.: Das elektrische Getriebe von Magnet-Motor für PKW und Omnibusse. In: VDI Berichte Nr.878, 1991, S.611-622 *
FALLER,Ernst, STICHNOTE,Herbert: Elektrische Energietechnik für Rad und Kette. In: wt 11/93, S.56-61 *
HOFER,Klaus: Innovativer Linearantrieb ab Steckdose. In: TR Technische Rundschau, H.19, 1992, S.86-89 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012013596A1 (en) * 2012-07-07 2014-01-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for feeding electrical power to generator of electromechanical steering of vehicle i.e. motor car, involves generating energy by driving electric machine, and estimating generated amount of energy by using motor layer sensors

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