DE3437715C2 - - Google Patents
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- B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
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- B62D7/146—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by comprising means for steering by acting on the suspension system, e.g. on the mountings of the suspension arms
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges mit Vorder
rad-Lenkung und Eigenlenkausgleich für die Hinterachse, mit einem Lenkrad,
einer Druckfluidquelle und einer Einrichtung zum kontrollierten Schwenken
der Hinterachse in eine erste oder zweite Richtung beiderseits einer Mittel
stellung durch Druckfluid, das über ein von der Lenkungsbetätigung abhängiges
Steuerventil zugeführt wird, sowie einer Umschalteinrichtung zur Umschaltung
der Schwenkrichtung der Hinterachse bei einem vorgegebenen Wert eines
Betriebsparameters, insbesondere der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, sowie
eine Lenkvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
In der US-PS 44 40 254 wird ein Fahrzeug dieser Art mit Servolenkung an der
Vorderachse und einer Hinterachse gezeigt und beschrieben, deren Achsträger
in elastischen Blöcken oder Puffern an der Karosserie aufgehängt ist. Eine
derartige elastische, verhältnismäßig weiche Aufhängung ist erwünscht zur Unter
drückung einer Schwingungsübertragung zwischen der Achse und der Karosserie,
führt jedoch dazu, daß die Hinterachse beim Auftreten von Seitenführungs
kräften in einer Kurve seitlich ausweicht, so daß ein für die Fahrstabilität ungün
stiger Eigenlenkeffekt der Hinterachse austritt. Diesem Eigenlenkeffekt soll
nach der amerikanischen Patentanmeldung entgegengewirkt werden durch hydrau
lisch betätigte Stellmechanismen, die auf die elastischen Blöcke oder Puffer ein
wirken und bestrebt sind, die Achse entgegen der Wirkrichtung der auftretenden
Seitenführungskräfte zu verschieben, die Eigenlenkbewegung der Hinter
achse also zu kompensieren. Darüber hinaus zeigt die US-PS die zusätzliche
Möglichkeit auf, die hydraulischen Stellglieder im Sinn einer Überkompensation
oder auch einer Verstärkung der Eigenlenkbewegung der Hinterachse einzusetzen
und damit gezielte Lenkeffekte zu erreichen, wie etwa eine Verkleinerung
des Wendekreises bei niedrigen Geschwindigkeiten durch Verstärkung des
Eigenlenkeffekts und eine Verringerung der Übersteuerungsneigung bei höheren
Geschwindigkeiten durch Kompensation oder Überkompensation des Eigen
lenkeffekts.
Dies erfordert eine Richtungsänderung der Hinterräder von einer zunächst in
bezug auf die Vorderräder gegensinnigen zu einer ab einer vorgegebenen
Geschwindigkeit erforderlichen gleichsinnigen Stellung. Diese Richtungsände
rung erfolgt nach der US-PS, beispielsweise in Fig. 4, durch ein Richtungs
umschaltventil, das die Fluidströme zu den doppelt wirkenden Stellgliedern der
Hinterachse umkehrt.
Die DE-OS 31 45 614 zeigt zwar eine Hinterradlenkung im eigentlichen Sinne,
wie sie beispielsweise von verschiedenen japanischen Herstellern angeboten
wird, ist jedoch zumindest insoweit mit der vorliegenden Erfindung vergleich
bar, als auch dort die Hinterradlenkung nur bei niedrigen Geschwindigkeiten zur
Verkleinerung des Wendekreises ausgenutzt wird und bei höheren Geschwin
digkeiten durch Umschaltung der Richtung der Hinterräder in die Richtung der
Vorderräder eine Verringerung der Übersteuerungsneigung bewirken soll.
In beiden Fällen erfolgt die Richtungsumschaltung gewissermaßen unter Last,
indem die Fluidzufuhr zu den doppelt wirkenden Stellgliedern der Hinterachse
schlagartig umgekehrt und das auf der Ablaufseite befindliche Fluid durch
Zustrom des Fluids auf der anderen Seite rasch und zwangsweise ausgetrieben wird.
Dabei hat sich gezeigt, daß durch Fluidreste, die nach der Umschaltung in den
Stellgliedern der Hinterräder verbleiben und durch das zuströmende Fluid auf
der anderen Seite ausgepreßt werden müssen, ein stoßartiger Richtungswechsel
herbeigeführt werden kann, der zu einem unangenehmen und unsicheren
Fahrgefühl führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lenkein
richtung derart fortzubilden, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Para
meters, insbesondere einer vorgegebenen Geschwindigkeit, der Richtungs
wechsel der Hinterräder weich und gleichmäßig durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Lenkeinrichtung der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß die Betätigung des Steuerventils lenkkraftabhängig erfolgt und
daß die Zufuhr von Druckfluid von der Druckfluidquelle über das Steuerventil zu
der Schwenkeinrichtung der Hinterachse bei dem vorgegebenen Wert des Para
meters im wesentlichen unterbrochen und die Schwenkrichtung der Hinter
achse zwischen der ersten und zweiten Richtung bei dieser Unterbrechung der
Fluidzufuhr durchgeführt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbei
spiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenksystemes;
Fig. 2 ein hydraulisches Steuerschema zu dem System von Fig. 1;
Fig. 3A bis 3C grafische Darstellungen von geschwindigkeits
abhängigen Betriebskennlinien des Ausführungsbei
spiels nach Fig. 1,
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in
einer der von Fig. 1 ähnlichen schematischen Dar
stellung,
Fig. 5A, 5B, 5C grafische Darstellungen abgewandelter Betriebs
kennlinien zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1,
Fig. 6A, 6B, 6C andere abgewandelte Betriebskennlinien zu dem
Ausführungsbeispiel von Fig. 1,
Fig. 7, 8 und 9 schematische Darstellungen eines dritten Aus
führungsbeispiels der Erfindung in drei verschiede
nen Betriebsphasen,
Fig. 10 und 11 schematische Darstellungen je eines vierten
und eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung,
und
Fig. 12A, 12B, 12C grafische Darstellungen geschwindigkeits
abhängiger Betriebskennlinien zu dem dritten Ausfüh
rungsbeispiel gemäß Fig. 7 bis 9.
Das als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Fig. 1
schematisch dargestellte Lenksystem ist in ein hier nur durch
seinen Aufbau 11 angedeutetes Kraftfahrzeug einbezogen, welches
auf zwei lenkbaren Vorderrädern 12L, 12R und zwei Hinterrädern
13L, 13R rollt. Die freien Enden von zwei an jeweils einem der
Vorderräder 12L, 12R gehaltenen Lenkarmen 14L, 14R sind über
je eine gelenkig befestigte Verbindungsstange 15L bzw. 15R mit
den entgegengesetzten Enden einer Zahnstange 16 verbunden, in
deren Verzahnung ein über eine Lenksäule 18 mit einem Lenkrad
19 verbundenes Ritzel 17 eingreift.
An einem an seinen beiden Enden über elastische schwingungs
isolierende Stützelemente 23R, 23L unter dem Fahrzeugaufbau 11
elastisch befestigten Hinterachsquerträger 22 sind die Hinter
räder 13L, 13R einzeln über je einen Dreiecklenker 21L bzw. 21R
schwenkbar aufgehängt. Je ein am Aufbau 11 befestigter Bolzen
24L, 24R hält und durchsetzt das ihm zugeordnete elastische
Stützelement 23L bzw. 23R so, daß der Hinterachsquerträger 22
gegenüber dem betreffenden Bolzen 24L bzw. 24R isoliert ist.
Ein an dem Hinterachsquerträger 22 festgeschraubtes Ausgleich
getriebegehäuse 25 ist mittels eines elastischen Stützelements
26, das ein am Aufbau 11 befestigter Bolzen 27 durchsetzt,
gegenüber dem Bolzen 27 isoliert elastisch am Aufbau 11 abge
fangen. Ein in dem Gehäuse 25 enthaltenes Differential- oder
Ausgleichgetriebe (nicht dargestellt) ist über jeweils eine
Triebwelle 28L, 28R mit jeweils einem der Hinterräder 13L bzw.
13R verbunden.
Eine durch eine Steuereinheit 43 in Bezug auf ihre Förder
menge kontrollierte erste Hydropumpe 29 entnimmt Fluid (Hydrau
liköl) einem Reservoir 30 und gibt Druckfluid über eine hy
draulische Leitung P1 an ein funktionsmäßig mit der Lenksäu
le 18 gekoppeltes erstes Steuerventil 31 ab, welches über eine
hydraulische Leitung P2 mit dem Reservoir 30 verbunden ist.
Außerdem ist das erste Steuerventil 31 über zwei hydraulische
Leitungen P3, P4 mit einem Betätigungszylinder 32 einer per se
bekannten Servolenkung 37 verbunden. Abhängig von einer Drehung
des Lenkrades 19 bzw. der dabei aufgewendeten Lenkkraft werden
vier variable Durchlässe 31a, 31b, 31c, 31d des ersten Steuer
ventils 31 so verändert, daß der Betätigungszylinder 32 dem
entsprechend mit Druckfluid aus der ersten Hydropumpe 29 ge
speist wird.
In einem an dem Aufbau 11 befestigten Zylindergehäuse 33 des
Betätigungszylinders 32 werden durch einen darin verschiebbaren
Kolben, der fest mit der Zahnstange 16 verbunden ist, zwei
entgegengesetzte Fluidkammern 35 und 36 gebildet. Abhängig
von einer durch das erste Steuerventil 31 veranlaßten Druck
differenz zwischen den beiden Fluidkammern 35, 36 entwickelt
der Betätigungszylinder 32 der Servolenkung 37, zu der außer
dem die erste Pumpe 29 mit dem Reservoir 30 und das erste
Steuerventil 31 gehören, eine von der am Lenkrad 19 aufge
wendeten Lenkkraft abhängige Unterstützungskraft zum Schwen
ken der Vorderräder. Das Lenkgetriebe 20 bildet zusammen mit
der Servolenkung 37 eine Vorderradlenkeinrichtung 49.
Ähnlich wird ein zweites Steuerventil 40 über eine Leitung P5
aus einer zweiten Hydropumpe 38, welche Hydrauliköl über eine
Leitung P6 aus einem Reservoir 39 bezieht und zur Kontrolle
ihrer abgegebenen Fördermenge elektrisch mit der Steuerein
heit 43 verbunden ist, mit Druckfluid gespeist. Vier hydrau
lische Stellglieder 41a, 41b, 41c und 41d sind in zwei Grup
pen unterteilt und über zwei entsprechende Leitungen P7 und
P8 hydraulisch an das zweite Steuerventil 40 angeschlossen.
Jedes der Stellglieder 41a bis 41d hat einen über eine Bolzen
verbindung an dem Aufbau 11 des Fahrzeugs schwenkbar befestig
ten Zylinderabschnitt und eine ähnlich schwenkbar an einem
gegenüberliegenden äußeren Endpunkt des Hinterachsquerträ
gers 22 befestigte Kolbenstange (keine Bezugszahlen). Durch
eine selektive Speisung der hydraulischen Stellglieder 41a bis
41d über vier ihnen jeweils zugeordnete variable Durchlässe
40a, 40b, 40c bzw. 40d des zweiten Steuerventils 40 mit von
der zweiten Pumpe 38 gefördertem Druckfluid in Abhängigkeit
von einer Drehung des Lenkrades 19 wird der gesamte Hinter
achsquerträger 22 unter elastischer Nachgiebigkeit der Stütz
elemente 23L, 23R um den Bolzen 27 als Drehpunkt geschwenkt.
Die zweite Pumpe 38 mit ihrem Reservoir 39, das zweite Steuer
ventil 40 und die Stellglieder 41a bis 41d bilden eine Ein
richtung zum Korrigieren des Kurvenfahrverhaltens oder Hinter
achskorrektureinrichtung 44, die zur besseren Erhaltung der
Übersicht hier nicht näher erläutert wird, weil sie bereits
in der oben angegebenen US-PS 44 40 254 beschrieben ist.
Zum Ändern der Richtung des Druckfluidstroms in den zu der
Hinterachskorrektureinrichtung 44 führenden Leitungen P7 und
P8 ist in den Verlauf dieser Leitungen ein durch elektrisch
mit der Steuereinheit 43 verbundene Elektromagnete 42a selek
tiv in eine erste Stellung I oder zweite Stellung II umschalt
bares Richtungssteuerventil 42 eingefügt. In der ersten Stel
lung I des Richtungssteuerventils sind die beiden Leitungen
P7, P8 kreuzweise, d. h. so geschaltet, daß ein z. B. auf Lei
tung P7 ankommender Fluidstrom hinter dem Richtungssteuerventil
42 über die Leitung P8 weitergeführt wird, und umgekehrt. In
der zweiten Stellung II des Richtungssteuerventils 42 wird
der in die Leitung P7 oder P8 eingespeiste Druckfluidstrom
über dieselbe Leitung weitergeführt. Im aktivierten Zustand
der Elektromagnete 42a nimmt das Richtungssteuerventil 42 die
zweite Stellung II ein.
Die Steuereinheit 43 ist um einen die Fahrgeschwindigkeit er
mittelnden und ein einer Geschwindigkeit V entsprechendes Sig
nal abgebenden Geschwindigkeitsfühler 45 angeschlossen und um
faßt in dem Beispiel gemäß Fig. 2 erste, zweite und dritte Steu
erschaltungen 46, 47 und 48. Durch die erste Steuerschaltung 46
wird die erste Pumpe 29 so geregelt, daß ihre Fördermenge ab und
über einem gegebenen Fahrgeschwindigkeitswert V0 geringer ist
als bei einer unter dem Wert V0 liegenden niedrigeren Geschwin
digkeit des Fahrzeugs. Durch die zweite Steuerschaltung 47 wird
die Fördermenge der zweiten Pumpe 38 abhängig von der Fahrge
schwindigkeit V nach der in Fig. 3A dargestellten Kennlinie
geregelt, und durch die dritte Steuerschaltung 48 werden die
Elektromagnete 42a selektiv so erregt oder abgeschaltet, daß
das Richtungssteuerventil abhängig von der Fahrgeschwindig
keit V jeweils gemäß Fig. 3B in einem niedrigen Geschwindig
keitsbereich die erste Stellung I und in einem hohen Geschwin
digkeitsbereich die zweite Stellung II einnimmt. Der gegebene
Geschwindigkeitswert V0 ist vorzugsweise zwischen 30 km/h und
60km/h gelegt.
Nachstehend wird das in Fig. 1 dargestellte Lenksystem im Be
trieb erläutert. Durch Drehung des Lenkrades 19 werden die Vor
derräder 12L, 12R gelenkt, und außerdem wird relativ zu der
am Lenkrad wirksamen Lenkkraft und von der Fahrgeschwindigkeit
abhängig ein kontrolliertes Schwenken der Hinterräder 13L, 13R
durchgeführt.
Wenn das Fahrzeug in einem unter dem gegebenen Wert V0 liegen
den Geschwindigkeitsbereich fährt und dabei durch eine nach
rechts auf das Lenkrad 19 wirkende Lenkkraft die Vorderräder
12L, 12R über das Lenkgetriebe 20 nach rechts eingeschlagen
werden, dann wird lenkkraftabhängig das erste Steuerventil 31
für die Servolenkung 37 in einen Zustand gebracht, bei dem die
variablen Durchlässe 31a, 31d verengt und die anderen beiden
variablen Durchlässe 31b, 31c so erweitert sind, daß von der
ersten Hydropumpe 29 gefördertes Druckfluid in die Fluidkam
mer 36 des Betätigungszylinders 32 mit einem höheren Druck ein
strömt als in die andere Kammer 35. Dadurch entsteht durch eine
entsprechende Druckdifferenz am Kolben eine auf die Zahnstange
16 quer zur Fahrzeuglängsrichtung wirkende Lenkunterstützungs
kraft, welche die Vorderräder 12L, 12R so nach rechts verstellt,
daß die Lenkkraft kleiner wird. Durch die erläuterte Förder
charakteristik der ersten Pumpe 29 kann der Betätigungszylinder
bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten eine größere Lenkunter
stützungskraft entwickeln als bei höheren Geschwindigkeiten.
In der erläuterten Situation wird das zweite Steuerventil 40
für die Hinterachskorrektureinrichtung 44 lenkkraftabhängig
in einen ähnlichen Zustand versetzt, bei dem die variablen
Durchlässe 40a, 40d verengt und die anderen beiden variablen
Durchlässe 40b, 40c so erweitert werden, daß im direkt ange
schlossenen Abschnitt der Leitung P8 ein höherer Fluiddruck
herrscht als im benachbarten Abschnitt der Leitung P7. In dem
vorhandenen niedrigen Geschwindigkeitsbereich nimmt die Förder
menge Q2 der zweiten Pumpe 38 mit Annäherung an den gegebenen
Geschwindigkeitswert V0 gemäß Kurve von Fig. 3A ab, und das
Richtungssteuerventil 42 steht in der ersten Stellung I, so daß
die Stellglieder 41a, 41d mit einem höheren Fluiddruck ge
speist werden als die anderen beiden Stellglieder 41b, 41c.
Dadurch wird eine gewisse Verdrehung des Hinterachsquerträ
gers 22 gegen den Uhrzeigersinn um den Bolzen 27 und ein ent
sprechendes Schwenken der Hinterräder 13L, 13R nach links er
zielt, also entgegengesetzt zu dem vorhandenen Vorderradlenk
einschlag. Da die zweite Pumpe 38 ihr Druckfluid gemäß der Kurve
von Fig. 3A abgibt, wird der Schwenkwinkel (Grad/kg) der Hin
terräder 13L, 13R relativ zu der am Lenkrad 19 wirkenden Lenk
kraft mit abnehmender Fahrgeschwindigkeit V größer.
Wenn die Fahrgeschwindigkeit zunimmt und den gegebenen Wert V0
erreicht hat, ist die Fördermenge der zweiten Pumpe 38 an
nähernd null geworden, so daß auch der Schwenkwinkel der Hin
terräder 13L, 13R relativ zu der am Lenkrad 19 wirksamen Lenk
kraft gemäß Fig. 3C null wird. Die Hinterräder 13L, 13R werden
also jetzt auch bei eingeschlagenem Lenkrad 19 nicht geschwenkt.
Wenn der gegebene Geschwindigkeitswert V0 überschritten wird
und das Richtungssteuerventil 42 durch Aktivierung der Mag
nete 42a in seine zweite Stellung II (s. Fig. 3B) gebracht
worden ist, kann es trotz vorhandenem Lenkradeinschlag zu
keiner schlagartigen Reaktion durch hydraulische Beeinflus
sung der Hinterräder 13L, 13R kommen, und folglich bleibt die
Stabilität des Fahrzeugs in der Kurvenfahrt erhalten.
Wenn sich das Fahrzeug dagegen in dem oberen Geschwindigkeits
bereich und nicht langsamer als mit dem gegebenen Wert V0 be
wegt, das Richtungssteuerventil 42 demgemäß die zweite Stel
lung II (s. Fig. 3B) einnimmt, und wenn in einer solchen Si
tuation eine Drehung des Lenkrades 19 nach rechts erfolgt,
dann erhalten die Stellglieder 41b, 41c Fluid mit einem höhe
ren Druck und die Stellglieder 40a und 40d Fluid mit geringe
rem Druck zugeführt. Dadurch wird der Hinterachsquerträger 22
im Uhrzeigersinn um den Bolzen 27 verdreht und die Hinterrä
der 13L, 13R dabei nach rechts, d. h. in die gleiche Richtung
wie die Vorderräder 12L, 12R geschwenkt. Durch diesen Effekt
wird das Kurvenfahrverhalten des Fahrzeugs bei hohen Geschwin
digkeiten verbessert. Da die Fördermenge Q2 der zweiten Hydro
pumpe 38 nach der Regelkennlinie mit steigender Geschwindig
keit V zunimmt, steigt auch der Schwenkwinkelbetrag der Hin
teräder 13L, 13R in Relation zur Lenkkraft nach Fig. 3C mit
wachsender Geschwindigkeit an; dieser Effekt trägt zur Stabi
lisierung des Fahrzeugs bei schneller Kurvenfahrt bei.
Einem mit dem zuvor erläuterten ersten Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Lenksystems ausgerüsteten Fahrzeug wird im
Langsamfahrbereich, wo das Schwenken der Hinterräder gegenläu
fig zur Lenkeinschlagrichtung der Vorderräder erfolgt, eine
Tendenz zum Übersteuern und ein verkleinerter Wendekreisdurch
messer verliehen. Bei höheren Geschwindigkeiten dagegen erfolgt
das Schwenken der Hinterräder automatisch in die dem Lenkrad
einschlag entsprechende gleiche Richtung, dem Fahrzeug wird
dadurch eine Tendenz zum Untersteuern verliehen, welche zur
Verbesserung der Fahreigenschaften und Stabilisierung des
Fahrzeugs beiträgt. Da der Richtungswechsel der Schwenkrich
tung der Hinterräder gemäß Fig. 3A bis 3C in einem Bereich er
folgt, bei dem die der Hinterachskorrektureinrichtung zuge
führte Fluidmenge auf null reduziert wird und die Hinterräder
somit keiner Drehung des Lenkrads folgen können, werden ab
rupte Änderungen im Kurvenfahrverhalten des Fahrzeugs in Ver
bindung mit Lenkradbewegungen vermieden. Das Fahrzeug wird
fahrstabil durch die Kurve geführt.
Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel ist dem
vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiel ähnlich;
es hat zusätzliche Flußsteuerventile 50 und 51 zum Beeinflus
sen der Fluidfördermengen der ersten und zweiten Hydropumpen
29 und 38, welche in diesem Fall hinsichtlich ihrer Fluid
fördermengen selbst nicht regulierbar sein müssen. Das erste
Flußsteuerventil 50 befindet sich in einer die Leitungen P1
und P2 miteinander verbindenden ersten Bypassleitung 52 und
ermöglicht einen kontrollierten Fluidrückstrom von der ersten
Hydropumpe 29 in das Reservoir 30, und das in einer die Lei
tungen P5 und P6 miteinander verbindenden zweiten Bypasslei
tung 53 angeordnete zweite Flußsteuerventil 51 ermöglicht ei
nen kontrollierten Fluidrückstrom von der zweiten Hydropumpe
38 in das Reservoir 39.
Beide Flußsteuerventile 50, 51 sind druckkompensierte Ausfüh
rungen und werden durch die Steuereinheit 43 über elektrische
Leitungen in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit V ange
steuert. Das erste Flußsteuerventil 50 wird durch die Steuer
einheit 43 so angesteuert, daß im oberen Geschwindigkeits
bereich des Fahrzeugs mehr Druckfluid über die erste Bypass
leitung 52 zurückfließt als im niedrigen Geschwindigkeitsbe
reich, damit durch eine entsprechend reduzierte Druckfluid
zuführung zu dem ersten Steuerventil 31 der Servolenkung in
dem oberen Geschwindigkeitsbereich die von der Servolenkung 37
bei schneller Fahrt aufgebrachte Lenkunterstützungskraft klei
ner ist als bei langsamer Fahrt. Davon abweichend wird das
zweite Flußsteuerventil 51 durch die Steuereinheit 43 so an
gesteuert, daß dem zweiten Steuerventil 40 von der zweiten Hy
dropumpe 38 Druckfluid mit der in Fig. 3A dargestellten För
dermengenkennlinie zugeführt und der Schwenkwinkel der Hinter
räder 13L, 13R abhängig von der am Lenkrad 19 wirkenden Lenk
kraft und außerdem in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit V
kontrolliert wird.
Für das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Lenksystem be
steht außerdem die Möglichkeit, durch Regelung der Abgabe- oder
Fördermenge von der zweiten Hydropumpe 38 über das Richtungs
steuerventil 42 zur Hinterachskorrektureinrichtung 44 abgege
benen Druckfluids nach einer in Fig. 5A dargestellten anderen
bzw. änderbaren Kennlinie (dazu gehören auch die Kennlinien
von Fig. 5B, Fig. 5C) statt nach der oben erläuterten Charakte
ristik von Fig. 3A bis 3C relativ zu der am Lenkrad 19 wirken
den Lenkkraft andere Schwenkwinkelwerte der Hinterräder 13L, 13R
zu erzielen. Beispielsweise kann durch eine manuelle Verstel
lung die von der zweiten Pumpe 38 dem zweiten Steuerventil 40
zugeführte Fluid-Fördermenge Q2 innerhalb eines zwischen den
in Fig. 5 durchgehend und unterbrochen gezeichneten Kennlinien
liegenden Bereichs verändert und damit jeweils bei gleicher
Lenkkraft am Lenkrad 19 ein anderer Schwenkwinkel der Hinter
räder 13L, 13R erreicht werden. Durch eine derartige Änderung
der Fluid-Fördercharakteristik ist es möglich, das erfindungs
gemäße Lenksystem beispielsweise an ganz unterschiedliche Arten
von Fahrzeugen anzupassen und damit der Erfindung einen erwei
terten Anwendungsbereich zu eröffnen.
Die Regelung der dem zweiten Steuerventil 40 zuzuführenden
Druckfluid-Fördermenge kann auch nach den in Fig. 6A, 6B, 6C
dargestellten Kennlinien mit veränderbarem Geschwindigkeits
bezugswert erfolgen, d. h. der Punkt der Fördermengenkenn
linie in Fig. 6A, bei dem die Fördermenge auf zumindest an
nähernd null reduziert wird, kann innerhalb eines sich z. B.
von 30 km/h bis 60 km/h (V0′ ≦ V0 ≦ V0′′) erstreckenden Geschwin
digkeitsbereichs z. B. manuell verlagert werden. Diese Regel
charakteristik gestattet eine Freizügigkeit bei der Auslegung
der Hinterachsbeeinflussung, denn der von der am Lenkrad 19
aufgewendeten Lenkkraft abhängige Schwenkwinkel der Hinterrä
der 13L, 13R ist in dem durch die drei dargestellten Kurven
in Fig. 6 eingegrenzten Bereich variabel.
Ein in den Fig. 7, 8 und 9 in verschiedenen Betriebsphasen
als drittes Ausführungsbeispiel dargestelltes erfindungsgemäßes
Lenksystem hat - abweichend von zuvor erläuterten Ausführungen
- keine Servolenkung. Dafür ist mit der Lenksäule 18 eine
Lenkwinkelabtasteinheit 60 gekoppelt, die ein dem Lenkwinkel
oder Drehwinkel des Lenkrads 19 (z. B. relativ zu dessen Gerade
ausstellung) entsprechendes elektrisches Signal über eine elek
trische Verbindung an eine Steuereinheit 61, welche durch Abga
be eines entsprechenden Stellsignals in Abhängigkeit von dem
Signal der Abtasteinheit 60 das hier mit 42′ bezeichnete Rich
tungssteuerventil in die zugeordnete erste Stellung I oder zwei
te Stellung II umschaltet, abgibt.
Zum kontrollierten Schwenken des Hinterachsquerträgers 22 um
den Bolzen 27 nahe dem Ausgleichgetriebegehäuse 25 sind bei
dem dritten Ausführungsbeispiel je ein erster und zweiter hy
draulischer Stellzylinder 62A, 62B zwischen dem Fahrzeugauf
bau 11 und dem zugeordneten Ende des Hinterachsquerträgers 22
angeordnet. In einem mittels einer Gelenkverbindung am Aufbau 11
befestigten Zylinder 63a des ersten Stellzylinders 62A befin
det sich ein beweglicher und den Zylinderinnenraum in erste
und zweite Fluidkammern 65a, 66a unterteilender Kolben 64a,
dessen Kolbenstange nahe dem elastischen Stützelement 23L ge
lenkig mit dem zugeordneten Ende des Hinterachsquerträgers 22
verbunden ist. Der zweite Stellzylinder 62B hat den gleichen
Aufbau mit einem Zylinder 63d, Kolben 64b, Fluidkammern 65b
und 66b und befindet sich am entgegengesetzten Ende des Hin
terachsquerträgers 22 bei dem elastischen Stützelement 23R.
Die Fluidkammer 65a des ersten Stellzylinders 62A ist über
die Leitung P7 und die Fluidkammer 66b des zweiten Stellzy
linders 62B über die Leitung P8 mit dem Richtungssteuerventil
42′ verbunden.
Das Lenksystem ist in Fig. 7 bei Geradeausfahrt, in Fig. 8
mit einem leichten Lenkradeinschlag nach links und in Fig. 9
in einer Situation mit starkem Lenkradeinschlag nach links
dargestellt.
Wenn gemäß Fig. 8 das Lenkrad 19 um einen geringen Winkelbe
trag, der kleiner ist als ein in Fig. 12A angegebener gegebe
ner Winkelwert α0, nach links beziehungsweise gegen den Uhr
zeigersinn verdreht wird, dann werden zwangsläufig die vari
ablen Durchlässe 40b, 40c des Steuerventils 40 enger und die
anderen beiden variablen Durchlässe 40a und 40d größer, so
daß über die Leitung P7 und über das gemäß Fig. 12B in der
ersten Stellung I befindliche Richtungssteuerventil 42′ in
die Fluidkammern 65a des ersten Stellzylinders 62A und 66b
des zweiten Stellzylinders 62B Hydraulikfluid mit höherem
Druck geleitet wird als durch die andere Leitung P8 zu den
Fluidkammern 66a und 65b der Stellzylinder. Durch die dabei
auftretenden Differenzdrücke wirkt der Kolben 64a des ersten
Stellzylinders 62A schiebend und der Kolben 64b des zweiten
Stellzylinders 62B ziehend auf das zugeordnete Ende des Hin
terachsquerträgers 22, und dieser wird dank der elastischen
Nachgiebigkeit der Stützelemente 23L, 23R gemäß Fig. 8 etwas
gegen den Uhrzeigersinn geschwenkt. Die dadurch erzielte
leichte Schwenkung der Hinterräder 13L, 13R um den Bolzen 27
gegen den Uhrzeigersinn verleiht dem Fahrzeug eine Untersteue
rungstendenz. Unter der Kontrolle der von der Lenkwinkel
abtasteinheit 60 signalabhängigen Steuereinheit 61 wird die
Fördermenge der Hydropumpe 38 so geregelt, daß sie nach der
Kurve von Fig. 12A abnimmt, wenn der Lenkradeinschlagwinkel
sich dem gegebenen Winkelwert α0 nähert; bei diesem Wert ist
die Pumpenfördermenge annähernd null. Folglich wird bei dem
gegebenen Lenkwinkelwert α0 der Differenzdruck zwischen den
beiden Fluidkammern der beiden Stellzylinder 62A, 62B so klein,
daß die Kolben in die Neutralstellung zurückkehren und die
Hinterräder 13L, 13R ihre Geradeausstellung einnehmen. In
dieser Betriebsphase wird das Richtungssteuerventil 42′ von
der ersten Stellung I in die zweite Stellung II (s. Fig. 12B)
umgeschaltet.
Wenn der Einschlagwinkel des Lenkrades 19 größer als der ge
gebene Winkelwert α0 ist, wird die Hydropumpe 38 durch die
Steuereinheit 61 gemäß Fig. 12A auf ansteigende Fluidförder
menge geregelt. Bei einem nahe dem gegebenen Winkelwert α0
liegenden Einschlag des Lenkrades 19 befinden sich also die
Hinterräder 13L, 13R im wesentlichen in der parallel zur
Längsachse des Aufbaus 11 verlaufenden Neutralstellung gemäß
Fig. 7, auch wenn das Lenkrad 19 etwas nach links oder rechts
eingeschlagen ist.
Wenn das Lenkrad 19 über den gegebenen Winkelwert α0 hinaus
stärker nach links bzw. gegen den Uhrzeigersinn eingeschla
gen worden ist und das Richtungssteuerventil 42′ folglich
durch die Steuereinheit 61 in die zweite Stellung II umge
schaltet ist, dann werden die Fluidkammern 66a und 65b mit
einem höheren Fluiddruck beaufschlagt als die anderen beiden
Fluidkammern 65a und 66b der beiden Stellzylinder 62A, 62B.
Durch den entstandenen Zylinder-Differenzdruck ist der Hinter
achsquerträger 22 gemäß Fig. 9 im Uhrzeigersinn (entgegen
gesetzt zu der Situation von Fig. 8) verdreht und dadurch
dem Fahrzeug eine Tendenz zum Übersteuern verliehen worden.
Gemäß Fig. 12A wird die Hydropumpe 38 so geregelt, daß sie
oberhalb des gegebenen Winkelwerts α0 die Fördermenge des
dem Steuerventil 40 zugeführten Druckfluids pro Lenkwinkel
einheit stärker ansteigen läßt als unterhalb des gegebenen
Winkelwerts α0. In der Situation von Fig. 9 werden folglich
die Hinterräder 13L, 13R bei einem bestimmten Lenkradein
schlag stärker in die zu den Vorderrädern 12L, 12R entgegen
gesetzte Richtung geschwenkt als das bei gleicher Schwenk
richtung gemäß Fig. 8 der Fall ist. Diese Charakteristik ist
in Fig. 12C wiedergegeben.
Ein in Fig. 10 dargestelltes viertes Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist der zuvor erläuterten dritten Lenksystem-Aus
führung weitgehend ähnlich, mit dem Unterschied, daß in Fig. 10
keine besonderen hydraulischen Stellzylinder für die Hinter
achskorrektureinrichtung 44 vorhanden sind. Statt dessen sind
durch in die elastischen Stützelemente eingeformte und an die
Hydraulik angeschlossene Hohlräume entsprechende Fluidkammern
gebildet. Dementsprechend enthält das Stützelement 23L erste
und zweite Fluidkammern 70a, 71a und das andere Stützelement
23R erste und zweite Fluidkammern 70b und 71b, die jeweils
gemäß Fig. 10 mit der zugeordneten hydraulischen Leitung P7
bzw. P8 direkt verbunden sind. Somit werden die elastischen
Stützelemente 23L und 23R direkt als Stellglieder zum Schwen
ken der Hinterräder 13L und 13R ausgenutzt.
Ein in Fig. 11 als fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestelltes Lenksystem unterscheidet sich gegenüber dem
dritten Ausführungsbeispiel durch die Anordnung eines Fluß
steuerventils 72 in einer Bypassleitung 53, welche die von
der Hydropumpe 38 zum Steuerventil 40 führende Leitung P5 mit
der vom Steuerventil 40 zum Reservoir 39 führenden Leitung P6
verbindet. Das Flußsteuerventil 72 ist über eine elektrische
Leitung mit der Steuereinheit 61 verbunden und wird durch die
Steuereinheit 61 in Bezug auf ihre an das Steuerventil 40
abzugebende Fluidfördermenge so geregelt, daß die Fördermenge
der Pumpe 38 bei einem gegebenen Lenkwinkelwert α0 wie bei
dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 auf null reduziert wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 11 besteht eine größere
Freizügigkeit in der Wahl des gegebenen Lenkwinkelwerts.
Bei allen vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen der Er
findung erfolgt die Kontrolle der Hinterachskorrektur bzw.
Schwenkung der Hinterräder 13L, 13R in Abhängigkeit von der
am Lenkrad 19 aufgewendeten Lenkkraft oder von einem Lenkrad
einschlagwinkel; die Kontrolle kann aber auch abhängig von
anderen Betriebsparametern erfolgen.
Wenn auch bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen
der Schwenkrichtungswechsel der Hinterräder 13L, 13R in die
gleiche oder entgegengesetzte Richtung relativ zur Auslenkung
der Vorderräder 12L, 12R als von der Fahrgeschwindigkeit oder
von einem Lenkradeinschlagwinkel abhängig beschrieben worden
ist, so ist es im Rahmen der Erfindung durchaus möglich, den
Richtungswechsel der Hinterradschwenkung auch in eine Abhän
gigkeit von anderen Betriebsparametern durchzuführen. Ferner
kann es möglich sein, daß der Fahrer durch Abgabe eines elek
trischen Signals über eine Bedienungstafel selbst den Zeit
punkt für einen gewünschten Richtungswechsel der Hinterrad
schwenkrichtung bestimmt. Bei allen diesen Möglichkeiten ist
vorgesehen, daß das Lenksystem den Richtungswechsel der Hin
terrad-Schwenkrichtung mit einer Betriebsphase der Hydraulik
koordiniert, bei der die der Hinterachskorrektureinrichtung
zugeführte Fluidmenge im wesentlichen auf null reduziert ist.
Claims (6)
1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit Vorderrad-Lenkung und Eigen
lenkausgleich für die Hinterachse, mit einem Lenkrad, einer Druckfluidquelle
und einer Einrichtung zum kontrollierten Schwenken der Hinterachse in eine
erste und zweite Richtung beiderseits einer Mittelstellung durch Druckfluid,
das über ein von der Lenkungsbetätigung abhängiges Steuerventil zugeführt
wird, sowie einer Umschalteinrichtung zur Umschaltung der Schwenkrichtung
der Hinterachse bei einem vorgegebenen Wert eines Betriebsparameters, insbe
sondere der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß
die Betätigung des Steuerventils (40) lenkkraftabhängig erfolgt und daß die
Zufuhr von Druckfluid von der Druckfluidquelle (38) über das Steuerventil (40) zu
der Schwenkeinrichtung (44) der Hinterachse bei dem vorgegebenen Wert des
Parameters (V₀) im wesentlichen unterbrochen und die Schwenkrichtung der
Hinterachse zwischen der ersten und zweiten Richtung bei dieser Unter
brechung der Fluidzufuhr durchgeführt wird.
2. Lenkvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, für
Fahrzeuge mit Vorderrad-Lenkung und Eigenlenkausgleich für die Hinterachse,
mit einem Lenkrad, einer Druckfluidquelle (38, 39), einer Einrichtung (44) zum
kontrollierten Schwenken der Hinterachse durch Einwirkung auf elastische
Stützelemente (23L, 23R) der Hinterachse mit Hilfe des von der Druckfluidquelle
(38, 39) zugeführten Druckfluids, einem Steuerventil (40) zum Zuführen des
Druckfluids zu der Schwenkeinrichtung (44) in Abhängigkeit von der Betätigung
des Lenkrades und zum Rückführen des nicht benötigten Druckfluids in einen
Behälter (39) sowie einen Richtungssteuerventil (42) zur Umschaltung des
Fluidstroms zur Schwenkeinrichtung bei einem vorgegebenen Wert eines
Betriebsparameters, insbesondere der Geschwindigkeit und damit zur Änderung
der Schwenkrichtung der Hinterachse von einer ersten in eine zweite Richtung
beiderseits einer Mittelstellung, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer
ventil (40) das Druckfluid der Schwenkeinrichtung (44) in Abhängigkeit von der
an den Vorderräder auftretenden Lenkkraft zuführt und daß eine Steuerein
richtung (43, 51, 53, 61, 72) vorgesehen ist, durch die bei dem vorgegebenen
Parameter zugleich die Fluidabgabe der Druckfluidquelle (38, 39) im wesentlichen
eingestellt und die Umschaltung des Richtungssteuerventils (42) zur Änderung
der Schwenkrichtung der Hinterachse durchgeführt wird.
3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung (43) eine die Fluidabgabe der Druckfluidquelle (38) kontrollierende
erste Steuerschaltung (47), die die Fluidzufuhr zu der Schwenkein
richtung nach einer Kennlinie bei der vorgegebenen Geschwindigkeit auf Null
reduziert, und eine das Richtungssteuerventil (42) bei der vorgegebenen
Geschwindigkeit zwischen einer ersten und zweiten Stellung umschaltende
Steuerschaltung (48) enthält.
4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Verringerung der Fluidabgabe der Druckfluidquelle (38, 39) bei zunehmender
Geschwindigkeit ein Flußsteuerventil (51) vorgesehen ist.
5. Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Einstellung der Fluidabgabe der Druckfluidquelle (38, 39) bei der vorgegebenen
Geschwindigkeit das Flußsteuervenil (51) und zur Verringerung der Fluidab
gabe mit steigender Geschwindigkeit ein weiteres Flußsteuerventil (50)
vorgesehen ist.
6. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Betriebsparameter der Lenkwinkel ist.
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