DE3510536C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vierrad-Lenksystem für Fahrzeuge mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem Vierrad-Lenksystem nach dem Stand der Technik gemäß § 3 Abs. 2 PatG (DE-OS 34 38 021) wirkt eine vom Lenkrad betätigbare Verbindungs­ welle auf ein Betätigungselement für die Spurstangen, welches von einer Gelenkwelle verschwenkt werden kann. Die Gelenk­ welle kann in ihrer Neigung relativ zur Längsachse der Ver­ bindungswelle durch eine Einrichtung zur Veränderung des Neigungswinkels eingestellt werdcn. Bei einem Neigungswin­ kel Null dreht sich die Gelenkwelle in dem Betätigungselement ohne dieses zu verschwenken. Bei einer von Null verschiedenen Neigung der Gelenkwelle führt diese zugleich mit der Drehung um ihre Achse auch eine Kreisbewegung aus, durch die das Betätigungselement entsprechend dem Ausmaß der Kreisbewegung verschwenkt wird. Durch diese Verschwenkung werden die Spurstangen betätigt und die Hinterräder ein­ geschlagen.

Zur Veränderung des Neigungswinkels der Gelenkwelle sind ein Stellmotor, eine auf der Gewindespindel des Stell­ motors axial bewegbare Kugelmutter und ein von der Kugel­ mutter betätigbarer Lenker vorgesehen, der am Ende der Gelenkwelle angreift.

Nachteilig an diesem bekannten Vierrad-Lenksystem ist, daß zugleich mit einer Änderung des Hinterrad-Lenk­ verhältnisses beim Einschlagen der Hinterräder auch Vorspur-Änderungen auftreten. Denn die Spurstangen werden mit der Änderung des Neigungswinkels der Gelenk­ welle über das mit dieser verbundene Betätigungselement nach oben oder unten verstellt und verändern daher ent­ sprechend die Spur. Dies ist unerwünscht, weil Spur­ änderungen sich auf das Fahrverhalten auswirken und in diesem Fall nicht kontrollierbar sind.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß beim Ein­ schlagen der Hinterräder zugleich mit den Vorder­ rädern der Einschlagwinkel an den Hinterrädern bei einer Lenkung nach links ein anderer als bei einer Lenkung nach rechts ist, so daß das Fahrver­ halten in Links- bzw. Rechtskurven unterschiedlich ist. Denn mit einer Drehung der Gelenkwelle wird auch die Kugelmutter auf der Gewindespindel verdreht und damit axial verstellt. Die Axialverstellung wirkt aber wiederum zurück im Sinn einer Änderung des Neigungs­ winkels der Gelenkwelle und zwar unterschiedlich je nach Links- oder Rechtsdrehung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ver­ bessertes Vierrad-Lenksystem zu schaffcn, bei dem ein unerwünschtes Fahrverhalten des Fahrzeuges auf­ grund einer Änderung im Hinterrad-Lenkverhältnis während der Betätigung des Lenkrades vermieden werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Vierrad-Lenksystem ist die Einrichtung zur Veränderung des Neigungswinkels von der mit dem Lenkrad verbundenen Betätigungseinrichtung getrennt, so daß die vorstehend geschilderten Nachteile des Vierrad-Lenksystems nach dem Stand der Technik nicht auftreten.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungs­ gemäßen Vierrad-Lenksystems;

Fig. 2 eine maßstäblich vergrößerte schematische Dar­ stellung eines Ausführungsbeispieles für einen Mechanismus zur Veränderung des Lenkverhältnisses, der in dem Vierrad-Lenksystem des Ausführungs­ beispiels zur Anwendung kommt;

Fig. 3, 4 maßstäblich vergrößerte Schnittansichten eines Teils des Mechanismus zur Veränderung des Lenk­ verhältnisses gemäß Fig. 2;

Fig. 5 eine maßstäblich vergrößerte Draufsicht auf einen Teil des Mechanismus gemäß Fig. 2;

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschau­ lichung eines Beispiels für eine Steuerung des Hinterrad-Lenkverhältnisses;

Fig. 7, 8 Darstellungen zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Schwenkwinkel des Lenkerelements, der Neigung der Schwenkebene des Lenkerelements und des Ausmaßes der Gleitbewegung des beweglichen Elements;

Fig. 9 ein Blockschaltbild des Steuer-Schaltkreises zur Steuerung des Hinterrad-Lenkverhältnisses in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, und

Fig. 10 eine Teil-Schnittansicht eines weiteren Ausführungs­ beispiels für einen Fühler zur Erfassung des Drehwinkels am Lenkrad.

In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 1 R und 1 L ein rechtes bzw. ein linkes Vorderrad, die mit einem Einschlagmechanismus A für die Vorderräder verbunden sind. Entsprechend sind ein rechtes bzw. linkes Hinterrad 2 R bzw. 2 L mit einem Einschlag­ mechanismus B für die Hinterräder verbunden.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Vorderrad- Einschlagmechanismus A im wesentlichen aus rechten und linken Spurhebeln 3 R bzw. 3 L, rechten und linken Spurstangen 4 R bzw. 4 L und einer Übertragungsstange 5, die die Spurstangen 4 R, 4 L miteinander verbindet. Der Vorderrad-Einschlagmechanismus A ist mit einem Lenkmechanismus C verbunden, der in dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel eine Zahnstangenlenkung ist. Dementsprechend ist die Übertragungsstange 5 als Zahnstange 6 ausgebildet, die mit einem Ritzel 7 an einer Lenkwelle 8 in Eingriff steht. Die Lenkwelle 8 wird in Abhängigkeit von der Drehbewegung eines Lenkrades 9 verdreht. Bei einer Drehung des Lenkrades 9 nach rechts wird die Übertragungsstange 5 (in Fig. 1) nach links bewegt, so daß dadurch die beiden Spurhebel 3 R, 3 L um ihre jeweiligen Schwenkzentren 3 R′ und 3 L′ im Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Daraus folgt ein Einschlag der Vorderräder 1 R, 1 L in Uhrzeigerrichtung um einen Betrag, der dem Drehwinkel am Lenkrad 9 entspricht. Wird das Lenkrad 9 nach links verdreht, so werden dement­ sprechend die Vorderräder 1 R, 1 L Gegenuhrzeigersinn um einen Betrag eingeschlagen, der wiederum dem Drehwinkel am Lenkrad 9 in gleicher Weise entspricht.

Der Hinterrad-Einschlagmechanismus B weist rechte bzw. linke Spurhebel 10 R und 10 L, rechte bzw. linke Spurstangen 11 R und 11 L sowie eine Übertragungsstange 12 auf, die die Spurstangen 11 R, 11 L miteinander verbindet. Außerdem ist der Hinterrad- Einschlagmechanismus B mit einem Kraft-Lenkmechanismus D ver­ sehen. Dementsprechend ist an der Übertragungsstange 12 eine Kraftlenkeinrichtung 13 angeordnet, wobei an der Über­ tragungsstange 12 einstückig ein damit zusammenwirkender Kolben 13 D ausgebildet ist, der in einem Zylinder 13 a der Kraftlenkeinrichtung sitzt und den Innenraum des Zylinders 13 a in ein Paar von Kammern 13 b, 13 c unterteilt. Die Kammern 13 b, 13 c stehen über Leitungen 14, 15 mit einem Steuerventil 16 in Verbindung. Das Steuerventil 16 ist über Rohrleitungen 18, 19 an einen Tank 17 angeschlossen; die Rohrleitung 18, die eine Ölzufuhrleitung darstellt, ist von einer Ölpumpe 20 beaufschlagt, die von dem nicht gezeigten Fahrzeugmotor angetrieben wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kommt als Steuerventil 16 ein sog. Booster-Ventil (Verstärker­ ventil) mit einem gleitend verschiebbaren Lenkstockhebel 21 zum Einsatz, dessen Eingangsteil 21 a zugleich auch als be­ wegliches Element (Betätigungsstange) eines nachfolgend noch näher zu erläuternden Mechanismus E zur Veränderung des Lenkverhältnisses dient. Der Lenkstockhebel 21 weist außerdem einen Ausgangsteil 21 b auf, der einstückig mit der Übertragungsstange 12 des Hinterrad-Einschlagmechanismus B ausgebildet ist.

Wenn der Lenkstockhebel 21 in Fig. 1 nach links bewegt wird, wird dadurch auch die Übertragungsstange 12 in derselben Richtung verstellt, so daß die rechten und linken Spurhebel 10 R, 10 L im Uhrzeigersinn um ihre zugehörigen Schwenkzentren 10 R′, 10 L′ verschwenkt werden und die Hinterräder 2 R, 2 L entsprechend einschlagen. Beim Einschlagen der Hinterräder 2 R, 2 L nach rechts wird die Kammer 13 c des Zylinders 13 a entsprechend dem Bewegungsausmaß des Lenkstockhebels 21 mit Öldruck beaufschlagt, um dadurch die Kraft zur Bewegung der Übertragungsstange 12 zu vervielfachen. Wird der Lenkstockhebel 21 nach rechts bewegt, so schlagen die Hinterräder 2 R, 2 L nach links ein, wobei die zur Bewegung der Übertragungsstange 12 erforderliche Kraft durch den der Kammer 13 b des Zylinders 13 a zugeführten Öldruck ver­ vielfacht wird. Die Bezugszeichen 13 e und 13 f bezeichnen jeweils Rückstellfedern, durch die die Übertragungsstange 12 in Richtung auf die Neutral-Stellung beaufschlagt ist.

Der Vorderrad-Einschlagmechanismus A ist mit einer Lenk­ hilfeeinrichtung F ausgestattet. Hierzu ist ein Lenkhilfe­ zylinder 65 an der Übertragungsstange 5 montiert und ein Kolben 65 d ist einstückig mit der Übertragungsstange 5 ausgebildet. Der Kolben 65 d unterteilt den Innenraum des Zylinders 65 a, der am Fahrzeugkörper fest ist, in ein Paar von Kammern 65 b und 65 c. Die Kammern 65 b, 65 c sind jeweils über Rohrleitungen 66 und 67 an ein Dreh-Steuer­ ventil 68 angeschlossen, das auf der Lenkwelle 8 des Lenk­ mechanismus C angeordnet ist. Mit dem Steuerventil 68 ist eine Rohrleitung 70 verbunden, die von einem Abzweigventil 69 in der Rohrleitung 18 auf der Druckseite der Ölpumpe 20 ausgeht. Außerdem ist mit dem Steuerventil 68 eine von der Rohrleitung 19 ausgehende Rohrleitung 71 verbunden. Der Lenkhilfemechanismus gemäß dieser Anordnung ist bekannt und bedarf deshalb an dieser Stelle keiner ins einzelne gehenden Beschreibung. Mit Bezugszeichen 64 ist in Fig. 1 eine Batterie bezeichnet.

Der Hinterrad-Einschlagmechanismus B steht mit dem Lenk­ mechanismus C über den Vorderrad-Einschlagmechanismus A sowie über die Einrichtung E zur Änderung des Lenkver­ hältnisses in Verbindung. Von der Einrichtung E zur Veränderung des Lenkverhältnisses erstreckt sich eine Verbindungsstange 22 nach vorne, an deren vorderem Ende ein Ritzel 23 befestigt ist, das mit einer auf der Über­ tragungsstange 5 ausgebildeten Zahnstange 24 kämmt. Wie vorstehend erwähnt, wirkt der Eingangsteil 21 a des Lenkstockhebels 21 des Steuerventils 16 zugleich auch als Betätigungsstange für die Einrichtung E zur Ver­ änderung des Lenkverhältnisses.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Einrichtung E zur Veränderung des Lenkverhältnisses. Der Eingangsteil 21 a des Lenkstockhebels 21 ist in einer Richtung quer zum Fahrzeugkörper G längs einer Linie l₁ (Fig. 2) gleitend verschiebbar abgestützt. Die Ein­ richtung E zur Veränderung des Lenkverhältnisses weist ein Lenkerelement 29 auf, dessen oberes Ende schwenkbar mit einer Halterung 30 über einen Stift 31 gekoppelt ist. Die Halterung 30 ist am Fahrzeugkörper G so abgestützt, daß ihre Drehwelle 30 a um eine Achse l₂ drehbar ist, die senkrecht zur Linie l₁, längs der der Eingangsteil 21 a bewegbar ist, verläuft. Der Stift 31 erstreckt sich durch den Schnittpunkt der Linie l₁ und der Achse l₂ und steht senkrecht zur Achse l₂.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, ist die Halterung 30 gabelförmig ausgebildet, wobei sich der Stift 31 zwischen den Gabelarmen erstreckt. Das obere Ende des Lenkerelements 29 ist schwenkbar an dem Stift 31 mittels eines Paares von Radial-Schrägkugel­ lagern 32 gelagert (vgl. Fig. 3). Durch eine Nabe 33, die mittels einer Kontermutter 34 an Ort und Stelle gehalten ist, wird das Lenkerelement 29 an einem Abziehen von den Lagern 32 gehindert. Der Stift 31 ist gegen ein Herausziehen aus der Halterung 30 durch eine Schraube 35 und einen Ring 36 gehalten, wobei die Schraube 35 durch eine Mutter 37 fixiert ist. Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung ergibt, ist das Lenkerelement 29 um den Stift 31 verschwenk­ bar, und die Neigung der Schwenkebene des Lenker­ elements 29 (der Ebene, in der das Lenkerelement schwingt) gegenüber der zur Linie l₁ senkrecht stehenden Ebene kann durch Verdrehen der Halterung 30 geändert werden. Die letztgenannte Ebene bildet für das vorliegende Ausführungsbeispiel die Bezugsebene.

Der untere Endabschnitt des Lenkerelements 29 ist mit dem Eingangsteil 21 a über eine Verbindung 38 gekoppelt, die aus einer Stange 39 und einem Arm 40 besteht. Diese Verbindung stellt keine Schwenkverbindung dar und weist in ihrer Längsrichtung eine hohe Steifigkeit auf. Die Stange 39 ist in den Arm 40 durch eine Kontermutter 41 hindurch eingeschraubt, so daß die Gesamtlänge der Verbindung 38 einstellbar ist. Mit dem Lenkerelement 29 ist die Stange 39 über ein Kugelgelenk 42 verbunden, während der Arm 40 mit dem Eingangsteil 21 a über ein Schwenkgelenk 43 gekoppelt ist, das im einzelnen aus Fig. 4 hervorgeht. Wie dort gezeigt ist, ist der Arm 40 mit dem Eingangsteil 21 a über ein Paar von Radial-Schräg­ kugellagern 44 gelagert. Durch einen Schraubring 45 und eine Kontermutter 46 ist der Arm 40 gegen ein Heraus­ ziehen aus den Lagern 44 gehalten; die Lager 44 sind ihrerseits gegen ein Abziehen vom Eingangsteil 21 a durch eine Mutter 47 und eine Kontermutter 48 gehalten. Der Arm 40 ist in seinem Endabschnitt nahe dem Eingangs­ teil 21 a abgebogen, um eine Beeinträchtigung des Eingangs­ teils 21 a zu vermeiden, jedoch liegt das Schwenkgelenk 43, das den Arm 40 mit dem Eingangsteil 21 a verbindet, auf der Verlängerung der gerade ausgebildeten Stange 39 (siehe Fig. 2). Der Abstand zwischen dem Schwenkgelenk 43 und dem Kugelgelenk 42, das an einer bezüglich des Schwenkzentrums außermittigen Stelle des Lenkerelements 29 liegt (s. hierzu Fig. 2), d. h. so angeordnet ist, daß es getrennt von dem Schwenkzentrum wirksam ist, wird durch die Verbindung 38 konstant gehalten. Wenn daher das Kugelgelenk 42 (in Fig. 2) nach rechts oder links bewegt wird, dann bewegt sich dementsprechend der Eingangsteil 21 a aufgrund der Bewegung des Kugel­ gelenks 42 ebenfalls nach rechts bzw. links.

Die Schwenkbewegung des Lenkerelements 29 um den Stift 31 erfolgt entsprechend dem Drehwinkel des Lenkrades 9. Zu diesem Zweck ist ein Schwenkarm 49 vorgesehen, der auf die Stange 39 der Verbindung 38 wirkt. Der Schwenk­ arm 49 weist einen Armabschnitt 50 und einen Endabschnitt 51 auf, wobei letzterer verschiebbar in den Armabschnitt 50 eingepaßt ist. Der Schwenkarm 49 ist an dem Teil F des Fahrzeugkörpers mittels einer Drehwelle 49 a gelagert, die am oberen Ende des Armteiles 50 ausgebildet ist und sich längs der Linie l₁ erstreckt, längs der auch der Eingangsteil 21 a verschiebbar ist. Der Endabschnitt 51 des Schwenkarmes 49 ist senkrecht zu der Drehwelle 49 a in dem Armabschnitt 50 verschiebbar und mit der Stange 39 der Verbindung 38 über ein Kugelgelenk 52 schwenkbar ver­ bunden. Ein verzahntes Kegelrad 53 sitzt fest auf der Drehwelle 49 a des Schwenkarmes 49 und kämmt mit einem verzahnten Kegelrad 54, das an dem hinteren Ende der Verbindungsstange 22 befestigt ist. Damit verschwenkt der Schwenkarm 49 das Lenkerelement 29 um den Stift 31 um einen Betrag, der dem Drehwinkel des Lenkrades 9 entspricht. Der Eingangsteil 21 a wird längs der Linie l₁ entsprechend der Schwenkbewegung des Lenkerelements 29 durch die Verbindung 38 verschoben. Dabei ändert sich das Ausmaß der Verschiebebewegung des Eingangsteils 21 a für eine gegebene Verschwenkung des Lenkerelements 29 in Abhängigkeit von der Neigung der Schwenkebene gegenüber der Bezugsebene, d. h. der zur Linie l₁ senkrechten Ebene. Daraus folgt, daß das Ausmaß der Verschiebebewegung des Eingangsteils 21 a für einen gegebenen Schwenkweg des Lenkerelements 29 durch Verdrehen der Halterung 30 veränderbar ist. Da die Verbindung 38 bei dem hier ge­ zeigten Ausführungsbeispiel keine gelenkige Verbindung, z. B. unter Anwendung eines Kugel- oder Zapfengelenks, auf­ weist, wird die Bewegung des Kugelgelenks 42 glatt und vollständig auf den Eingangsteil 21 a selbst dann übertragen, wenn die Verbindung 38 gegenüber der Linie l₁ geneigt verläuft. Hierdurch wird die Lenkstabilität erhöht.

Die Einrichtung zur Veränderung des Neigungswinkels α der Schwenkebene des Lenkerelements 29 weist bei dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel einen Zahnsektor 55 mit einer Schraubenverzahnung auf, der an der Drehwelle 30 a der Halterung 30 fest angeordnet ist, sowie ein Schrauben­ rad 56, das mit dem Zahnsektor 55 in Eingriff steht und durch ein Betätigungselement 57, z. B. eine Magnetspule oder einen Elektromotor, angetrieben ist (s. Fig. 5). Die Winkelstellung der Halterung 30 oder die Neigung der Schwenkebene des Lenkerelements 29 wird durch einen "Lenk­ verhältnis-Fühler" 58 ermittelt, der beispielsweise ein Potentiometer beinhalten kann.

Die Beziehung zwischen dem Schwenkwinkel des Lenker­ elements 29 (d. h. dem Winkel, um den das Lenkerelement 29 um den Stift 31 verschwenkt wird), der Winkelstellung des Stiftes 31 oder der Halterung 30 (d. h. der Neigung der Schwenkebene des Lenkerelements 29) und dem Ausmaß der Verschiebebewegung des Eingangsteils 21 a oder des Kugelgelenks 42 wird anhand der Fig. 7 und 8 erläutert, in denen die entsprechenden Komponenten, z. B. das Lenkerelement 29 und die Verbindung 38, schematisch gezeigt sind. In den Fig. 7 und 8 ist der Schwenkwinkel des Lenkerelements 29 um den Stift 31 mit R, die Bezugs­ ebene senkrecht zur Linie l₁ mit δ, der Neigungswinkel der Schwenkebene des Lenkerelements 29 bezüglich der Bezugsebene mit α und der Abstand zwischen dem Kugel­ gelenk 42 und dem Stift 31 oder der Abstand, um den das Kugelgelenk 42 außerhalb des Schwenkzentrums des Lenkerelements 29 liegt, mit r bezeichnet. Das Ausmaß der Bewegung X des Kugelgelenks 42 in Richtung der Linie l₁ ist eine Funktion von α und R und wird dar­ gestellt durch die Formel X = r × tan α × sin R. Wenn somit der Neigungswinkel α der Schwenkebene des Lenkerelements 29 feststeht, dann hängt das Ausmaß der Bewegung X des Kugelgelenks 42 allein von dem Schwenk­ winkel R des Lenkerelements 29 oder dem Drehwinkel des Lenkrades 9 ab. Wenn andererseits der Neigungswinkel α verändert wird, dann verändert sich auch das Ausmaß der Bewegung X bei einem gegebenen Drehwinkel an dem Lenkrad 9. Mit anderen Worten, das Hinterrad-Lenkverhältnis kann durch Veränderung des Neigungswinkels α der Schwenk­ ebene des Lenkelements 29 bezüglich der Bezugsebene verändert werden.

Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel für die Steuerung des Hinterrad-Lenkverhältnisses. Darin wird die Charakteristik des Hinterrad-Lenkverhältnisses in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit in sechs Stufen verändert. Von den entsprechenden sechs Kennlinien β₁ bis β₆ stellen die Kennlinien β₁ und β₂ sog. "Gegenstellung"-Kennlinien für die Hinterradlenkung dar, die einem Einschlag der Hinter­ räder 2 R, 2 L entgegengesetzt zu den Vorderrädern 1 R, 1 L entsprechen. Die Kennlinien β₄ bis β₆ sind sog. "Gleich­ stellung"-Kennlinien für die Hinterradlenkung, die einem Einschlag der Hinterräder 2 R, 2 L in der gleichen Richtung wie die Vorderräder 1 R, 1 L entsprechen. Nimmt man an, daß der Neigungswinkel α der Schwenkebene des Lenkerelements 29 im Fall einer Gleichstellung einen positiven Wert auf­ weist, so ist ihm im Fall einer Gegenstellung ein negativer Wert zuzuordnen.

Die Kennlinie β₃ entspricht dem Fall, bei dem die Hinter­ räder ohne Rücksicht auf eine Betätigung des Lenkrades nicht eingeschlagen werden.

Die Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Steuer­ einrichtung 81 zur Veränderung des Hinterrad-Lenkver­ hältnisses in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit. Die Steuereinrichtung 81 weist einen Rechner 83 für das Hinterrad-Lenkverhältnis auf, dem das Ausgangssignal eines Fühlers 82 für die Fahrgeschwindigkeit aufgeschaltet ist, weiterhin eine Antriebsschaltung 84 für das Betätigungs­ element 57 sowie einen Steuerschaltkreis 85 zur Steuerung der Antriebsschaltung 84. Der Rechner 83 für das Hinter­ rad-Lenkverhältnis wählt in Abhängigkeit von dem Geschwindig­ keitssignal des Fühlers 82 eine der Kennlinien β₁ bis β₆ in Fig. 6 aus und gibt ein der ausgewählten Kennlinie ent­ sprechendes Ausgangssignal an die Antriebsschaltung 84 unter der Voraussetzung, daß eine vorbestimmte Be­ dingung (die nachfolgend näher erläutert wird) einge­ halten wird. Das Ausgangssignal des Fühlers 58 für das Lenkverhältnis wird in den Steuerschaltkreis 85 als Rückkopplungskontrolle für das Hinterrad-Lenk­ verhältnis eingegeben.

Die Steuereinrichtung 81 beinhaltet weiterhin erste und zweite UND-Gatter 86, 87, ein NOR-Gatter 88, einen Inverter 89 und einen Zeitsteuer-Schaltkreis 90 mit einem Kondensator C₁ sowie einem Widerstand R₁. Wenn das erste UND-Gatter 86 ein hohes Signal ausgibt, steuert die Antriebsschaltung 84 das Betätigungs­ element 57 (Elektromotor) in eine Richtung. Gibt das andere UND-Gatter 87 ein hohes Signal aus, so steuert die Antriebsschaltung 84 das Betätigungs­ element 57 in die andere Richtung. Ein reguläres Dreh­ signal oder entgegengesetztes Drehsignal wird in das erste oder zweite UND-Gatter 86 bzw. 87 als hohes Signal eingegeben.

Das NOR-Gatter 88 wird mit dem Ausgangssignal eines Drehwinkelfühlers 91 des Lenkrades (s. auch Fig. 1) beaufschlagt, und das Ausgangssignal des NOR-Gatters 88 wird über den Zeitsteuer-Schaltkreis 90 dem Inverter 89 zugeführt. Das Ausgangssignal des Inverters 89 wird wiederum in die ersten und zweiten UND-Gatter 86 bzw. 87 und in das NOR-Gatter 88 eingegeben. Der Drehwinkel­ fühler 91 des Lenkrades gibt ein hohes Signal ab, sobald das Lenkrad 9 in seiner neutralen Mittelstellung steht bzw. der Drehwinkel des Lenkrades gleich Null ist. Auch der Inverter 89 gibt ein hohes Signal ab, wenn der Dreh­ winkel des Lenkrades 9 gleich Null ist, und das Be­ tätigungselement 57 veranlaßt eine Drehung in der normalen oder in der entgegengesetzten Richtung unter der Kontrolle des Ausgangssignals aus dem Steuer-Schaltkreis 85, um den Neigungswinkel der Schwenkebene des Lenkerelements 29 und damit auch das Hinterrad-Lenkverhältnis zu ver­ ändern. Während eines Zeitintervalls T, das durch den Kondensator C₁ und den Widerstand R₁ des Zeitsteuer- Schaltkreises 90 (T = C₁ × R₁) bestimmt ist, wird das Ausgangssignal aus dem Inverter 89 hoch gehalten, um eine Änderung des Hinterrad-Lenkverhältnisses zu ge­ statten, selbst wenn das Ausgangssignal des Drehwinkel­ fühlers 91 des Lenkrades auf einen niedrigen Wert ab­ sinkt. Häufig wird das Lenkrad nur geringfügig verdreht und anschließend auf die neutrale Mittelstellung wieder zurückgeführt. In einem solchen Fall kann das Lenkrad 9 als in der neutralen Mittelstellung befindlich ange­ sehen werden und dementsprechend wird das Zeitintervall T so bestimmt, daß es die Zeit für die genannte gering­ fügige Auslenkung des Lenkrades 9 berücksichtigt. Weiter­ hin wird das Lenkrad selten über längere Zeit hinweg in der neutralen Position gehalten, sondern im allgemeinen in einer nach rechts oder links verdrehten Stellung. Unter Berücksichtigung dieses Umstandes zusätzlich zu der vor­ stehend beschriebenen Tatsache, daß ein gewisses Zeit­ intervall erforderlich ist, um das Hinterrad-Lenkver­ hältnis effektiv durch Antrieb des Betätigungselements 57 zu ändern, ist es notwendig, ein Zeitintervall zur Verfügung zu stellen, das für eine vollständige Änderung des Hinterrad-Lenkverhältnisses ausreichend ist. Aus diesem Grund findet der Zeitsteuer-Schaltkreis 90 in der Schaltung gemäß Fig. 9 Anwendung. Anstelle des Einsatzes eines solchen Zeitsteuer-Schaltkreises kann das be­ schriebene Problem auch dadurch gelöst werden, daß man denjenigen Winkelbereich des Lenkrad-Drehwinkels größer wählt, innerhalb dessen der Lenkrad-Drehwinkel als Null angesehen wird.

Nach dem Ablauf des Zeitintervalls T, das durch den Zeit­ steuer-Schaltkreis 90 festgelegt ist, wird das Ausgangs­ signal aus dem Inverter 89 auf einem niedrigen Wert ge­ halten, solange das Lenkrad aus der neutralen Stellung nach links oder rechts verdreht ist, so daß dement­ sprechend das Betätigungselement 57 (Elektromotor) ungeachtet des Ausgangssignals aus dem Steuer-Schalt­ kreis 85 zu dieser Zeit in derjenigen Winkelposition gehalten wird, in der eine Änderung des Hinterrad-Lenk­ verhältnisses nicht eintritt.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Drehwinkelfühler des Lenkrades, durch den der Drehwinkel über die Winkelstellung des Dreharmes 49 erfaßt wird. Gemäß Fig. 10 ist eine geschlitzte Platte 92 an der Dreh­ welle 49 a des Schwenkarmes 49 befestigt und ein Dreh­ winkelfühler 91′ für das Lenkrad ist der Platte 92 gegen­ überliegend angeordnet. Diese Anordnung ist insofern von Vorteil, als der tatsächlich in die Einrichtung E zur Veränderung des Lenkverhältnisses eingegebene Dreh­ winkel des Lenkrades genauer erfaßt werden kann, ohne daß er durch ein Spiel in dem System zwischen dem Lenk­ rad 9 und dem Schwenkarm 49 verfälscht wird. Daher kann das Hinterrad-Lenkverhältnis genauer gesteuert werden.

Wenn als Betätigungselement 57 ein Schrittmotor einge­ setzt wird, läßt sich der Neigungswinkel α der Schwenk­ ebene des Lenkerelements 29 sehr feinfühlig steuern, da der Schrittmotor jeweils nur um einen kleinen Winkel weiterdreht und demzufolge das Hinterrad-Lenkverhältnis weitgehend stufenlos kontrollierbar ist. Weiterhin hat ein Schrittmotor den Vorteil, daß ein Haltestrom zur Fixierung des Hinterrad-Lenkverhältnisses auf einem bestimmten Wert nicht erforderlich ist und daher der Verbrauch an elektrischer Energie reduziert werden kann.

Wird ein Gleichstrommotor als Betätigungselement 57 eingesetzt, so kann die Gesamtgröße des Systems ver­ ringert werden und die Zuverlässigkeit des Systems bleibt unverändert aufrechterhalten auch bei Änderungen der Temperatur, bei Erschütterungen, bei Spannungsabfall und dgl. Insbesondere bei Einsatz eines Gleichstrom-Servomotors läßt sich das Hinterrad-Lenkverhältnis zusätzlich auch sehr feinfühlig steuern.

Die beschriebene Anwendung der Schraubenräder 55, 56 oder auch eines Schneckenrades und einer Schnecke bringt den Vorteil, daß hierdurch eine feinfühlige Einstellung des Neigungswinkels der Schwenkebene des Lenkerelements 29 möglich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß äußere Kräfte, beispielsweise Rückschläge der Hinterräder 2 R, 2 L durch das eine Schraubenrad bzw. die Schnecke 56 aufgefangen werden, so daß die Halterung 30 bzw. das Lenkerelement 29 positiv in der erwünschten Winkelstellung gehalten werden kann.

Obwohl in den vorstehenden Ausführungsbeispielen das Hinterrad-Lenkverhältnis in Abhängigkeit von der Fahr­ geschwindigkeit veränderbar ist, ist eine Veränderung beispielsweise auch in Abhängigkeit von der auf den Fahrzeugkörper wirkenden Seitenbeschleunigung denkbar. Auch eine Veränderung in Abhängigkeit einer Kombination einer Mehrzahl von Faktoren, beispielsweise der Fahr­ geschwindigkeit und der Seitenbeschleunigung, ist möglich, wobei eine Auswahl durch manuelle Betätigung auch durch den Fahrer selbst getroffen werden könnte. Der Vorderrad- Einschlagmechanismus A und der Hinterrad-Einschlagmechanis­ mus B brauchen keine Lenkhilfe bzw. Kraftlenkung aufzu­ weisen. Auch kann anstelle der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Verbindung der Einrichtung E zur Veränderung des Lenkverhältnisses mit dem Lenkmechanismus C über den Vorderrad-Einschlagmechanismus A eine direkte Verbindung zu dem Lenkmechanismus C vorliegen. Schließlich ist die Bezugsebene nicht auf eine senkrecht zu der Linie 11 ver­ laufende Ebene beschränkt, sondern es können andere ge­ eignete Ebenen als Bezugsebene herangezogen werden.

Claims (15)

1. Vierrad-Lenksystem für Fahrzeuge, mit einem Lenkrad, einem Vorderrad-Einschlagmechanismus zum Einschlagen der Vorder­ räder entsprechend dem Drehwinkel des Lenkrades, einem Hinterrad-Einschlagmechanismus zum Einschlagen der Hinter­ räder in Abhängigkeit von einer Betätigung des Lenkrades, einem Geschwindigkeitsfühler zur Ermittlung der Fahrge­ schwindigkeit und zur Ausgabe eines Geschwindigkeitssignals, einer Einrichtung zur Veränderung des Hinterrad-Lenkver­ hältnisses, durch die das Verhältnis zwischen dem Einschlag­ winkel der Hinterräder und dem Drehwinkel des Lenkrades entsprechend einem in die Einrichtung eingegebenen Steuer­ signal veränderbar ist, einer Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals aus dem Geschwindigkeitssignal des Ge­ schwindigkeitsfühlers und/oder sonstigen, für den Fahrzustand charakteristischen Signalen, einem Drehwinkelfühler zur Ab­ tastung des Lenkrad-Drehwinkels und zur Erzeugung eines Dreh­ winkelsignals und mit einer von dem Drehwinkelsignal ge­ steuerten Blockiereinrichtung, die eine Veränderung des Hinterrad-Lenkverhältnisses bei einer Lenkradstellung außer­ halb der Mittelstellung verhindert, wobei die Einrichtung zur Veränderung des Hinterrad-Lenkverhältnisses ein ver­ schwenkbares Betätigungselement, das mit dem Hinterrad- Einschlagmechanismus verbunden und aufgrund einer Lenkrad­ betätigungskraft verschwenkbar ist, sowie eine Neigungs­ verstelleinrichtung aufweist, durch welche die Neigung des Betätigungselements und damit der Einschlagwinkel der Hinterräder entsprechend dem Ausmaß der Neigung veränder­ bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement ein Lenkerelement (29) ist, welches durch ein Schwenkelement (49) aufgrund einer Lenkradbetätigungs­ kraft verschwenkbar ist, daß die Neigung (α) der Schwenk­ ebene des Lenkerelements (29) bezüglich einer vorgegebenen Bezugsebene (δ) durch die Neigungs-Verstelleinrichtung (55, 56, 57, 30) verstellbar ist, und daß ein außerhalb des Schwenk­ zentrums des Lenkerelements (29) befindlicher exzentrischer Teil des Lenkerelements (29) durch eine Verbindungsstange (38) mit dem Hinterrad-Einschlagmechanismus (B) verbunden ist, um den Einschlagwinkel der Hinterräder entsprechend dem Ausmaß der Bewegung des exzentrischen Teils des Lenker­ elements (29) zu steuern, wobei dieses Ausmaß durch den von dem Schwenkelement (49) in Abhängigkeit von einer Lenkrad­ verstellung an dem Lenkerelement (29) erzeugten Schwenk­ winkel sowie durch den Neigungswinkel (α) der Schwenk­ ebene des Lenkerelements (29) relativ zur Bezugsebene (b) bestimmt ist.

2. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (E) zur Veränderung des Hinterrad-Lenkverhältnisses bei hoher Fahrgeschwindigkeit die Hinterräder in dieselbe Richtung wie die Vorderräder und bei niedriger Fahrgeschwindigkeit die Hinterräder in eine entgegengesetzte Richtung zu den Vorderrädern einstellt.

3. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (E) zur Veränderung des Hinterrad-Lenkverhältnisses einen in beiden Drehrichtungen drehbaren Elektromotor (57) aufweist.

4. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (57) durch ein Normal-Steuersignal der Einrichtung (81) zur Erzeugung des Steuersignals in eine Normal-Drehrichtung und durch ein Umkehrsignal der Einrichtung (81) zur Erzeugung des Steuersignals in eine entgegengesetzte Drehrichtung drehbar ist.

5. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (81) zur Erzeugung des Steuersignals einen elektrischen Steuerkreis enthält.

6. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (81) zur Er­ zeugung des Steuersignals eine Einrichtung (83) zur Er­ zeugung einer Kennlinie für das Hinterrad-Lenkverhältnis beinhaltet, die einen Kennlinienverlauf für das Verhältnis des Einschlagwinkels der Hinterräder zu dem Drehwinkel des Lenkrades in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit vorgibt.

7. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien für das Hinterrad-Lenkverhältnis einen Verlauf haben, der bei hoher Fahrgeschwindigkeit einen Ein­ schlag der Hinterräder in die gleiche Richtung wie die Vorderräder sowie bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit eine Vergrößerung des Verhältnisses des Einschlagwinkels der Hinterräder zum Drehwinkel des Lenkrades und bei niedriger Fahrgeschwindigkeit einen Einschlag der Hinterräder ent­ gegen der Einschlagrichtung der Vorderräder und bei Ver­ ringerung der Fahrgeschwindigkeit eine Vergrößerung des Verhältnisses des Einschlagwinkels der Hinterräder zu dem Drehwinkel des Lenkrades vorsieht.

8. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (81) zur Erzeugung des Steuersignals eine Einrichtung (58) zur Feststellung der Winkelstellung des Elektromotors (57) und zur Erzeugung eines der Winkel­ stellung entsprechenden Signals beinhaltet, die zur Ein­ stellung der Winkelstellung des Elektromotors (57) ent­ sprechend dem Einschlagwinkel der Hinterräder, eine Rückkopplungs­ steuerung bewirkt.

9. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkelfühler (91) für das Lenkrad (9) den Drehwinkel des Lenkrades (9) über die Winkelstellung des Schwenkelements (49) abtastet.

10. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung (88, 90) eine Eingabe des Steuersignals in die Einrichtung (E) zur Veränderung des Hinterrad- Lenkverhältnisses verhindert.

11. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blockiereinrichtung (88, 90) in den elektrischen Steuerkreis der Einrichtung (81) zur Erzeugung des Steuersignals integriert ist.

12. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 10 und 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung (88, 90) ein UND-Gatter enthält, an dem das Steuersignal und ein dem Drehwinkel des Lenkrades (9) entsprechendes Signal anliegen.

13. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung (88, 90) eine Einrichtung (90) beinhaltet, welche während eines vor­ gegebenen Zeitintervalls nach dem Einbringen des Lenkrades (9) in dessen Mittelstellung unabhängig von der tatsäch­ lichen Stellung des Lenkrades (9) eine Mittelstellung des Lenkrades simuliert.

14. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (90) aus einem Zeitsteuer-Schaltkreis besteht, an dem das dem Drehwinkel des Lenkrades (9) ent­ sprechende Signal anliegt.

15. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zeitsteuer-Schaltkreis (90) einen Kondensator (C₁) und einen Widerstand (R₁) aufweist.