DE3520225A1

DE3520225A1 - Vierrad-lenksystem fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3520225A1
Application number: DE19853520225
Authority: DE
Inventors: Shigeki Furutani; Hirotaka Hiroshima Kanazawa; Hideharu Hiroshima Masumoto; Teruhiko Kure Hiroshima Takatani
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1985-12-12
Also published as: DE3520225C2; US4828064A; JPH0533193B2; JPS60259571A

Description

MAZDA MOTOR CORPORATION

No. 3-1, Shinchi, Puchu-cho, Aki-gun

Hiroshima-ken, Japan

- 25 041 -

Vierrad-Lenksystem für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Vierrad-Lenksystem für Fahrzeuge mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem derartigen Vierrad-Lenksystem für Fahrzeuge, in welchem die Hinterräder so angeordnet sind, daß sie in Abhängigkeit von einem Einschlagen der Vorderräder bei einem Drehen des Lenkrades ebenfalls eingeschlagen werden.

In der US-PS 4418780 ist ein Vierrad-Lenksystem für ein Fahrzeug beschrieben, in welchem ein Vorderrad und ein Hinterrad-Einschlagmechanismus vorgesehen sind, wobei die Charakteristik für das Einschlagen der Hinterräder relativ zum Vorderrad-Einschlagwinkel entsprechend der Fahrgeschwindigkeit veränderbar ist. Zu diesem Zweck 1st der Hinterrad-Einschlagmechanismus so gesteuert, dafi der Seitenschlupfwinkel des Fahrzeugkörpers entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und dem Vorderrad-Einschlagwinkel zu Null wird. Bei diesem bekannten Vierrad-Lenksystem mit einer Hinterrad-Einschlagcharakteristik, gemäß der der Seitenschlupfwinkel des .Fahrzeugkörpers jeweils auf Null gehalten wird, we'rden die Hinterräder In eine entgegengesetzte Richtung zu den Vorderrädern (d.h. in Gegenphase) eingeschlagen, wenn die Fahrgeschwindigkeit gering ist. Hierdurch wird das Kurvenfahrverhalten des Fahrzeuges

im Sinne einer Reduzierung des minimalen Drehradius verringert. Andererseits werden die Hinterräder in gleicher Richtung wie die Vorderräder (d.h. in Gleichphase) bei hoher Pahrgeschwindigkeit eingestellt, wodurch das Steuerverhalten verbessert und ein glatter Fahrbahnwechsel erleichtert wird.

Der Einsatz eines Vierrad-Lenksystems zielt darauf ab, einen Fahreffekt zu erhalten, gemäß dem das Fahrzeug sich in tangentialer Richtung bezüglich des gewünschten Drehkreises bewegt, d.h. die seitliche Beschleunigung oder Versetzung - nachfolgend stets als seitliche Beschleunigung bezeichnet - soll mit der Kurvenbewegung übereinstimmen. Bei Erzielung dieses Fahreffekts kann der Fahrer jeweils exakt die Fahrtrichtung des Fahrzeuges vorher bestimmen und das Fahrzeug mit einem natürlichen Fahrgefüh'l steuern. Jedoch wird beim praktischen Fahren eines Fahrzeuges ein Steuerverhalten, gemäß dem der Seitenschlupfwinkel zu Null wird, um hierdurch ein einwandfreies Lenkverhalten und eine hohe Fahrstabilität zu erzielen, durch den Fahrer nicht immer beachtet, da das Ansprechverhalten bezüglich der seitlichen Beschleunigung nach Betätigung des Lenkrades sich von demjenigen bezüglich der Gierbewegung unterscheidet.

Ausgehend von den vorstehenden Darlegungen ist es deshalb Hauptaufgabe der Erfindung, ein Vierrad-Lenksystem für Fahrzeuge zu schaffen, in welchem das Verhältnis zwischen Hinterrad-Einschlagwinkel und Vorderrad-Einschlagwinkel, gesteuert in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, so festgelegt 1st, daß das Fahrverhalten und die Fahrstabilität, die vom Fahrer empfunden werden, verbessert sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Vierrad-Lenksystem mit den Merkmalen gemäß den Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Vierrad-Lenksystem wird der Hinterrad-Einschlagmechanismus so gesteuert, daß das Verhältnis zwischen

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dem Hinterrad-Einschlagwinkel und dem Vorderrad-Einschlagwinkel sich mit der Fahrgeschwindigkeit verändern läßt. Dabei ist dieses Verhältnis so festgelegt, daß das Ansprechen des Fahrzeuges auf die seitliche Beschleunigung und das Ansprechen in der Fahrtrichtung (die Giergeschwindigkeit), die beide durch die Betätigung des Lenkrades ausgelöst werden, zeitlich so weitgehend wie möglich zusammenfallen oder aneinander angeglichen werden. Durch diese Festlegung des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnisses so, daß das Ansprechen auf seitliche Beschleunigung und in Fahrtrichtung einander angeglichen sind, werden die Seitenbeschleunigung und die Reaktion in Fahrtrichtung gleichzeitig miteinander durch die Betätigung des Lenkrades ausgelöst. Das hat zur Folge, daß die Ausrichtung des Fahrzeugkörpers sich entsprechend der jeweiligen fahrtrichtung ändert, während der Fahrer zugleich die Seitenbeschleunigung empfindet und demzufolge dac Lenkverhalten, die Fahrstabilität und das Fahrempfinden des Fahrers verbessert werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus den Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Draufsicht auf ein Vierrad-Lenksystem nach der Erfindung;

Flg. 2 Ein Blockdiagramm der Steuereinrichtung, das bei dem Vierrad-Lenksystem gemäß Fig. 1 Anwendung findet;

Fig. 3 Eine Darstellung der Kennlinie für das erfindungsgemäß eingestellte Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis;

Fig. 4a Frequenz-Ansprechverläufe, die die Veränderung in der Fahrtrichtungshaltungs-Eigenschaft des Fahrzeuges, bezogen auf die Lenkrad-Betätigungsgeschwindigkeit, für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten veranschaulichen;

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Pig. 4B Frequenz-Ansprechverläufe, die die Veränderung im Ansprechverhalten des Fahrzeuges auf seitliche Beschleunigung, bezogen auf die Lenkradbetätigungsgeschwindigkeit,

{'· für unterschiedliehe Fahrgeschwindigkeiten veranschauli-

chen;

(t Fig. 5A Frequenz-Ansprechverläufe, die die Fahrtrichtungshal-

tungs-Eigenschaften des Fahrzeuges, bezogen auf die Lenk-

rad-Betätigungsgeschwinidkeit, bei unterschiedlichen Ein-

;| schlagwlnkel-Verhältnissen an den Hinterrädern veran-

schaulichen;

Fig. 5B Frequenz-Ansprech-Verläufe, die Änderungen im Ansprechverhalten des Fahrzeuges bei seitlicher Beschleunigung, bezogen auf die Lenkrad-Betätigungsgeschwindigkeit, für unterschiedliche Einschlagwinkelverhältnisse an den Hinterrädern veranschaulichen;

Fig. 6 Eine Grafik, die die Beurteilung des Lenkempfindens durch den Fahrer bei einer Änderung des Einschlagwinkelverhältnisses an den Hinterrädern und bei niedriger Fahrgeschwindigkeit wiedergibt;

Fig. 7 Eine Grafik, die die Beurteilung des Lenkempfindens durch den Fahrer bei einer Änderung des Einschlagwinkelverhältnisses an deri Hinterrädemund bei hoher Fahrgeschwindigkeit wiedergibt;

Pig. 8

bis 8C Frequenz-Ansprechkurven, die die Fahrtrlchtungshaltungs-Eigenschaft sowie das Ansprechverhalten des Fahrzeuges gegenüber seitlicher Beschleunigung, bezogen auf die Lenkradbetätigungsgeschwindigkeit, bei unterschiedlichen Einschlagwinkel-Verhältnissen an den Hinterrädern und bei niedriger Fahrgeschwindigkeit veranschaulichen und

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Flg. 9A

bis 9C Frequenz-Ansprechkurven, die die Fahrtrichtungshaltungs-Eigenschaft und das Ansprechverhalten des Fahrzeuges gegenüber seitlicher Beschleunigung, bezogen auf die Lenkradbetätigungsgeschwindigkeit, bei unterschiedlichen Einschlagwinkel-Verhältnissen an den Hinterrädern und bei hoher Fahrgeschwindigkeit veranschaulichen.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 weist ein Vorderrad-Lenkmechanismus 2 zum Einschlagen der rechten und linken Vorderräder 1 ein Lenkrad 3, ein Ritzel-Zahlstangen-Lenkgetriebe 4 zur Umwandlung der Drehbewegung des Lenkrades 3 in eine geradlinig hin- und hergehende Bewegung, rechte und linke Spurstangen 5 sowie Spurhebel 6 zur übertragung der Bewegung des Lenkgetriebes 4 auf die Vorderräder 1 im Sinne einer Einschlagbewegung auf.

Ein Hinterrad-Lenkmechanismus 8 zum Einschlagen der rechten und linken Hinterräder 7 umfaßt eine auf dem Fahrzeugkörper in dessen Querrichtung verschiebbar abgestützte Schubstange 9 zur Betätigung der Hinterräder sowie rechte und linke Spurhebel 11, die mit den zugeordneten jeweiligen Enden der Schubstange 9 über Spurstangen 10 so verbunden sind, daß die Hinterräder 7 in Abhängigkeit von Axialverschiebungen der Spurstange 9 eingeschlagen werden können. Auf der Schubstange 9 ist eine Zahnstange 12 ausgebildet, mit der ein Ritzel 13 kämmt. Das Ritzel 13 ist über ein Paar von Kegelrädern 15, 16 und eine Ritzelwelle 17 mit einem Impuls(Schritt)-Motor 14 öntriebsverbunden. Somit können die Hinterräder 7 entsprechend dem Ausmaß und der Drehrichtung des Schrittmotors 14 eingeschlagen werden.

Die Schubstange 9 erstreckt sich durch einen Arbeitszylinder 18 hindurch und ist mit einem Kolben 19 fest verbunden, der den Innenraum des Arbeitszylinders 18 in eine rechte Hydraulik-Druckkammer l8a und eine linke Hydraulik-Druckkammer 18b unterteilt. Die beiden Druckkammern 18a, 18b sind jeweils mit einem nahe an der Ritzelwelle 17 angeordneten Steuerventil 20 über hydraulische

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Druckleitungen 21a und 21b verbunden. Das Steuerventil 20 steht über eine Zuführleitung 23 für hydraulisches Druckmedium sowie über eine Ableitung 24 mit einer ölpumpe 22 in Verbindung, die durch einen Elektromotor 25 angetrieben ist.

Das Steuerventil 20 wird in Abhängigkeit von einem auf die Ritzelwelle 17 ausgeübten Drehmoment betätigt, sobald der Schrittmotor 14 sich dreht, um Hydraulikdruck der ölpumpe 22 über die Zuführleitung 23 entsprechend der Richtung des auf die Ritzelwelle 17 wirkenden Drehmoments an eine der Hydraulikkammern l8a bzw. 18b des Arbeitszylinders anzulegen und öl in der jeweils anderen Hydraulikkammer über die Ableitung 24 zur ölpumpe 22 zurückzuleiten. Wenn somit die Schubstange 9 durch den Schrittmotor 14 über die Kegelräder 15, 16 und die Ritzelwelle 17 in Verbindung mit dem Ritzel 13 und der Zahnstange 12 in axialer Richtung verschoben wird, dann unterstützt der in einer der beiden Hydraulikkammern l8a, l8b wirkende Hydraulikdruck diese Bewegung der Schubstange 9 mittels des Kolbens 19·

Der Schrittmotor 14 des Hinterrad-Lenkmechanismus 8 sowie der Elektromotor 25 für den Antrieb der ölpumpe 22 werden durch ein Steuer-Ausgangssignal einer Steuereinrichtung 26 gesteuert. An der Steuereinrichtung 26 liegen ein Lenkrad-Drehwinkelsignal eines Lenkraddrehwinkelfühlers 27, ein Geschwindigkeitssignal eines Fahrgeschwindigkeitsfühlers 28 sowie ein Lastsignal eines Lastfühlers 29 zur Ermittlung der auf das Fahrzeug wirkenden Belastung an. Die Steuereinrichtung 26 ist durch eine Batterie 30 gespeist.

Die ölpumpe 22 kann anstelle durch den Elektromotor 25 auch über einen Riementrieb vom Fahrzeugmotor her angetrieben sein. Der Lenkrad-Drehwinkelfühler 27 kann so angeordnet sein, daß er den Drehwinkel des Lenkrades 3 direkt abtastet oder diesen indirekt über die Bewegung eines Elementes erfaßt, welches In Abhängigkeit von der Betätigung des Lenkrades 3 ebenfalls bewegt wird, z.B. des Zahnstangen-Lenkgetriebes 4.

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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, beinhaltet die Steuereinrichtung 26 einen Rechnerteil 32 zur Ermittlung eines Ziel-Einschlagwinkels, einen Speicherteil 33> der die Charakteristik gespeichert enthält, einen Impulsgenerator 34 sowie einen Antriebsteil 35· Der Rechnerteil 32 zur Ermittlung des Ziel-Einschlagwinkels empfängt das Drehwinkelsignal des Lenkrad-Drehwinkelfühlers 27, das Geschwindigkeitssignal des Fahrgeschwindigkeitsfühlers 28 und das Lastsignal des Lastfühlers 29 und errechnet daraus einen Ziel-Einschlagwinkel der Hinterräder entsprechend dem Betriebszustand des Fahrzeuges und in Abhängigkeit von der im Speicherteil gespeicherten Einschlagwinkel-Charakteristik für die Hinterräder. Das Ausgangssignal des Rechnerteiles 32, das den errechneten Ziel-Einschlagwinkel an den Hinterrädern repräsentiert, wird an den Impulsgenerator 34 gegeben. Dieser erzeugt eine Impulsfolge zur Steuerung des Schrittmotors 1.4, d.h. zum Einschlagen der Hinterräder 7 um den Ziel-Elnschlagwinkel, und gibt diese an den Antriebsteil 35. Der Antriebsteil 35 wandelt die Impulsfolge in ein Antriebs-Impulssignal zur Betätigung des Schrittmotors 14 um und legt dieses an den Schrittmotor 14 an, so daß hierdurch der Hinterrad-Einschlagmechanismus 8 angetrieben wird.

Das in dem Speicherteil 33 gespeicherte Kennfeld (Charakteristik) für den Hinterrad-Einschlagwinkel ist ein Kennfeld für das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K (d.h. das Verhältnis des Einschlagwinkels der Hinterräder zum Einschlagwinkel der Vorderräder) , abgestimmt auf die jeweilige Fahrgeschwindigkeit V. Das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnls K ist so eingestellt, daß das Ansprechverhalten des Fahrzeuges auf die seitliche Beschleunigung und dasjenige in Fahrtrichtung (Fahrtrichtungshaltung) einander so weitgehend wie möglich angeglichen sind. Gemäß der in Flg. 3 gezeigten Kennlinie für den Hinterrad-Einschlagwinkel ist das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K im Bereich niedriger Fahrgeschwindigkeit negativ und weist einen großen Absolutwert auf. Ein negatives Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K bedeutet, daß die Hinterräder 7 entgegen der Einschlagrichtung der Vorderräder 1 eingeschlagen sind (Gegenphase). Wenn somit das Hinterrad-Ein-

⁺ oder Soll-

schlagwinkelverhältnis K negativ ist und einen großen Absolutwert aufweist, bedeutet das, daß die Hinterräder 7 entgegen den Vorderrädern 1 um einen verhältnismäßig großen Einschlagwinkel bei einem gegebenen Einschlagwinkel der Vorderräder 1 eingeschlagen sind. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit sinkt das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K bezüglich seines Absolutwertes ab und wird in einem mittleren Fahrgeschwindigkeitsbereich zu Null. Anschließend nimmt das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K einen positiven Wert an (Gleichphase) und steigt mit in den Bereich hoher Fahrgeschwindigkeit ansteigender Geschwindigkeit. Polglich sind bei hoher Fahrgeschwindigkeit die Hinterräder 7 in der gleichen Richtung wie die Vorderräder 1 um einen verhältnismäßig großen Einschlagwinkel bei einem gegebenen Einschlagwinkel der Vorderräder 1 eingeschlagen.

Die strichpunktierte Kurve II in Big. 3 zeigt die Kennlinie für das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnls für den Fall einer Einstellung, gemäß der der Schlupfwinkel zu Null wird. Die Kennlinie I in Fig. 3 hingegen zeigt den Verlauf des Hinterrad-Elnschlagwinkelverhältnisses gemäß einer Einstellung, bei der das Ansprechverhalten des Fahrzeuges gegenüber seitlicher Beschleunigung und die Fahrtrichtungshaltung des Fahrzeuges, jeweils erzeugt durch Betätigung des Lenkrades 3, nach einer Ausführung der Erfindung einander angeglichen sind. Im Vergleich mit der Kennlinie II zeigt die erfindungsgemäße Kennlinie I ein Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis, das in dem selben Phasenbereich - entsprechend dem mittleren und höheren Geschwindigkeitsbereich kleiner als dasjenige gemäß der Kennlinie II ist, wobei auch die Fahrgeschwindigkeit, bei der das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis zu Null wird bzw. vom negativen zum positiven Wert umschlägt, höher als gemäß der Kennlinie II ist. Nachfolgend wird eine Art der Festsetzung des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennfeldes im einzelnen beschrieben.

Die Fahrzeugeigenschaften bezüglich der Fahrtrichtungshaltung (Ansprechverhalten um die Gierachse) und das Ansprechverhalten

IMSPFOTED

Al

des Fahrzeuges gegenüber seitlicher Beschleunigung in Abhängigkeit von einer Betätigung des Lenkrades 3 sowie bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten sind in den Figuren 4A und 4B veranschaulicht. In diesen beiden Figuren ist auf der Abszisse jeweils die Eingangsfrequenz entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Lenkrades aufgetragen, während die Ordinate die Phasenverschiebung entsprechend der Ansprechverzögerung zeigt.

Wie sich aus den Figuren 4a und 4B ergibt, verringert sich bezüglich der Giergeschwindigkeit bzw. beim Ansprechen in Fahrtrichtung die Ansprechverzögerung mit steigender Fahrgeschwindigkeit, während bezüglich des Ansprechens auf seitliche Beschleunigung die Ansprechverzögerung mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ebenfalls zunimmt.

Bei einer gegebenen Fahrgeschwindigkeit verändert sich die Fahrtrichtungshaltung des Fahrzeuges bezogen auf die Geschwindigkeit der Lenkradbetätigung mit einer Änderung im Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K (siehe Fig. 5A) und ebenso verändert sich das Ansprechverhalten des Fahrzeuges gegenüber einer seitlichen Beschleunigung, wieder bezogen auf die Geschwindigkeit der Lenkradbetätigung, mit einer Änderung im Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K (siehe Fig. 5B). In den Figuren 5A und 5B ist durch die Kennzeichnung "K^O angegeben, daß die Hinterräder 7 in der Gleichphase eingestellt sind, während durch die Kennzeichnung "K-²O veranschaulicht ist, daß die Hinterräder 7 in der Gegenphase· stehen. Wie sich aus Fig. 5A für die Fahrtrichtungshaltung des Fahrzeuges ergibt, wird die Ansprechverzögerung größer, wenn der Absolutwert des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnisses K in der Gleichphase zunimmt, und wird kleiner, wenn der Absolutwert des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnisses K in der Gegenphase zunimmt. Aus Figur 5B ergibt sich für das Ansprechverhalten des Fahrzeuges gegenüber seitlicher Beschleunigung, daß die Ansprechverzögerung kleiner wird, wenn der Absolutwert des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnisses K in der Gegenphase zunimmt, dagegen kleiner wird, sobald der Absolutwert des Hinterrad-Einschlagwin-

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kelverhältnisses K in der Gleichphase zunimmt. Somit kann durch geeignete Auswahl des HinterradEinschlagwlnkelverhältnisses K eine gegenseitige Annäherung des Ansprechverhaltens des Fahrzeuges bezüglich der Fahrtrichtungshaltung,und des Ansprechverhaltens des Fahrzeuges bezüglich einer seitlichen Beschleunigung erreicht werden. Durch eine Abstimmung des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnisses K so, daß das Ansprechverhalten des Fahrzeuges bezüglich der Fahrtrichtungshaltung sowie bezüglich seitlicher Beschleunigung zur Übereinstimmung gebracht werden, lassen sich bessere Lenkeigenschaften in Verbindung mit einem verbesserten Lenkempfinden und einem überlegenen Steuerverhalten und überlegener Fahrstabilität erreichen. Mit anderen Worten, bei der Suche nach einer SteuerungsabStimmung, die ein ausgezeichnetes Lenkempfinden vermittelt, erweist sich eine Abstimmung des Hinterrad-Einschlagwinkelsverhältnisses als höchst vorteilhaft, wenn sie einen Wert ergibt, der zwischen der Fahrtrichtungshaltung-Eigenschaft des Fahrzeuges und dessen Ansprechverhalten gegenüber seitlicher Beschleunigung zu einer bestmöglichen gegenseitigen Annäherung führt.

Bei einem Fahrgefühlstest wurde das subjektive Empfinden des Fahrers bezüglich der Lenkeigenschaften für verschiedene Hlnterrad-Einschlagwinkelverhältnisse K und bei gegebenen Fahrgeschwindigkeiten ermittelt und ausgewertet. Im Rahmen dieses Tests wurden die Unmittelbarkeit des Ansprechens bei einer Betätigung des Lenkrades, die Beruhigung des Fahrzeugkörpers nach einem Einschlagen des Lenkrades und Rückführen in die Mittelstellung, das Spurhalteempfinden und ähnliche Effekte bei niedriger Fahrgeschwindigkeit ermittelt und die individuell erhaltenen Ergebnisse anschließend kollektiv bewertet. Die Ergebnisse sind in Figur 6 niedergelegt. Bei hoher Fahrgeschwindigkeit wurde ebenfalls die Unmittelbarkeit des Ansprechens bei einer Betätigung des Lenkrades, die Beruhigung des Fahrzeugkörpers nach einem Drehen des Lenkrades und dessen Rückführung in die Mittelstellung sowie zusätzlich der Widerstand des Fahrzeuges gegenüber einem hinteren Ausbrechen, d.h. das Haftverhalten der Hinterreifen, das Rollge-

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fühl und ähnliche Effekte erfaßt und die individuell bewerteten Effekte zusammengefaßt und kollektiv ausgewertet. Diese Ergebnisse sind in Figur 7 wiedergegeben.

Wie sich aus Figur 6 ergibt, wurde das Lenkempfinden bei niedriger Fahrgeschwindigkeit am höchsten bewertet, wenn das Hinterrad-Elnschlagwinkelverhältnis K den Wert K2 hatte und außerdem negativ war, d.h. die Hinterräder in Gegenphase eingeschlagen waren. Die Frequenzverläufe für die Fahrtrichtungshaltung und das Ansprechverhalten des Fahrzeuges gegenüber seitlicher Beschleunigung bei dem als optimal erkannten Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K2 sind in Figur 8B gezeigt, während die entsprechenden Verläufe für ein Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K mit den Werten Kl und K3, die dem Optimalwert naheliegen, in den Figuren 8a und 8C wiedergegeben sind. Wie sich aus Figur 8B ergibt, stimmen bei einem Hinterrad-Einschlagwlnkelverhältnis mit dem Wert K2 und bei niedriger Fahrgeschwindigkeit die Eigenschaften des Fahrzeuges bezüglich der Fahrtrichtungshaltung und bezüglich der seitlichen Beschleunigung weitgehend miteinander überein. Wenn dagegen der Wert des Hinterrad-Einschlagverhältnisses Kl beträgt und negativ (Gegenphase) jedoch im Absolutwert kleiner als K2 ist, dann ist die zeitliche Verzögerung im Ansprechverhalten des Fahrzeuges bezüglich der Fahrtrichtung größer als diejenige beim Ansprechen auf die seitliche Beschleunigung, wie dies aus Figur 8a hervorgeht. Weist das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis dagegen den Wert K3 auf, der negativ, jedoch bezüglich des Absolutbetrages größer als K2 ist, dann ist die zeitliche Verzögerung des Ansprechens auf eine seitliche Beschleunigung größer als diejenige beim Ansprechen in Fahrtrichtung, wie das aus Figur 8C hervorgeht. Das Lenkempfinden bei den Werten Kl oder K3 für das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis, bei denen sich die Fahrzeugeigenschaften bezüglich der Fahrtrichtungshaltung und beim Ansprechen auf seitliche Beschleunigung deutlich unterscheiden, wird nicht als gut bewertet.

j * BAD ORfGINAl

Gemäß Figur SB stimmen die Fähigkeit zur Fahrtrichtungshaltung und das Ansprechen auf seitliche Beschleunigung des Fahrzeuges in dem Bereich, in welchem die der Drehgeschwindigkeit am Lenkrad entsprechende Frequenz hoch ist, nicht überein. Jedoch wird in der Praxis das Lenkrad - außer bei Auftreten einer äußeren Störung - nicht mit einer derartigen hohen Geschwindigkeit gedreht, so daß der Unterschied im Ansprechverhalten des Fahrzeuges in der Fahrtrichtung und gegenüber seitlicher Beschleunigung bei dieser hohen Drehgeschwindigkeit des Lenkrades eigentlich keine praktische Bedeutung hat. Um diese beiden unterschiedlichen Kennlinienarten jedoch auch in einem Bereich hoher Drehgeschwindigkeit am Lenkrad zur Übereinstimmung zu bringen, wird die Drehgeschwindigkeit des Lenkrades abgetastet und das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K in Richtung auf die Gleichphase korrigiert. Denn die zeitliche Verzögerung beim Ansprechen des Fahrzeuges auf seitliche Beschleunigung ist bei hoher Drehgeschwindigkeit am Lenkrad größer als die zeitliche Verzögerung beim Ansprechen auf Einflüsse in Fahrtrichtung (siehe Figur 5).

Wie sich aus Figur 7 ergibt, wurde bei hoher Fahrgeschwindigkeit das Lenkempfinden dann als sehr gut bewertet, wenn das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis den Wert K5 hatte und dieser Wert positiv - entsprechend der Gleichphase - war. Die Frequenzverläufe für die Fahrtrichtungshaltung und das Ansprechen des Fahrzeuges auf seitliche Beschleunigung bei diesem optimalen Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis K5 sind in Figur 9B dargestellt; die entsprechenden Verläufe für den Wert K4 und K6 des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnisses K, die jeweils nahe dem optimalen Wert K5 liegen, sind aus den Figuren 9A und 9C zu entnehmen. Wie sich aus Figur 9B ergibt, stimmen die Eigenschaften bezüglich der Fahrtrichtungshaltung und des Ansprechens auf seitliche Beschleunigung bei dem Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis von K5 und bei hoher Fahrgeschwindigkeit im wesentlichen miteinander überein. Wenn dagegen das Hinterrad-Elnschlagwinkelverhältnis den Wert K4 hat und positiv (gleichphasig) jedoch im Absolutwert kleiner als K5 ist, dann ist die zeitliche Verzögerung beim Ansprechen auf

seitliche Beschleunigung größer als diejenige beim Ansprechen auf Einflüsse in Fahrtrichtung (siehe Figur 9A). Hat das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis den Wert K6₅ der positiv jedoch im Absolutwert größer als K5 ist, dann ist die zeitliche Verzögerung im Ansprechen in Fahrtrichtung größer als diejenige gegenüber seitlicher Beschleunigung, was aus Figur 9C hervorgeht. Das Lenkempfinden bei dem Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis von K4 oder Κ6, bei dem das Ansprechverhalten des Fahrzeuges in Fahrtrichtung und dasjenige bezüglich seitlicher Beschleunigung sich voneinander unterscheiden, wird nicht als gut bewertet.

Wird die Belastung des Fahrzeuges erhöht, so tendiert die zeitliche Verzögerung des Ansprechens des Fahrzeuges gegenüber seitlicher Beschleunigung bei einer gegebenen Fahrgeschwindigkeit zu einer Zunahme, was zur Folge hat, daß das Ansprechverhalten des Fahrzeuges bezüglich seitlicher Beschleunigung und bezüglich der Fahrtrlchtungshaltung außer Übereinstimmung kommen. Daher wird bei erhöhter Belastung (die durch den Lastfühler 29 ermittelt und in Form eines Signals weitergegeben wird) das Hinterrad-Ein-Gchlagwinkelverhältnis K in Richtung auf die Gleichphase hin korrigiert, wie durch die Kurve III in Figur 3 gezeigt ist, so daß dadurch die zeitliche Verzögerung beim Ansprechen auf seitliche Beschleunigung verringert und die zeitliche Verzögerung bezüglich der Fahrtrlchtungshaltung vergrößert wird. Auf diese Weise werden die beiden zeitlichen Verzögerungen einander angenähert, so daß man auch bei einer Belastungsänderung ein besseres Lenkempfinden zu verzeichnen hat.

Bei der Charakteristik für das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnls, die durch die Kennlinie II in Figur 3 angegeben ist und bei der das Hlnterrad-Einschlagwinkelverhältnis K so eingestellt ist, daß der Schlupfwinkel zu Null wird, ist das Hinterrad-Einschlagwlnkelverhältnis im Sinn einer Verschiebung auf einen positiven K-Wert (entsprechend der Gleichphase) bezogen auf die erfindungsgemäße Charakteristik gemäß Kennlinie I festgelegt. Das hat zur Folge, daß die zeltliche Verzögerung in Fahrtrichtung vergrößert

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ist, während die zeitliche Verzögerung bezüglich seitlicher Beschleunigung verringert ist (vgl. hierzu Figur 5). Dementsprechend wird bei einer Betätigung des Lenkrades zunächst eine seitliche Beschleunigung erzeugt und erst anschließend stellt sich mit einer Zeitverzögerung die Bewegung um die Gierachse ein. Das Steuerverhalten (Lenkgefühl) ist in diesem Fall nicht als gut zu bewerten.

Obwohl in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ein sogenannter Lenkhilfe-Mechanismus im Zusammenhang mit dem Hinterrad-Einschlagmechanismus 8 zur Anwendung gelangt, um den Einschlagvorgang an den Hinterrädern mittels des Schrittmotors 14 zu verwirklichen, können auch andere Arten von Einschlagmechanismeri für die Hinterräder eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche

Vierrad-Lenksystem für fahrzeuge, mit einem Lenkrad, einem Einschlagmechanismus zum Einschlagen der Vorderräder In Abhängigkeit von einer Drehung des Lenkrades, einem Einschlagmechanismus zum Einschlagen der Hinterräder in Abhängigkeit von einem Einschlagen der Vorderräder und einer Steuereinrichtung zur Einstellung des Hinterrad-Eirischlagmechanismus entsprechend einem in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit veränderbaren Verhältnis zwischen Hinterrad- und Vorderrad-Einschlagwinkel (Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis), dadurch gekennzeichnet, daß das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnls (K) so festgelegt ist, daß das Ansprechverhalten des Fahrzeuges gegenüber einer Beschleunigung nach der Seite und das Ansprechverhalten in Fahrtrichtung einander soweit wie möglich angeglichen sind.
2. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Elektromotor (I¹I) und ein Steuergerät (26) zur Ausgabe eines Antriebssignales an den Elektromotor (14) umfaßt.
3. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (26) eine Einrichtung zur Festlegung einer Charakteristik aufweist, die die Abstimmung des Hinterrad-Elnschlagwinkelverhältnisses (K) auf die durch das Ausgangssignal eines Pahrgeschwindigkeitsfühlers (28) gegebene Fahrgeschwindigkeit bewirkt.
4. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Steuereinrichtung (26) das Ausgangssignal eines Lenkrad-Drehwinkelfühlers (27) anliegt.
5· Vlerrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) eine Einrichtung (32) zur Festsetzung eines Hinterrad-Einschlagwinkels aufweist, die in Übereinstimmung mit den Ausgangswerten der Einrichtung zur Festsetzung einer Charakteristik einen Ziel-Elnschlagwinkel für die Hinterräder bestimmt.
6. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (14) ein impulsgesteuerter Schrittmotor 1st und daß die Steuereinrichtung (26) einen Antriebsteil (35) enthält, der entsprechend dem Ausgangssignal der Einrichtung (32) zur Festlegung eines Hinterrad-Einschlagwinkels an den Schrittmotor (14) ein Antriebssignal liefert.
7. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Steuereinrichtung (26) das Ausgangssignal eines Lastfühlers (29) zur Feststellung der Belastung des Fahrzeuges anliegt, und daß die Charakteristik für das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis (K) in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung veränderbar ist.
8. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik bei einer Belastungszunahme des Fahrzeuges derart veränderbar ist, daß das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis (K) bei niedriger Fahrgeschwindigkeit von einem

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nagativen zu einem positiven Wert umgeschaltet wird, wobei ein negativer Wert einen entgegengesetzt gerichteten und ein positiver Wert einen gleichgerichteten Einschlagwinkel an den Vorderrädern und an den Hinterrädern bedeutet.

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