DE3610463A1 - Vorder- und hinterradlenkeinrichtung fuer fahrzeuge - Google Patents
Vorder- und hinterradlenkeinrichtung fuer fahrzeugeInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
- B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
- B62D7/14—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
- B62D7/15—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 means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
- B62D7/1581—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 means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by comprising an electrical interconnecting system between the steering control means of the different axles
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung
zum variablen Steuern des Lenkwinkels der Hinterräder in Beziehung zum Lenkwinkel der Vorderräder.
Es sind kürzlich Lenkeinrichtungen für Fahrzeuge vorgeschlagen worden, bei denen die Hinterräder in bezug auf die Vorderräder
entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert werden (vgl. P 36 02 071; P 36 02 141, P 36 02 042;
P 36 02 031; P 36 02 140 und P 36 02 033). Bei diesen Einrichtungen werden im allgemeinen die Hinterräder im Hochgeschwindigkeitsbereich
mit gleicher Phasenbeziehung oder überhaupt keiner Phasenbeziehung gesteuert, während diese im
Niedergeschwindigkeitsbereich mit entgegengesetzter Phasenbeziehung gesteuert werden. Falls gewünscht, kann die
mathematische Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit für den Lenkwinkel der Hinterräder entsprechend der Fahrzeugbeschleunigung
oder manuell modifiziert oder sogar manuell festgesetzt werden.
Infolgedessen werden der minimale Dreh- bzw. Wendewinkel
und die Innenradiusdifferenz des Fahrzeuges drastisch reduziert als auch die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs, insbesondere
im Niedergeschwindigkeitsbereich, beim Fahren des Fahrzeugs in die Garage, beim Fahren des Wagens durch enge,
gewundene Gassen und bei der Ausführung einer Wende wesentlieh verbessert, und zwar mit dem zusätzlichen Vorteil der
Verbesserung der dynamischen Seitenempfindlichkeit des Fahrzeugs im Hochgeschwindigkeitsbereich, z. B. beim
Wechseln der Fahrspuren.
Da jedoch die seitliche Versetzung eines Fahrzeuges sich als ein integrierter Wert des Lenkwinkels ergibt, ist eine
vorteilhafte Fahrzeugsteuerung manchmal mit Schwierigkeiten
verbunden, falls der Fehler im Hinblick auf den erfaßten,
tatsächlichen Lenkwinkel unangemessen hoch ist.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung
für Fahrzeuge vorzuschlagen, die ein hervorragendes Fahrverhalten infolge einer exakten Steuerung
des Lenkwinkels der Hinterräder ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruches 1 gelöst.
So sieht die Erfindung eine für Fahrzeuge vorgesehene Vorder-
und Hinterradlenkeinrichtung vor, die eine variable Steuerung des Lenkwinkelverhältnisses der Hinterräder bezüglich dem
Lenkwinkel der Vorderräder in Abhängigkeit v..on der Fahrzeuggeschwindigkeit
ermöglicht und dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Stellglied zum Lenken der Hinterräder vorgesehen ist,
das eine mechanische Drehzahluntersetzungseinrichtung aufweist, und daß eine von der Drehzahluntersetzungseinrichtung
an ihrem Hinterradende vorgesehene Verschiebung bzw. Versetzung als Steuereingangsgröße für eine Steuereinrichtung zum Ansteuern
des Stellgliedes erfaßt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand
des Patentanspruches 2.
Infolge der Verwendung einer Größe, die den tatsächlichen Lenkwinkel der Hinterräder wiedergibt, werden Fehler, die
sich sonst beispielsweise aus Funktionsfehlern, einer elastischen
Durchbiegung oder einem Spiel des für die Lenkung der Hinterräder vorgesehenen Stellgliedes ergeben, beseitigt.
Demzufolge kann eine stabile und exakte Steuerung des Lenkwinkels der Hinterräder erzielt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die den allgemeinen, grundlegenden Aufbau eines Fahrzeugs
wiedergibt, das mit einer Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung ausgestattet ist, bei der die Erfindung Anwendung findet;
Fig. 2 ein funktionelles Blockdiagramm des am
Fahrzeug befestigten Computers und
Fig. 3 ein Diagramm, das die charakteristischen
Eigenschaften der Lenkwinkelverhältnisfunktionen
des obigen Ausführungsbeispieles
wiedergibt.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispieles einer
Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung, bei der die Erfindung Anwendung findet. Eine Lenkwelle 2 eines Lenkrades 1 steht
mit einem Zahnstangengetriebe 3 in Verbindung, wobei zwei Spurstangen 5 mit den beiden Enden einer Zahnstange 4 des
Zahnstangengetriebes 3 gekoppelt sind. Mit den äußeren Enden der Spurstangen stehen zwei Spurstangenhebel 6 in Verbindung,
die die Vorderräder 7 derart abstützen, daß die Vorderräder 7 in bekannter Weise in die vom Lenkrad 1 bestimmte Richung
gelenkt werden können.
Bei den Hinterrädern 12 ist in gleicher Weise wie bei den Vorderrädern 7 ein Zahnstangengetriebe 8 in seitlicher Richtung
angeordnet, wobei die beiden Enden der Zahnstange 9 des Zahnstangengetriebes 8 mit Spurstangen 10 in Verbindung stehen.
Die äußeren Enden der Spurstangen 10 sind mit Spurstangenhebelnll verbunden, die dann wieder die Hinterräder 12
abstützen. Die Ritzelwelle des Getriebes 8 ist mit einer Ausgangs- bzw. Abtriebswelle eines Motors 13 verbunden. Demzufolge
werden die Hinterräder 12 durch die Antriebskraft des
Motors 13 gelenkt.
Ferner sind zwei Verschiebungs- bzw. Lagesensoren 14 und 15
vorgesehen, die z. B. aus Potentiometern oder Differentialübertragern
bestehen können. Der Lagesensor 14 ist zwischen dem Gehäuse des Getriebes 3 und der Zahnstange 4 für die Vorderräder
vorgesehen, der Lagesensor 15 hingegen zwischen dem Gehäuse des Getriebes 8 und der Zahnstange 9 für die Hinterräder
12. Auf diese Weise können die Verschiebungen bzw. Verstellungen der Zahnstangen 4 und 9 als Größen erfaßt werden,
die die tatsächlichen Lenkwinkel wiedergeben. Die Ausgangsgrößen dieser Lagesensoren 14 und 15 stehen mit einer Regelbzw.
Steuereinrichtung 16 in Verbindung. Ferner stehen mit der Steuereinrichtung 16 die Ausgangsgröße eines Fahrzeuggeschwindigkeitsensors
17, der z. B. an den nj-cht-angetriebenen
Rädern vorgesehen ist, sowie die Ausgangsgröße eines Drucktastenwahlschalters
18 in Verbindung.
Die Steuereinrichtung 16 ist mit einem Computer 19 (Fig. 2) ausgestattet, der die Drehung der Ausgangswelle des Motors
13 durch Zufuhr eines geeigneten, der Fahrzeuggeschwindigkeit
entsprechenden Antriebssignals über eine Ausgangssteuereinrichtung 20 steuert, und zwar in Abhängigkeit von den Signalen,
die von den Lagesensoren 14 und 15 zum Erfassen der Lenkwinkel der Vorder- und Hinterräder und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
17 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt werden.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 die Funktion des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert.
Fig. 2 zeigt den funktioneilen Aufbau des Computers 19. Das
vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 17 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeitssignal wird als ein bestimmtes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
u dem Computer 19 zugeführt. Dieses
Fahrzeuggeschwindigkeitssignal u wird durch einen Unirechnungsprozeß
(a) in ein vorbestimmtes Lenkwinkelverhä1tnissignal
f(u) umgewandelt. Die mathematische Funktion, die dieses Lenkwinkelverhältnissignal f(u) vorgibt, wird aus
einer Vielzahl von mathematischen Funktionsdaten f,, f„» ···
ausgewählt, die in dem Speicher (b) abgespeichert ist, oder mit anderen Worten, die anhand des Wahlschalters 18
ausgewählte Auswahlinformation wird mittels eines Auswahlprozesses
(d) dem Umrechnungsprozeß (a) dargeboten und eine der mathematischen Funktionsdaten f,, f„, ..., die einer
Vielzahl von in Fig. 3 gezeigter Kurven oder einer Vielzahl vorbestimmter Arten von Steuerwinkelverhältnisfunktionen
IK, 2K, ... nK entsprechen, wird ausgewählt. Diese unterschiedlichen
Arten entsprechen den jeweiligen Drucktasten 21 bis 24 des Wahlschalters 18.
Die Steuerwinkelverhältnisfunkt ion wird somit im Umrechnungsprozeß (a) bestimmt, und der Ziel- bzw. Sollwert y~
für den Lenkwinkel der Hinterräder in bezug auf den tatsächlichen
Lenkwinkel x, der von dem Lagesensor 14 für die Vorderräder
erhalten wird, ergibt sich zu:
y0 r xf(u) .
Unterdessen erfaßt der Lenkwinkel- bzw. Lagesensor 15 für
die Hinterräder die Verschiebung der Zahnstange 9, wobei dessen Ausgangsgröße genau dem tatsächlichen Lenkwinkel der
Hinterräder entspricht. Das Ergebnis der vom Lagesensor vorgenommenen Erfassung wird dem im Computer ablaufenden
Vergleichsprozeß (c) als ein tatsächlicher Lenkwinkeldatenwert y für die Hinterachse zugeführt. Auf der Grundlage des
Hinterrad-Lenkwinkeldatenistwerts y und des Sollwerts yn
für den Lenkwinkel der Hinterräder wird eine relative Differenz Ay = y - yn im Vergleichsprozeß (c) erhalten. Diese
Differenz Ay wird vom Computer 19 in die Ausgangssteuereinrichtung
20 eingegeben, um den erforderlichen Lenkwinkel der Hinterräder zu erzielen. Das ausgangsseitige Ende dieser
Ausgangssteuereinrichtung 20 steht mit dem Motor 13 in Verbindung und führt diesem ein Steuersignal s zu, das der
Differenz Ay entspricht. Der Motor 13 wird in eine Richtung
angetrieben, wodurch der der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit
entsprechende Lenkwinkel der Hinterräder erreicht wird.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Arten bzw. Eigenschaften
der Lenkwinkel verhältnisfunkt ionen der Fahrzeuggeschwindigkeit
so ausgewählt, daß diese anhand einer Vielzahl von Kurven ausgedrückt werden können, die von einer nk entsprechenden
Kurve in gegenseitig paralleler Weise abgezweigt sind. Die Kurven auf der Seite der Kurve Ik stellen eine sportliche
Fahrweise dar, während die Kurven mit hohen Zahlen eine
leichtere Fahrweise darstellen.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die
verschiedenen, vom Computer 19 durchgeführten Prozesse anhand
eines bestimmten Programms (Software) ausgeführt, das z. B. in einem Speicherbereich des Computers 19 abgespeichert
ist. Jedoch kann auch eine elektrische Schaltung verwendet werden, die die gleiche Funktionsweise zur Ausführung
der gleichen Prozesse aufweist. Der Auswahlschalter kann anstatt als Drucktastenschalter, wie beim obigen Ausführungsbeispiel, ebenso als Schiebeschalter ausgebildet werden, der
eine kontinuierliche Änderung vorsieht.
Die Erfindung ist ferner nicht auf das obige Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern kann auch bei Sensoren zum Erfassen
des tatsächlichen Lenkwinkels der Hinterräder zum Zwecke der Rückkopplungsregelung der Vorder- und Hinterradlenkeinrichtungen
Anwendung finden, bei denen die Vorder-
.:;; : 'κ;-::- 3S10463
und Hinterräder hydraulisch gesteuert werden und die vordere Lenkwinkelinformation durch den hydraulischen Druck übertragen
wird, und bei denen an den Hinterrädern ein mechanischer Aufbau zur Änderung des Lenkwinkelverhältnisses vorgesehen
ist, so daß die Hinterräder durch eine Drehkraft gelenkt werden können, die mechanisch von den Vorderrädern übertragen
wird. Ebenso kann die Geschwindigkeit- bzw. Drehzahluntersetzungseinrichtung des Stellgliedes zum Lenken der
Hinterräder aus anderen mechanischen Einrichtungen, wie z. B, Schrauben, bestehen, die keine Störung des Lenkwinkels der
Hinterräder seitens äußerer Kräfte hervorrufen.
Da gemäß der Erfindung der Fehler bei der Steuerung des Lenkwinkels
der Hinterräder minimiert wird, können die Annehmlichkeiten einer Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung sichergestellt
werden, da sich im Hochgeschwindigkeitsbereich eine günstige Lenkreaktion ergibt und im Niedergeschwindigkeitsbereich
die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs vorteilhaft ist.
- Leerseite -
Claims (2)
1. Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung zum variablen Steuern des Lenkwinkels der Hinterräder unter Bezug
auf den Lenkwinkel der Vorderräder und die Fahrzeuggeschwindigkeit,
dadurch gekennzeichnet , daß ein Stellglied (8) zum Lenken der Hinterräder vorgesehen
ist, das eine mechanische Drehzahluntersetzungseinrichtung (9) aufweist, und daß ein Sensor (15) zum Erfassen
der von der Drehzahluntersetzungseinrichtung an ihrem Hinterradende vorgesehenen Verschiebung angeordnet
ist, dessen Ausgangsgröße als Steuereingangsgröße für eine Steuereinrichtung (16) zum Ansteuern des
Stellgliedes (8) dient.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehzahluntersetzungseinrichtung
ein Zahnstangengetriebe (8) aufweist und daß ein Lagesensor (15) zum Erfassen der Verschiebung der
Zahnstange (9) des Zahnstangengetriebes (8) vorgesehen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Also Published As
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Legal Events
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