DE3738650A1

DE3738650A1 - Hinterradlenkvorrichtung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3738650A1
Application number: DE19873738650
Authority: DE
Inventors: Akira Takahashi; Toshihiro Konno; Mitsuharu Morishita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-11-15
Filing date: 1987-11-13
Publication date: 1988-05-26
Also published as: JPS63125476A; US4779693A; DE3738650C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Hinterradlenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Insbesondere handelt es sich dabei um eine Hinterradlenk vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Servolenkung für die Vorderräder.

In der jüngsten Zeit wurden Lenkanordnungen nicht nur für die Vorderräder sondern auch für die Hinterräder bei Kraft fahrzeugen entwickelt. Im allgemeinen wird die Richtung, in welcher die Hinterräder gelenkt werden, bei solchen Anordnungen abhängig von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit gewählt. Bei hohen Geschwindigkeiten werden die Hinterräder in derselben Richtung wie die Vorderräder gelenkt, wodurch das Kraftfahrzeug schneller auf Richtungsänderungen reagiert. Bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten werden die Hinterräder in entgegengesetzter Richtung zu den Vorderrädern gelenkt, um den Wendekreis des Kraftfahrzeugs zu reduzieren, so daß man mit dem Fahrzeug leichter um scharfe Kurven fahren und einparken kann.

Verschiedene Arten von Hinterradlenkvorrichtungen wurden vorgeschlagen, als Beispiel mag die US-PS 43 13 514 dienen, die eine mechanische Anordnung zum Steuern der Hinterräder aufzeigt. Die Drehung des Lenkrads wird den Vorder- und den Hinterrädern über eine mechanische Verbindung zugeführt. Der Winkel, um den die Hinterräder gelenkt werden, ist proportional zu dem Winkel, um den das Lenkrad gedreht wird. Ein Betätigungselement steuert die Position oder Anordnung eines Schwenkpunktes in der Lenkverbindung und zwar in Übereinstimmung mit der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit. Bei hohen Geschwindigkeiten wird der Schwenkpunkt so positioniert, daß die Vorder- und Hinterräder in derselben Richtung gelenkt werden, während bei niedrigen Geschwindigkeiten der Punkt so positioniert ist, daß die Vorder- und Hinterräder in einander entgegengesetzten Richtungen gelenkt werden.

Aus der US-PS 45 86 581 ist ein Hinterradlenkmechanismus für ein Kraftfahrzeug mit einer Servolenkung für die Vorder räder beschrieben, bei dem die Hinterräder über hydraulische Betätigungselemente gelenkt werden. Die Lenksäule umfaßt zwei in Reihe geschaltete Steuerventile, von denen eines den Druckmittelfluß in einen Arbeitszylinder für die Vorderräder, das andere den Fluß zu den Betätigungselementen für die Hinterräder steuert. Der Lenkwinkel für die Hinterräder wird in Übereinstimmung mit dem Drehmoment gesteuert, das auf das Lenkrad aufgebracht wird.

Bei den bekannten Anordnungen ergibt sich nun eine Reihe von Problemen. Wenn die Hinterräder in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel der Vorderräder gelenkt werden, so muß ein Lenk winkelfühler vorgesehen sein. Dieser weist im allgemeinen die Form eines Fühlers auf, der den Drehwinkel der Lenksäule oder die Linearbewegung der Zahnstange eines Zahnstangengetriebes abtastet. Eine solche Anordnung ist jedoch insofern schwierig, als im Bereich der Lenksäule wenig Platz zur Verfügung steht, im Bereich der Zahnstange eine rauhe Umgebung herrscht.

Wenn andererseits die Hinterräder in Übereinstimmung mit dem Drehmoment gelenkt werden, das auf das Lenkrad aufgebracht wird, so muß eine Anordnung zum Abtasten des Drehmomentes vorgesehen sein. Zu diesem Zweck wird normalerweise ein Drehstab verwendet. Wenn das Kraftfahrzeug aber mit einer Servolenkung für die Vorderräder ausgestattet ist, so wird ohnehin ein Drehstab innerhalb des Steuerventils der Lenk säule mit eingebaut. Wenn ein weiterer Drehmoment-Meßstab in Form eines Drehstabs zum Lenken der Hinterräder vorgesehen wird, so sind dann zwei Drehstäbe in der Lenksäule in Reihe geschaltet, was in einer unerwünschten Abnahme der Steifigkeit der Lenksäule resultiert.

Man könnte nun einen Drehstab für das Steuerventil der Servolenkung sowohl für die Vorder- als auch für die Hinterräder verwenden. In diesem Fall müßte ein Drehmomentfühler verwendet werden, der elektrische Signale an das Steuerventil abgibt. Diese Anordnung ist aber hinsichtlich des Einbauraums und der Widerstandsfähigkeit des Drehmomentfühlers gegenüber dem Öldruck problematisch.

Ein weiteres Problem bei der herkömmlichen Hinterradlenk anordnung besteht darin, daß diese die Richtungsstabilität eines Kraftfahrzeugs nicht verbessern. Wenn ein Fahrzeug entlang einer geraden Linie fährt, wie dies in Fig. 7a gezeigt ist, und wenn dann plötzlich eine seitliche Kraft aufgrund einer Windboe oder dergleichen auftritt, so wirken Kurven kräfte F 1 und F 2 auf die Vorder- bzw. Hinterräder und das Kraftfahrzeug kommt vom geraden Kurs um einen Winkel B ab. In einem Kraftfahrzeug mit herkömmlicher Hinterradlenkung bleiben dann, wenn das Lenkrad des Kraftfahrzeugs in der neutralen Position gehalten wird, die Vorder- und die Hinter räder in der Geradeausrichtung. Aus diesem Grund ist das Rückstellmoment M, das in derjenigen Richtung wirkt, die ein Zurückbringen des Kraftfahrzeugs auf den ursprünglichen Kurs bewirken würde, gering und das Kraftfahrzeug weicht weiterhin von seinem ursprünglichen Kurs ab, geradeso wie in einem Kraftfahrzeug mit nicht lenkbaren Hinterrädern.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hinterradlenkvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß das Rückstellmoment des Kraftfahrzeugs erhöht wird, wenn eine seitliche Kraft auf dieses wirkt, wobei weiterhin der Einbau eines Drehstabs für die Hinterräder in die Lenksäule des Kraftfahrzeugs unnötig sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Hinterradlenk vorrichtung mit einer Servolenkung gelöst, die einen Arbeits zylinder umfaßt, der über einen Kolben in zwei Kammern geteilt ist. Der Kolben ist über Lenkverbindungen mit den Vorderrädern so verbunden, daß dann, wenn eine Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern des Arbeitszylinders besteht, eine Hilfs-Lenkkraft auf die Lenkverbindung wirkt. Die Hinterräder werden in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern des Arbeits zylinders gelenkt. Nachdem eine Druckdifferenz entweder daraus resultiert, daß der Kraftfahrzeugführer am Lenkrad dreht oder daraus, daß eine Kurvenkraft auf die Vorderräder wirkt, können die Hinterräder gedreht werden, um so Kursabweichungen des Kraftfahrzeugs entgegenzuwirken, die Kurvenkräfte hervorrufen, selbst dann, wenn keine Lenkkraft auf das Lenkrad aufgebracht wird.

Die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung umfaßt Mittel zum Abtasten der (Hydraulik-)Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern des Arbeitszylinders, die ein entsprechendes Ausgangssignal abgeben, Mittel zum Messen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und zum Abgeben eines entsprechenden Ausgangssignals, Lenkmittel zum Lenken der Hinterräder und Steuermittel zum Steuern der Lenkmittel in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen der Druckdifferenz-Abtastmittel und Übereinstimmung mit den Mitteln zum Messen der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit. Wenn eine Druckdifferenz bei hohen Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten im Arbeitszylinder besteht, so werden die Hinterräder in derselben Richtung wie die Vorderräder gelenkt bzw. wie diese aufgrund der resultierenden Hilfslenkkraft gelenkt werden sollen. Bei niedrigen Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten werden die Hinterräder in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen der Vorderräder gelenkt (bzw. gelenkt werden sollen). Bei mittleren Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten werden die Hinterräder in der Geradeausposition gehalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mittel zum Abtasten der Druckdifferenz einen ersten Druckfühler, der den Hydraulikdruck in der ersten Kammer des Arbeitszylinders abtastet und ein entsprechendes Ausgangs signal abgibt, einen zweiten Druckfühler, der den Hydraulik druck in der zweiten Kammer des Arbeitszylinders abtastet und ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt, und einen Differenzverstärker, in den die Ausgangssignale der Druck fühler eingegeben werden und der ein elektrisches Ausgangs signal entsprechend der Druckdifferenz zwischen den beiden Drücken abgibt, die von den beiden Druckfühlern gemessen werden.

Zum Lenken der Hinterräder können im Prinzip beliebige Anordnungen verwendet werden. Bei einer bevorzugten Aus führungsform der Erfindung jedoch werden die Hinterräder von einem Elektromotor gelenkt, dessen Drehbewegung von einem Lenkgetriebe in eine Linearbewegung übersetzt wird, die wiederum über eine Lenkverbindung mit Lenkerstangen und Lenkerhebeln die Hinterräder lenkt.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hinterradlenkvorrichtung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Hydraulik drucks, der in der rechten und der linken Kammer des Arbeitszylinders nach Fig. 1 als Funktion des Drehmoments erzeugt wird, das auf das Lenkrad aufgebracht wird;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Druckdifferenz zwischen der rechten und der linken Kammer des Arbeitszylinders nach Fig. 1 als Funktion des Drehmoments auf das Lenkrad;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Druckdifferenz zwischen der rechten und der linken Kammer des Arbeitszylinders nach Fig. 1 als Funktion der Kraft, die auf die Zahnstange des Vorderrad-Lenkgetriebes wirkt;

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Grund-Lenk winkels für die Hinterräder als Funktion der Druckdifferenz zwischen der rechten und der linken Kammer des Arbeitszylinders bei ver schiedenen Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten;

Fig. 6 eine graphische Darstellung des Hinterrad lenkwinkelverhältnisses als Funktion der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit; und

Fig. 7a und 7b schematische Draufsichten zur Illustration der Bewegung eines Kraftfahrzeugs, wenn plötzliche Seitenkräfte auf diese wirken, wobei Fig. 7a einen Fall für ein Kraftfahr zeug mit herkömmlicher Hinterradlenkung und Fig. 7b einen Fall für ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Lenkung zeigen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hinterradlenkvorrichtung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung zeigt. Das Kraftfahrzeug ist mit einer herkömmlichen Hydrauliklenkung für die Vorderräder ausgerüstet. Das Lenkrad 1 des Kraft fahrzeugs ist mit einem Vorderradlenkgetriebe 3 über eine Lenksäule 2 verbunden. Das Lenkgetriebe 3 enthält ein nicht näher dargestelltes, herkömmliches Lenkgetriebe zur Umwandlung der Drehung der Lenksäule in eine Linearbewegung, so z. B. eine Zahnstange mit Antriebsritzel. Eine rechte Lenkstange 4 a und eine linke Lenkstange 4 b werden in einer geraden Linie über die Zahnstange bewegt. Die äußeren Enden der Lenker stangen 4 a und 4 b sind jeweils mit einem rechten bzw. mit einem linken Lenkerhebel 6 a und 6 b verbunden, die in der herkömmlichen Weise mit dem rechten und dem linken Vorderrad 5 a und 5 b verbunden sind.

Eine Hydraulikpumpe 7 wird von einer hier nicht gezeigten Maschine des Kraftfahrzeugs angetrieben. Die Eingangsöffnung der Pumpe 7 ist mit einem Reservoir 8 für Lenkflüssigkeit über eine erste Leitung 10 verbunden. Die Ausgangsöffnung der Pumpe 7 ist mit dem Einlaß eines Steuerventils 9 über ein zweites Rohr 11 verbunden. Ein drittes Rohr 12, das mit einem Ausgang des Steuerventils 9 verbunden ist, bringt die Hydraulikflüssigkeit zum Reservoir 8 zurück.

Das Steuerventil 9, das in Übereinstimmung mit dem Drehmoment geöffnet und geschlossen wird, das auf das Lenkrad 1 wirkt, steuert die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu einem Arbeits zylinder 13, der eine Hilfskraft zum Lenken der Vorderräder erzeugt. Der Arbeitszylinder 13 ist über einen Kolben 13 c in eine rechte Kammer 13 a und eine linke Kammer 13 b unterteilt, wobei der Kolben 13 c mit der linken Lenkerstange 4 b verbunden ist. Die rechte und die linke Kammer des Arbeitszylinders 13 sind mit den Steuerventilen 9 über eine vierte bzw. eine fünfte Leitung 14 bzw. 15 verbunden. Hydraulikflüssigkeit, die von der Hydraulikpumpe 7 gefördert wird, kann entweder in die linke oder in die rechte Kammer über die vierte und die fünfte Leitung gefördert werden.

Ein rechter Hydraulikdruckfühler 16 und ein linker Hydraulik druckfühler 17 sind so angeordnet, daß sie den Druck in der rechten bzw. in der linken Kammer des Arbeitszylinders 13 abtasten. Jeder der Druckfühler gibt ein elektrisches Ausgangs signal ab, das dem abgetasteten Druck entspricht und das einem Differenzverstärker 18 zugeführt wird. Der Differenz verstärker 18 gibt ein elektrisches Ausgangssignal ab, das der Differenz zwischen den Pegeln der Eingangssignale von den Drucksensoren entspricht und das darum der Druckdifferenz zwischen der rechten und der linken Kammer des Arbeitszylinders 13 entspricht. Das Ausgangssignal vom Differenzverstärker 18 wird einer Steuereinheit 24 zugeführt. Ein Geschwindigkeits sensor 23, der die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abtastet, gibt ein elektrisches Ausgangssignal ab, das der Geschwindigkeit entspricht und führt dieses als Eingangssignal der Steuereinheit 24 zu.

Die Steuereinheit 24 steuert einen Elektromotor 25 zum Lenken der Hinterräder des Kraftfahrzeugs. Eine elektromagnetische Bremse 26 zum Abbremsen des Motors 25 ist mit der Ausgangswelle des Motors 25 verbunden. Die elektromagnetische Bremse 26, die ebenfalls durch die Steuereinheit 24 gesteuert wird, ist von der Art, daß sie dann öffnet, wenn ihr ein Strom zugeführt wird und die dann eine Bremskraft aufbringt, wenn der Strom zur Bremse 26 unterbrochen wird.

Die Ausgangswelle des Motors 25 ist mit einem Untersetzungs getriebe 27 verbunden, das z. B. eine Schnecke oder ein Zahn rad umfaßt. Die Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes 27 ist mit einem Hinterradgetriebe 19 verbunden. Das Getriebe 19 umfaßt ein Lenkgetriebe, z. B. eine Zahnstange/Ritzel-Getriebe anordnung, zum Umwandeln der Drehung der Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes 27 in eine Linearbewegung, die einer rechten und einer linken Lenkerstange 20 a bzw. 20 b mitgeteilt wird. Die äußeren Enden der Lenkerstangen sind über einen rechten bzw. einen linken Lenkerhebel 22 a bzw. 22 b mit dem rechten bzw. dem linken Hinterrad 21 a bzw. 21 b verbunden.

Der Drehwinkel der Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes 27 wird von einem Winkelfühler 28 abgetastet, der am Getriebe 27 angeordnet ist. Der Winkelfühler 28 gibt ein elektrisches Ausgangssignal ab, das dem abgetasteten Winkel entspricht und das der Steuereinheit 24 übermittelt wird. Ein Dreh geschwindigkeitsfühler 29 ist am Motor 25 angebracht und tastet die Drehgeschwindigkeit des Motors 25 ab und gibt ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal ab, das ebenfalls der Steuereinheit 24 zugeführt wird.

Basierend auf den Eingangssignalen des Differenzverstärkers 18 und des Geschwindigkeitsfühlers 23 berechnet die Steuereinheit 24 die Richtung, in welcher und den Winkel um welchen die Hinterräder gelenkt werden sollen und steuert den Motor 25 so, daß der errechnete Lenkwinkel in der errechneten Richtung eingestellt wird.

Die Wirkungsweise der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist wie folgt.

Wenn die Maschine des Kraftfahrzeugs gestartet wird, so wird die Hydraulikpumpe 7 angetrieben und pumpt Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir 8, das dann durch das zweite Rohr 11, das Steuerventil 9 und das dritte Rohr 12 zurück ins Reservoir 8 fließt. Wenn das Lenkrad 1 nach rechts gedreht wird, so bewirkt das Steuerventil 9 das Einströmen von Druckmedium in die rechte Kammer 13 a des Arbeitszylinders 13 und der Druck, der auf den Kolben 13 c wirkt, hilft die Stange 4 b nach links zu schieben, so daß dadurch das Lenk-Drehmoment verringert wird, das der Fahrer aufwenden muß. Wenn das Lenkrad 1 nach links gedreht wird, so läßt das Steuerventil 9 Druckmedium in die linke Kammer 13 b des Arbeitszylinders 13 fließen und der Druck auf dem Kolben 13 c unterstützt den Schub auf die Stange 4 b nach rechts.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung des Hydraulikdrucks in der rechten bzw. linken Kammer des Arbeitszylinders 13 als Funktion des Lenk-Drehmomentes, wenn das Lenkrad 1 nach links bzw. nach rechts gedreht wird. Wie aus dieser Dar stellung ersichtlich, wächst der hydraulische Druck parabolisch bei steigendem Drehmoment, wobei eine geringe Hysterese in der Beziehung zwischen Druck und Lenkmoment besteht, wenn das Lenkmoment ansteigt und abfällt.

Die Druckfühler 16 und 17 paßten die Drücke in der rechten und der linken Kammer des Arbeitszylinders 13 ab und geben entsprechende Ausgangssignale ab. Der Differenzverstärker 18 erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, das der Differenz zwischen den Eingangssignalen entspricht. Basierend auf dem elektrischen Ausgangssignal vom Differenzverstärker 18 und dem Ausgangssignal vom Geschwindigkeitsfühler 23 berechnet die Steuereinheit 24 einen Basis-Lenkwinkel At für die Hinterräder. Die Beziehung zwischen Basiswinkel At und der Druckdifferenz zwischen der rechten und der linken Kammer des Arbeitszylinders 13 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Druckdifferenz ist gleich dem Druck in der rechten Kammer 13 a minus dem Druck in der linken Kammer 13 b und ein positiver Lenkwinkel entspricht einem Lenken nach rechts der Hinterräder, während ein negativer Lenkwinkel einem Lenken nach links entspricht. Bei einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit von 75 km/h und darüber wächst der Basiswinkel At kontinuierlich an, wenn die Druckdifferenz anwächst und weist dasselbe Vorzeichen auf wie der Lenkwinkel für die Vorderräder, d. h., die Vorder- und die Hinterräder werden in die gleiche Richtung gelenkt. Bei niedrigen Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten von weniger als 10 km/h werden dann, wenn eine vorgeschriebene Druckdifferenz zwischen den Kammern des Arbeitszylinders 13 entsteht, die Hinterräder um den Maximalbetrag (etwa 2,5°) in einer Richtung entgegengesetzt zu der der Vorderräder gedreht. In einem mittleren Geschwindigkeitsbereich zwischen 10 und 75 km/h werden die Hinterräder überhaupt nicht gelenkt, gleichgültig welcher Druckunterschied besteht.

Die Steuereinheit 24 empfängt ein Eingangssignal vom Dreh winkelfühler 28, das dem momentanen Lenkwinkel A der Hinter räder entspricht und ermittelt den Fehler Ae (=At-A) zwischen dem Basislenkwinkel At und dem momentanen Lenkwinkel A.

Die Steuereinheit 24 berechnet außerdem eine Basis-Drehzahl Np für den Motor 25 und bestimmt den Fehler Ne (=Nt-N) zwischen der Basis-Drehzahl Np und der momentanen Drehzahl N, die über das Ausgangssignal vom Drehzahlgeber 29 erhalten wird.

Basierend auf dem Lenkwinkelfehler Ae und dem Drehzahlfehler Ne steuert die Steuereinheit 24 die Richtung und die Geschwindig keit der Drehung des Motors 25 bzw. regelt diese.

Wenn das Kraftfahrzeug bei einer neutralen Lenkradposition (geradeaus) bewegt wird und keine Kurvenkraft auf die Vorder räder wirkt, so besteht ein Druck von etwa 2 bis 3 kg/cm² in beiden Kammern des Arbeitszylinders 13 aufgrund der Druck erzeugung durch die Pumpe 7. Wenn das Ausgangssignal der zwei Druckfühler 16 und 17 im wesentlichen gleich ist, so ist das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 18 im wesentlichen Null und der Basislenkwinkel At, der von der Steuereinheit 24 errechnet wird, wird zu Null. Wenn die Hinterräder von der neutralen Position abweichen sollten, so regelt die Steuereinheit 24 den Motor 25 derart, daß dieser die Hinterräder in die neutrale Position zurückbringt.

Als nächstes wird der Fall beschrieben, bei dem das Kraft fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt und ein Drehmoment auf das Lenkrad 1 ausgeübt wird. Wenn die Kraftfahrzeug geschwindigkeit bei 150 km/h liegt und der Fahrer ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment von 0,4 kgm auf das Lenkrad 1 ausübt, so entsteht eine Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern des Arbeitszylinders 13. Bei einem Lenk moment von 0,4 kgm ergibt sich ein Druck von etwa 20 kg/cm² in der rechten Kammer 13 a, wie dies mit dem Punkt a in Fig. 2 gezeigt ist.

In der linken Kammer 13 b beträgt der Druck aber immer noch etwa 2 bis 3 kg/cm², so daß die Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern des Arbeitszylinders 13 bei etwa 17 bis 18 kg/cm² liegt, wie dies mit dem Punkt a in Fig. 3 gezeigt ist. Der Differenzverstärker 18 gibt ein Ausgangssignal entsprechend dieser Druckdifferenz ab.

Basierend auf der abgetasteten Druckdifferenz berechnet die Steuereinheit 24 einen Basislenkwinkel At. Für eine Druck differenz von 17 bis 18 kg/cm² beträgt der Lenkwinkel At etwa 0,7°, wie dies mit dem Punkt b in Fig. 5 gezeigt ist.

0,7° ist ein großer, positiver Wert, so daß die Steuereinheit 24 einen hohen Wert von etwa 2000 Upm für die Basisdrehzahn Nt des Motors 25 errechnet. Wenn der Motor 25 steht, so beträgt der Fehler Ne zwischen der Basisdrehzahl Nt und der momentanen Drehzahl N 2000 Upm und die Steuereinheit 24 ergibt eine volle Spannung auf den Motor 25, um die Hinterräder nach rechts zu lenken. Wenn die Drehzahl N des Motors 25 sich der Basis drehzahl Nt nähert (wenn der Fehler Ne weniger als etwa 200 Upm beträgt), so wird die Drehzahl des Elektromotors 25 über die Steuereinheit 24 konstant gehalten und wenn die momentane Drehzahl N die Basisdrehzahl Nt um mindestens 200 Upm überschreitet, so wird die Drehzahl des Elektromotors 25 in Richtung auf die Basisdrehzahl Nt zurückgenommen.

Die Drehung des Elektromotors 25 wird über die Bremse 26 auf das Untersetzungsgetriebe 27 übertragen. Das Unter setzungsgetriebe 27 lenkt die Hinterräder über das Lenk getriebe 19 und die Lenkverbindung mit den Lenkerstangen 20 a, 20 b und den Lenkerhebeln 22 und 22 a.

Die Steuereinheit 24 berechnet fortlaufend den Fehler Ae zwischen dem momentanen Lenkwinkel A und dem Basislenkwinkel At. Wenn der Fehler Ae abnimmt, so nimmt die Steuereinheit 24 die Basisdrehzahl Nt zurück. Wenn der Fehler Ae in der Nähe von Null liegt (weniger oder gleich etwa 0,05°), so wird die Basisdrehzahl Nt zu Null gesetzt und ein Stopkommando wird an den Elektromotor 25 ausgegeben.

Wenn ein Drehmoment entgegen des Uhrzeigersinns auf das Lenkrad 1 aufgebracht wird, und dabei das Kraftfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, so werden die Hinterräder nach links gelenkt und zwar in einem Vorgang, der dem oben für die Rechtsdrehung des Lenkrades beschriebenen gleicht.

Wenn das Kraftfahrzeug mit extrem langsamer Geschwindigkeit von weniger als 10 km/h fährt, so wird dann, wenn das Lenkrad voll in eine der Richtungen eingeschlagen wird, die nicht dargestellte Zahnstange im vorderen Lenkgetriebe 3 auf einem Anschlag aufsitzen und die Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern des Arbeitszylinders 13 wird dementsprechend abrupt einen hohen Wert von etwa 50 kg/cm² annehmen. In diesem Fall steuert die Steuereinheit 24 den Motor 25 so, daß dieser die Hinterräder um einen Maximalwinkel (etwa 2,5°) in die entgegengesetzte Richtung zu den Vorderrädern steuert. Das Steuern der Hinterräder in dieser Art verringert den Wende kreis des Fahrzeugs und verbessert seine Wendefähigkeit.

Wenn eine Kurvenkraft auf die Vorderräder wirkt, so ergibt sich eine Axialkraft in derselben Richtung wie die Kurven kraft auf die Zahnstange des Vorderrad-Lenkgetriebes. Diese Kraft auf die Zahnstange erzeugt eine Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern des Arbeitszylinders 13 gerade so als ob ein Drehmoment auf das Lenkrad 1 aufgebracht würde. Die Beziehung zwischen der auf die Zahnstange des Lenkgetriebes wirkenden Kraft und der Druckdifferenz im Arbeitszylinder 13 ist in Fig. 4 dargestellt. Wenn die Kurvenkraft und die Kraft auf die Zahnstange nach rechts verlaufen, so wird der Kolben 13 c nach rechts gedrückt. Der Druck in der rechten Kammer 13 a des Arbeitszylinders 13 steigt über denjenigen in der linken Kammer 13 b, so daß eine positive Druckdifferenz entsteht. Wenn die Kurvenkraft und die Kraft auf die Zahnstange nach links zeigen, so wird der Druck in der linken Kammer 13 b über denjenigen in der rechten Kammer 13 a angehoben, so daß sich eine negative Druckdifferenz ergibt. Der Differenz verstärker 18 gibt ein Ausgangssignal entsprechend dieser Druckdifferenz ab und die Steuereinheit 24 steuert den Motor 25 so, daß dieser die Hinterräder in derjenigen Richtung steuert, in der die Kurvenkraft auf die Vorderräder wirkt.

Wenn das Kraftfahrzeug in einer geraden Linie fährt und dabei das Lenkrad 1 in seiner neutralen Position gehalten wird und wenn in diesem Fall plötzlich eine seitliche Kraft (so z. B. wie eine starke Windboe) auf das Kraftfahrzeug wirkt, so wird das Fahrzeug von seinem ursprünglichen Kurs über einen Winkel B abgebracht, wie dies in Fig. 7b gezeigt wird. Daraus ergeben sich Kurvenkräfte F 1 und F 2 entsprechend dem Ab weichungswinkel B auf die Vorder- bzw. Hinterräder. Wenn die Räder in ihrer neutralen Position gehalten werden, so ergibt sich lediglich ein geringes Rückstellmoment M auf das Kraft fahrzeug, so daß diese weiterhin von seinem ursprünglichen Kurs abweicht.

Bei einem, mit der vorliegenden Erfindung ausgestatteten Fahr zeug erregt die Kurvenkraft F 1, die auf die Vorderräder wirkt, eine Druckdifferenz im Arbeitszylinder 13. Basierend auf dieser Druckdifferenz werden die Hinterräder in der Richtung gelenkt, in welcher die Kurvenkraft F 1 auf die Vorderräder wirkt, und zwar um einen Winkel A, wie dies in Fig. 7b gezeigt ist. Ein Lenken der Hinterräder in der Richtung auf die Kurven kraft F 1 auf die Vorderräder steigert die Kurvenkraft F 2 auf die Hinterräder, so daß ein großes Rückstellmoment M erzeugt wird, welches das Kraftfahrzeug auf seinen ursprünglichen Kurs zurückbringt.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, verbessert die Hinterradlenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Richtungsstabilität eines Kraftfahrzeugs bezüglich Seitenkräften. Zusätzlich wird kein Drehstab zum Lenken der Hinterräder benötigt, so daß man keine zwei Drehstäbe in Reihe in der Lenksäule montieren muß und die Steifigkeit der Lenksäule somit nicht vermindert wird. Weiterhin benötigt die Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung keinen Lenkwinkel fühler zum Abtasten des Lenkwinkels der Vorderräder, so daß die Anordnung kompakter als herkömmliche Hinterradlenk vorrichtungen gebaut werden kann, die einen Lenkwinkelfühler umfassen.

Claims

1. Hinterradlenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Vorder- und Hinterrädern, gekennzeichnet durch einen hydraulischen Servolenk-Mechanismus zum Lenken der Vorderräder (5), der einen Arbeitszylinder (13) mit einer ersten Kammer (13 a) und einer zweiten Kammer (13 b) umfaßt, die über einen Kolben (13 c) voneinander getrennt sind und der Mittel (7) zum Zuführen von Hydraulikflüssigkeit unter Druck zu dem Arbeitszylinder (13) umfaßt, wobei der Kolben (13 c) mit einer Lenk-Verbindung (4) für die Vorderräder (5) so verbunden ist, daß dann, wenn eine Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Kammer (13 a, 13 b) vorliegt, ein Hilfs-Lenkdruck erzeugt wird; Druckdifferenzdetektormittel (16, 17, 18) zum Abtasten der Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Kammer (13 a, 13 b) des Arbeitszylinders (13) und zum Abgeben eines entsprechenden Ausgangssignals;
Geschwindigkeitsdetektormittel (23) zum Abtasten der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und zum Abgeben eines entsprechenden Ausgangssignals; Lenkmittel (19, 20, 22, 25, 26, 27) zum Lenken der Hinterräder (21 a, 21 b); und durch Steuermittel (24, 28, 29) zum Steuern der Lenkmittel basierend auf den Ausgangssignalen der Druckdifferenzdetektormittel (18) und der Geschwindigkeitsdetektormittel (23), die derart aus gebildet sind, daß dann, wenn eine Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Kammer (13 a, 13 b) des Arbeits zylinders (13) bei hohen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs besteht, die Hinterräder (21 a, 21 b) in derselben Richtung gelenkt werden, wie die Vorderräder (5 a, 5 b) durch die resultierende Hilfslenkkraft gelenkt werden sollen, während bei niedrigen Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten die Hinterräder (21 a, 21 b) in der entgegengesetzten Richtung zu der gelenkt werden, in der die Vorderräder (5 a, 5 b) durch die Hilfslenk kraft gelenkt werden sollen, und wobei in mittleren Ge schwindigkeiten die Hinterräder (21 a, 21 b) in der Geradeaus position gehalten werden.

2. Hinterrad-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenzdetektormittel umfassen: erste Druckdetektormittel (16) zum Abtasten des hydraulischen Drucks in der ersten Kammer (13 a) des Arbeitszylinders (13) und zum Abgeben eines entsprechenden Ausgangssignals; zweite Druckdetektormittel (17) zum Abtasten des hydraulischen Drucks in der zweiten Kammer (13 b) des Arbeitszylinders (13) und zum Abgeben eines entsprechenden Ausgangssignals; und einen Differenzverstärker (18), dem die Ausgangssignale der ersten und zweiten Druckdetektormittel (16, 17) zugeführt werden, wobei der Ausgang des Differenzverstärkers (18) den Steuermitteln (24) zugeführt wird.

3. Hinterradlenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkmechanismus umfaßt:
einen Elektromotor (25), ein Lenkgetriebe (27), das vom Elektromotor (25) angetrieben wird; und
eine Lenkverbindung (20, 22), die zwischen den Hinterrädern (21) und dem Lenkgetriebe (27) angeordnet ist und von dem Elektromotor (25) über das Lenkgetriebe (27) zum Steuern der Hinterräder (21) angetrieben wird.

4. Hinterradlenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als hohe Kraftfahrzeuggeschwindigkeit eine solche über 75 km/h, als niedrige Kraftfahrzeuggeschwindigkeit eine solche unter 10 km/h und als mittlere Kraftfahrzeuggeschwindigkeit eine solche zwischen 10 und 75 km/h gewählt sind.