DE3876003T2 - Vierradlenkung fuer ein kraftfahrzeug. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vierradlenkung für ein Fahrzeug, die geeignet ist, die Hinterräder und die Vorderräder zu lenken, und betrifft insbesondere ein ausfallsicheres bzw. Fail-safe-System in einer Vierradlenkung für ein Fahrzeug.
• In dem Lenksystem für Vierradfahrzeuge sind jüngst sog. Vierradlenkungen für Fahrzeuge vorgeschlagen worden, wie sie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 60-163769 gezeigt sind, bei der nicht nur die Hinterräder sondern auch die Vorderräder gelenkt werden, so daß die Steuerbarkeit der Fahrzeuge und die Sicherheit für die Insassen verbessert werden kann.
• Bei der Vierradlenkung für ein Fahrzeug werden die Hinterräder in derselben Richtung wie die Richtung der Lenkung der Vorderräder gelenkt (positive Lenkbedingung) in einem Hochgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs. Im Ergebnis wird das Fahrzeug im wesentlichen auf einer tangentialen Linie eines Wendekreises gehalten, um eine glatte Bewegung des Fahrzeugs beispielsweise bei einem Fahrbahnwechsel in einem Hochgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs zu erzielen. Wenn dagegen das Fahrzeug in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich fährt, werden die Hinterräder in einer Richtung gelenkt, die einer Richtung entgegengesetzt ist, in der die Vorderräder gelenkt werden (negative Lenkbedingung) in einem langsamen Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs. Im Ergebnis ist es einfach, die Richtung des Fahrzeugs so zu ändern, daß der Wenderadius vermindert ist, um eine U-förmige Wendeoperation, eine Parkoperation und eine Garagenoperation zu erleichtern.
• Die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 5 stammen aus der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59-48054, die ein Vierrad-Lenksystem betrifft, das mit einem Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus versehen ist, bei dem ein Verhältnis des Lenkbetrags der Hinterräder zu dem der Vorderräder (Lenkverhältnis) gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird. Der Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus ist mit einem Lenkverhältnis-Sensor und einem Schrittmotor versehen, und einem Steuergerät, das durch einen Mikrocomputer gebildet wird, wobei das Steuergerät eine Rückkopplungssteuerung des Schrittmotors auf der Basis des Ausgangs des Lenksensors dergestalt durchführt, daß sich das Lenkverhältnis kontinuierlich zwischen einem Wert der positiven Lenkbedingung und einem Wert der negativen Lenkbedingung gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert.
• Die Vierradlenkung für Fahrzeuge, wie sie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59-48054 offenbart ist, ist mit einem Hinterrad-Lenkmechanismus und einem Vorderrad-Lenkmechanismus versehen. Der Hinterrad-Lenkmechanismus ist eingerichtet zum Antrieb durch die Hilfe eines Servolenkungs-Mechanismus, der durch einen hydraulischen Druck in Relation mit dem Lenkverhältnis-Änderungsmechnismus betätigt wird. Der hintere Lenkmechanismus ist mit einem Solenoidventil versehen, um den Hydraulikdruck zu entfernen, der an dem Servolenkungs-Mechanismus und einer Zentrierfeder anliegt, die zur Rückführung der Hinterräder zurück in ihre Neutralrichtung dient. In dem Fall, wenn eine Störung in dem Steuersystem für das Vierrad-Lenksystem auftritt, erzeugt das Steuergerät ein Notsignal, um das Solenoid-Ventil zu betätigen und dadurch den Hydraulikdruck zu entspannen, der an dem Servolenkungs-Mechanismus anliegt. Im Ergebnis werden die Hinterräder zurück in die Neutralposition durch die Zentrierungsfeder geführt, so daß das Fahrzeug ebenso wie ein zweiradgelenktes Fahrzeug betrieben werden kann und eine Sicherheit in dem Vierrad-Lenkmechanismus erzielt werden kann.
• Es ist jedoch zu beachten, daß, wenn das Hydrauliksystem für die Steuerung des Servolenkungs-Systems nicht sauber arbeitet, die Sicherheit des Fahrzeugs nicht gewährleistet werden kann.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fail-safe-System in einem Vierrad-Lenkmechanismus anzugeben.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Fail-safe-Mechanismus anzugeben, bei dem ein Hydraulikdruck von einer hinteren Lenkung in einer ungewöhnlichen Bedingung abgeschnitten wird, um eine Sicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fail-safe-System bereitszustellen, das auf der Basis von elektrischen Signalen betrieben wird.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Failsafe-System mit wenigstens zwei unabhängigen Mechanismen bereitzustellen, durch die ein Lenksteuersystem aus einer ungewöhnlichen Bedingung des vierradgelenkten Fahrzeugs herausgebracht werden kann.
• Erfindungsgemäß ist ein Vierrad-Lenksystem gemäß den Ansprüchen 1 und 5 angegeben.
• Das Vierrad-Lenksystem kann einen Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus zum Ändern eines Lenkverhältnisses eines Lenkbetrags der Hinterräder zu einem Lenkbetrag der Vorderräder aufweisen, einen Schrittmotor zum Antreiben des Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus, und ein Steuergerät zum Steuern eines Betriebs des Schrittmotors durch Erfassen einer Schrittposition des Motors, wobei der Schrittmotor durch das Steuergerät so gesteuert wird, daß er sich um einen vorbestimmten Betrag dreht, um den Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus dergestalt zu betätigen, daß ein Wert des Lenkverhältnisses zwischen einem negativen Lenkwert, bei dem die Hinterräder in einer Richtung gesteuert werden, die entgegengesetzt ist zu einer Lenkrichtung der Vorderräder, und einem positiven Lenkwert geändert wird, bei dem die Hinterräder in derselben Richtung wie die Lenkrichtung der Vorderräder gelenkt werden, wobei das Steuergerät die Schrittposition des Schrittmotors bezogen auf Informationen schätzt bzw. ermittelt, die in dem Steuergerät gespeichert sind, wenn das Steuergerät die korrekte Schrittposition des Motors nicht erfaßt und den Schrittmotor steuert, um den Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus bei einer Position des Nullwerts des Lenkverhältnisses so zu ändern, um eine Neutralposition der Hinterrad-Richtung dann anzugeben, wenn das Steuergerät schätzt, daß die Hinterräder in einer Richtung der negativen Steuerung gesteuert werden.
• Wenn eine Störung in einem Lenkverhältnis-Meßmechanismus zum Messen des Lenkverhältnisses auftritt, wenn die Hinterräder in einer Position der negativen Lenksteuerung sind, mit anderen Worten, wenn die Hinterräder in einer den Vorderrädern entgegengesetzten Richtung gelenkt werden, werden die Hinterräder gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung in ihrer Neutralposition so positioniert, daß das Fahrzeug betrieben werden kann, als ob es ein zweiradgelenktes Fahrzeug ist. Daher kann die Sicherheit des Fahrzeugs auch unter ungewöhnlichen Bedingungen erhalten werden.
• Wenn ferner eine Störung auftritt in einem Solenoid-Ventil, das als Fail-safe-System in einem Hydraulikdurchgang eines Servolenkungs-Mechanismuses eingebaut ist, um den hinteren Lenkmechanismus zu unterstützen, werden die Hinterräder in der neutralen Lenkposition gehalten, da der Schrittmotor so angetrieben ist, daß er den Lenkverhältnis-Änderungsmechnismus mit einem Nullwert des Lenkverhältnisses versorgt, was zu einer Verbesserung der Sicherheit des Fahrzeugs führt.
• Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die für eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gelten.
• Figur 1 ist eine schematische Ansicht eines Vierrad-Lenkmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Figur 2 ist eine Schnittansicht, die eine Zentrierungsfeder zeigt.
• Figur 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuereinheit zum Steuern eines Lenkverhältnisses zwischen den Hinterrädern und den Vorderrädern zeigt.
• Figur 4 eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Lenkverhältnis und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt.
• Figur 5 ist ein Blockdiagramm einer Ersatz-Steuereinheit.
• Figur 6 ist ein Blockdiagramm der durch die Steuereinheit erfindungsgemäß durchgeführten Steuerung.
• Figur 7 ist eine Graphik, die eine Beziehung zwischen dem Lenkverhältnis und der Ausgangsspannung von einem Lenkverhältnis-Sensor zeigt.
• Figur 8 ist ein Flußdiagramm einer durch die Ersatz-Steuereinheit durchgeführten Steuerung.
• Unter Bezugnahme auf Figur 1, in der eine schematische Ansicht eines Vierrad-Lenksystems gezeigt ist, ist ein vorderer Lenkmechanismus A vorgesehen zum Lenken eines rechten und linken Vorderrads 1R, 1L. Der vordere Lenkmechanismus A weist auf ein Lenkrad 2, einen Zahnstangenmechanismus 3 zum Ändern einer relativen Bewegung des Lenkrads in eine hinund hergehende Bewegung des Stabs 4, der in dem Mechanismus 3 zum Lenken der Vorderräder 1R und 1L eingebaut ist, und einen rechten und linken Gelenkarm 6R, 6L, die mit den gegenüberliegenden Enden des Stabs 4 durch jeweilige Zugstangen 5R, 5L verbunden sind.
• Ein Hinterrad-Lenkmechanismus B zum Lenken eines rechten und linken Hinterrads 7R, 7L ist mit einem rohrförmigen Gehäuse 8a versehen, das einen Teil des Gehäuses 8 bildet, einem Hinterrad-Lenkstab 9, der gleitfähig in dem rohrförmigen Gehäuse 8a in der Querrichtung des Fahrzeugs angebracht ist, einem rechten und linken Gelenkarm 11R, 11L, die mit gegenüberliegenden Enden des Hinterrad-Lenkstabs 9 durch jeweilige Zugstangen 10R, 10L verbunden sind. Die Axialbewegung des Stabs 9 erzeugt eine Lenkung der Hinterräder 7R, 7L. Der Stab 9 ist einstückig mit einem Servolenkungs-Mechanismus zum Unterstützen einer Bewegung des Stabs 9 verbunden. Der Stab 9 führt durch einen Leistungszylinder 12, der in dem Gehäuse 8a integriert ist. Der Stab 9 ist mit einem Kolben 13 ausgebildet, der in einer Bohrung des Zylinders 12 angeordnet ist und diesen in hydraulische Kammern 12a, 12b teilt. Ferner ist ein Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C vorgesehen zum Steuern des Hinterrad-Lenkstabs 9 gemäß einem gegebenen Wert eines Lenkverhältnisses des Lenkbetrags der Hinterräder 7R, 7L auf einen Lenkbetrag der Vorderräder 1R, 1L. Der Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C ist mit einer Eingangswelle 14 und einem Steuerstab als Ausgangswelle 15 versehen. Ein zweiter Zahnstangenmechanismus 16 ist an dem vorderen Lenkstab 4 vorgesehen und ändert die hin- und hergehende Bewegung des Stabs 4 gemäß einer Operation des Lenkrads 2 in einer Drehbewegung. Die Drehbewegung wird auf die Eingangswelle 14 des Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C durch Universalgelenke 17, 18 und einen Verbindungsstab 19 übertragen. Der Steuerstab 19 kann sich parallel zu dem Hinterrad-Lenkstab 9 bewegen. Der Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C ist mit einem Schrittmotor 21 versehen, um ein Lenkverhältnis zu ändern (einen Winkel-Lenkbetrag der Hinterräder ΘR /einen Winkel-Lenkbetrag der Vorderräder ΘF) gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei der Mechanismus C in der Richtung und dessen Betrag der Drehung durch eine Steuereinheit 23 gesteuert wird, die geeignet ist, ein Fahrzeug-Geschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 22 zu empfangen.
• Ein Lenkverhältnis-Sensor 24 ist über dem Gehäuse 8 vorgesehen. Ein Signal wird der Steuereinheit 23 so zugeführt, daß der Schrittmotor rückkopplungsgesteuert ist. Eine Detailerläuterung des Aufbaus und Betriebs des Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C, wie er hier eingesetzt wird, ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59-48054 beschrieben, die auf dieselbe Anmelderin übertragen wurde, wie die vorliegende Anmeldung.
• Ein hydraulischer Steuermechanismus D zum Steuern des Leistungszylinders 12 ist mit einem Hydraulikventil 25 zum Umschalten der Hydraulikdurchgänge versehen. Der Mechanismus D ist mit dem Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C in dem Gehäuse 8b integriert in dem rohrförmigen Gehäuse 8a angeordnet, welches den hinteren Lenkstab 9 aufnimmt. Das Hydraulikventil 25 ist gleitfähig in einem Ventilgehäuse 27 positioniert, das an dem Hinterrad-Lenkstab 9 durch einen Verbindungsabschnitt 26 befestigt ist. Das Hydraulikventil 25 ist an dem Steuerstab 15 vorgesehen, und zwar sich erstrekkend von dem Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C, um sich in einer Richtung zu bewegen, die parallel zu dem hinteren Lenkstab 9 ist, oder in einer Querrichtung des Fahrzeugs.
• Es sind eine Vielzahl von Hydraulikdurchgängen in dem Gehäuse 8a, dem Stab 9 und dem Verbindungsabschnitt 26 vorgesehen, um Hydraulikdruck dem Gehäuse 27, den Hydraulikkammern 12a, 12b des Leistungszylinders 12 zuzuführen. Das Hydrauliköl in einem Öltank 3l wird durch eine Ölpumpe 30 mit Druck beaufschlagt und in einen Hydraulikdurchgang 32 durch einen Ölfilter 45 eingeführt. Danach wird der Hydraulikdruck in einen Hydraulikdurchgang 33 in dem Gehäuse 8a eingeführt und danach in eine Hydraulikkammer 36 in dem Ventilgehäuse 27 durch einen Hydraulikdurchgang 34 in dem Stab 9 und einen Hydraulikdurchgang 35 in dem Verbindungsabschnitt 26. Die Kammern 12a, 12b des Leistungszylinders 12 sind mit der Kammer 36 durch Hydraulikdurchgänge 37a, 37b in dem hinteren Lenkstab 9 und Hydraulikdurchgänge 38a, 38b in dem Verbindungsabschnitt 26 in Verbindung. Die Kammer 36 ist geeignet, mit dem Öltank 31 durch einen Hydraulikdurchgang 39 in dem Verbindungsabschnitt 26, einen Hydraulikdurchgang 40 in dem Stab 9, und einen Hydraulikdurchgang 41 in dem Gehäuse 8a und danach durch einen Hydraulikdurchgang 42 in Verbindung zu stehen. Der Stab 9 kann sich in dem Gehäuse 8a in der Querrichtung entsprechend der hin- und herbewegenden Bewegung des Steuerstabs 15 in der Querrichtung des Fahrzeugs bewegen. Wie genauer in Figur 2 gezeigt, ist eine Zentrierungsfeder 43 zwischen dem Stab 9 und dem Gehäuse 8a zum Positionieren des Stabs 9 in seiner Neutralposition vorgesehen, wenn der Hydraulikdruck von dem Leistungszylinder 12 abgeschaltet bzw. abgenommen wird. Wie genau in Figur 2 gezeigt, ist das Gehäuse 8a mit einer Kammer 81 ausgebildet, in der die Feder 43 so angeordnet ist, daß sie O-Ringe 431, 432 an den gegenüberliegenden Enden gegen abgestufte Abschnitte 811, 812 der Kammer 81 drückt. Die O-Ringe 431, 432 sind mit einem Flanschelement 91, 92 im Eingriff, das an dem Stab 9 zur Kompression befestigt ist. Wenn der Stab in der axialen Richtung entweder zur rechten oder zur linken durch den Hydraulikdruck bewegt wird, wird die Zentrierungsfeder 43 komprimiert, um die elastische Kraft zu erhöhen, die den Stab 9 zur Rückkehr in seine Neutralposition veranlaßt.
• Unterhalb des Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C und des hydraulischen Steuermechanismus D ist eine Ölwanne 44 an dem Gehäuse 8b befestigt, wobei die Ölwanne 44 mit Öl zur Schmierung gefüllt ist.
• Mit dem Ölfilter 45 ist ein Bypass-Hydraulikdurchgang 46 verbunden, der mit dem Hydraulikdurchgang 42 durch ein Paar von Solenoidventilen 47, 47 verbunden ist. Die Ventile 47, 47 sind parallel zueinander zum Öffnen und Schließen des Durchgangs 46 auf der Basis des Ausgangs der Steuereinheit 23 vorgesehen. Wie in Figur 3 gezeigt, ist die Steuereinheit 23 mit einem Hauptsteuerabschnitt 231 und einem Fail-safe- Steuerabschnitt 232 versehen. Der Hauptsteuerabschnitt 231 ist geeignet, das Lenkverhältnis-Änderungssystem C in einer normalen Bedingung des Systems zu steuern, bei der die Lenksteuerung geeignet ausgeführt wird. Der Hauptsteuerabschnitt 231 weist einen Einstellabschnitt 233 für ein gewünschtes Lenkverhältnis auf, um ein gewünschtes Lenkverhältnis bezogen auf den Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensors 22 einzustellen, einen Lenkverhältnis-Berechnungsabschnitt 234 zum Berechnen eines aktuellen Lenkverhältnisses auf der Basis des Ausgangs des Lenkverhältnis-Sensors 24 und einen Vergleicher 235 zum Vergleichen der Ausgänge des Lenkverhältnis-Einstellungsabschnitts 233 und des Lenkverhältnis-Berechnungsabschnitts 234 und zum Erzeugen von Signalen, die der Differenz zwischen den Ausgängen der Abschnitte 233 und 234 entsprechen. Der Lenkverhältnis-Einstellabschnitt 233 stellt ein gewünschtes Lenkverhältnis im Hinblick auf eine Eigenschaftslinie a (in Figur 4 gezeigt) ein, die in einem Speicher 236 als Tabelle gespeichert ist. Die Signale von dem Vergleicher 235 werden dem Schrittmotor durch einen Treiber 237 zugeführt, um den Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C anzutreiben.
• Dagegen ist der Fail-safe-Steuerabschnitt 232 geeignet, in einer ungewöhnlichen Bedingung zu arbeiten, bei der die Lenksteuerung nicht geeignet ausgeführt werden kann, um den Schrittmotor 21 durch den Treiber 237 und die Solenoid-Ventile 47, 47 zu steuern. Der Fail-safe-Steuerabschnitt 232 empfängt die Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 220 und dem Lenkverhältnis-Berechnungsabschnitt 234 und entscheidet, ob die Lenksteuerung sich in einem Normalzustand oder nicht befindet im Hinblick auf einen vorbestimmten Bereich A (gezeigt in Figur 4), der in Speicher 238 als Tabelle gespeichert ist.
• Die Solenoide 47, 47 werden normalerweise offen bzw. AN gehalten, um den Durchgang 46 zu schließen. Wenn jedoch eine Störung in dem Steuersystem auftritt, werden die Solenoide 47, 47 durch das Signal von der Steuereinheit 23 geschlossen, um den Bypass-Durchgang 46 zu öffnen, so daß der durch die Pumpe 30 erzeugte Hydraulikdruck durch den Bypass-Durchgang 46 entspannt wird und von dem Leistungszylinder 12 entfernt wird. Im Ergebnis wird der Hinterrad-Lenkstab 9 in die Neutralposition durch die elastische Kraft der Zentrierungsfeder 43 zurückgeführt. Im Ergebnis werden die Hinterräder nicht in einer ungewöhnlichen Bedingung des Fahrzeugs gesteuert.
• Das Lenksteuersystem der erläuterten Ausführungsform ist mit einer weiteren Fail-safe-Einheit 23a zum Steuern des Betriebs der Solenoid-Ventile 47, 47 versehen. Die Einheit 23a ist mit einer Ersatzeinheit der Steuereinheit 23 versehen. Die Einheit 23a empfängt Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 22 und dem Lenkverhältnis-Sensor 24 und erzeugt Signale zum Sperren bzw. Ausschalten der Solenoid-Ventile 47, 47 unter einer vorbestimmten Bedingung des Fahrzeugs unabhängig vom Betrieb der Steuereinheit 23.
• Unter Bezugnahme auf Figur 5 weist die Ersatzeinheit 23a einen Impuls-Formabschnitt 231a auf, um eine Impulskurve aus dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 22 zu formen, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Zählabschnitt 232a zum Beurteilen, ob oder nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, beispielsweise 35km/h und zum Erzeugen des "hoch"-Pegels, wenn die Geschwindigkeit höher ist als der vorbestimmte Wert, einen Filterabschnitt 23-3a zum Filtern der Signale von dem Lenkverhältnis-Sensor 24, einen Bereichsbeurteilungs-Abschnitt 234a, der Signale von dem Filterabschnitt 233a empfängt und "hoch" -Signale erzeugt, wenn die Hinterräder in der negativen Lenkposition gelenkt werden, einen UND-Schaltungsabschnitt 235a, der die Signale von dem Geschwindigkeitszähler 232a und dem Bereichsbeurteilungs-Abschnitt 234a empfängt und ein Hoch-Signal erzeugt, wenn die Signale sowohl von dem Zählerabschnitt 232a und dem Bereichsbeurteilungs-Abschnitt 234 a hoch sind, und einen Zeitgeberabschnitt 236. Der Zeitgeberabschnitt 236a ist vorgesehen, um zu verhindern, daß die Einheit 23a eine ungewöhnliche Bedingung beurteilt, wenn der Schrittmotor 21 nicht mit einem abrupten Wechsel der Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer bestimmten Fahrzeug-Betriebsbedingung mithalten kann.
• Nachstehend wird eine Steuerung des Lenksteuersystems mit dem erwähnten Aufbau beschrieben.
• Unter Bezugnahme auf Figur 6 ist ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuerung gezeigt.
• Die Steuereinheit 23 liest Signale, die ein Lenkverhältnis und eine Fahrzeuggeschwindigkeit von den Sensoren 22 und 24 (S1) bezeichnen. Danach beurteilt die Steuereinheit 23, ob oder nicht eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkverhältnis in dem vorbestimmten Bereich A (gestrichelter Abschnitt) in Figur 4 (S2) vorliegt. Wenn die Beurteilung in dem Schritt S2 JA ist, befindet sich das Steuersystem in einer normalen Bedingung. Unter der Bedingung, bestimmt die Steuereinheit 23 ein wünschenswertes Lenkverhältnis bezogen auf Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 22 und dem Lenkverhältnis-Sensor 24 im Hinblick auf die Eigenschaftslinie a, die in Figur 3 gezeigt ist (S3).
• Im nächsten Schritt vergleicht die Steuereinheit 23 das wünschenswerte bzw. gewünschte Lenkverhältnis und ein aktuelles Lenkverhältnis, das durch den Lenkverhältnis-Sensor 24 (S4) erhalten wird. Wenn danach eine Differenz zwischen dem gewünschten Wert und dem aktuellen Wert des Lenkverhältnisses vorliegt, erzeugt die Steuereinheit 23 ein Signal, um den Schrittmotor 21 zu veranlassen, das gewünschte Steuerverhältnis (S5) zu erreichen. In Schritt S2, wenn die Beziehung sich außerhalb des Bereichs A befindet, mit anderen Worten, wenn die Beurteilung NEIN ist, ermittelt die Steuereinheit 23, daß einige Schwierigkeiten in dem Lenksteuersystem aufgetreten sind.
• Als nächstes beurteilt die Steuereinheit 23, ob oder nicht die Ausgangsspannung des Lenkverhältnis-Sensors 24 sich in einem vorbestimmten Bereich befindet (56). Wie in Figur 7 gezeigt, erzeugt der Lenkverhältnis-Sensor ein Spannungssignal in Reaktion auf einen Wert des Lenkverhältnisses. Unter einer normalen Lenksteuerung wird das Lenkverhältnis auf einen Bereich von -0,3 bis +0,3 gesteuert, um einen Bereich des Spannungssignals von etwa 1 V bis 4 V bereitzustellen. Daher ermittelt in der erläuterten Ausführungsform die Steuereinheit 23 eine ungewöhnliche Bedingung des Lenkverhältnis-Sensors 24, wenn die Spannungssignale von dem Sensor außerhalb des Bereichs von 0,5 V bis 5 V sind. Wenn jedoch der Ausgang des Lenkverhältnis-Sensors 24 in dem Bereich von 0,5 V bis 5 V ist, d. h. wenn die Entscheidung in Schritt S6 JA ist, entscheidet die Steuereinheit 23, daß Schwierigkeiten bzw. Störungen in einer Komponente auftreten, z. B. dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 22, dem Solenoid-Ventil 47, dem Leistungszuführsystem für das Ventil 47, und dem Servolenkungs-Mechanismus, und zwar anders als dem Lenkverhältnis-Sensor 24. In diesem Fall geht die Steuereinheit 23 bei Schritt S7 fort, um die Schrittanzahl des Schrittmotors 21 zu berechnen und dadurch die vorliegende Schrittposition des Schrittmotors 21 zu ermitteln. Danach treibt in Schritt S 8 die Steuereinheit 23 den Motor 21 an, um den Lenkänderungs-Mechanismus zurück in seine Neutralposition zu bringen, bei der das Lenkverhältnis 0 ist. In Schritt S 9 entscheidet die Steuereinheit 23, ob oder nicht der Schrittmotor 21 in einem vorbestimmten Bereich positioniert ist, der eine dem Nullwert des Lenkverhältnisses entsprechende Position aufweist. Der Schritt S9 ist vorgesehen, um das Ende einer Fail-safe- Prozedur für den Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C zu bestätigen.
• Wenn auf der anderen Seite in Schritt S6 die Beurteilung NEIN ist, d. h., wenn die Steuereinheit 23 außer Betrieb ist oder die korrekte Schrittposition des Schrittmotors 21 aufgrund einer Schwierigkeit des Lenkverhältnis-Sensors 24 nicht ermitteln kann, werden die Steuereinheit 23 und dergleichen, die Solenoide der Ventile 47, 47 ausgeschaltet, so daß der Bypass-Durchgang 46 geöffnet wird, um den Hydraulikdruck zu entspannen, der an dem Servolenkungs-Mechanismus dort hindurch angelegt ist (S10). Im Ergebnis werden die Hinterräder 7R, 7L in den Neutralpositionen aufgrund der durch die Zentrierungsfeder 43 erzeugten elastischen Kraft positioniert. Im nächsten Schritt S11 erhält die Steuereinheit 23 die Schrittanzahl des Motors 21 aus der Tabelle von Figur 4 in den Speicher 238 des Fail-safe-Steuerabschnitts 232 im Hinblick auf einen Ausgang des Fahrzeug-Geschwindigkeitssensors 22. Im nächsten Schritt S 12 schätzt die Steuereinheit 23, ob oder nicht die vorliegende Schrittposition des Motors 21 in der negativen Steuerposition ist, in der die Hinterräder 7R, 7L in einer Richtung gesteuert werden, die entgegengesetzt ist zu einer Richtung, in der die Vorderräder 1R, 1L gesteuert werden. Wenn in dieser Schätzung die Steuereinheit 23 ermittelt, daß die Hinterräder 7R, 7L in der negativen Steuerposition gesteuert werden, erzeugt die Steuereinheit 23 Signale zum Antreiben des Schrittmotors 21 und um den Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C zu veranlassen, die Hinterräder 7R, 7L in deren Neutralposition (S13) zu Positionieren. Wenn dagegen die Beurteilung in Schritt S12 NEIN ist, beendet die Steuereinheit 23 die Fail-safe-Prozedur augenblicklich. Wenn zusätzlich die Beurteilung in Schritt S9 NEIN ist, fährt die Steuereinheit 23 mit Schritt S6 fort, um die Hinterräder 7R, 7L in Neutralposition zu positionieren.
• Wenn daher der Schrittmotor 21 die Position des Stabs 9 in der Neutralposition verfehlt bzw. nicht ermittelt, werden die Solenoid-Ventile 47, 47 in Schritt S10 ausgeschaltet, um den Hydraulikdruck zum Steuern des Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C zu entspannen. Im Ergebnis wird der Stab 9 in der Neutralposition aufgrund der elastischen Kraft der Zentrierungsfeder 43 positioniert. Auch wenn ferner die Solenoid-Ventile 47, 47 in Schritt S 10 nicht geeignet arbeiten, so daß der Hydraulikdruck in dem Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus C bleibt, können die Hinterräder 7R, 7L durch die Prozeduren von Schritt S11 bis S13 in der Neutralposition positioniert werden.
• Gemäß der erläuterten Ausführungsform zusätzlich zu der o. g. Fail-safe-Steuerung wird die Ersatz-Steuereinheit 23a in einer bestimmten Bedingung betätigt, um die Hinterräder 7R, 7L in der Neutralposition zu positionieren, und zwar unabhängig von der Steuereinheit 23.
• Unter Bezugnahme auf Figur 8 liest die Ersatz-Steuereinheit 23a die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Lenkverhältnis aus den Ausgängen der Sensoren 22 und 24 (S1). Danach entscheidet die Ersatz-Steuereinheit 23a, ob oder nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als ein vorbestimmter Wert ist, z. B. 35km/h (S2). Wenn die Beurteilung JA ist, fährt die Einheit 23a mit dem nächsten Schritt S 3 fort und ermittelt, ob oder nicht die Hinterräder 7R, 7L in der negativen Position von dem Ausgang des Lenkverhältnis-Sensors 24 gelenkt wurden. Wenn die Hinterräder 7R, 7L in der negativen Lenkposition gelenkt werden bzw. wurden, ermittelt die Einheit 23a, ob oder nicht der Zustand länger als eine vorbestimmte Zeitdauer (S4) dauert. Wenn dies der Fall ist, erzeugt die Er-Satz-Steuereinheit 23a ein Signal, um die Solenoid-Ventile 47, 47 (S5) abzuschalten.
• Wie sich aus der Beschreibung ergibt, sind wenigstens zwei Fail-safe-Systeme vorgesehen, die unabhängig voneinander arbeiten, um einen ungewöhnlichen Zustand eines Vierrad-Lenksteuersystems zu beenden, was zu einem verbesserten Sicherheitssystem der Fahrzeug-Vierradlenkung führt.

Claims (14)

1. Vierrad-Lenksystem für Motorfahrzeug, mit einem Vierrad-Lenkmechanismus (A) zum Lenken von Vorderrädern (1L, 1R) in Reaktion auf eine Operation eines Lenkrads (2), einem Hinterrad-Lenkmechanismus (D) zum Lenken von Hinterrädern (7L, 7R) gemäß der gelenkten Bewegung der Vorderräder (1L, 1R),

einer Steuereinrichtung (22, 24; 23) mit einer Antriebszustand-Erfassungseinrichtung (22, 24) zum Erfassen eines Fahrzeug-Antriebszustandes und zum Steuern des Hinterrad-Lenkmechanismus (B), die versehen ist mit einer Steuereinheit (23) zum Empfangen von Signalen von der Antriebszustand-Erfassungseinrichtung (22, 24) und zum Erzeugen von Steuersignalen zu dem Hinterrad-Lenkmechanismus (B),

einer Ausfall-Beurteilungseinrichtung (23a, 232) zum Beurteilen eines Ausfalls der Steuereinrichtung (22, 24; 23) und zum Erzeugen eines Ausfallsignals, das den Ausfall angibt; und

einer Fail-safe-Einrichtung (21, 237; 47, 47) zum Empfangen des Ausfallsignals von der Ausfallbeurteilungs-Einrichtung (23a, 232) und zum Steuern des Hinterrad-Lenkmechanismus (B) in einer Weise, die verschieden ist von einer Steuerung unter einem Normalbetrieb der Steuereinrichtung (22, 24; 23), wenn die Steuereinrichtung (22, 24; 23) in einem ungewöhnlichen Zustand ist,

gekennzeichnet dadurch, daß

die Ausfallbeurteilungseinrichtung (23a, 232) mit einer ersten Ausfallbeurteilungseinrichtung (232) und einer zweiten Ausfallbeurteilungseinrichtung (23a) versehen ist, die geeignet sind, unabhängig betätigt zu werden, um unterschiedliche Ausfalizustände zu beurteilen, wobei die erste Ausfallbeurteilungseinrichtung (232) in der Steuereinheit (23) vorgesehen ist und die zweite Ausfallbeurteilungseinrichtung (23a) in einer Ersatz-Steuereinheit (23a) vorgesehen ist, die unabhängig ist von der Steuereinheit (23).

2. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 1, wobei die Antriebszustands-Erfassungseinrichtung (22, 24) einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor (22) und einen Hinterrad-Lenkbetragssensor (24) aufweist, wobei die Steuereinheit (23) geeignet ist, Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor (22) zu empfangen und Lenksignale zum Steuern der Hinterräder (7L, 7R) in einer Richtung zu erzeugen, die entgegengesetzt ist der Richtung, in der die Vorderräder (1L, 1R) gesteuert werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist und in derselben Richtung wie eine Richtung, in der die Vorderräder (1L, 1R) gesteuert werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, und die zweite Ausfallbeurteilungseinrichtung (23a) geeignet ist, Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor (22) und dem hinteren Lenkbetragssensor (24) zu empfangen und Ausfallsignale der Steuereinrichtung (22, 24; 23) zu erzeugen, wenn erfaßt wird, daß die Hinterräder (7L, 7R) in einer Richtung gesteuert werden, die einer Richtung entgegengesetzt ist, in der die Vorderräder in einem Fahrzeug-Hochgeschwindigkeitszustand gesteuert werden.

3. Vierrad-Lenksystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Ausfallbeurteilungseinrichtung (23a) mit einer Zeitgebereinrichtung (236a) versehen ist, um Ausfallsignale der Steuereinrichtung (22, 24; 23) zu erzeugen, wenn erfaßt wird, daß die Hinterräder (7L, 7R) für einen längeren Zeitraum als eine vorbestimmte Zeitdauer in einer Richtung gesteuert werden, die entgegengesetzt ist einer Richtung, in der die Vorderräder (1L, 1R) in einem Hochgeschwindigkeitszustand des Fahrzeugs gesteuert werden.

4. Vierrad-Lenksystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hinterrad-Lenkmechanismus (B) einen Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus (C) aufweist, um ein Lenkverhältnis eines Lenkbetrags der Hinterräder (7L, 7R) zu einem Lenkbetrag der Vorderräder (1L, 1R) zu ändern, wobei der Hinterrad-Lenkbetragssensor (24) durch einen Lenkverhältnis-Sensor (24) gebildet ist, der in dem Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus (C) vorgesehen ist.

5. Vierrad-Lenksystem für Motorfahrzeug, mit einem Vierrad-Lenkmechanismus (A) zum Lenken von Vorderrädern (1L, 1R) in Reaktion auf eine Operation eines Lenkrads (2), einem Hinterrad-Lenkmechanismus (B) zum Lenken von Hinterrädern (7L, 7R) gemäß der gelenkten Bewegung der Vorderräder (1L, 1R),

einer Steuereinrichtung (22, 24; 23) mit einer Antriebszustand-Erfassungseinrichtung (22, 24) zum Erfassen eines Fahrzeugs-Antriebszustands und zum Steuern des Hinterrad-Lenkmechanismus (B), die versehen ist mit einer Steuereinheit (23) zum Empfangen von Signalen von der Antriebszustands-Erfassungseinrichtung (22, 24) und zum Erzeugen von Steuersignalen zu dem Hinterrad-Lenkmechanismus (B), wobei die Steuereinrichtung (22, 24; 23) eine Lenkverhältnis-Einstelleinrichtung aufweist zum Einstellen eines Lenkverhältnisses eines Lenkbetrags der Hinterräder (7L, 7R) zu einem Lenkbetrag der Vorderräder (1L, 1R),

einer Ausfallbeurteilungseinrichtung (21a, 232) zum Beurteilen eines Ausfalls der Steuereinrichtung (22, 24; 23) und zum Erzeugen eines Ausfallsignals, das den Ausfall angibt, und

einer Fail-safe-Einrichtung (21, 237; 47, 47) zum Empfangen des Ausfallsignals von der Ausfallberuteilungseinrichtung (23a, 232) und zum Steuern des Hinterrad- Lenkmechanismus (B) in einer Art, die verschieden ist von einer Steuerung unter einem Normalbetrieb der Steuereinrichtung (22, 24; 23), wenn die Steuereinrichtung (22, 24; 23) in einem ungewöhnlichen Zustand ist,

gekennzeichnet dadurch, daß

die Fail-safe-Einrichtung (21, 237; 47, 47) versehen ist mit einer ersten Fail-safe-Einrichtung (21, 237) und einer zweiten Fail-safe-Einrichtung (47, 47) die eingerichtet sind, unabhängig für verschiedene Steuerungen betätigt zu werden, wobei die erste Fail-safe-Einrichtung (21, 237) geeignet ist, das Lenkverhältnis zu ändern, das durch die Lenkverhältnis-Einstelleinrichtung eingestellt ist, und die zweite Fail-safe-Einrichtung (47, 47) in der Hinterrad-Lenkeinrichtung vorgesehen ist.

6. Vierrad-Lenksystem gemäß Anspruch 5, wobei die erste und die zweite Fail-safe-Einrichtung (21, 2327, 47, 47) eine Einrichtung aufweisen zum Liefern eines Lenkwinkels für die Hinterräder (7L, 7R) mit dem Wert Null .

7. Vierrad-Lenksystem gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der hintere Lenkmechanismus (b) einen Lenkverhältnis-Änderungsmechnismus (C) aufweist zum Ändern des Lenkverhältnisses, und einen Hydraulikzylinder (12) zum Erzeugen einer Lenkkraft für die Hinterräder (7L, 7R) durch einen hydraulischen Druck, der erzeugt wird durch eine hydraulische Pumpe (30), wobei die Fail-safe-Einrichtung (21, 237) geeignet ist, den Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus (C) anzutreiben und die zweite Fail-safe-Einrichtung (47, 47) gebildet wird durch eine Entspannungsventileinrichtung (47, 47), die in einem Hydrauliksystein zwischen der hydraulischen Pumpe (30) und dem hydraulischen Zylinder (12) vorgesehen ist.

8. Vierrad-Lenksystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die zweite Fail-safe-Einrichtung (47, 47) versehen ist mit einem Paar von Entspannungsventileinrichtungen (47, 47), die parallel zueinander angeordnet sind.

9. Vierrad-Lenksystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Hinterrad-Lenkmechanismus (B) mit einer Zentrierungsfeder (43) versehen ist zum Positionieren der Hinterräder 7L, 7R in einer Neutralposition.

10. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Hinterrad-Lenkmechanismus (B) versehen ist mit einem Schrittmotor (21) zum Antreiben des Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus (C), wobei die Steuereinrichtung (22, 24; 23) geeignet ist, die vorliegende Schrittposition des Schrittmotors (2l) auf der Basis von Information zu schätzen, die in der Steuereinrichtung (22, 24; 23) gespeichert ist, wenn die Steuereinrichtung (22, 24; 23) die korrekte Schrittposition des Schrittmotors (21) nicht ermitteln kann, und die erste Fail-safe-Einrichtung (2l, 237) zu veranlassen, den Schrittmotor (21) anzutreiben, wenn beurteilt wird, daß die Hinterräder (7L, 7R) in einem negativen Lenkzustand gesteuert werden, wobei die Hinterräder (7L, 7R) winkelmäßig in einer Richtung positioniert sind, die entgegengesetzt ist den Vorderrädern (1L, 1R) durch die Schätzung der Steuereinrichtung (22, 24; 23), so daß der Lenkänderungsmechanismus (C) so angetrieben ist, daß er aus dem negativen Lenkzustand der Hinterräder (7L, 7R) herauskommt.

11. Vierrad-Lenksystem gemäß Anspruch 10, wobei die erste Fail-safe-Einrichtung (21, 237) den Schrittmotor (21) antreibt, um den Lenkverhältnis-Änderungsmechanismus (C) in einer Position zu positionieren, in der das Lenkverhältnis Null ist.

12. Vierrad-Lenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Fail-safe-Einrichtung (21, 237; 47, 47) verhindert, daß die Hinterräder (7L, 7R) in einer negativen Position lenken, bei der die Hinterräder winkelmäßig in einer Richtung positioniert sind, die entgegengesetzt ist einer Richtung, in der die Vorderräder (1L, 1R) positioniert sind.

13. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 12, wobei die Fail- safe-Einrichtung (21, 237; 47, 47) betätigt wird, um das Hinterrad (7L, 7R) in einer Neutralposition zu positionieren.

14. Vierrad-Lenksystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei die erste Fail-safe-Einrichtung (21, 237) einen Wert des Lenkverhältnisses, eingestellt durch die Lenkverhältnis-Einstelleinrichtung (C), auf Null ändert.