DE4006149A1 - Vorder- und hinterradlenkung fuer ein fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorder- und Hinterradlenk­ vorrichtung für ein Fahrzeug, in dem aufgrund der Dre­ hung des Lenkrades sowohl die Vorder- als auch die Hin­ terräder eingeschlagen werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche Vorder- und Hinterradlenkvorrich­ tung, die mit einer Servolenkung versehen ist, um dem Fahrer das Drehen des Lenkrades zu erleichtern.

Beispielsweise ist aus US 46 01 357-A eine Vierradlenkvor­ richtung bekannt, in der aufgrund der Drehung des Lenk­ rades sowohl die Vorder- als auch die Hinterräder einge­ schlagen werden, wobei das Hinterradeinschlagwinkelver­ hältnis, also das Verhältnis des Hinterradeinschlagwin­ kels zum Vorderradeinschlagwinkel, auf der Grundlage einer vorgegebenen Hinterradeinschlagwinkelverhältnis- Kennlinie geändert wird. Im allgemeinen werden die Hin­ terräder bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit in die zur Einschlagrichtung der Vorderräder entgegengesetzte Richtung eingeschlagen (Gegenphase), was eine bessere Lenkbarkeit des Fahrzeugs zur Folge hat, während die Hinterräder bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit in die gleiche Richtung wie die Vorderräder eingeschlagen wer­ den (Gleichphase) was die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessert.

Ferner ist beispielsweise in US 46 60 844-A vorgeschlagen worden, eine Mehrzahl von Hinterradeinschlagwinkelver­ hältnis-Kennlinien vorzusehen und hiervon gemäß den Fahrbedingungen des Fahrzeugs eine auszuwählen.

Einige der Vierradlenkvorrichtungen sind mit einer Ser­ volenkung versehen, die dem Fahrer beim Drehen des Lenk­ rades behilflich ist.

In der mit einer Servolenkung ausgerüsteten Vierradlenk­ vorrichtung wird die Servolenkung vorzugsweise mit Bezug auf die Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie ge­ steuert, da die Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kenn­ linie die Lenkeigenschaften der Lenkvorrichtung beein­ flussen kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ei­ ne eine Vorderradlenkvorrichtung, eine Hinterradlenkvor­ richtung und eine Servolenkung aufweisende Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung zu schaffen, in der die Servo­ lenkung gemäß einer Hinterradeinschlagwinkelverhältnis- Kennlinie gesteuert werden kann, so daß die Hilfskraft der Servolenkung der Hinterradeinschlagwinkelverhält­ nis-Kennlinie angepaßt wird und eine optimale Steuerung des Fahrzeugs erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Vorder- und Hinterradlenk­ vorrichtung, die eine Vorderradlenkvorrichtung, die ein Vorderrad oder mehrere Vorderräder aufgrund der Drehung des Lenkrades einschlägt, eine Hinterradlenkvorrichtung, die ein Hinterrad oder mehrere Hinterräder aufgrund der Drehung des Lenkrades einschlägt, und eine Servolenkung aufweist. Dabei wird das Hinterradeinschlagwinkelver­ hältnis, also das Verhältnis des Hinterradeinschlagwin­ kels zum Vorderradeinschlagwinkel, auf der Grundlage vorgegebener Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennli­ nien geändert. Die erfindungsgemäße Vorder- und Hinter­ radlenkvorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Wählvorrichtung, die aus einer Mehrzahl von Hinterrad­ einschlagwinkelverhältnis-Kennlinien gemäß der Fahrbe­ dingung des Fahrzeugs eine Kennlinie auswählt und die Hinterradlenkvorrichtung dazu veranlaßt, das Hinterrad­ einschlagwinkelverhältnis auf der Grundlage der ausge­ wählten Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie zu ändern, und durch eine Hilfskraftänderungsvorrichtung, die die Hilfskraft der Servolenkung gemäß der von der Wählvorrichtung ausgewählten Hinterradeinschlagwinkel­ verhältnis-Kennlinie ändert.

Obwohl die vorliegende Erfindung normalerweise in einem Fahrzeug zur Anwendung kommt, das ein Paar von Vorderrä­ dern und ein Paar von Hinterrädern aufweist, kann sie auch in Fahrzeugen angewendet werden, die lediglich ein Vorderrad und zwei oder mehr Hinterräder, zwei oder mehr Vorderräder und lediglich ein Hinterrad oder mehr als zwei Vorderräder und mehr als zwei Hinterräder besitzen. Folglich ist in der vorliegenden Beschreibung unter dem Ausdruck "Vorderradlenkvorrichtung" eine Vorrichtung zu verstehen, die das Vorderrad oder die Vorderräder auf­ grund der Drehung des Lenkrades einschlägt. Genauso ist unter dem Ausdruck "Hinterradlenkvorrichtung" eine Vor­ richtung zu verstehen, die das Hinterrad oder die Hin­ terräder aufgrund der Drehung des Lenkrades einschlägt. Ferner bezeichnet der Ausdruck "Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis" das Verhältnis des Einschlagwinkels des Hinterrades oder der Hinterräder zum Einschlagwinkel des Vorderrades oder der Vorderräder.

Beispielsweise sind in der Mehrzahl von Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis-Kennlinien eine Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis-Kennlinie, die für normale Fahr­ bedingungen geeignet ist, und eine Hinterradeinschlag­ winkelverhältnis-Kennlinie, die für erschwerte Fahrbe­ dingungen geeignet ist, enthalten. Wenn die für die er­ schwerten Fahrbedingungen geeignete Hinterradeinschlag­ winkelverhältnis-Kennlinie gewählt wird, vermindert die Hilfskraftänderungsvorrichtung die Hilfskraft der Servo­ lenkung. Wenn die für die erschwerten Fahrbedingungen gewählte Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie beispielsweise zum Fahren im Gelände gewählt wird und die Hilfskraft der Servolenkung verringert wird, wird die zum Drehen des Lenkrades erforderliche Kraft erhöht, so daß der Fahrer davon abgehalten wird, das Lenkrad zu stark zu drehen.

Ferner sind in der Mehrzahl der Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis-Kennlinien eine Hinterradeinschlagwinkel­ verhältnis-Kennlinie, die für die normalen Fahrbedingun­ gen geeignet ist, und eine Hinterradeinschlagwinkelver­ hältnis-Kennlinie, bei der besonderes Gewicht auf die Lenkbarkeit gelegt ist, enthalten. Wenn die Hinterrad­ einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie gewählt wird, bei der besonderes Gewicht auf die Lenkbarkeit gelegt ist, erhöht die Hilfskraftänderungsvorrichtung die Hilfskraft der Servolenkung. Wenn die Hinterradeinschlagwinkelver­ hältnis-Kennlinie gewählt wird, bei der besonderes Ge­ wicht auf die Lenkbarkeit gelegt ist, um beispielsweise auf schmalen Wegen zu fahren, und wenn deswegen die Hilfskraft der Servolenkung erhöht wird, wird die zum Drehen des Lenkrades erforderliche Kraft verringert, so daß der Fahrer das Fahrzeug leicht lenken kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher er­ läutert; es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das mit einer Vierradlenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 eine ausschnitthafte schematische Darstellung zur Erläuterung der Hinterradlenkvorrichtung;

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Hinter­ radeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinien;

Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Steu­ ereinheit;

Fig. 5 eine ausschnitthafte schematische Darstellung zur Erläuterung der Servolenkung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Steuerventils und

Fig. 7 ein Beispiel der ersten und zweiten Gegen­ kraftkennlinien.

In Fig. 1 ist schematisch ein mit einer Vierradlenkvor­ richtung ausgerüstetes Fahrzeug dargestellt, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Vorderradlenk­ vorrichtung 3, die die Vorderräder 2 L und 2 R aufgrund der Drehung eines Lenkrades 1 einschlägt, eine Hinter­ radlenkvorrichtung 5, die die Hinterräder 4 L und 4 R auf­ grund der Drehung der Vorderräder 2 L und 2 R einschlägt, und eine Servolenkung 6, die der Vorderradlenkvorrich­ tung 3 zugeordnet ist und dem Fahrer beim Drehen des Lenkrades 1 behilflich ist, aufweist.

Die Vorderradlenkvorrichtung 3 umfaßt einen Lenkstab 7, der sich in einer Richtung quer zur Fahrzeugkarosserie erstreckt und mit einer Zahnstange ausgerüstet ist, die sich mit einem am unteren Ende einer Lenkwelle 11 ange­ ordneten Ritzel 10 in Eingriff befindet, linke und rech­ te Spurstangen 8, die mit den einander gegenüberliegen­ den Enden des Vorderradlenkstabes 7 verbunden sind, und linke und rechte Gelenkarme 9, die die Spurstangen 8 mit dem linken Vorderrad 2 L bzw. dem rechten Vorderrad 2 R verbinden. Der Vorderradlenkstab 7 wird aufgrund der Drehung des Lenkrades 1 nach links oder rechts verscho­ ben, wodurch die Vorderräder 2 L und 2 R eingeschlagen werden.

Die Hinterradlenkvorrichtung 5 umfaßt einen Steuerab­ schnitt und einen mechanischen Abschnitt 20. Der Steuer­ abschnitt enthält einen Hinterradeinschlagwinkelsensor 12, einen Lenkraddrehwinkelsensor 13, einen Vorderrad­ einschlagwinkelsensor 14, ein Paar von Fahrzeuggeschwin­ digkeitssensoren 15 und 16 und eine Steuereinheit 17. Die Steuereinheit 17 umfaßt einen Mikroprozessor 18 und eine Sicherheitsschaltung 19. Der mechanische Abschnitt 20 umfaßt einen Hinterradlenkstab 23, der mit jeweils einem seiner Enden mittels einer Spurstange 21 und eines Gelenkarms 22 mit einem der Hinterräder 4 L bzw. 4 R ver­ bunden ist, einen Servomotor 24 und ein Untersetzungsge­ triebe 25, das die Antriebskraft des Servomotors an den Hinterradlenkstab 23 überträgt.

Der Servomotor 24 ist ein Schrittmotor, dessen Ausgangs­ welle mittels des Untersetzungsgetriebes 25, das, wie in Fig. 2 gezeigt, einen Kraftübertragungsweg 26 und eine Kugelspindel 27 umfaßt, mit dem Hinterradlenkstab 23 verbunden ist. Der Servomotor 24 dreht sich entsprechend der von der Steuersignalausgabe von der Steuereinheit 17 bewirkten Steuerung und schlägt die Hinterräder 4 L und 4 R ein. Der Einschlagwinkel der Hinterräder 4 L und 4 R wird auf der Grundlage eines Ermittlungssignals, das vom Hinterradeinschlagwinkelsensor 12, der den Grad der Be­ tätigung des Untersetzungsgetriebes 25 ermittelt, ausge­ geben wird, und eines Ermittlungssignals, daß von einem Kodedrehgeber 28, der den Drehwinkel des Servomotors 24 ermittelt, ausgegeben wird, berechnet. Der auf diese Weise berechnete Einschlagwinkel der Hinterräder 4 L und 4 R wird mit der Steuereinheit 17 rückgekoppelt, so daß die Steuereinheit 17 das Rückkopplungssignal für die Steuerung des Betriebs des mechanischen Abschnittes 20 der Hinterradlenkvorrichtung 5 verwenden kann. Zwischen dem Servomotor 24 und das Untersetzungsgetriebe 25 ist eine Bremse 29 geschaltet. Die Bremse 29 verhindert, daß die Antriebskraft des Servomotors 24 an das Unter­ setzungsgetriebe 25 übertragen wird.

Ferner ist zwischen dem Servomotor 24 und das Unter­ setzungsgetriebe 25 eine Kupplung 30 geschaltet. Am Hin­ terradlenkstab 23 ist eine Hinterradneutralisierungsvor­ richtung 31 vorgesehen, die die Hinterräder 4 L und 4 R in die Geradeausposition zurückstellt, wenn der Kraftschluß der Kupplung 30 unterbrochen wird. Die Hinterradneutra­ lisierungsvorrichtung 31 umfaßt ein Paar von Halterungen 32, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander am Hinterradlenkstab 23 befestigt sind, eine zwischen den Halterungen 32 angeordnete Zentrierfeder 33, ein Paar von an den gegenüberliegenden Ende der Zentrierfeder 33 befestigten Abstandhaltern 34 und ein Paar von an der Fahrzeugkarosserie an den der Feder 33 gegenüberliegen­ den Seiten befestigten Sperren. Wenn sich die Hinterrä­ der 4 L und 4 R in der Geradeausposition befinden, stoßen die Abstandhalterungen 34 gegen die entsprechenden Sper­ ren 35, während sich dann, wenn der Hinterradlenkstab 23 nach links oder rechts gleitet, eine der Abstandhalte­ rungen 34 von der entsprechenden Sperre 35 wegbewegt und dabei die Zentrierfeder 33 zusammendrückt, so daß die Feder 33 den Hinterradlenkstab 23 in die Mittelposition zwingt (in der die Hinterräder 4 L und 4 R in der Gerade­ ausposition gehalten werden).

Die Steuereinheit 17 liest das Hinterradeinschlagwinkel­ verhältnis, d.h. das Verhältnis des Hinterradeinschlag­ winkels zum Vorderradeinschlagwinkel, das auf der momen­ tanen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer im voraus ge­ setzten Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie ba­ siert, aus und gibt ein Steuersignal an der Servomotor 24 aus. Das heißt, daß die Steuereinheit 17 einerseits anhand der Ermittlungssignalausgabe vom den Drehwinkel des Lenkrades 1 ermittelnden Lenkraddrehwinkelsensor 13 den Einschlagwinkel der Vorderräder 2 L und 2 R und anderer­ seits anhand der Ermittlungssignalausgabe vom die Rota­ tionsgeschwindigkeit der Vorderräder 2 L und 2 R ermit­ telnden Fahrzeugsgeschwindigkeitssensor 15 die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Dann liest die Steu­ ereinheit 17 einen auf diesen Werten und der im voraus gesetzten Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie basierenden Zieleinschlagwinkel aus und gibt ein diesem Zieleinschlagwinkel der Hinterräder 4 L und 4 R entspre­ chendes Steuersignal an den Servomotor 24 aus. Gleich­ zeitig folgt die Steuereinheit 17 mittels des Signals vom Kodedrehgeber 28 konstant der Position des Servomo­ tors 24, wodurch die Steuerung des Einschlagwinkels der Hinterräder 4 L und 4 R ausgeführt wird.

Die den normalen Fahrbedingungen des Fahrzeugs entspre­ chende Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie ist in Fig. 3 durch die durchgezogene Linie A dargestellt; diese Kurve wird als erste Hinterradeinschlagwinkel- Kennlinie bezeichnet. Eine zweite Hinterradeinschlagwin­ kel-Kennlinie (die in Fig. 3 durch die unterbrochene Li­ nie B dargestellt wird) entspricht einem besonderen Satz von Fahrbedingungen für das Fahrzeug. In der ersten Hin­ terradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie ist das Hin­ terradeinschlagwinkelverhältnis bei niedriger Fahrzeug­ geschwindigkeit negativ (d.h., daß die Hinterräder 4 L und 4 R in die zur Einschlagrichtung der Vorderräder 2 L und 2 R entgegengesetzte Richtung eingeschlagen werden), was die Lenkbarkeit des Fahrzeugs verbessert; anderer­ seits wird das Hinterradeinschlagwinkelverhältnis bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit positiv (d.h., daß die Hinterräder 4 L und 4 R in die gleiche Richtung wie die Vorderräder 2 L und 2 R eingeschlagen werden), was die Fahrstabilität bei hoher Geschwindigkeit verbessert. In der zweiten Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie ist die Zunahmerate des Hinterradeinschlagwinkelverhält­ nisses bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als in der ersten Hinterradeinschlagwinkelverhältnis- Kennlinie, außerdem erreicht das Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis den Wert 0 bei einer höheren Fahrzeugge­ schwindigkeit als in der ersten Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis-Kennlinie, so daß die Lenkbarkeit bei nie­ driger Geschwindigkeit weiter verbessert wird. Die Hin­ terradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinien werden ge­ wechselt, indem ein Wählschalter 36 manuell betätigt wird oder indem der Wählschalter 36 gemäß den Fahrbedin­ gungen des Fahrzeugs automatisch betätigt wird.

Jede der der Steuerung der Hinterradlenkvorrichtung 5 dienenden Vorrichtungen zur Ermittlung der Betriebsbe­ dingungen des Fahrzeugs ist aus Gründen der Störsicher­ heit doppelt vorgesehen. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist da­ her zusätzlich zum Lenkraddrehwinkelsensor 13 der Vor­ derradeinschlagwinkelsensor 14, der über die Verschie­ bung des Vorderradlenkstabes 7 den Einschlagwinkel der Vorderräder 2 L und 2 R ermittelt, vorgesehen; weiterhin ist zusätzlich zum Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 15 der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 vorgesehen, der über die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle die Fahr­ zeuggeschwindigkeit ermittelt; schließlich ist zusätz­ lich zum Kodedrehgeber 28 der Hinterradeinschlagwinkel­ sensor 12 vorgesehen, der über den Betätigungsgrad des Untersetzungsgetriebes 25 den Einschlagwinkel der Hin­ terräder 4 L und 4 R ermittelt. Wenn beispielsweise der durch das Ermittlungssignal vom Lenkraddrehwinkelsensor 13 gegebene Einschlagwinkel der Vorderräder 2 L und 2 R erheblich vom durch das Ermittlungssignal des Vorderrad­ einschlagwinkelsensors gegebenen Einschlagwinkel ab­ weicht, wird entschieden, daß in einem der Sensoren eine Störung vorliegt. Daraufhin werden im voraus festgelegte Maßnahmen ergriffen, etwa werden die Hinterräder 4 L und 4 R in die Geradeausposition zurückgestellt.

In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 36 den Wählschal­ ter, das Bezugszeichen 37 einen Leerlaufschalter, der verwendet wird, wenn die Vierradlenkvorrichtung dieser Ausführungsform in einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe eingebaut ist; er ermittelt, daß sich der Schalthebel in der Leerlaufposition befindet oder daß das Kupplungspe­ dal getreten ist. Das Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Sperrschalter, der dann verwendet wird, wenn die Vier­ radlenkvorrichtung dieser Ausführungsform in einem Fahr­ zeug mit automatischer Kraftübertragung eingebaut ist; er ermittelt, daß sich der Wählhebel in der N- oder der P-Position befindet. Das Bezugszeichen 39 bezeichnet ei­ nen Bremsschalter, der ermittelt, daß das Bremspedal niedergedrückt ist. Die Bezugszeichen 40 und 41 bezeich­ nen einen Motorschalter, der ermittelt, ob der Motor läuft, bzw. einen L-Anschluß, der ermittelt, ob die Lichtmaschine arbeitet. Die von den Schaltern 37 bis 40 und dem L-Anschluß 41 ausgegebenen Signale werden in die Steuereinheit 17 eingegeben. Das bedeutet, wie in Fig. 4 gezeigt, daß die Ausgangssignale der Geschwindigkeits­ sensoren 15 und 16, der Schalter 37 bis 40 und des L-An­ schlußes 41 über einen Puffer 42 in den Mikroprozessor 18 der Steuereinheit 17 eingegeben werden. Die Ausgangs­ signale des Lenkraddrehwinkelsensors 13, des Vorderrad­ einschlagwinkelsensors 14 und des Hinterradeinschlagwin­ kelsensors 15 werden über den Puffer 42 und einen A/D- Wandler 43 in den Mikroprozessor 18 eingegeben. Das Aus­ gangssignal des Kodedrehgebers 28 wird in den Mikropro­ zessor 18 über eine Schnittstelle 44 eingegeben. Die Steuereinheit 17 beginnt aufgrund des Ausgangssi­ gnals vom L-Anschluß 41 zu arbeiten, woraufhin die durch den Mikroprozessor 18 erzeugten Steuersignale über eine Motorsteuerschaltung 45 an den Servomotor 24, über eine Bremsantriebsschaltung 46 an die Bremse 29 und über eine Kupplungsantriebsschaltung 47 an die Kupplung 30 über­ tragen werden.

Wenn der Mikroprozessor 18 aufgrund der Ausgangssignale von den verschiedenen Ermittlungsvorrichtungen fest­ stellt, daß in irgendeinem Teil der Steuervorrichtung eine Störung vorliegt oder irgendein Teil der Steuervor­ richtung ausgefallen ist, gibt er Steuersignale aus, die eine Relaistreiberschaltung 48 dazu veranlassen, die Wicklung 49 eines Relais 50 abzuerregen, und die Kupp­ lungsantriebsschaltung 47 dazu veranlassen, den Kraft­ schluß der Kupplung 30 zu unterbrechen. Wenn die Wick­ lung 49 aberregt ist, wird die Lieferung von Leistung von der Batterie 51 an die Motorantriebssteuerung 45 un­ terbrochen und eine Warnlampe 52 eingeschaltet. Wenn der Kraftschluß der Kupplung 30 unterbrochen wird, werden ferner die Hinterräder 4 L und 4 R mittels der Neutrali­ sierungsvorrichtung 31 in die Geradeausposition zurück­ gestellt. Wenn der Ausfall von der Art ist, daß er die Steuerung des Servomotors 24 nicht nachteilig beein­ flußt, veranlaßt der Mikroprozessor 18, daß ein Strom an die Basis eines Transistors 53 fließt, wodurch die Warn­ lampe 52 eingeschaltet wird, und daß der Servomotor 24 die Hinterräder 4 L und 4 R in die Geradeausposition zu­ rückstellt.

Die Sicherheitsschaltung 19, die vom Mikroprozessor 18 unabhängig ist, unterbricht die Arbeit des Mikroprozes­ sors 18, wenn in diesem selbst eine Störung auftritt. Das heißt, daß die Ermittlungssignale von den Sensoren 12 bis 16 in die Sicherheitsschaltung 19 eingegeben werden und daß diese aufgrund der Ermittlungssignale und unabhängig vom Mikroprozessor 18 feststellt, ob die Hinterradlenk­ vorrichtung 5 richtig gemäß den Fahrbedingungen des Fahrzeugs arbeitet. Wenn festgestellt wird, daß die Hin­ terradlenkvorrichtung 5 nicht richtig arbeitet, schaltet die Sicherheitsschaltung 19 die Warnlampe 52 ein und gibt ein Steuersignal aus, daß den Kraftschluß der Kupp­ lung 30 unterbricht, wodurch die Hinterräder 4 L und 4 R durch die Kraft der Neutralisierungsvorrichtung 31 in die Geradeausposition zurückgestellt werden.

Ferner gibt die Sicherheitsschaltung 19 ein Signal mit hohem oder mit niedrigem Regel an den Mikroprozessor 18 aus, woraufhin der Mikroprozessor 18 an die Sicherheits­ schaltung 19 ein Signal ausgibt, das dem von der Sicher­ heitsschaltung 19 ausgegebenen Signal entspricht. Somit überwacht die Sicherheitsschaltung 19 den Mikroprozessor 18. Wenn der Mikroprozessor 18 ausfällt, gibt die Si­ cherheitsschaltung 19 an den mechanischen Abschnitt 20 ein Steuersignal, das die vom Mikroprozessor 18 ausge­ führte Hinterradeinschlagsteuerung zurücksetzt.

Ferner steuert die Sicherheitsschaltung 19 die Hilfs­ kraft der Servolenkung 6 entsprechend der Betriebsbedin­ gung und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Das heißt, daß die Sicherheitsschaltung 19 ein Steuersignal an eine Ventiltreiberschaltung 55 ausgibt, die ein Steuerventil 54 der Servolenkung 6 steuert.

Wie in Fig. 5 gezeigt, enthält die Servolenkung 6 einen am Vorderradlenkstab 7 angebrachten Kolbenmechanismus 56. Der Kolbenmechanismus 56 umfaßt einen Zylinder 57 und einen Kolben 58, welcher einteilig mit dem Vorder­ radlenkstab 7 ausgebildet ist und den Raum im Zylinder 57 in linke und rechte Hydraulikdruckkammern 59 und 60 unterteilt. Die Hydraulikdruckkammern 59 und 60 sind mittels Rohrleitungen 61 bzw. 62 mit einem an der Lenk­ welle 11 angeordneten Steuerventil 54 verbunden. Eine von der Druckseite einer Ölpumpe 63 sich erstreckende Rohrleitung 64 und eine mit einem Behälter 65 in Verbin­ dung stehende Rohrleitung 66 sind mit dem Steuerventil 54 verbunden.

Wie in Fig. 6 gezeigt, umfaßt das Steuerventil 54 ein Schaltventil 67 und einen Gegenkraftmechanismus 68. Das Schaltventil 67 legt entsprechend der Richtung, in die das Lenkrad 1 gedreht wird, fest, welche der Kammern 59 und 60 mit Hydrauliköl versorgt wird. Der Gegenkraftme­ chanismus 68 umfaßt eine Druckkammer 70 und einen Kolben 71, der sich unter dem Druck der Druckkammer 70 bewegt. Die Druckkammer 70 steht mit einer Rohrleitung 69 in Verbindung, die von der Rohrleitung 64 abzweigt. Wenn der Druck in der Druckkammer 70 zunimmt, nimmt die auf einen mit dem Lenkrad 1 verbundenen Torsionsstab wirken­ de Festhaltekraft zu. Das bedeutet, daß bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit die Hilfskraft der Servolenkung 6 abgeschwächt wird. Die Rohrleitung 69 steht über eine Abzweigrohrleitung 72 mit einer Rücklaufrohrleitung 66 in Verbindung. Die Rohrleitung 69 und die Abzweigrohr­ leitung 72 sind mit variablen Verengungen 73 bzw. 74 ausgerüstet, die miteinander gekoppelt sind und eine Ge­ genkraftdruck-Änderungsvorrichtung bilden.

Normalerweise ändern sich die Öffnungen der variablen Verengungen 73 und 74 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Insbesondere wird die Öffnung der Verengung 73 größer, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, während in diesem Fall die Öffnung der Verengung 74 kleiner wird. In dieser Anordnung nimmt der Druck in der Druckkammer 70 zu, um die Hilfskraft der Servolenkung 6 bei steigen­ der Fahrzeugsgeschwindigkeit abzuschwächen. Das heißt, daß die in der Sicherheitsschaltung 19 vorgesehene Gegen­ kraftbestimmungsvorrichtung den Wert des Gegenkraft­ druckes festlegt, der im Gegenkraftmechanismus 68 auf der Grundlage der im voraus festgesetzten Gegenkraft­ kennlinie und auf der Grundlage der momentanen Fahrzeug­ geschwindigkeit, die wiederum auf der Grundlage der Si­ gnale von den Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 15 und 16 bestimmt wird, erzeugt wird. Somit wird ein Steuersi­ gnal, das dem Wert des zu erzeugenden Gegenkraftdruckes entspricht, an die variablen Verengungen 73 und 74 aus­ gegeben. Mit diesem Steuersignal werden die Öffnungen der Verengungen 73 und 74 gesteuert.

Es sind erste und zweite Gegenkraftkennlinien vorgese­ hen die in Fig. 7 durch die durchgezogene Linie α bzw. die unterbrochene Linie β dargestellt sind. Wenn die Hilfskraft der Servolenkung 6 erhöht werden soll, wird die erste Gegenkraftkennlinie verwendet, während die zweite Gegenkraftkennlinie verwendet wird, wenn die Hilfskraft der Servolenkung 6 verringert werden soll. Unter der Annahme, daß die erste Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis-Kennlinie für normale Fahrbedingungen des Fahrzeugs geeignet ist und daß die zweite Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis-Kennlinie für erschwerte Fahrbe­ dingungen des Fahrzeugs, etwa solche des Fahrens im Ge­ lände, geeignet ist, gibt die Sicherheitsschaltung 19 dann, wenn die Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kenn­ linien von der ersten Hinterradeinschlagwinkelverhält­ nis-Kennlinie zur zweiter Hinterradeinschlagwinkelver­ hältnis-Kennlinie geändert werden, ein Steuersignal aus, welches veranlaßt, daß die Gegenkraftkennlinien von der ersten Gegenkraftkennlinie zur zweiten Gegenkraftkennli­ nie wechseln und folglich die Hilfskraft der Servolen­ kung 6 verringert wird. Wenn die Hilfskraft der Servo­ lenkung verringert wird, wird die zum Drehen des Lenkra­ des erforderliche Kraft erhöht, so daß der Fahrer davon abgehalten wird, das Lenkrad zu stark zu drehen.

Unter der Annahme, daß die erste Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis-Kennlinie für normale Fahrbedingungen ge­ eignet ist und bei der zweiten Hinterradeinschlagwinkel­ verhältnis-Kennlinie besonderes Gewicht auf die Lenkbar­ keit des Fahrzeugs gelegt worden ist, gibt die Sicher­ heitsschaltung 19 dann, wenn die Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis-Kennlinien von der ersten Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis-Kennlinie zur zweiten Hinterrad­ einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie geändert werden, ein Steuersignal aus, das veranlaßt, daß die Gegenkraftkenn­ linien von der zweiten Gegenkraftkennlinie zur ersten Gegenkraftkennlinie wechseln und daher die Hilfskraft der Servolenkung 6 erhöht wird. Wenn die Hilfskraft der Servolenkung 6 erhöht wird, wird die zum Drehen des Lenkrades erforderliche Kraft verringert, so daß der Fahrer das Fahrzeug leicht lenken kann.

Der Mikroprozessor 18 überwacht die Sicherheitsschaltung 19 und gibt ein Steuersignal aus, das das Steuerventil 54 dazu veranlaßt, die Hilfskraft auf der Grundlage der ersten Gegenkraftkennlinie unabhängig von der Sicher­ heitsschaltung festzusetzen, wenn festgestellt wird, daß die Gegenkraftkennlinien aufgrund einer Störung in der Sicherheitsschaltung 19 nicht richtig geändert worden sind.

In der beschriebenen Ausführungsform arbeitet die den Mikroprozessor 18 überwachende Sicherheitsschaltung 19 auch als Hilfskraftsteuervorrichtung. Daher wird der Ge­ samtaufbau verglichen mit einer Anordnung, in der die Hilfskraftsteuervorrichtung getrennt von der Sicher­ heitsschaltung 19 vorgesehen ist, vereinfacht.

Im Mikroprozessor 18 oder in der Sicherheitsschaltung 19 kann eine Vorrichtung vorgesehen werden, die den Wähl­ schalter 36 überwacht und bei einer fehlerhaften Auswahl seinen Betrieb sperrt, so daß der Mikroprozessor 18 oder die Sicherheitsschaltung 19 aufgrund der Sperrung der Funktion des Wählschalters 36 die erste Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis-Kennlinie und die erste Gegen­ kraftkennlinie auswählt.

Wenn ferner die Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kenn­ linien schnell von der ersten Hinterradeinschlagwinkel­ verhältnis-Kennlinie zur zweiten Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis-Kennlinie bei hoher Geschwindigkeit des Fahrzeugs geändert werden, kann dies die Fahrstabilität des Fahrzeugs negativ beeinflussen. Folglich wird ein Wechsel zwischen den Hinterradeinschlagwinkelverhält­ nis-Kennlinien vorzugsweise entweder langsam ausgeführt oder so lange nicht ausgeführt, bis die Fahrzeugge­ schwindigkeit niedriger als eine vorgegebene Geschwin­ digkeit ist oder bis der Lenkraddrehwinkel kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Ferner kann die Steuerein­ heit 17 so ausgebildet sein, daß sie die Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis-Kennlinien ändert, bevor sie die Hilfskraft der Servolenkung 6 ändert. Beispielsweise schwächt die Steuereinheit 17 zuerst die Hilfskraft ab und ändert dann die Hinterradeinschlagwinkelverhältnis- Kennlinien, wenn sich das Fahrzeug in erschwerten Fahr­ bedingungen befindet. In diesem Fall kann die Lenkbar­ keit bei Aufrechterhaltung der Lenkstabilität verbessert werden, da die Hilfskraft vor einem Wechsel der Hinter­ radeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinien von der ersten Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie zur zweiten Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie abge­ schwächt worden ist, so daß zum Drehen des Lenkrades ei­ ne größere Kraft erforderlich ist.

Claims (8)

1. Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die eine Vorderradlenkvorrichtung (3), die ein Vorderrad oder mehrere Vorderräder (2 L, 2 R) auf­ grund der Drehung eines Lenkrades (1) einschlägt, ei­ ne Hinterradlenkvorrichtung (5), die ein Hinterrad oder mehrere Hinterräder (4 L, 4 R) aufgrund der Dre­ hung des Lenkrades (1) einschlägt, und eine Servo­ lenkvorrichtung (6) aufweist, wobei das Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis, das durch das Verhältnis des Hinterradeinschlagwinkels zum Vorderradeinschlagwin­ kel gegeben ist, auf der Grundlage vorgegebener Hin­ terradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinien geändert wird, gekennzeichnet durch eine Wählvorrichtung (36), die aus einer Mehrzahl von Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinien entsprechend den Fahrbedingungen des Fahrzeugs eine Kennlinie auswählt und die Hinterradlenkvorrichtung (5) dazu veranlaßt, das Hinterradeinschlagwinkelver­ hältnis auf der Grundlage der ausgewählten Hinterrad­ einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie zu ändern, und eine Hilfskraftänderungsvorrichtung (17), die die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung (6) entsprechend der von der Wählvorrichtung (36) ausgewählten Hinter­ radeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie ändert.

2. Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Hinterrad­ einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie, die für normale Fahrbedingungen geeignet ist, und diejenige Hinter­ radeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie, die für er­ schwerte Fahrbedingungen geeignet ist, in der Mehr­ zahl der Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennli­ nien enthalten sind, und daß dann, wenn die für die erschwerten Fahrbedingungen geeignete Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis-Kennlinie gewählt wird, die Hilfskraftänderungsvorrichtung (17) die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung (6) verringert.

3. Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Servolenkvorrich­ tung (6) so ausgebildet ist, daß bei Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit die Hilfskraft dann, wenn sich die Hinterradlenkvorrichtung (5) im Normalzu­ stand befindet, gemäß einer ersten Hilfskraftkennli­ nie verringert wird, wobei gemäß der ersten Hilfs­ kraftkennlinie die Hilfskraft im wesentlichen propor­ tional zur Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, und daß dann, wenn die für die erschwerten Fahrbedin­ gungen geeignete Hinterradeinschlagwinkelverhältnis- Kennlinie gewählt wird, die Hilfskraftänderungsvor­ richtung (17) die Servolenkvorrichtung (6) dazu ver­ anlaßt, die Hilfskraft bei Zunahme der Fahrzeugge­ schwindigkeit gemäß einer zweiten Hilfskraftkennlinie zu erhöhen, wobei die ersten und zweiten Hilfskraft­ kennlinien so bestimmt sind, daß die Hilfskraft für eine gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der zwei­ ten Hilfskraftkennlinie geringer ist als gemäß der ersten Hilfskraftkennlinie.

4. Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die normalen Fahrbedingungen geeignete Hinterradeinschlagwinkel­ verhältnis-Kennlinie und diejenige Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis-Kennlinie, bei der besonderes Gewicht auf die Lenkbarkeit gelegt ist, in der Mehr­ zahl der Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennli­ nien enthalten sind und daß dann, wenn diejenige Hin­ terradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie gewählt wird, bei der besonderes Gewicht auf die Lenkbarkeit gelegt ist, die Hilfskraftänderungsvorrichtung (17) die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung (6) erhöht.

5. Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Servolenkvorrich­ tung (6) so ausgebildet ist, daß die Hilfskraft dann, wenn sich die Hinterradlenkvorrichtung (5) im Normal­ zustand befindet, bei Zunahme der Fahrzeuggeschwin­ digkeit gemäß einer ersten Hilfskraftkennlinie geän­ dert wird, wobei die Hilfskraft gemäß der ersten Hilfskraftkennlinie im wesentlichen proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, und daß die Hilfskraftänderungsvorrichtung (17) dann, wenn die­ jenige Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie gewählt worden ist, bei der besonderes Gewicht auf die Lenkbarkeit gelegt ist, die Servolenkvorrichtung (6) dazu veranlaßt, bei Zunahme der Fahrzeuggeschwin­ digkeit die Hilfskraft gemäß einer zweiten Hilfs­ kraftkennlinie zu verringern, wobei die ersten und zweiten Hilfskraftkennlinien so bestimmt sind, daß die Hilfskraft bei gegebener Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der zweiten Hilfskraftkennlinie größer ist als gemäß der ersten Hilfskraftkennlinie.

6. Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählvorrichtung (36) die Hinterradlenkvorrichtung (5) bei hoher Ge­ schwindigkeit dazu veranlaßt, von derjenigen Hinter­ radeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie, die für nor­ male Fahrbedingungen geeignet ist, zu derjenigen Hin­ terradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie, bei der besonderes Gewicht auf die Lenkbarkeit gelegt ist, zu wechseln, wobei die Hinterradlenkvorrichtung (5) nicht tatsächlich von der erstgenannten Kennlinie zur zweiten Kennlinie wechselt, solange die Fahrzeugge­ schwindigkeit nicht geringer als ein vorgegebener Wert ist.

7. Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählvorrichtung (36) die Hinterradlenkvorrichtung (5) bei hoher Ge­ schwindigkeit dazu veranlaßt, von der für die norma­ len Fahrbedingungen geeigneten Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis-Kennlinie zu derjenigen Hinterradein­ schlagwinkelverhältnis-Kennlinie, bei der besonderes Gewicht auf die Lenkbarkeit gelegt ist, zu wechseln, wobei die Hinterradlenkvorrichtung (5) nicht tatsäch­ lich von der erstgenannten Kennlinie zur zweitgenann­ ten Kennlinie wechselt, solange der Drehwinkel des Lenkrades (1) nicht kleiner als ein vorgegebener Wert ist.

8. Vierradlenkvorrichtung mit einer Vorderradlenkvor­ richtung (3), die Vorderräder (2 L, 2 R) aufgrund der Drehung eines Lenkrades (1) einschlägt, einer Hinter­ radlenkvorrichtung (5), die Hinterräder (4 L, 4 R) auf­ grund der Drehung des Lenkrades (1) einschlägt, und einer Servolenkvorrichtung (6), in der das Hinterrad­ einschlagwinkelverhältnis, das durch das Verhältnis des Hinterradeinschlagwinkels zum Vorderradeinschlag­ winkel gegeben ist, auf der Grundlage einer vorgege­ benen Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinie geändert wird, gekennzeichnet durch eine Wählvorrichtung (36), die aus einer Mehrzahl von Hinterradeinschlagwinkelverhältnis-Kennlinien entsprechend den Fahrbedingungen des Fahrzeugs eine Kennlinie auswählt und die Hinterradlenkvorrichtung (5) dazu veranlaßt, das Hinterradeinschlagwinkelver­ hältnis auf der Grundlage der ausgewählten Hinterrad­ einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie zu ändern und eine Hilfskraftänderungsvorrichtung (17), die die Hilfskraft der Servolenkung (6) gemäß der von der Wählvorrichtung (36) gewählten Hinterradeinschlagwin­ kelverhältnis-Kennlinie ändert.