DE4129658A1 - Vierrad-lenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vierrad-Lenkvorrichtung. Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung eine Vierrad-Lenkvorrich­ tung, die als Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug verwendet wird. Wenn ein Kraftfahrzeug die Fahrspur wechselt, verändert sich nicht nur die Richtung der Vorderräder, sondern es wird auch zugelassen, daß sich die Richtung der Hinterräder verän­ dert. Dementsprechend wird der Wenderadius kleiner, oder die Fahrstabilität des Fahrzeugs wird aufrechterhalten.

Um die Fahrspur in einer schmalen Straße leicht zu wechseln, sollte der Wenderadius eines Kraftfahrzeugs klein sein, oder bei dem Wechsel der Fahrspur bei Fahren mit hoher Geschwin­ digkeit sollte die Stabilität des Fahrzeugs aufrechterhalten bleiben. Zu diesem Zweck wird in den letzten Jahren eine Vierrad-Lenkvorrichtung verwendet, bei welcher nicht nur die Vorderräder bewegt werden, sondern auch die Hinterräder be­ wegt werden, wenn das Lenkrad betätigt wird.

Gleichzeitig damit, daß das Lenkzentrum jedes der Hinterräder von dem Punkt der ausgeübten Kraft (dem Grundberührungspunkt) der Hinterräder in der Fortschreitrichtung des Fahrzeugs nach hinten positioniert ist (um versetzt zu sein), ist die Hin­ terrad-Spurstange (Ausgangsschaft), welche Lenkwinkel für die Hinterräder bildet, nachgiebig gelagert mit einer geringen Freiheit für Verschiebung über die Axialrichtung. Daher wird die Stabilität des Fahrzeugs bei Wechsel der Fahrspur mit ho­ her Geschwindigkeit aufrechterhalten, indem die Hinterräder auf der Grundlage der Zentrifugalkraft mit dem Lenkwinkel der gleichen Phase wie die Vorderräder versehen werden. Dieses Verfahren ist herkömmlich vorgeschlagen worden, wie zum Bei­ spiel offenbart in der japanischen Gebrauchsmusterveröffent­ lichung 1-41 656, und ist in einigen Gegenden praktisch in Verwendung.

Im Fall des in der oben erwähnten Veröffentlichung offenbar­ ten herkömmlichen Aufbaus tritt jedoch ein Fall auf, in wel­ chem den Hinterrädern nicht notwendigerweise ein optimaler Lenkwinkel erteilt wird in Abhängigkeit von der Fahrzeugge­ schwindigkeit, da der Aufbau so geartet ist, daß durch mecha­ nisches Koppeln des Vorderrad-Lenkmechanismus und des Hinter­ rad-Lenkmechanismus den Hinterrädern ein Lenkwinkel in einer vorbestimmten Beziehung erteilt wird ohne Rücksicht auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn ein für die Vorderräder vorge­ sehener Lenkwinkel einen vorbestimmten Grad übersteigt.

Es ist möglich, die Hinterräder jederzeit mit einem Lenkwin­ kel unter Optimalbedingung zu versehen, wenn der Vorderrad- Lenkmechanismus und der Hinterrad-Lenkmechanismus elektrisch so gekoppelt werden, daß der den Hinterrädern erteilte Lenk­ winkel nicht nur durch den den Vorderrädern erteilten Lenk­ winkel, sondern auch durch die Fahrzeuggeschwindigkeit vari­ iert werden kann. Wenn der Vorderrad-Lenkmechanismus und der Hinterrad-Lenkmechanismus einfach elektrisch gekoppelt sind, ist es jedoch erforderlich, den sogenannten Störungssicher­ heitsmechanismus ausreichend zu verbessern, was zu einer un­ vermeidlichen Erhöhung der Herstellkosten führt.

Anders ausgedrückt, sollte bei elektrischem Koppeln des Vor­ derrad-Lenkmechanismus und des Hinterrad-Lenkmechanismus, wenn der den Hinterrädern erteilte Lenkwinkel bei Hochge­ schwindigkeitsfahrt auch elektrisch gesteuert werden sollte, ein Doppel- oder Dreifach-Ausfallsicherheitsmechanismus ein­ gebaut werden, um zu verhindern, daß sich das Fahrzeug in ei­ nem kritischen Zustand befindet, selbst wenn eine Steuerung bei der Hochgeschwindigkeitsfahrt ausfallen sollte; somit werden die Herstellkosten wesentlich erhöht.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vierrad-Lenk­ vorrichtung, die dazu dient, die Hinterräder mit Lenkwinkeln zu versehen durch die Verwendung des sogenannten Fügsamkeits- Lenkmechanismus, bei welchem der Lenkwinkel den Hinterrädern nur dann elektrisch erteilt wird, wenn die Fahrgeschwindig­ keit des Fahrzeugs vergleichsweise niedrig ist, wogegen der Lenkwinkel den Hinterrädern auf der Grundlage der Zentrifu­ galkraft erteilt wird, wenn die Spur bei Hochgeschwindig­ keitsfahrt gewechselt werden sollte.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vier­ rad-Lenkvorrichtung, welche so aufgebaut ist, daß den Hinter­ rädern das Zurückkehren in die Neutralstellung gestattet wird, wenn ein Lenkwinkel, welcher von den Hinterrädern nicht grundsätzlich gewünscht wird, zufällig gebildet wird beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit aufgrund eines teilwei­ sen Ausfalls der Steuereinrichtung oder dergleichen.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vierrad-Lenkvorrichtung mit einer Funktion zum Ermitteln, ob sich jedes ihrer Bestandteile in normaler Operation befindet oder nicht, so daß jegliche Störung früher gefunden werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vier­ rad-Lenkvorrichtung, die imstande ist, jeden überschüssigen elektrischen Strom zu dem Elektromotor zu vermeiden, um so den Elektromotor nicht zu verbrennen sowie den übermäßigen Verbrauch elektrischer Energie zu beschränken und damit eine in der Batterie auftretende Störung zu vermeiden.

Die Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung umfaßt eine Hinter­ rad-Spurstange (Ausgangsschaft), die dazu dient, die Hinter­ räder mit Lenkwinkeln zu versehen durch einen Lenkwinkelfüh­ ler zur Ermittlung des den Vorderrädern erteilten Lenkwinkels sowie sich selbst in der Axialrichtung zu verschieben, einen Elektromotor zum Verschieben dieser Hinterrad-Spurstange über die Axialrichtung durch einen Geschwindigkeitsreduziermecha­ nismus, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie eine Steuereinrichtung zum Steuern der Energieversorgung des Elektromotors entsprechend Signalen von dem Lenkwinkelfühler und dem Fahrzeuggeschwin­ digkeitsfühler.

Nur wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler ermit­ telte Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbe­ stimmter Geschwindigkeitswert, ist dann die Steuereinrichtung frei funktionsfähig darin, die Hinterräder mit den Lenkwin­ keln zu versehen auf der Grundlage der Energiezufuhr zu dem Elektromotor. Zugleich ist der Reduziermechanismus umkehrbar gemacht, um zu gestatten, daß das Lenkzentrum der Hinterräder in der Fortschreitrichtung hinter dem Punkt der auf die Hin­ terräder ausgeübten Kraft positioniert wird, und ferner ist die Hinterrad-Spurstange nachgiebig gelagert mit einer gerin­ gen Freiheit zur Verschiebung gegenüber dem Fahrzeugkörper über die Axialrichtung.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Lenkradvorrichtung mit dem geschilderten Aufbau ist nachfolgend angegeben:

Wenn das Fahrzeug mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als der vorbestimmten Geschwindigkeit fährt, steuert die Steuer­ einrichtung die Energiezufuhr zu dem Elektromotor entspre­ chend Signalen von dem Lenkwinkelfühler und dem Fahrzeugge­ schwindigkeitsfühler, um die Hinterräder nach Bedarf mit den Lenkwinkeln zu versorgen.

Ferner wird, wenn das Fahrzeug mit einer eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit fährt, die Lieferung der Lenkwinkel an die Hinterräder durch den Elek­ tromotor nicht durchgeführt ohne Rücksicht auf die Signale von dem Lenkwinkelfühler und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfüh­ ler.

Wenn die Spuren in einem Fall wie diesem gewechselt werden, in dem das Fahrzeug mit einer eine vorbestimmte Geschwindig­ keit übersteigenden Geschwindigkeit fährt, wird auf der Grundlage der Zentrifugalkraft den Hinterrädern der Lenkwin­ kel mit der gleichen Phase wie den Vorderrädern erteilt, und die Fahrzeugstabilität wird zum Zeitpunkt des Spurwechsels aufrechterhalten.

Es ist möglich, den Mechanismus, der benötigt wird, um die Lieferung der Lenkwinkel an die Hinterräder durch den Elek­ tromotor aufzuheben, wenn das Fahrzeug mit einer eine vorbe­ stimmte Geschwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit fährt, zu vereinfachen; also ist es nicht nur möglich, die ausreichende Zuverlässigkeit eines solchen Mechanismus sicherzustellen, sondern den zugehörigen Ausfallsicherheits­ mechanismus auch einfach und sehr zuverlässig zu machen.

Ferner umfaßt die Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung einen Lenkwinkelfühler zur Ermittlung der den Vorderrädern erteil­ ten Lenkwinkel, eine Hinterrad-Spurstange, die dazu dient, die Hinterräder mit den Lenkwinkeln zu versehen, indem sie in der Axialrichtung verschoben wird, einen Elektromotor zum Verschieben dieser Hinterrad-Spurstange über die Axialrich­ tung, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Kupplung, die elektrisch ver­ bunden oder getrennt wird, welche zwischen der Antriebswelle des Elektromotors und der Hinterrad-Spurstange vorgesehen ist, einen Verschiebungsfühler zur Ermittlung der Lenkwinkel, die den Hinterrädern auf der Grundlage der Verschiebung der Hinterrad-Spurstange erteilt werden, und eine Steuereinrich­ tung zum Steuern der Energiezufuhr zu dem Elektromotor und des Verbindens und Trennens der Kupplung.

Zugleich ist der Aufbau so getroffen, daß das Lenkzentrum der Hinterräder in der Fortschreitrichtung des Fahrzeugs hinter dem Punkt der ausgeübten Kraft positioniert ist, und daß die Hinterrad-Spurstange nachgiebig gelagert ist mit einer gerin­ gen Freiheit zur Verschiebung gegenüber dem Fahrzeugkörper über die Axialrichtung.

Ferner bewirkt die Steuereinrichtung, daß die Kupplung nur verbunden wird, wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeits­ fühler ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als der vorbestimmte Wert und ermöglicht es, die Lieferung der Lenkwinkel an die Hinterräder auf der Grundlage der Energie­ zufuhr zu dem Elektromotor frei auszuführen.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbe­ stimmter Wert, trennt dann gemäß der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung, falls eine Unregelmäßigkeit durch die Signale von den entsprechenden Fühlern ermittelt wird, die Steuerein­ richtung die Kupplung, nachdem die Hinterrad-Spurstange durch den Elektromotor mit der noch verbundenen Kupplung allmählich in die Neutralstellung verschoben worden ist.

Ferner weist die Vierrad-Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung den Dämpfermechanismus auf, welcher der Verschiebung der Hin­ terrad-Spurstange Widerstand bietet, und ermöglicht gleich­ zeitig, daß die Steuereinrichtung die Kupplung unmittelbar trennt, wenn eine Unregelmäßigkeit durch die Signale von den entsprechenden Fühlern ermittelt werden, wenn die Fahrzeugge­ schwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Wert.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vierrad-Lenkvorrichtung mit obigem Aufbau wird nachfolgend angegeben.

Wenn das Fahrzeug mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt, veranlaßt die Steuereinrichtung, daß die Kupplung verbunden wird, und steu­ ert gleichzeitig die Energieversorgung des Elektromotors ge­ mäß den Signalen von dem Lenkwinkelfühler und dem Fahrzeugge­ schwindigkeitsfühler für die Lieferung eines gewünschten Lenkwinkels an das Hinterrad nach Bedarf.

Wenn das Fahrzeug mit einer eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit fährt, veranlaßt die Steuer­ einrichtung ferner, daß die Kupplung getrennt wird, und bil­ det den Zustand, daß die Lieferung des Lenkwinkels an die Hinterräder durch den Elektromotor nicht ausgeführt wird, ohne Rücksicht auf die Signale von dem Lenkwinkelfühler und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler.

Wenn das Fahrzeug seine Fahrspur beim Fahren mit einer eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit wechselt, wird also den Hinterrädern auf der Grundlage der Zentrifugalkraft der Lenkwinkel mit der gleichen Phase wie den Vorderrädern erteilt, so daß die Stabilität des Fahrzeugs zum Zeitpunkt eines solchen Spurwechsels aufrechterhalten wird.

Der Mechanismus, der dazu benötigt wird, das Vorsehen des Lenkwinkels durch den Elektromotor zu suspendieren, wenn das Fahrzeug mit einer eine vorbestimmte Geschwindigkeit über­ steigenden Geschwindigkeit fährt, kann ein einfacher sein, und es ist nicht nur möglich, die ausreichende Zuverlässig­ keit eines solchen Mechanismus zu erzielen, sondern auch den daran angefügten Ausfallsicherheitsmechanismus einfach und sehr zuverlässig zu machen.

Wenn das Fahrzeug mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als einem vorbestimmten Wert fährt, und falls ein Teil der Steuereinrichtung oder dergleichen gestört ist und einen übermäßigen Lenkwinkel zuläßt, welcher grundsätzlich den Hin­ terrädern nicht erteilt werden soll, löscht ferner die Steuereinrichtung einen solchen den Hinterrädern erteilten Lenkwinkel und veranlaßt, daß sie in die Neutralstellung zu­ rückkehren (die Position, in der in beiden Richtungen kein Lenkwinkel erteilt wird).

Anders ausgedrückt wird im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung, wenn eine Unregelmäßigkeit ermittelt wird, die Hinterrad-Spurstange durch den Elektromotor allmählich zu der Neutralstellung hin verschoben, während die Kupplung noch verbunden ist. Dann wird die Kupplung gelöst, um den Hinter­ rädern zu gestatten, in die Neutralstellung zurückzukehren.

Ferner wird im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfin­ dung, wenn eine Unregelmäßigkeit ermittelt wird, die Kupplung getrennt, und durch die Federkraft des Federgliedes, das die Hinterrad-Spurstange bezüglich des Fahrzeugkörpers lagert, werden diese Spurstange und die damit mechanisch gekoppelten Hinterräder in die Neutralstellung zurückgeführt. Hier werden die Hinterrad-Spurstange und die Hinterräder durch die Funk­ tion des Dämpfermechanismus allmählich zu der Neutralstellung verschoben.

Ferner umfaßt die Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung einen Lenkwinkelfühler zum Ermitteln des den Vorderrädern erteilten Lenkwinkels, eine Hinterrad-Spurstange, die dazu dient, die Hinterräder mit den Lenkwinkeln zu versehen, indem sie sich in der Axialrichtung verschiebt, einen Elektromotor zum Ver­ schieben dieser Hinterrad-Spurstange über die Axialrichtung, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler zum Ermitteln der Fahr­ zeuggeschwindigkeit, eine elektrisch verbundene oder ge­ trennte Kupplung, welche zwischen der Antriebswelle des Elek­ tromotors und der Hinterrad-Spurstange vorgesehen ist, einen Verschiebungsfühler zum Ermitteln des den Hinterrädern auf der Grundlage der Verschiebung der Hinterrad-Spurstange er­ teilten Lenkwinkels und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Energiezufuhr zu dem Elektromotor und des Verbindens und Trennens der Kupplung.

Zugleich ist der Aufbau so angeordnet, daß das Lenkzentrum der Hinterräder in der Fortschreitrichtung des Fahrzeugs ge­ genüber dem Fahrzeugkörper von dem Punkt der ausgeübten Kraft nach hinten positioniert ist und die Hinterrad-Spurstange nachgiebig gelagert ist mit einer geringen Freiheit zur Ver­ schiebung über die Axialrichtung.

Ferner weist die Steuereinrichtung eine erste Funktion auf, um zu bewirken, daß die Kupplung nur verbunden wird, wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler ermittelte Fahrzeug­ geschwindigkeit niedriger ist als der vorbestimmte Wert, und macht es möglich, die Lieferung der Lenkwinkel für die Hin­ terräder auf der Grundlage der Energieversorgung des Elektro­ motors frei durchzuführen.

Im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung weist die Steuereinrichtung dann zusätzlich zu der erwähnten ersten Funktion eine zweite Funktion auf, um den Elektromotor in ei­ ner kurzen Zeitspanne unmittelbar nach der Betätigung des Mo­ tors mit einem Strom zu beschicken, der gerade ausreicht, um den Hinterrädern einen kleinen Lenkwinkel nacheinander in der Plus- und Minusrichtung zu erteilen, und um gleichzeitig zu prüfen, ob eine Unregelmäßigkeit vorliegt oder nicht durch Vergleich der Größe und Richtung des Stromes an diesem Zeit­ punkt und des durch den Verschiebungsfühler ermittelten Wer­ tes.

Im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung ist ferner ein Drehwinkelfühler zusätzlich vorgesehen, um den Drehwinkel des Motors zu ermitteln, und gleichzeitig weist die Steuer­ einrichtung eine dritte Funktion auf anstelle der zweiten Funktion oder in Verbindung mit der zweiten Funktion, um den Elektromotor mit einem Strom zu beschicken, welcher klein ge­ nug ist, um den Hinterrädern keinen großen Lenkwinkel zu er­ teilen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert ein wenig übersteigt, und zu urteilen, daß keine Unre­ gelmäßigkeit in der ersten Funktion und der Kupplung vorhan­ den ist, wenn die Drehung des Motors auf der Grundlage dieses Stromes durch den Drehwinkelfühler ermittelt wird.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vierrad-Lenkvorrichtung mit obigem Aufbau wird nachfolgend angegeben.

Wenn das Fahrzeug mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt, veranlaßt die Steuereinrichtung, daß die Kupplung durch die erste Funktion verbunden wird, und steuert gleichzeitig die Energieversor­ gung des Elektromotors gemäß den Signalen von dem Lenkwinkel­ fühler und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler für die Liefe­ rung eines gewünschten Lenkwinkels an das Hinterrad nach Be­ darf.

Wenn das Fahrzeug mit einer eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit fährt, veranlaßt ferner die Steuereinrichtung, daß die Kupplung durch die erste Funktion getrennt wird, und bildet den Zustand, daß die Lieferung des Lenkwinkels an die Hinterräder durch den Elektromotor nicht ausgeführt wird, ohne Rücksicht auf die Signale von dem Lenk­ winkelfühler und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler.

Wenn das Fahrzeug beim Fahren mit einer eine vorbestimmte Ge­ schwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit seine Fahrspur wechselt, wird also den Hinterrädern auf der Grundlage der Zentrifugalkraft der Lenkwinkel mit der gleichen Phase wie für die Vorderräder erteilt, so daß die Stabilität des Fahr­ zeugs zum Zeitpunkt des Spurwechsels aufrechterhalten wird.

Der Mechanismus, der benötigt wird, um das Vorsehen des Lenk­ winkels durch den Elektromotor aufzuheben, wenn das Fahrzeug mit einer eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit fährt, kann einfach sein, und es ist nicht nur möglich, die ausreichende Zuverlässigkeit eines solchen Mechanismus zu erzielen, sondern auch den daran angefügten Ausfallsicherheitsmechanismus einfach und sehr zuverlässig zu machen.

Ferner wird im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung durch die zweite Funktion der Steuereinrichtung ein genügend großer Strom, um den Hinterrädern einen kleinen Lenkwinkel zu erteilen, dem Elektromotor in einer kurzen Zeitspanne unmit­ telbar nach der Betätigung des Motors nacheinander in der Plus- und Minusrichtung zugeführt. Wenn keine Unregelmäßig­ keit vorliegt, wird als Folge davon den Hinterrädern ein kleiner Lenkwinkel erteilt: Die Größe der auf diesen Lenkwin­ kel bezogenen Verschiebung wird durch den Verschiebungsfühler ermittelt. Dann urteilt die Steuereinrichtung, ob eine Unre­ gelmäßigkeit vorliegt oder nicht durch Vergleichen der Größe und Richtung des Stromes und des durch den Verschiebungsfüh­ ler ermittelten Wertes. Wenn eine Unregelmäßigkeit als Ergeb­ nis dieser Beurteilung gefunden wird, wird die Energieversor­ gung des Motors zum Beispiel vollständig aufgehoben, so daß nicht zugelassen wird, daß durch die Drehung des Elektromo­ tors die Hinterräder mit dem Lenkwinkel versorgt werden.

Ferner wird im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung ein Strom, welcher klein genug ist, um den Hinterrädern kei­ nen großen Lenkwinkel zu erteilen, dem Elektromotor durch die dritte Funktion der Steuereinrichtung zugeführt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert etwas über­ steigt. In dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt, ist, falls die erste Funktion der Steuereinrichtung normal funktioniert und die Kupplung auch normal arbeitet, das zum Drehen des Elektromotors benö­ tigte Moment klein, da die Kupplung gelöst ist. Selbst wenn der dem Elektromotor zugeführte Strom klein ist, wird daher der Motor zum Drehen veranlaßt. Wenn andererseits die erste Funktion nicht normal arbeitet oder die Kupplung aufgrund von Verbrennen oder dergleichen nicht getrennt ist, ist das zum Drehen des Elektromotors benötigte Moment groß, und der Elek­ tromotor kann überhaupt nicht gedreht werden oder wenig ge­ dreht werden, wenn er durch den kleinen ihm zugeführten Strom gedreht wird. Wenn der Drehwinkelfühler die Drehung des Elek­ tromotors in Reaktion auf die Zuführung des Stromes ermit­ telt, urteilt daher der Fühler, daß die erste Funktion und die Kupplung in dem normalen Zustand sind. Wenn der Fühler urteilt, daß diesbezüglich eine Unregelmäßigkeit vorliegt, wird die Energieversorgung des Elektromotors zum Beispiel vollständig aufgehoben, und jegliche Lieferung des Lenkwin­ kels an die Hinterräder auf der Grundlage der Drehung des Elektromotors wird nicht ausgeführt.

Die Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung umfaßt ferner einen Lenkwinkelfühler zur Ermittlung des den Vorderrädern erteil­ ten Lenkwinkels, eine Hinterrad-Spurstange, die dazu dient, die Hinterräder mit den Lenkwinkeln zu versehen, indem sie in der Axialrichtung verschoben wird, einen Elektromotor zum Verschieben dieser Hinterrad-Spurstange über die Axialrich­ tung, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine elektrisch verbundene oder ge­ trennte Kupplung, welche zwischen der Antriebswelle des Elek­ tromotors und der Hinterrad-Spurstange vorgesehen ist, einen Verschiebungsfühler zum Ermitteln des den Hinterrädern auf der Grundlage der Verschiebung der Hinterrad-Spurstange er­ teilten Lenkwinkels und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Stromzufuhr zu dem Elektromotor und der Verbindung und Lösung der Kupplung.

Zugleich ist der Aufbau so angeordnet, daß das Lenkzentrum der Hinterräder in der Fortschreitrichtung des Fahrzeugs von dem Punkt der ausgeübten Kraft nach hinten positioniert ist und die Hinterrad-Spurstange nachgiebig gelagert ist mit ei­ ner geringen Freiheit zur Verschiebung über die Axialrichtung bezüglich des Fahrzeugkörpers.

Ferner weist die Steuereinrichtung eine erste Funktion auf, um die Kupplung nur zu verbinden, wenn die durch den Fahr­ zeuggeschwindigkeitsfühler ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, und die Lieferung des Lenkwinkels an die Hinterräder auf der Grundlage der En­ ergieversorgung des Elektromotors frei durchzuführen.

Im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung ist dann eine Ermittlungseinrichtung vorgesehen zum Ermitteln der Wär­ meerzeugung des Elektromotors, und gleichzeitig weist die Steuereinrichtung zusätzlich zu der ersten Funktion eine vierte Funktion auf, um den Lenkwinkel allmählich zu vermin­ dern, wenn die durch die Ermittlungseinrichtung erhaltene Temperatur des Elektromotors einen vorbestimmten Wert über­ steigt, während die Hinterräder mit dem Lenkwinkel versehen werden.

Ferner weist im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfin­ dung die Steuereinrichtung anstelle der zweiten Funktion oder zusätzlich zu der zweiten Funktion eine fünfte Funktion auf, um den Lenkwinkel zu vermindern, wenn die Hinterräder mit dem Lenkwinkel versehen werden nach dem Ablauf einer vorbestimm­ ten Zeit im Anschluß daran, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit Null geworden ist.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vierrad-Lenkvorrichtung mit obigem Aufbau wird nachfolgend angegeben.

Wenn das Fahrzeug mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt, veranlaßt die Steuereinrichtung, daß die Kupplung verbunden wird, und steu­ ert gleichzeitig die Energieversorgung des Elektromotors ge­ mäß den Signalen von dem Lenkwinkelfühler und dem Fahrzeugge­ schwindigkeitsfühler zur Lieferung eines gewünschten Lenkwin­ kels an das Hinterrad nach Bedarf.

Wenn das Fahrzeug mit einer eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit fährt, veranlaßt ferner die Steuereinrichtung, daß die Kupplung getrennt wird und bildet den Zustand, daß die Lieferung des Lenkwinkels an die Hinter­ räder durch den Elektromotor nicht ausgeführt wird, ohne Rücksicht auf die Signale von dem Lenkwinkelfühler und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler.

Wenn das Fahrzeug beim Fahren mit einer eine vorbestimmte Ge­ schwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit die Fahrspur wechselt, wird also den Hinterrädern der Lenkwinkel mit der gleichen Phase wie den Vorderrädern erteilt auf der Grundlage der Zentrifugalkraft, so daß die Stabilität des Fahrzeugs zum Zeitpunkt eines solchen Spurwechsels aufrechterhalten wird.

Der Mechanismus, der benötigt wird zum Aufheben des Vorsehens des Lenkwinkels durch den Elektromotor, wenn das Fahrzeug mit einer eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigenden Ge­ schwindigkeit fährt, kann ein einfacher sein, und es ist nicht nur möglich, die ausreichende Zuverlässigkeit eines solchen Mechanismus zu erzielen, sondern auch den daran ange­ fügten Ausfallsicherheitsmechanismus einfach und sehr zuver­ lässig zu machen.

Ferner wird im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfin­ dung, während die Hinterräder mit einem Lenkwinkel versehen werden, und falls die Temperatur des Elektromotors einen vor­ bestimmten Wert übersteigt, dieser Lenkwinkel allmählich ver­ mindert durch die vierte Funktion der Steuereinrichtung, um zu ermöglichen, daß die Hinterräder einen Zustand erreichen, in welchem für diese schließlich kein Lenkwinkel vorgesehen ist.

In dem Fall, in welchem den Hinterrädern kein solcher Lenk­ winkel erteilt ist, ist es überflüssig, den Elektromotor ein­ zuschalten. Daher wird jeder übermäßige Verbrauch elektri­ scher Energie erspart, und das Brennen des Elektromotors oder jede in der Batterie auftretende mögliche Störung kann ver­ mieden werden.

Wenn im Fall der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung die Hinterräder mit einem Lenkwinkel versehen werden nach dem Ab­ lauf einer vorbestimmten Zeit im Anschluß daran, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit Null geworden ist, wird ferner dieser Lenkwinkel auch allmählich vermindert durch die fünfte Funk­ tion der Steuereinrichtung, um die Hinterräder in einen Zu­ stand zu bringen, in dem schließlich kein Lenkwinkel für sie vorgesehen ist; damit wird ermöglicht, das Brennen des Motors oder das Auftreten einer möglichen Störung in der Batterie zu vermeiden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 bis 4 eine Ausführungsform der Vierrad-Lenkvor­ richtung gemäß der Erfindung;

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht des gesamten Aufbaus;

Fig. 2 eine Vergrößerung des Bereichs A in Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Verschie­ bung der Hinterrad-Spurstange in der Axialrichtung und der auf die Spurstange in der Axialrichtung ausgeübten Federbelastung;

Fig. 4 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Fahrzeugge­ schwindigkeit und dem Lenkwinkelverhältnis;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Vierrad-Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Schnittansicht nach einer anderen Ausführungs­ form der Vierrad-Lenkvorrichtung gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 7 ein Diagramm des Zustands, in welchem der für das Hinterrad vorgesehene Lenkwinkel allmählich kleiner wird; und

Fig. 8 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem für das Vorderrad vorgesehenen Lenkwinkel und dem für das Hinterrad vorgesehenen Lenkwinkel als Funktion der Zeit.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform der Vierrad- Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 1 ist eine teil­ weise geschnittene Draufsicht des gesamten Aufbaus, Fig. 2 ist eine Vergrößerung des Bereichs A in Fig. 1, Fig. 3 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Verschiebung der Hin­ terrad-Spurstange (output shaft) in der Axialrichtung und der auf die Hinterrad-Spurstange in der Axialrichtung ausgeübten Federbelastung und Fig. 4 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkelver­ hältnis.

Wenn das bei dem Fahrersitz vorgesehene Lenkrad 1 betätigt wird, wird seine Bewegung über die Lenkwelle 2 auf das Lenk­ getriebe 3 übertragen, um die Vorderrad-Spurstange (output shaft) 4 über die Axialrichtung zu verschieben (in Fig. 1 nach links und rechts), und ein gewünschter Lenkwinkel wird den Vorderrädern 6, 6 erteilt über ein Paar linker und rech­ ter Gelenkarme 5, 5, die jeweils mit den beiden Enden der Vorderrad-Spurstange 4 gekoppelt sind.

An einer Lenksäule 7, in welcher die Lenkwelle 2 installiert ist, sind Lenkwinkelfühler 8, 8 gelagert, um die für die Vor­ derräder 6, 6 vorgesehenen Lenkwinkel frei zu ermitteln durch die Drehwinkel der Lenkwelle 2, die durch die Lenkwinkelfüh­ ler 8, 8 ermittelt wird. Der Grund dafür, warum zwei Lenkwin­ kelfühler 8, 8 vorgesehen sind, liegt darin, daß selbst dann, wenn einer der Lenkwinkelfühler 8 ausfällt, eine gewünschte Kontrolle durch den anderen ausgeübt werden sollte, um da­ durch die benötigte Störsicherheit zu erreichen.

Ferner ist an der hinteren Bodenfläche ein Gehäuse 10 zur Un­ terbringung eines Mechanismus, der dazu dient, den Hinterrä­ dern 9, 9 Lenkwinkel zu erteilen, derart gelagert, daß das Gehäuse nicht in der Breitenrichtung des Fahrzeugs verschoben werden kann (in den Fig. 1 und 2 nach links und rechts). In der Innenseite dieses Gehäuses 10 ist die Hinterrad-Spur­ stange 11 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs (in linker und rechter Richtung) angeordnet. Diese Hinterrad-Spurstange 11 bildet Lenkwinkel für die Hinterräder 9, 9 indem er sich in der Axialrichtung (nach rechts und links) verstellt, und beide Hinterräder 9, 9 sind mit dem linken bzw. rechten Sei­ tenende der Spurstange über jeweilige Gelenkarme 13, 13 ge­ koppelt. Wenn die Spurstange 11 in der Axialrichtung verscho­ ben wird, wird jedes der Hinterräder 9, 9 um sein jeweiliges Lenkzentrum 14 geschwenkt, so daß jedem Hinterrad 9 ein Lenk­ winkel entsprechend der Verschiebungsgröße der Spurstange erteilt wird. Ferner sind die Lenkzentren 14, 14 der Hinter­ räder 9, 9 von den Kraftangriffspunkten 12, 12 (den Zentren der Kontaktfläche zwischen dem Fußpunkt des Reifens und dem Boden) (in Fig. 1 nach unten) um eine Strecke 1 in der Längsrichtung (der Vertikalrichtung in Fig. 1) nach hinten positioniert.

An dem Mittelbereich der Hinterrad-Spurstange 11 ist eine Zahnstange 15 befestigt, welche in dem Gehäuse 10 gelegen ist. An einem Ende einer Übertragungswelle 16 (das obere Ende in den Fig. 1 und 2) ist ein Ritzel 17 befestigt, welches in dem Gehäuse 10 drehbar gelagert ist mit einer schrauben­ förmigen Lagebeziehung zu der Hinterrad-Spurstange 11, und dieses Ritzel 17 ist zum Eingriff in die Zahnstange 15 ange­ ordnet. An dem anderen Ende der Übertragungswelle 16 (das un­ tere Ende in den Fig. 1 und 2) ist ein Schneckenrad 18 be­ festigt.

An der Ausgangswelle 20, die durch Drehung der (nicht gezeig­ ten) Welle eines Elektromotors 19 angetrieben wird, welche an der Außenfläche des Gehäuses 10 über eine elektromagnetische Kupplung 31 befestigt ist, ist eine Schnecke 21 befestigt, und durch Eingriffskontakt dieser Schnecke 21 mit dem Schnec­ kenrad 18 wird ein Geschwindigkeitsreduziermechanismus gebil­ det, um die Hinterrad-Spurstange durch die Drehung der Aus­ gangswelle 20 in der Axialrichtung zu verschieben. Dieser Ge­ schwindigkeitsreduziermechanismus weist Umkehrbarkeit in der Übertragungsrichtung auf, und die Drehung der Ausgangswelle 20 begleitend verschiebt dieser Mechanismus nicht nur die Hinterrad-Spurstange 11 in der Axialrichtung, sondern veran­ laßt auch, daß sich die Ausgangswelle 20 dreht als Folge der Verschiebung der Hinterrad-Spurstange 11 in der Axialrich­ tung. Durch Beschränken des Umkehrbarkeitsfaktors des Ge­ schwindigkeitsreduziermechanismus auf ein niedriges Niveau wird jedoch dafür gesorgt, nicht zuzulassen, daß die Last der Zentrierfeder 25, welche unten beschrieben wird, auf den Elektromotor 19 ausgeübt wird, wie sie ist. Ein Drehwinkel­ fühler 32 ist zusätzlich für den Elektromotor 19 vorgesehen, um seinen Drehwert frei zu ermitteln, und dieser Wert wird in eine Steuereinrichtung 24 eingegeben, welche anschließend be­ schrieben wird.

An dem einen Ende der Übertragungswelle 16 sind zwei Ver­ schiebungsfühler 22, 22 vorgesehen, um die Verschiebungsgröße der Hinterrad-Spurstange 11 durch die Übertragungswelle 16 frei zu ermitteln. Die von den zwei Verschiebungsfühlern 22, 22 übertragenen Ermittlungssignale werden in die Steuerein­ richtung 24 eingegeben, um die Energieversorgung des Elektro­ motors 19 zu steuern, zusammen mit den Ermittlungssignalen von den Lenkwinkelfühlern 8, 8 und den Ermittlungssignalen von einem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 23 zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Grund dafür, zwei Verschiebungs­ fühler 22, 22 vorzusehen, liegt ebenfalls darin, die Stö­ rungssicherheit zu erreichen.

Die Steuereinrichtung 24 dient in ihrer ersten Funktion dazu, die elektromagnetische Kupplung 31 nur zu verbinden, wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 23 ermittelte Fahr­ zeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Wert (zum Beispiel 40 km/h) und dazu, die Bildung des Lenkwinkels für die Hinterräder 9, 9 durch den Elektromotor 19 auf der Grundlage der Signale von den Lenkwinkelfühlern 8, 8 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 23 durchzuführen. An dieser Stelle steuert die Steuereinrichtung das Einschalten des Elektromotors 19 auf der Grundlage der Signale von dem Dreh­ winkelfühler 32. Ferner ermitteln die an dem einen Ende der Übertragungswelle 16 angebrachten Verschiebungsfühler 22, 22 den Lenkwinkel, der tatsächlich durch die Hinterräder 9, 9 gegeben ist, und geben den Ermittlungswert in die Steuerein­ richtung 24 ein.

Die Steuereinrichtung 24 hat ferner die Funktion, dadurch die Kupplung 31 zu trennen, nachdem die Hinterrad-Spurstange 11 allmählich zu der Neutralstellung verschoben worden ist durch Drehen des Elektromotors 19 mit niedriger Geschwindigkeit, wogegen die Kupplung 31 verbunden wird, wenn eine Unregel­ mäßigkeit ermittelt wird durch die Signale von jedem der Füh­ ler 8, 22, 23 und 32, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nied­ riger ist, als ein vorbestimmter Wert.

Ferner ist die Hinterrad-Spurstange 11 federnd gelagert mit einer geringen Freiheit zur Verschiebung in der Axialrichtung (nach rechts und links in den Fig. 1 und 2) gegenüber dem an dem Fahrzeugkörper befestigten Gehäuse 10.

Anders ausgedrückt, sind zwei Unterlegscheiben 26, 26 von der Außenseite getrennt voneinander auf den Mittelbereich der Hinterrad-Spurstange 11 aufgesetzt und so gelagert, daß sie in der Axialrichtung der Hinterrad-Spurstange 11 frei ver­ schiebbar sind, und zugleich ist in dem Zwischenraum zwischen den Innenflächen der Unterlegscheiben 26, 26 eine Zentrierfe­ der 25 angeordnet, deren Federkraft ausreicht, zu ermögli­ chen, daß die Hinterrad-Spurstange 11 zum Zeitpunkt eines möglichen Ausfalls des Elektromotors 19 in die Neutralstel­ lung zurückgeführt wird. Ferner sind in der inneren Periphe­ rie des Gehäuses 10 zwei Stufenabschnitte 27, 27 ausgebildet, und die äußeren Umfangsabschnitte der äußeren Umkreise der beiden Unterlegscheiben 26, 26 sind so angeordnet, daß sie den jeweiligen Stufenabschnitten 27, 27 gegenüberliegen. Fer­ ner sind bei den Positionen, welche die Unterlegscheiben 26, 26 an dem äußeren Umkreis des Mittelbereichs der Hinterrad- Spurstange einschließen, zwei Anschlagringe 28, 28 fest ange­ bracht, um das Verschieben jeder der beiden Unterlegscheiben 26, 26 gegenüber der Hinterrad-Spurstange 11 einzuschränken. Ferner sind zwischen den äußeren Seitenflächen der beiden Un­ terlegscheiben 26, 26, den Stufenabschnitten 27, 27 und den Anschlagringen 28, 28 Scheibenfedern 29, 29 angeordnet.

Die Federkraft jeder der Scheibenfedern 29, 29 ist kleiner als die der Zentrierfeder 25, und wenn die Hinterrad-Spur­ stange 11 gegenüber dem Gehäuse 10 verschoben ist, werden die Scheibenfedern 29, 29 zuerst verschoben, wie durch die Gerade a in Fig. 3 wiedergegeben. Dann ist die Anordnung so getrof­ fen, daß anschließend daran, daß eine der Scheibenfedern 29 (an dem Vorderende der Verschiebungsrichtung) durch Druck vollständig abgeflacht worden ist, die Zentrierfeder 25 be­ ginnt, durch die zwei Unterlegscheiben 26, 26 gedrückt zu werden, wie durch eine Gerade b in Fig. 3 wiedergegeben. Wenn jede der Scheibenfedern 29, 29 vollständig gedrückt ist, ist jedoch die Federbelastung etwas größer als die geschätzte maximale Seitenbelastung F_MAX, die auf die Hinterrad-Spur­ stange 11 ausgeübt wird auf der Grundlage der Zentrifugal­ kraft, die in dem erwarteten Antriebszustand erzeugt wird.

Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Vierrad- Lenkvorrichtung mit obigem Aufbau angegeben.

Wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit unterhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit (zum Beispiel 40 km/h) fährt, steuert die Steuereinrichtung 24 das Einschalten des Elektro­ motors 19 auf der Grundlage von Signalen von den Lenkwinkel­ fühlern 8, 8 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 23 und versieht die Hinterräder 9, 9 mit einem gewünschten Lenkwin­ kel, wie benötigt. An diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 31 eingeschaltet, so daß sie in eingekuppeltem Zustand ver­ bleibt.

Anders ausgedrückt wird, wenn das Fahrzeug mit niedrigen bis mittleren Geschwindigkeiten fährt, den Hinterrädern 9, 9 ein Lenkwinkel erteilt mit der entgegengesetzten Phase des für die Vorderräder 6, 6 vorgesehenen Lenkwinkels, um das Wende­ vermögen des Fahrzeugs zu verbessern. Die für die Hinterräder 9, 9 vorgesehenen Lenkwinkel werden jedoch kleiner gemacht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird, wie durch eine ausgezogene Linie c in Fig. 4 wiedergegeben. In diesem Fall wird der den Hinterrädern erteilte Lenkwinkel ermittelt durch die Verschiebungsfühler 22, 22, die an dem einen Ende der Übertragungswelle 16 installiert sind, und die Störungssi­ cherheit wird erreicht, indem der so ermittelte Wert in die Steuereinrichtung 24 eingegeben wird.

Das durch die Ordinate in Fig. 4 wiedergegebene Lenkwinkel­ verhältnis ist das Verhältnis R_R/R_F zwischen einem den Hin­ terrädern erteilten Lenkwinkel R_R und einem den Vorderrädern erteilten Lenkwinkel R_F, welches zeigt, daß der den Hinterrä­ dern erteilte Lenkwinkel um so größer ist, je größer der ab­ solute Wert ist. Ferner weisen in dem Bereich oberhalb der Abszisse die Lenkwinkel für die Hinterräder und Vorderräder die gleiche Phase auf, und in dem Bereich darunter weisen sie die umgekehrte Phase auf.

Wenn in einem Zustand, in dem der Lenkwinkel für die Hinter­ räder 9, 9 für den Elektromotor 19 derart gebildet wird, die Bildung des Lenkwinkels für die Hinterräder 9, 9 aufgrund ei­ ner möglichen Störung unverändert bleibt, ermittelt die Steuereinrichtung 24 einen solchen Zustand durch die Signale von jedem der Fühler 8, 22, 23 und 32 und verschiebt die Hin­ terrad-Spurstange 11 durch den Elektromotor 19 allmählich zu der Neutralstellung hin, während sie die Kupplung 31 einge­ kuppelt hält. Dann trennt die Steuereinrichtung die Kupplung 31, nachdem die Hinterräder 9, 9 in die Neutralstellung zu­ rückgekehrt sind. Als Folge davon befinden sich die Hinterrä­ der 9, 9 in einem Zustand, in dem sie von jeglichen ihnen er­ teilten Lenkwinkeln frei sind, und das Fahrzeug kann in dem gleichen Zustand angetrieben werden, wie das übliche Antreiben eines Fahrzeugs mit einer Zweiradlenkvorrichtung.

Wenn andererseits das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit oberhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt, wird die Energieversorgung der Kupplung 31 aufgehoben, um sie zu tren­ nen. Als Folge davon kann die Steuereinrichtung 24 keine Lenkwinkelsteuerungen für die Hinterräder 9, 9 mehr durchfüh­ ren, ohne Rücksicht auf die Signale von den Lenkwinkelfühlern 8, 8 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 23. Falls erfor­ derlich, wird ferner die Energieversorgung des Elektromotors 29 aufgehoben.

Wenn das Fahrzeug beim Fahren mit einer eine vorbestimmte Ge­ schwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeit die Fahrspur wechselt, wird also durch die Zentrifugalkraft ein Lenkwinkel für die Hinterräder 9, 9 mit der gleichen Phase wie der Phase der Vorderräder 6, 6 gebildet, um dadurch die Stabilität des Fahrzeugs zum Zeitpunkt des Fahrspurwechsels aufrechtzuerhal­ ten.

Wenn zum Beispiel die Vorderräder 6, 6 in der durch den Pfeil α in Fig. 1 verschoben werden auf der Grundlage der Betäti­ gung des Lenkrades 1, werden die Hinterräder 9, 9 in Fig. 1 zur rechten Seite geschwenkt durch die Zentrifugalkraft, wel­ che den Fahrspurwechsel des Fahrzeugs begleitet, und jedem der Hinterräder 9, 9 wird die Lateralkraft F erteilt, wie durch den Pfeil β in Fig. 1 angegeben, durch die Reibung zwischen dem Boden und jedem der Hinterräder 9, 9. Diese La­ teralkraft F wird ausgeübt auf die Kontaktfläche zwischen den Hinterrädern 9, 9 und dem Boden, das heißt die vertikale Ebene durch die Punkte 12, 12 der an jedem der Hinterräder 9, 9 ausgeübten Kraft. Da die Lenkzentren 14, 14 der Hinterräder 9, 9 in der Fortschreitrichtung des Fahrzeugs in einem Ab­ stand 1 hinter den Punkten 12, 12 positioniert sind, wird je­ des der Hinterräder 9, 9 mit einer Lenkung in der Richtung, die durch den Pfeil Γ in Fig. 1 angedeutet ist, durch ein Moment F×1 versehen.

Indem jedes der Hinterräder 9, 9 dem Lenken in der durch den Pfeil Γ angedeuteten Richtung folgt, wird also die Hinterrad- Spurstange 11 in der Axialrichtung verschoben, und eine der Scheibenfedern 29 (auf der linken Seite in Fig. 1 und Fig. 2) wird gedrückt. Folglich wird der jedem der Hinterräder 9, 9 erteilte Lenkwinkel in einem Zustand gehalten, in dem die Kraft, die auf der Grundlage der Lateralkraft F in der Axial­ richtung der Hinterrad-Spurstange 11 ausgeübt wird, und die Kraft, die auf der Grundlage der Kompression der Scheibenfe­ der 29 auf die Hinterrad-Spurstange 11 ausgeübt wird, ausge­ glichen sind.

Als Folge davon ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt, der den Hinterrädern 9, 9 er­ teilte Lenkwinkel immer von der gleichen Phase wie die Vor­ derräder, wie durch eine gestrichelte Linie d in Fig. 4 wie­ dergegeben. Ferner wird in diesem Fall der Grad des den Hin­ terrädern 9, 9 erteilten Lenkwinkels nur definiert durch die Intensität der Lateralkraft F, die auf die Hinterräder 9, 9 ausgeübt wird durch die Zentrifugalkraft, welche die Fahr­ spurwechsel des Fahrzeugs begleitet, und steht nicht in di­ rekter Beziehung zu der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem für die Vorderräder 6, 6 gebildeten Lenkwinkel (obwohl indirekt zu diesen wesentlich in Beziehung stehend).

Ferner ist der den Scheibenfedern 29, 29 erteilte zulässige Kompressionsbereich beschränkt. Dementsprechend besteht keine Möglichkeit, daß ein übermäßig großer Lenkwinkel für die Hin­ terräder 9, 9 vorgesehen wird.

Wie oben beschrieben, wird die Bildung des Lenkwinkels für die Hinterräder 9, 9 durch den Elektromotor 19 überhaupt nicht durchgeführt, wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindig­ keit oberhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt, son­ dern die Bildung eines Lenkwinkels für die Hinterräder 9, 9 wird nur durch physikalische Kraft durchgeführt: Der Mecha­ nismus zum Aufheben der Stromzufuhr zu der Kupplung 31 und dem Elektromotor 19 kann einfach sein, und es ist möglich, eine ausreichende Zuverlässigkeit eines solchen Mechanismus zu erhalten sowie den begleitenden Störsicherheitsmechanis­ mus auch einfach und sehr zuverlässig zu machen.

Diesbezüglich umfaßt in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs­ form der Geschwindigkeitsreduziermechanismus, der zwischen dem Elektromotor 19 und der Hinterrad-Spurstange 11 vorgese­ hen ist, die Schnecke 21 und das Schneckenrad 18, um die Um­ kehrbarkeit auf ein niedriges Niveau zu beschränken. Wenn den Hinterrädern 9, 9 durch den Elektromotor 19 ein Lenkwinkel erteilt wird beim Fahren mit niedrigen bis mittleren Ge­ schwindigkeiten und dieser Zustand gehalten wird, wie er ist, besteht daher wegen der Federkraft der Zentrierfeder 25 keine Möglichkeit, daß der Elektromotor 19 mit der Anwendung einer großen Last belassen wird.

Im Fall der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist ferner das Gehäuse 10 an dem Fahrzeugkörper derart gelagert, daß es nicht über die Breitenrichtung des Fahrzeugs verschoben wer­ den kann, wobei die Scheibenfedern 29, 29 als Federteile zwi­ schen diesem Gehäuse 10 und der Hinterrad-Spurstange 11 in­ stalliert sind. Die Scheibenfedern 29, 29 zwischen dem Ge­ häuse und der Hinterrad-Spurstange 11 können jedoch weggelas­ sen werden, und an ihrer Stelle kann das Gehäuse 10 federnd an dem Fahrzeugkörper gelagert sein, so daß es frei ver­ schiebbar ist in der Axialrichtung der Hinterrad-Spurstange (in der Breitenrichtung des Fahrzeugs).

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Vierrad-Lenk­ vorrichtung gemäß der Erfindung.

In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Flüssigkeitsdämp­ fer 33, der als Dämpfermechanismus fungiert, zwischen der Welle des Elektromotors 19 und der Ausgangswelle 20 mit einer daran befestigten Schnecke 21 zusätzlich zu der elektromagne­ tischen Kupplung 31 in Reihe mit dieser vorgesehen. Und der Flüssigkeitsdämpfer 33 ist näher an der Ausgangswelle 20 po­ sitioniert als die Kupplung 31, um einen Widerstand gegen die Drehung der Ausgangswelle 20 zu bilden.

Wenn eine Unregelmäßigkeit auftritt, trennt ferner die Steuereinrichtung 24 (in Fig. 5 nicht gezeigt; siehe Fig. 1) die Kupplung 31 unmittelbar, indem sie eine solche Unre­ gelmäßigkeit ermittelt durch Signale von den Lenkwinkelfüh­ lern 8, 8 (siehe Fig. 1) zum Ermitteln des Lenkwinkels der Lenkwelle 2, den Verschiebungsfühlern 22, 22 zur Ermittlung der Verschiebungsgröße der Hinterrad-Spurstange 11 durch die Übertragungswelle 16, dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 23 (siehe Fig. 1) und dem Drehwinkelfühler 32 zur Ermittlung des Drehwinkels des Elektromotors 19.

Wenn im Fall der vorliegenden Ausführungsform eine Unregel­ mäßigkeit beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit ermittelt wird und die Kupplung 31 getrennt wird, wird die Hinterrad- Spurstange 11 in die Neutralstellung zurückgeführt durch die Federkraft der Zentrierfeder 25 und der Scheibenfedern 29, 29, welche diese Hinterrad-Spurstange 11 federnd zu dem an dem Fahrzeugkörper befestigten Gehäuse 10 lagern. Folglich werden die Hinterräder 9, 9, welche mechanisch mit der Hin­ terrad-Spurstange 11 verbunden sind, in die Neutralstellung zurückgeführt.

Zu dem Zeitpunkt, an dem die Hinterräder 9, 9 so in die Neu­ tralstellung zurückkehren, wird die Übertragungswelle 16 ge­ dreht auf der Grundlage des Eingriffs der Zahnstange 15 und des Ritzels 17, und ferner wird die Ausgangswelle 20 gedreht aufgrund des Eingriffs des Schneckenrades 18 und der Schnecke 21: Die Drehung dieser Ausgangswelle 20 wird allmählich durchgeführt durch die Funktion des Flüssigkeitsdämpfers 33. Dementsprechend wird die Verschiebung der Hinterrad-Spur­ stange 11 in der Axialrichtung auch allmählich durchgeführt: folglich wird es ermöglicht, die Unnatürlichkeit zu eliminie­ ren, welche das plötzliche Beseitigen des für die Hinterräder 9, 9 vorgesehenen Lenkwinkels begleiten kann.

Fig. 6 zeigt noch eine andere Ausführungsform der Vierrad- Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung.

In dieser Ausführungsform ist ein Flüssigkeitsdämpfer 34, der als Dämpfermechanismus fungiert, vorgesehen zwischen dem an dem Fahrzeugkörper befestigten Gehäuse 10 und der Hinterrad- Spurstange 11, die so gelagert ist, daß sie bezüglich des Ge­ häuses 10 in der Axialrichtung frei verschiebbar ist.

Anders ausgedrückt ist ein Zylinderabschnitt 35 mit darin eingeschlossenem viskosem Öl an dem einen Ende (das äußerste linke Ende in Fig. 6) des Gehäuses 10 installiert, und zugleich ist ein in dem Mittelbereich der Hinterrad-Spur­ stange 11 vorgesehener Kolbenabschnitt 36 öldicht eingesetzt in dem Zylinderabschnitt 35 angebracht. Die an den beiden En­ den des Zylinderabschnitts 35 angebrachten Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen 37, 37 sind miteinander verbunden durch ein Ölzufuhrrohr 38, und in dem Mittelbereich des Ölzufuhr­ rohres 38 ist ein Strömungseinstellventil 39 installiert.

Dieses Strömungseinstellventil 39 stellt die Strömung des viskosen Öles in dem Ölzufuhrrohr 38 ein durch das Vorhanden­ sein der Stromzufuhr zu einer Magnetspule 40. Wenn zum Bei­ spiel keine Stromzufuhr an der Magnetspule 40 vorhanden ist, wird die Menge des in dem Ölzufuhrrohr 38 strömenden Öles nicht vermindert. Wenn andererseits die Magnetspule 40 erregt ist, fungiert die Drosseldüse 41, welche in Reihe mit dem vorerwähnten Ölzufuhrrohr 38 angeordnet ist, so, daß sie die Menge des darin strömenden viskosen Öles vermindert.

Wenn die Steuereinrichtung 24 (in Fig. 6 nicht gezeigt; siehe Fig. 1) eine Unregelmäßigkeit in der Vierrad-Lenkvor­ richtung ermittelt durch die Signale von dem Lenkwinkelfühler 8, 8 (siehe Fig. 1) zur Ermittlung des Drehwinkels der Lenk­ welle 2, den Verschiebungsfühlern 22, 22 zur Ermittlung der Verschiebungsgröße der Hinterrad-Spurstange 11 durch die Übertragungswelle 16, dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 23 (siehe Fig. 1) und dem Drehwinkelfühler 32 zur Ermittlung des Drehwinkels des Elektromotors 19, arbeitet die Steuerein­ richtung so, daß sie die Kupplung 31 unmittelbar trennt und zugleich beginnt, die Magnetspule 40 zu erregen, welche in nicht erregtem Zustand gewesen ist, so daß die Menge des in dem Ölzufuhrrohr 38 strömenden viskosen Öles vermindert wird.

Wenn in der vorliegenden Ausführungsform beim Fahren des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit eine Unregelmäßigkeit ermittelt wird und die Kupplung 31 getrennt wird, wird die Hinterrad-Spurstange 11 in die Neutralstellung zurückgeführt durch die Federkraft der Zentrierfeder 25 und der Scheibenfe­ dern 29, 29, welche die Hinterrad-Spurstange 11 federnd an dem an dem Fahrzeugkörper befestigten Gehäuse 10 lagern. Folglich werden die Hinterräder 9, 9, welche mechanisch mit der Hinterrad-Spurstange 11 gekoppelt sind, in die Neutral­ stellung zurückgeführt.

Zum Zeitpunkt dieser Rückkehr der Hinterräder 9, 9 in die Neutralstellung wird der an der Hinterrad-Spurstange 11 befe­ stigte Kolbenabschnitt 36 in dem Zylinderabschnitt 35 ver­ schoben, der in dem an dem Fahrzeugkörper befestigten Gehäuse 10 vorgesehen ist. Diese Verschiebung des Kolbenabschnitts 36 begleitend strömt das in dem Zylinderabschnitt 35 einge­ schlossene viskose Öl in dem Ölzufuhrrohr 38, aber in diesem Zeitpunkt wird seine durch das Strömungseinstellventil 39 strömende Menge vermindert, da die Magnetspule 40 erregt ist. Daher wird die Verschiebung der Hinterrad-Spurstange 11 all­ mählich durchgeführt. Als Folge davon wird der für die Hin­ terräder 9, 9 gebildete Lenkwinkel auch allmählich beseitigt; folglich wird es ermöglicht, eine Unnatürlichkeit zu elimi­ nieren, die von der plötzlichen Beseitigung des Lenkwinkels herrührt.

Andererseits ist in dem gewöhnlichen Zustand, in dem keine Störung auftritt, das Strömungseinstellventil 39 so geschal­ tet, daß es einer ausreichenden Menge von viskosem Öl gestat­ tet, in Anschluß an die Ausschaltung der Magnetspule 40 zu passieren. Dementsprechend besteht keine Möglichkeit, daß der Widerstand gegen die Verschiebung der Hinterrad-Spurstange 11 unnötig groß wird. Daher ist es möglich, die Hinterräder 9, 9 rasch mit einem Lenkwinkel zu versehen mittels eines Elektro­ motors, dessen Leistung nicht besonders groß ist, wie dem Elektromotor 19.

Die Vierrad-Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung ist so aufge­ baut, daß sie ihre Funktion erfüllt, wie oben auseinanderge­ setzt, was es möglich macht, die Hinterräder je nach der Si­ tuation mit einem optimalen Lenkwinkel zu versehen, und mit einem vergleichsweise einfachen Ausfallsicherheitsmechanis­ mus ist es möglich, eine ausreichende Sicherheit zu erzielen.

Wenn eine Störung beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit auftritt, wird ferner der den Hinterrädern erteilte Lenkwin­ kel freigegeben, um ein stabiles Fahren möglich zu machen.

Ferner hebt in noch einer weiteren Ausführungsform die Steuereinrichtung 24 die Energieversorgung des Elektromotors 19 vollständig auf als zweite und dritte Funktion zusätzlich zu der erwähnten ersten Funktion, wenn eine Unregelmäßigkeit durch die Signale von jedem der Fühler 8, 22, 23 und 32 er­ mittelt wird, so daß den Hinterrädern 9, 9 durch die Drehung des Elektromotors 19 kein Lenkwinkel erteilt wird.

Von den erwähnten Funktionen ist die zweite Funktion vorgese­ hen, um zu beurteilen, ob die Vierrad-Lenkvorrichtung der Er­ findung zu ihrem tatsächlichen Betrieb bereit ist oder nicht.

Anders ausgedrückt, versorgt als die vorerwähnte zweite Funk­ tion die Steuereinrichtung 24 den Elektromotor 19 mit Strom (Zeit) in Plus- und Minusrichtung in einer kurzen Zeitspanne, unmittelbar nachdem der Motor gestartet worden ist. Die Stärke oder Größe dieses Stromes sollte gerade genügend stark sein, um den Hinterrädern 9, 9 in der Plus- und Minusrichtung einen geringen Lenkwinkel zu erteilen. Um jedoch zu beurtei­ len, ob der Elektromotor 19 eine ausreichende Leistung abgibt oder nicht, ist es wünschenswert, die Intensität stark genug zu machen, um zu ermöglichen, daß nicht nur die Scheibenfeder 29, sondern auch die Zentrierfeder 25 ein wenig gedrückt wird. Dann wird das Vorhandensein einer Unregelmäßigkeit be­ urteilt durch Vergleichen der Intensität und Richtung des Stromes in der Plus- und Minusrichtung und des ermittelten Wertes des Verschiebungsfühlers 22, 22.

Auch die dritte Funktion ist vorgesehen, um zu bestätigen, daß die elektromagnetische Kupplung 31 getrennt ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt.

Anders ausgedrückt, schaltet als die dritte Funktion die Steuereinrichtung 24 den Elektromotor 19 ein mit dem Strom, welcher nicht so stark ist, daß er den Hinterrädern 9, 9 einen großen Lenkwinkel erteilt, das heißt, seine Intensität ist bei weitem nicht groß genug, um zu veranlassen, daß die Zentrierfeder 25 gedrückt wird, und sollte wünschenswert nicht groß genug sein, um zuzulassen, daß die Scheibenfedern 29, 29 gedrückt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zu einer Geschwindigkeit (zum Beispiel 50 km/h) wird, welche den vorbestimmten Wert (40 km/h) ein wenig (zum Beispiel um 10 km/h) übersteigt. Gleichzeitig überwacht die Steuereinrich­ tung 24 die Signale von dem Drehwinkelfühler 32 und urteilt, daß eine Unregelmäßigkeit in der ersten Funktion der Steuer­ einrichtung 24 selbst und der Kupplung 31 vorliegt, wenn der Elektromotor 19 auf der Grundlage des genannten Stromes ge­ dreht wird.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vierrad-Lenkvorrichtung mit obigem Aufbau wird nachfolgend angegeben.

Im Fall der vorliegenden Ausführungsform der Vierrad-Lenkvor­ richtung wird die Zuverlässigkeit der Vorrichtung weiter ver­ größert, da ihr Betriebszustand häufig durch die zweite und dritte Funktion der Steuereinrichtung 24 in einem sicheren Zustand überprüft wird.

Anders ausgedrückt, schaltet die Steuereinrichtung 24 als die zweite Funktion den Elektromotor 19 mit einem Strom ein, des­ sen Intensität gerade ausreicht, um die Hinterräder 9, 9 mit einem geringen Lenkwinkel in der Plus- und Minusrichtung nacheinander in zeitlicher Reihenfolge in einer kurzen Zeit­ spanne zu versehen, unmittelbar nachdem der Motor eingeschal­ tet worden ist. Wenn keine Unregelmäßigkeit vorliegt, werden dann die Hinterräder 9, 9 mit einem kleinen Lenkwinkel in beiden Richtungen versehen, und die auf diesen Lenkwinkel be­ zogene Verschiebungsgröße wird durch die Verschiebungsfühler 22, 22 erhalten. Also beurteilt die Steuereinrichtung 24 das Vorhandensein einer Unregelmäßigkeit durch Vergleichen der Größe und Richtung des Stromes und des ermittelten Wertes und des ermittelten Wertes von den Verschiebungsfühlern 22, 22. Als Folge davon wird, wenn eine Unregelmäßigkeit gemäß diesem Urteil vorhanden ist, das Einschalten des Elektromotors 19 zum Beispiel vollständig aufgehoben, und die Bildung des Lenkwinkels für die Hinterräder 9, 9 wird nicht auf der Grundlage der Drehung des Elektromotors 19 zur Durchführung zugelassen. In diesem Zustand wird das Lenken des Fahrzeugs auf gleiche Art durchgeführt wie bei einem Fahrzeug mit der üblichen Zweiradlenkvorrichtung.

Auf diese Weise wird die Beurteilung durch die zweite Funk­ tion unmittelbar vorgenommen, nachdem der Motor gestartet worden ist. Daher befindet sich das Fahrzeug noch im Still­ stand oder bei äußerst niedriger Geschwindigkeit, wenn es fährt, und es besteht keine Unbequemlichkeit beim Fahren des Fahrzeugs, selbst wenn jedem der Hinterräder ohne jede Rela­ tion zu dem Betrieb des Lenkrades 1 ein geringer Lenkwinkel erteilt wird. In dieser Hinsicht werden die Hinterräder 9, 9 in die Neutralstellung oder die dem Lenkwinkel der Vorderrä­ der 6, 6 entsprechende Stellung zurückgeführt, nachdem die Beurteilung vorgenommen worden ist.

Ferner schaltet die Steuereinrichtung 24 als dritte Funktion den Elektromotor 19 mit dem Strom ein, dessen Intensität nicht groß genug ist (klein genug ist), um die Scheibenfeder 29, 29 zu drücken und die Hinterräder 9, 9 mit dem Lenkwinkel zu versehen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (zum Beispiel 50 km/h) wird, welche eine vorbestimmte Geschwindigkeit (40 km/h) ein wenig übersteigt.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt, sollte das Moment, das zum Drehen des Elektromo­ tors 19 benötigt wird, klein sein, da die Kupplung 31 ge­ trennt wird, wenn die erste Funktion der Steuereinrichtung 24 sowie die Kupplung 31 normal betrieben werden. Selbst wenn der Strom zu dem Elektromotor 19 klein ist, wird ihm daher gestattet, sich zu drehen. Wenn andererseits die erste Funk­ tion nicht normal arbeitet oder die Kupplung 31 verbrannt ist und veranlaßt, daß sie verbunden bleibt, wird das zum Drehen des Elektromotors 19 benötigte Moment groß (wenigstens groß genug, um eine der Scheibenfedern 29 zu drücken). Daher ist es mit dem kleinen Strom, der dem Elektromotor 19 zugeführt wird, unmöglich, das Drehen des Elektromotors 19 freizugeben.

Dementsprechend urteilt die Steuereinrichtung 24 als die dritte Funktion, daß keine Unregelmäßigkeit in ihrer ersten Funktion und der Kupplung 31 vorhanden ist, wenn durch den Drehwinkelfühler 32 die Drehung des Elektromotors 19 auf der Grundlage des kleinen Stromes ermittelt wird.

Wenn gemäß diesem Urteil eine Unregelmäßigkeit vorhanden ist, hebt die Steuereinrichtung das Einschalten des Elektromotors 19 vollständig auf, zum Beispiel wie in dem Fall der Unregel­ mäßigkeit, die gefunden wird auf der Grundlage der Beurtei­ lung durch die zweite Funktion, so daß jegliches Vorsehen ei­ nes Lenkwinkels für die Hinterräder 9, 9 durch die Drehung des Elektromotors 19 nicht ausgeführt wird.

Die Vierrad-Lenkvorrichtung, welche die Erfindung verkörpert, ist so aufgebaut, daß sie nach obiger Darlegung funktioniert, wodurch es möglich wird, je nach den Situationen einen opti­ malen Lenkwinkel für die Hinterräder vorzusehen, und ferner mit dem Vorsehen eines vergleichsweise einfachen Störsicher­ heitsmechanismus, eine ausreichende Sicherheit zu erlangen.

Ferner kann eine Störung, wenn sie auftritt, rasch ermittelt werden, um einen stabilen Betrieb möglich zu machen.

In noch einer anderen Ausführungsform dient ferner die Steuereinrichtung 24 dazu, als vierte und als fünfte Funktion zusätzlich zu der erwähnten ersten Funktion zu verhindern, daß der Elektromotor 19 kontinuierlich über lange Zeit mit Energie versorgt wird.

Um die vierte Funktion auszuführen, ist in dem Fall der Vier­ rad-Lenkvorrichtung der Erfindung eine (nicht gezeigte) Er­ mittlungseinrichtung zum Erhalten der Wärmeerzeugung des Elektromotors 19 vorgesehen. Für eine solche Ermittlungsein­ richtung kann es möglich sein, zum Beispiel einen Temperatur­ fühler zum Ermitteln der Wärmeerzeugung des Leistungstransi­ stors zur Steuerung des Elektromotors 19 anzuwenden oder ferner einen Strommesser zum Messen des Ladebetrages (Integration des Stromes mit der Zeit) zu dem Elektromotor 19 zusätzlich zu einem Temperaturfühler, welcher die Wärmeerzeu­ gung des Elektromotors 19 direkt ermittelt.

Während in der Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung eine Er­ mittlungseinrichtung wie geschildert vorgesehen ist, weist die Steuereinrichtung 24 als vierte Funktion eine Einrichtung auf, um einen für die Hinterräder 9, 9, falls überhaupt, vor­ gesehenen Lenkwinkel zu vermindern zu dem Zeitpunkt, in dem die durch die Ermittlungseinrichtung erhaltene Temperatur des Elektromotors 19 einen vorbestimmten Wert übersteigt.

Anders ausgedrückt wird, wenn die durch die erwähnte Ermitt­ lungseinrichtung erhaltene Temperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt, der den Hinterrädern 9, 9 erteilte Lenkwin­ kel R_R allmählich vermindert, wie durch Pfeile in Fig. 7 an­ gedeutet, von einer Linie a nach e über b, c und d, und zu­ letzt wird der Lenkwinkel für die Hinterräder 9, 9 zu Null gemacht.

Ferner weist die Steuereinrichtung 24 eine fünfte Funktion auf, um einen Lenkwinkel allmählich zu vermindern, wie in Fig. 5 gezeigt, wenn den Hinterrädern 9, 9 ein Lenkwinkel noch erteilt wird nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit (zum Bei­ spiel 2 Minuten) im Anschluß daran, daß die Fahrzeuggeschwin­ digkeit das Niveau Null erreicht hat.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vierrad-Lenkvorrichtung mit obigem Aufbau wird anschließend angegeben.

Im Fall der vorliegenden Ausführungsform der Vierrad-Lenkvor­ richtung ist es möglich, die Verhinderung des Brennens des Elektromotors 19 und jeder in der Batterie auftretenden Stö­ rung mit der vierten und der fünften Funktion der Steuerein­ richtung 24 zur Wirkung zu bringen.

Anders ausgedrückt, ist es mit der zweiten Funktion der Steuereinrichtung 24 möglich, einen Lenkwinkel allmählich zu vermindern, wenn ein solcher für die Hinterräder 9, 9 vorge­ sehen ist, wenn die Temperatur des Elektromotors 19 einen vorbestimmten Wert übersteigt, und die Hinterräder 9, 9 in einen Zustand zu bringen, in dem schließlich kein Lenkwinkel vorgesehen ist.

Zum Beispiel ist, wie durch eine ausgezogene Linie α in Fig. 8 gezeigt, ein Lenkwinkel für die Vorderräder 6, 6 vorgese­ hen, und wie durch eine gestrichelte Linie β in Fig. 8 ge­ zeigt, ist den Hinterrädern 9, 9 ein Lenkwinkel erteilt. Wenn dann eine Zeit abläuft in einem solchen Zustand, in dem die Temperatur des Elektromotors 19 ansteigt, dient die Steuer­ einrichtung 24 mit ihrer vierten Funktion dazu, den den Hin­ terrädern erteilten Lenkwinkel allmählich zu vermindern, wie durch den geneigten Abschnitt der gestrichelten Linie β₁ bis β₂ gezeigt, und die Hinterräder in einen Zustand zu bringen, in dem ihnen kein Lenkwinkel erteilt wird.

In einem Zustand, in dem den Hinterrädern 9, 9 kein Lenkwin­ kel erteilt ist, das heißt, die Hinterrad-Spurstange 11 sich in der Neutralstellung befindet, besteht kein Bedarf dafür, den Elektromotor 19 mit Energie zu versorgen, da die Spur­ stange durch die Federwirkung der Zentrierfeder 25 und der Scheibenfedern 29, 29 gehalten wird. Als Ergebnis wird jeder übermäßige Verbrauch elektrischer Energie gesteuert, um das Brennen des Elektromotors 19 und jede in der Batterie auftre­ tende Störung zu vermeiden.

Wie durch eine gestrichelte Linie β₂ bis β₃ in Fig. 8 ge­ zeigt, wird das Vorsehen des Lenkwinkels für die Hinterräder 9, 9 wieder aufgenommen, wie durch eine gestrichelte Linie β₃ bis β₄ gezeigt, wenn eine Zeit vergeht, in der den Hinterrä­ dern kein Lenkwinkel erteilt wird und die Temperatur des Elektromotors 19 gesenkt wird.

In diesem Fall ist es zum Sparen des elektrischen Energiever­ brauchs aber wünschenswert, mit der Energieversorgung des Elektromotors 19 nicht zu beginnen, selbst wenn seine Tempe­ ratur gesenkt worden ist, wenn sich das Fahrzeug im Still­ stand befindet. Daher kann es möglich sein, den Aufbau so an­ zuordnen, daß das Vorsehen des Lenkwinkels für die Hinterrä­ der 9, 9 nur wieder aufgenommen werden kann, wenn die Tempe­ ratur des Elektromotors 19 gesenkt ist, und ferner eine die Abfahrt des Fahrzeugs betreffende Operation wie beispiels­ weise das Niederdrücken des Gaspedals oder die Betätigung des Lenkrades 1 anschließend an die Löschung des für die Hinter­ räder 9, 9 vorgesehenen Lenkwinkels aufgrund des Temperatur­ anstiegs des Elektromotors 19 vorhanden ist.

Ferner dient die Steuereinrichtung 24 mit ihrer fünften Funk­ tion dazu, einen Lenkwinkel, falls ein solcher für die Hin­ terräder 9, 9 vorgesehen ist, allmählich zu vermindern, nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit (zum Beispiel 2 Minuten) anschließend daran, daß die durch den Fahrzeuggeschwindig­ keitsfühler 23 ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit das Null- Niveau erreicht hat, und ferner die Hinterräder 9, 9 in einen Zustand zu bringen, in dem schließlich kein Lenkwinkel für sie vorgesehen ist; damit wird die Verhinderung einer in der Batterie auftretenden Störung mit größerer Sicherheit er­ reicht.

Die Vierrad-Lenkvorrichtung der Erfindung ist so aufgebaut, daß sie nach obiger Darlegung funktioniert, um es möglich zu machen, einen optimalen Lenkwinkel für die Hinterräder je nach den Situationen zu bilden und eine ausreichende Sicher­ heit lediglich mit dem Vorsehen eines vergleichsweise einfa­ chen Störsicherheitsmechanismus zu erlangen.

Ferner wird dem Elektromotor kein Strom über lange Zeit zuge­ führt, um dadurch einen übermäßigen Verbrauch elektrischer Energie zu ersparen sowie das Brennen des Elektromotors und das Auftreten einer Störung in der Batterie zu vermeiden.

Claims (11)

1. Vierrad-Lenkvorrichtung, gekennzeichnet durch:
einen Lenkwinkelfühler (8) zur Ermittlung des den Vorder­ rädern (6) erteilten Lenkwinkels,
eine Hinterrad-Spurstange (11), die dazu dient, die Hin­ terräder (9) mit Lenkwinkeln zu versehen durch ihre Verschie­ bung in der Axialrichtung,
einen Elektromotor (19) zum Verschieben der Hinterrad- Spurstange (11) über die Axialrichtung durch einen Geschwin­ digkeitsreduziermechanismus,
einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23) zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit
und eine Steuereinrichtung (24) zum Steuern der Energie­ versorgung des Elektromotors (19) auf der Grundlage von Sig­ nalen von dem Lenkwinkelfühler (8) und dem Fahrzeuggeschwin­ digkeitsfühler (23)
und dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (24) die Lieferung des Lenkwinkels an die Hinterräder (9) frei auf der Grundlage der Energiezufuhr zu dem Elektromotor (19) nur vornimmt,
wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23) ermit­ telte Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbe­ stimmter Wert, der Geschwindigkeitsreduziermechanismus um­ kehrbar gemacht ist und die Lenkzentren (14) der Hinterräder (9) in der Fortschreitrichtung des Fahrzeugs hinter dem Punkt (12) der auf die Hinterräder (9) ausgeübten Kraft positio­ niert sind, und daß die Hinterrad-Spurstange (11) mit einer geringen Freiheit zur Verschiebung über die Axialrichtung nachgiebig gelagert ist.

2. Vierrad-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterrad-Spurstange (11) an dem Fahrzeugkörper federnd gelagert ist durch ein Federglied, das zwischen der Hinterrad-Spurstange (11) und dem Gehäuse (10) vorgesehen ist, wobei die Hinterrad-Spurstange (11) ent­ lang seiner Innenseite eingesetzt ist, welches Gehäuse an dem Fahrzeugkörper derart gelagert ist, daß seine Verschiebung über die Breitenrichtung des Fahrzeugs gesperrt ist.

3. Vierrad-Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zentrierfeder (25) zum Zu­ rückführen der Hinterrad-Spurstange (11) in die Neutralstel­ lung angeordnet ist zwischen den Innenflächen eines Paares von Unterlegscheiben (26), welche von der Außenseite auf den Mittelbereich der Hinterrad-Spurstange (11) aufgesetzt sind und über die Axialrichtung der Hinterrad-Spurstange (11) frei verschoben werden können, und Scheibenfedern (29), die eine kleinere Federkraft als die Zentrierfeder (25) aufweisen, als federnde Glieder zwischen die Außenflächen des Paares der Unterlegscheiben (26) und an dem inneren Umfang des Gehäuses (10) gebildete Stufenabschnitte (27) und den an der äußeren Peripherie der Hinterrad-Spurstange (11) befestigten An­ schlagringen (28) angeordnet sind.

4. Vierrad-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse mit der entlang sei­ ner Innenseite eingesetzten Hinterrad-Spurstange und einer dazwischen vorgesehenen Zentrierfeder an dem Fahrzeugkörper durch das Federglied, das eine kleinere Federkraft aufweist als die Zentrierfeder, derart federnd gelagert ist, daß seine Verschiebung über die Breitenrichtung frei gestaltet ist.

5. Vierrad-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehreffizienz des Geschwin­ digkeitsreduziermechanismus beschränkt ist, indem er mit einer Schnecke (21) und einem Schneckenrad (18) aufgebaut ist.

6. Vierrad-Lenkvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Lenkwinkelfühler (8) zur Ermittlung des den Vorder­ rädern (6) erteilten Lenkwinkels,
eine Hinterrad-Spurstange (11), die dazu dient, durch ihre Verschiebung in der Axialrichtung die Hinterräder (9) mit dem Lenkwinkel zu versehen,
einen Elektromotor (19) zum Verschieben der Hinterrad- Spurstange (11) über die Axialrichtung durch einen Geschwin­ digkeitsreduziermechanismus,
einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23) zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit,
eine Kupplung (31), die elektrisch verbunden oder getrennt wird, welche zwischen der Antriebswelle des Elektromotors (19) und der Hinterrad-Spurstange (11) vorgesehen ist,
einen Verschiebungsfühler (22) zur Ermittlung des Lenkwin­ kels, der den Hinterrädern (9) auf der Grundlage der Ver­ schiebung der Hinterrad-Spurstange (11) erteilt wird,
und eine Steuereinrichtung (24) zum Steuern der Energie­ versorgung des Elektromotors (19) sowie der Verbindung und Trennung der Kupplung (31) auf der Grundlage der Signale von dem Lenkwinkelfühler (8) und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfüh­ ler (23),
und dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkzentren (14) der Hinterräder (9) in der Fortschreitrichtung hinter dem Punkt (12) der auf die Hinterräder (9) ausgeübten Kraft positio­ niert sind, die Hinterrad-Spurstange (11) an dem Fahrzeugkör­ per nachgiebig gelagert ist mit einer geringen Freiheit zur Verschiebung über die Axialrichtung und die Steuereinrichtung (24) die Kupplung (31) nur verbindet, wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23) ermittelte Fahrzeugge­ schwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, um so die Lieferung des Lenkwinkels an die Hinterräder (9) auf der Grundlage der Energieversorgung des Elektromotors (19) frei auszuführen, und die Verbindung der Kupplung (31) trennt im Anschluß daran, daß die Hinterrad-Spurstange (11) durch den Elektromotor (19) allmählich zu der Neutralstellung hin ver­ schoben worden ist, wobei die Kupplung (31) noch verbunden ist, wenn eine Unregelmäßigkeit durch die Signale von jedem der Fühler (8,23) ermittelt wird in dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Wert.

7. Vierrad-Lenkvorrichtung, gekennzeichnet durch
einen Lenkwinkelfühler (8) zur Ermittlung des den Vorder­ rädern (6) erteilten Lenkwinkels,
eine Hinterrad-Spurstange (11), die dazu dient, durch ihre Verschiebung in der Axialrichtung die Hinterräder (9) mit dem Lenkwinkel zu versehen,
einen Elektromotor (19) zum Verschieben der Hinterrad- Spurstange (11) über die Axialrichtung, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23) zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit,
eine Kupplung (31), die elektrisch verbunden oder getrennt wird, welche zwischen der Antriebswelle des Elektromotors (19) und der Hinterrad-Spurstange (11) vorgesehen ist,
einen Verschiebungsfühler (22) zur Ermittlung des Lenkwin­ kels, der den Hinterrädern (9) auf der Grundlage der Ver­ schiebung der Hinterrad-Spurstange (11) erteilt wird,
eine Steuereinrichtung (24) zum Steuern der Energieversor­ gung des Elektromotors (19) sowie der Verbindung und Trennung der Kupplung (31) auf der Grundlage der Signale von dem Lenk­ winkelfühler (8) und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23),
und eine Dämpfereinrichtung (33, 34), die als Widerstand gegen die Verschiebung der Hinterrad-Spurstange (11) in der Axialrichtung fungiert,
und dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkzentren (14) der Hinterräder (9) in der Fortschreitrichtung hinter dem Punkt (12) der auf die Hinterräder (9) ausgeübten Kraft posi­ tioniert sind, die Hinterrad-Spurstange (11) an dem Fahrzeug­ körper nachgiebig gelagert ist mit einer geringen Freiheit zur Verschiebung über die Axialrichtung und die Steuerein­ richtung (24) die Kupplung (31) nur verbindet, wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23) ermittelte Fahrzeug­ geschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, um so die Lieferung des Lenkwinkels an die Hinterräder (9) auf der Grundlage der Energieversorgung des Elektromotors (19) frei auszuführen, und die Verbindung der Kupplung (31) unmit­ telbar trennt, wenn eine Unregelmäßigkeit durch die Signale von jedem der Fühler (8, 23) ermittelt wird in dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbe­ stimmter Wert.

8. Vierrad-Lenkvorrichtung, gekennzeichnet durch
einen Lenkwinkelfühler (8) zur Ermittlung des den Vorder­ rädern (6) erteilten Lenkwinkels,
eine Hinterrad-Spurstange (11), die dazu dient, durch ihre Verschiebung in der Axialrichtung die Hinterräder (9) mit dem Lenkwinkel zu versehen,
einen Elektromotor (19) zum Verschieben der Hinterrad- Spurstange (11) über die Axialrichtung,
einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23) zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit,
eine Kupplung (31), die elektrisch verbunden oder getrennt wird, welche zwischen der Antriebswelle des Elektromotors (19) und der Hinterrad-Spurstange (11) vorgesehen ist,
einen Verschiebungsfühler (22) zur Ermittlung des Lenkwin­ kels, der den Hinterrädern (9) auf der Grundlage der Ver­ schiebung der Hinterrad-Spurstange (11) erteilt wird,
und eine Steuereinrichtung (24) zum Steuern der Energie­ versorgung des Elektromotors (19) sowie der Verbindung und Trennung der Kupplung (31) auf der Grundlage der Signale von dem Lenkwinkelfühler (8) und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfüh­ ler (23),
wobei die Steuereinrichtung (24) mit einer ersten Funktion versehen ist, welche es ermöglicht, daß die Lenkzentren (14) der Hinterräder (9) in der Fortschreitrichtung hinter dem Punkt (12) der auf die Hinterräder (9) ausgeübten Kraft posi­ tioniert sind, zugleich die Hinterrad-Spurstange (11) an dem Fahrzeugkörper nachgiebig gelagert ist mit einer geringen Freiheit zur Verschiebung über die Axialrichtung, sowie er­ möglicht, daß die Steuereinrichtung (24) die Kupplung (31) nur verbindet, wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeits­ fühler (23) ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, um so die Lieferung des Lenkwin­ kels an die Hinterräder (9) auf der Grundlage der Energiever­ sorgung des Elektromotors (19) frei auszuführen, und mit ei­ ner zweiten Funktion, welche dazu dient, das Vorhandensein einer Unregelmäßigkeit zu beurteilen, indem der Elektromotor (19) mit einem Strom versorgt wird, der gerade groß genug ist, um den Hinterrädern (9) den Lenkwinkel in der Plus- und Minus-Richtung nacheinander in einer kurzen Zeitspanne zu er­ teilen, unmittelbar nachdem der Motor gestartet worden ist, und zugleich die Intensität und Richtung des Stromes zu die­ sem Zeitpunkt mit dem ermittelten Wert des Verschiebungsfüh­ lers (22) zu vergleichen.

9. Vierrad-Lenkvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehwinkelfühler (32) hin­ zugefügt ist, um den Drehwinkel des Elektromotors (19) zu er­ mitteln, und zugleich die Steuereinrichtung (24) mit einer dritten Funktion anstelle der zweiten Funktion oder in Ver­ bindung mit der zweiten Funktion versehen ist, welche dazu dient, zu urteilen, daß keine Unregelmäßigkeit in der ersten Funktion und der Kupplung (31) vorhanden ist, wenn der Elek­ tromotor (19) mit dem Strom versorgt wird, welcher nicht groß genug ist, um den Hinterrädern (9) einen großen Lenkwinkel zu erteilen in dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert ein wenig übersteigt und die Drehung des Elektromotors (19) entsprechend diesem Strom durch den Drehwinkelfühler (32) ermittelt wird.

10. Vierrad-Lenkvorrichtung, gekennzeichnet durch
einen Lenkwinkelfühler (8) zur Ermittlung des den Vorder­ rädern (6) erteilten Lenkwinkels,
eine Hinterrad-Spurstange (11), die dazu dient, durch ihre Verschiebung in der Axialrichtung die Hinterräder (9) mit dem Lenkwinkel zu versehen,
einen Elektromotor (19) zum Verschieben der Hinterrad- Spurstange (11) über die Axialrichtung,
einen Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23) zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit,
eine Kupplung (31), die elektrisch verbunden oder getrennt wird, welche zwischen der Antriebswelle des Elektromotors (19) und der Hinterrad-Spurstange (11) vorgesehen ist,
einen Verschiebungsfühler (22) zur Ermittlung des Lenkwin­ kels, der den Hinterrädern (9) auf der Grundlage der Ver­ schiebung der Hinterrad-Spurstange (11) erteilt wird,
eine Steuereinrichtung (24) zum Steuern der Energieversor­ gung des Elektromotors (19) sowie der Verbindung und Trennung der Kupplung (31) auf der Grundlage der Signale von dem Lenk­ winkelfühler (8) und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23)
und eine Ermittlungseinrichtung, die dazu dient, das Aus­ maß der Wärmeerzeugung des Elektromotors (19) zu erhalten,
und dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterrad-Spurstange (11) an dem Fahrzeugkörper nachgiebig gelagert ist mit einer geringen Freiheit zur Verschiebung über die Axialrichtung,
wobei die Steuereinrichtung (24) mit einer ersten Funktion versehen ist, welche es ermöglicht, daß die Lenkzentren (14) der Hinterräder (9) in der Fortschreitrichtung hinter dem Punkt (12) der auf die Hinterräder (9) ausgeübten Kraft posi­ tioniert sind und die Kupplung (31) nur verbindet, wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler (23) ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, um so die Lieferung des Lenkwinkels an die Hinterräder (9) auf der Grundlage der Energieversorgung des Elektromotors (19) frei auszuführen, und mit einer zweiten Funktion, welche dazu dient, den Lenkwinkel allmählich zu vermindern, wenn die durch die Ermittlungseinrichtung erhaltene Temperatur des Elektromotors (19) einen vorbestimmten Wert übersteigt in dem Fall, in dem der Lenkwinkel für die Hinterräder (9) vorgese­ hen ist.

11. Vierrad-Lenkvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (24) mit einer dritten Funktion anstelle der zweiten Funktion oder in Zusammenarbeit mit der zweiten Funktion versehen ist, um den Lenkwinkel allmählich zu vermindern, wenn der Lenkwinkel für die Hinterräder (9) vorgesehen wird nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit im Anschluß daran, daß die Fahrzeugge­ schwindigkeit Null geworden ist.