DE4139444A1

DE4139444A1 - Vierrad-lenksystem

Info

Publication number: DE4139444A1
Application number: DE4139444A
Authority: DE
Inventors: Masaru Abe; Yoshimichi Kawamoto; Ikuo Nonaga; Masataka Izawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1992-06-04
Anticipated expiration: 2011-11-30
Also published as: US5365440A; DE4139444C2; GB9125314D0; JPH04201784A; GB2250247B; GB2250247A; JP2509756B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Vierrad-Lenksystem für Kraft fahrzeuge und insbesondere ein Vierrad-Lenksystem zum Lenken der Hinterräder eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit einer Lenkwinkeländerung der Vorderräder des Kraftfahr zeugs.

Ein herkömmliches Vierrad-Lenksystem für Kraftfahrzeuge ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-12 714 dargestellt. Dieses bekannte Vierrad-Lenksystem lenkt die Hinterräder in der entgegengesetzten Richtung zu den Vorderrädern, wenn die Lenkaktion des Fahrers schnell ist, und lenkt die Hinterräder in derselben Richtung wie die Vorderräder, wenn die Lenkaktion des Fahrers langsam ist.

Jedoch ist das herkömmliche Vierrad-Lenksystem dahingehend nachteilig, daß die Hinterräder über einen großen Lenkwin kel gelenkt werden, falls der Fahrer versucht, das Kraft fahrzeug schnell zu lenken, wenn die Hinterräder durch eine schnelle Lenkaktion bereits in der entgegengesetzten Rich tung zu den Vorderrädern gelenkt worden sind. Hierdurch wird das Verhalten des Kraftfahrzeugs nachteilig beein flußt.

Im Hinblick auf die vorstehend genannten Probleme des bekannten Vierrad-Lenksystems ist es Aufgabe der Erfindung, ein Vierrad-Lenksystem bereitzustellen, welches es ermög licht, ein Kraftfahrzeug bei jederzeit stabilem Verhalten zu lenken, unabhängig davon, ob die Lenkaktion des Fahrers für die Vorderräder schnell oder langsam ist.

Erfindungsgemäß wird ein Vierrad-Lenksystem bereitgestellt für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern und Hin terrädern, umfassend Mittel zur Erfassung eines Vorderrad- Lenkwinkels, um den die Vorderräder gelenkt sind, Mittel zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahr zeugs, einen Mechanismus zum Lenken der Hinterräder, und ein Steuermittel zum Steuern des Mechanismus, um die Hin terräder auf der Grundlage des erfaßten Vorderrad-Lenkwin kels und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit zu lenken, wenn die Vorderräder gelenkt sind, wobei das Steuermittel Mittel umfaßt zum Steuern des Mechanismus, um die Hinter räder in einer Richtung zu lenken, die entgegengesetzt zu den Vorderrädern verläuft, falls die erfaßte Fahrzeugge schwindigkeit relativ klein ist, zum Steuern des Mechanis mus, um die Hinterräder in einer Richtung zu lenken, die gleich der der Vorderräder ist, falls die erfaßte Fahrzeug geschwindigkeit relativ hoch ist, zum Steuern des Mechanis mus, um einen Hinterrad-Lenkwinkel, um den die Hinterräder gelenkt werden, zu erhöhen, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel ansteigt, falls eine Änderung des Vorderrad-Lenkwinkels relativ gering ist, und zum Steuern des Mechanismus, um einen Anstieg des Hinterrad-Lenkwinkels zu verringern, falls eine Änderung des Vorderrad-Lenkwinkels relativ groß ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungs gemäßes, in ein Kraftfahrzeug eingebautes Vierrad- Lenksystem;

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Steuerprozesses gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welcher von einer Steuereinheit in dem Vierrad-Lenksystem ausgeführt wird;

Fig. 3 eine Datentabelle 1 von Fahrzeuggeschwindigkeiten V und Lenkwinkelverhältnissen k, wie sie in dem Steuerprozeß gemäß Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 4 eine Datentabelle 2 von Vorderrad-Lenkwinkeln R_F und Korrekturkoeffizienten α, wie sie in dem Steuerprozeß gemäß Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 5 eine Datentabelle 3 von Vorderrad-Lenkwinkel differenzen ΔR_F und Korrektur-Lenkwinkeländerungen R_f, wie sie in dem Steuerprozeß gemäß Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Steuerprozesses gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welcher von der Steuereinheit in dem Vierrad-Lenksystem ausge führt wird; und

Fig. 7 eine Datentabelle 4 von Vorderrad-Lenkwinkel geschwindigkeits-Differenzen und Korrektur koeffizienten α, wie sie im Steuerprozeß gemäß Fig. 6 verwendet wird.

Fig. 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes, in ein Kraftfahrzeug eingebautes Vierrad-Lenksystem.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist das Kraftfahrzeug ein Lenkrad 11 auf, welches über einen Lenkstock 12 betriebs mäßig mit einem Zahnstangen-Vorderradlenkgetriebemecha nismus in einem an einem Frontabschnitt der Kraftfahrzeug karosserie angebrachten Frontgetriebegehäuse 13F gekoppelt ist. Der Lenkstock 12 ist drehbar in einer Säule 18 ange ordnet, die mit einem Lenkwinkelsensor 14 und einem Lenk geschwindigkeitssensor 15 verbunden ist. Der Lenkwinkel sensor 14 umfaßt eine Codiereinrichtung oder dergleichen zur Erfassung des Winkels, um den sich der Lenkstock 12 um seine eigene Achse dreht. Der Lenkgeschwindigkeitssensor 15 umfaßt einen Tachometer-Generator oder dergleichen zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit, mit der sich der Lenkstock 12 um seine eigene Achse dreht. Die Sensoren 14 und 15 senden erfaßte Signale an eine mit ihnen elektrisch verbundene Steuereinheit 20.

Der Lenkgetriebemechanismus umfaßt ein mit dem Lenkstock 12 drehbares Ritzel (nicht dargestellt) und eine sich senk recht zum Kraftfahrzeug erstreckende Zahnstange (nicht dargestellt). Gegenüberliegende Enden der Zahnstange sind mit linken bzw. rechten Vorderrädern 17FL, 17FR über ent sprechende Lenkverbindungen, beispielsweise Zugstangen 16FL, 16FR, gekoppelt zur Übermittelung einer Lenkaktion des Fahrers von dem Steuerrad 11 auf die Vorderräder 17FL, 17FR. Die Vorderräder 17FL, 17FR und die Hinterräder 17RL, 17RR sind mit entsprechenden Fahrzeuggeschwindigkeits- Sensoren 19FL, 19FR, 19RL, 19RR (nachfolgend auch allgemein als Geschwindigkeitssensoren 19 bezeichnet) verbunden. Diese Geschwindigkeitssensoren 19 sind elektrisch mit der Steuereinheit 20 verbunden. Anstelle der Sensoren 14 und 15 können Sensoren zur Erfassung eines Lenkwinkels und einer Lenkwinkelgeschwindigkeit der Vorderräder 17FL, 17FR direkt von den Vorderrädern 17FL und 17FR verwendet werden.

Ein Heckgetriebegehäuse 13R ist in einem Heckabschnitt der Kraftfahrzeugkarosserie angebracht und umschließt einen Hinterrad-Lenkmechanismus (nicht dargestellt). Der Hinter radlenkmechanismus umfaßt eine verschiebbar in dem Gehäuse 13R gelagerte und sich senkrecht zum Kraftfahrzeug erstrec kende Stange, einen Elektromotor zur axialen Bewegung der Stange und einen Hinterrad-Lenkwinkelsensor 24 zur Erfas sung der axialen Verlagerung der Stange. Gegenüberliegende Enden der Stange des Hinterrad-Lenkmechanismus sind über entsprechende Zugstangen 16RL, 16RR mit Hinterrädern 17RL bzw. 17RR verbunden. Der Elektromotor und der Hinterrad- Lenkwinkelsensor 24 sind elektrisch mit der Steuereinheit 20 verbunden. Der Elektromotor wird von der Steuereinheit 20 erregt, um die Hinterräder 17RL, 17RR zu lenken. Wenn die Stange des Hinterrad-Lenkmechanismus axial verlagert wird, erfaßt der Hinterrad-Lenkwinkelsensor 24 den ent sprechenden Lenkwinkel der Hinterräder 17RL, 17RR und übergibt ein erfaßtes Signal an die Steuerienheit 20.

Die Steuereinheit 20 umfaßt einen mit den Sensoren 14, 15, 19,24 verbundenen Mikrocomputer und einen mit dem Elektro motor des Hinterrad-Lenkmechanismus 13R verbundenen Motor antrieb (nicht dargestellt). Der Mikrocomputer verarbeitet Ausgangssignale der Sensoren 14, 15, 19, 24, um einen Soll- Lenkwinkel und eine Soll-Lenkwinkelgeschwindigkeit für die Hinterräder 17RL, 17RR zu bestimmen, bestimmt eine Rich tung, in der ein elektrischer Strom dem Elektromotor zuge führt werden soll, und einen Lastfaktor (Verhältnis von Betriebsstrom zu Vollaststrom), mit dem der Elektromotor erregt werden soll, und gibt ein PWM-Signal aus, das die bestimmte Richtung und den Lastfaktor für den Motorantrieb anzeigt. Der Motorantrieb umfaßt eine Brücke von Feld effekt-Transistoren (FETs) oder dergleichen zur Erregung des Elektromotors auf der Basis des PWM-Signals von dem Mikrocomputer.

Der Betrieb des in Fig. 1 dargestellten Vierrad-Lenksystems wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben werden.

Der Mikrocomputer der Steuereinheit 20 führt den in Fig. 2 gezeigten Steuerprozeß durch, um den Elektromotor in dem Heckgetriebegehäuse 13R zu steuern, d. h. um den Lenkbetrieb der Hinterräder 17RL, 17RR zu steuern.

Zunächst wird die Steuereinheit 20 von der Batterie des Kraftfahrzeugs erregt und beginnt den Mikrocomputer zu betreiben, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Zünd schlüssel umdreht, um den Zündschalter in die EIN-Stellung zu verschieben. In einem Schritt P₁ liest der Mikrocomputer eine Fahrzeuggeschwindigkeit V aus den Ausgangssignalen der Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 19. Dann sucht der Mikro computer in einem Schritt P₂ nach einem Lenkwinkelverhält nis k, das in einer in Fig. 3 gezeigten Datentabelle 1 nach der Fahrzeuggeschwindigkeit V adressiert ist. Die Datenta belle 1 ist in einem Nurlese-Speicher ROM des Mikrocompu ters gespeichert. Das Lenkwinkelverhältnis ist ein Verhält nis zwischen dem Lenkwinkel der Vorderräder und dem Lenk winkel der Hinterräder. Die Datentabelle 1 enthält Refe renzlenkwinkelverhältnisse k bezüglich entsprechender Fahr zeuggeschwindigkeiten. Wie in Fig. 3 dargestellt, weist das Lenkwinkelverhältnis k bei einer vorbestimmten Fahrzeug geschwindigkeit V₀ den Wert 0 auf, ist in einem Fahrzeug geschwindigkeitsbereich unterhalb der Fahrzeuggeschwindig keit V₀ (V < V₀) negativ und in einem Fahrzeuggeschwindig keitsbereich oberhalb der Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ (V < V₀) positiv. Positive Lenkwinkelverhältnisse k zeigen an, daß die Vorder- und Hinterräder die gleiche Phase auf weisen, d. h. daß die Vorder- und Hinterräder in derselben Richtung gelenkt sind. Negative Lenkwinkelverhältnisse k zeigen an, daß die Vorder- und Hinterräder entgegengesetzte Phase aufweisen, d. h. daß die Vorder- und Hinterräder in entgegengesetzten Richtungen gelenkt sind.

Dann liest der Mikrocomputer in einem Schritt P₃ einen Vor derrad-Lenkwinkel R_F aus dem Ausgangssignal des Lenkwinkel sensors 14. Der Mikrocomputer bestimmt in einem Schritt P₄, ob die im Schritt P₁ gelesene Fahrzeuggeschwindigkeit V die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ überschreitet oder nicht. Da die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ die gleiche ist wie die in Schritt P₂ verwendete Fahrzeugge schwindigkeit V₀, ist der Schritt P₄ äquivalent zu der Bestimmung, ob das Lenkwinkelverhältnis positiv oder nega tiv ist, d. h. ob die Vorder- und Hinterräder die gleiche Phase oder entgegengesetzte Phase aufweisen. Wenn die Fahr zeuggeschwindigkeit V kleiner oder gleich der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit V₀ ist, so multipliziert der Mikro computer in einem Schritt P₉ den Vorderrad-Lenkwinkel R_F mit dem Lenkwinkelverhältnis k und erzeugt hierdurch einen Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als die vorbe stimmte Fahrzeuggeschwindikeit V₀ ist, so schreitet die Steuerung vom Schritt P₄ zu einem Schritt P₅ fort, in welchem der Mikrocomputer die Datentabelle 2 nach einem Korrekturkoeffizienten α durchsucht, der nach dem Vorder rad-Lenkwinkel R_F adressiert ist. Wie in Fig. 4 darge stellt, weist der Korrekturkoeffizient α einen konstanten Wert von 1 auf, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel R_F kleiner als ein vorbestimmter Vorderrad-Lenkwinkel b ist und nimmt fortschreitend ab, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel R_F größer als der vorbestimmte Vorderrad-Lenkwinkel b wird. Dies be deutet, daß das Kraftfahrzeug leicht in kleinen Wenden gelenkt werden kann, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel R_F relativ groß ist, während die Vorder- und Hinterräder die gleiche Phase aufweisen.

In einem nächsten Schritt P₆ zieht der Mikrocomputer einen vorhergehenden Vorderrad-Lenkwinkel R_F0, der in einer vorhergehenden Routine des Steuerprozesses eingelesen wurde, von dem Vorderrad-Lenkwinkel R_F ab, der in Schritt P₃ der aktuellen Routine des Steuerprozesses gelesen wurde, und erzeugt somit eine Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F. Die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F kann als äqivalent zu einer Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeit angesehen werden, da der Steuerprozeß in vorbestimmten zyklischen Perioden durchgeführt wird. Dann bestimmt der Mikrocomputer in einem Schritt P₇ aus einer in Fig. 5 gezeigten Datentabelle 3 eine Korrektur-Lenkwinkeländerung R_f, die nach der Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F adressiert ist. In Fig. 5 weist die Korrektur-Lenkwinkeländerung R_f einen positiven Wert auf und ist als lineare Funktion der Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F gegeben, wenn die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F kleiner als ein vorbestimmter Wert c ist. Wenn die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F größer als der vorbestimmte Wert c ist, so weist die Korrektur-Lenkwinkeländerung R_f einen positiven Wert auf und ist als parabolische, nach oben konvexe Funktion der Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F gegeben. Daher wird die Korrektur-Lenkwinkeldifferenz R_f fortschreitend kleiner, wenn die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F in einem relativen großen Bereich davon erhöht wird. In einem Schritt P₈ multipliziert der Mikroprozessor die Summe des vorhergehenden Vorderrad-Lenkwinkels R_F0 und der Korrektur-Lenkwinkeländerung R_f mit dem Korrekturkoeffizienten α und dem Lenkwinkelver hältnis k und bestimmt somit einen Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT. Wenn die Korrektur Lenkwinkeländerung R_f klein ist, so ist die Differenz zwischen dem so bestimmten Hinterrad- Sollenkwinkel R_RT und dem Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT in der vorhergehenden Routine klein. Da die Korrektur-Lenk winkeländerung R_f klein ist, wenn die Vorderrad-Lenkwinkel differenz ΔR_F groß ist, kann beispielsweise die Differenz zwischen dem so bestimmten Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT und dem Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT in der vorhergehenden Routine kleiner sein, wenn die Vorderrad-Lenkwinkel differenz ΔR_F klein ist. Insbesondere wird der Hinterrad- Sollenkwinkel R_RT ausgedrückt durch:

R_RT = k · α · (R_F0 + R_f) (1)

Wenn die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F kleiner als der Wert c ist, ist die Korrektur-Lenkwinkeländerung R_f gegeben durch:

R_f = R_F - R_F0 (2)

(Hierbei ist angenommen, daß der lineare Abschnitt der Korrektur-Lenkwinkeländerung R_f unterhalb des Werts c einen Proportionalitätskoeffizienten von 1 hat), und aus Glei chung (1) folgt:

R_RT = k · α · R_F (1′)

Gleichung (1′) ist eine Funktion, die nicht von dem vorher gehenden Vorderrad-Lenkwinkel R_F0 abhängt und nicht von der Lenkwinkeländerung beeinflußt wird. Daher wird der Hinter rad-Sollenkwinkel R_RT gleichzeitig durch die Fahrzeug geschwindigkeit und den Lenkwinkel bestimmt, wenn die Lenkaktion langsam ist.

Wenn die Lenkgeschwindigkeit erhöht wird und die Vorderrad- Lenkwinkeldifferenz ΔR_F den Wert c übersteigt, so wird der unter Verwendung der Korrektur-Lenkwinkeländerung R_f gebildete Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT kleiner als der durch Gleichung (1′) ausgedrückte Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT, weil die Korrektur-Lenkwinkeländerung R_f durch eine nach oben konvexe Kurve gegeben ist und kleiner ist als die in Fig. 5 mit gestrichelter Linie dargestellte proportionale Funktion. Da die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F größer ist, da R_f ≈ 0, folgt aus Gleichung (1):

R_RT ≈ k · α · R_F0 (1″)

Wenn die Lenkaktion schnell ist, wird der Anstieg der Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F vermindert. Sofern die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant ist, wird jedoch der Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT nicht kleiner als der Hinter radlenkwinkel, der entsprechend dem vorhergehenden Vorder rad-Lenkwinkel R_F0 erzielt wurde, wenn die Vorder- und Hinterräder mit gleicher Phase gelenkt werden, gleich wie schnell die Lenkaktion auch sei, vorausgesetzt, der Vorder rad-Lenkwinkel ist in einem Bereich unterhalb des Werts b, als wenn das Kraftfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt. Sogar, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel größer als der Wert b ist, wird jegliche Verminderung des Hinterrad-Lenkwinkels aufgrund des Korrekturkoeffizienten α auf einem Minimum gehalten, wenn die Vorder- und Hinterräder mit gleicher Phase gelenkt werden.

In einem nächsten Schritt P₁₀ liest der Mikrocomputer einen Hinterrad-Lenkwinkel R_R aus dem Ausgangssignal des Hinter rad-Lenkwinkelsensors 24. Dann berechnet der Mikrocomputer in einem Schritt P₁₁ die Differenz ΔR_R zwischen dem Hinter rad-Sollenkwinkel R_RT und dem eingelesenen Hinterrad-Lenk winkel R_R. In einem Schritt P₁₂ steuert der Mikrocomputer den Motorantrieb, um den Elektromotor in dem Getriebege häuse 13R zu erregen, um hierdurch die Hinterräder 17RL, 17RR auf den Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT zu drehen bzw. zu lenken. Dann speichert der Mikrocomputer in einem Schritt P₁₃ den Vorderrad-Lenkwinkel R_F in Vorbereitung auf eine nächste Routine. Hierauf wiederholt der Mikrocomputer den Steuerprozeß ausgehend vom Schritt P₁.

Bei dem Vierrad-Lenksystem gemäß der vorstehend beschrie benen Ausführungsform wird der Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT in Abhängigkeit von der Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F zwischen dem Vorderrad-Lenkwinkel R_F0 in der vorhergehenden Routine und den Vorderrad-Lenkwinkel R_F in der aktuellen Routine korrigiert, d. h. in Abhängigkeit von der Lenkge schwindigkeit, so daß die Änderung des Hinterrad-Sollenk winkels R_RT, die bei größerer Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz ΔR_F zu einem Anstieg neigt, vermindert wird. Sogar wenn, ausgehend von dem Zustand, in dem die Hinterräder 17RL, 17RR gleichphasig mit den Vorderrädern 17FL, 17FR gelenkt wurden, zusätzlich eine schnelle Lenkaktion ausgeführt wird, ändert sich daher die Richtung, in die die Hinterrä der 17RL, 17RR gelenkt werden, nicht und die Änderung des Lenkwinkels der Hinterräder 17RL, 17RR wird verringert. Folglich hält das Vierrad-Lenksystem das Fahrzeug hoch stabil, während es eine Gierreaktion erhöht, die eine Reaktion des Kraftfahrzeugs auf eine Lenkaktion zur Durchführung einer Wende ist.

Fig. 6 zeigt einen Steuerprozeß gemäß einer zweiten Ausfüh rungsform der Erfindung und Fig. 7 zeigt eine Datentabelle, die in dem in Fig. 6 dargestellten Steuerprozeß verwendet wird. Der Steuerprozeß gemäß Fig. 6 kann von der Steuerein heit 20 ausgeführt werden und in Verbindung mit dem in Fig. 1 gezeigten Kraftfahrzeug verwendet werden. Der in Fig. 6 ge zeigte Steuerprozeß enthält Schritte Q₁ bis Q₄ und Q₁₀ bis Q₁₄, die identisch mit den Schritten P₁ bis P₄ und P₉ bis P₁₃ sind und daher nachfolgend nicht beschrieben werden.

In einem Schritt Q₅ liest der Mikrocomputer eine Vorderrad- Lenkwinkelgeschwindigkeit aus dem Ausgangssignal des Lenkgeschwindigkeitssensors 15 ein. Dann durchsucht der Mikrocomputer in einem Schritt Q₆ die in Fig. 4 gezeigte Datentabelle 2 nach einem Korrekturkoeffizienten α, der nach dem Vorderrad-Lenkwinkel R_F adressiert ist. In einem nächsten Schritt Q₇ subtrahiert der Mikrocomputer eine vorhergehende Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeit , die in einer vorhergehenden Routine eingelesen wurde, von der Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeit , die in Schritt Q₅ der aktuellen Routine eingelesen wurde, und erzeugt somit eine Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeits-Differenz . Die Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeits-Differenz kann als äquivalent zu einer Vorderrad-Lenkwinkelbeschleunigung betrachtet werden, da der Steuerprozeß in vorbestimmten zyklischen Perioden durchgeführt wird. Dann bestimmt der Mikrocomputer in einem Schritt Q₈ einen Korrekturkoeffi zienten β, der nach der Vorderrad-Lenkwinkelge schwindigkeits-Differenz adressiert ist, aus einer in Fig. 7 gezeigten Datentabelle 4. In Fig. 7 ist der Korrek turkoeffizient β eine lineare Funktion der Vorderrad-Lenk winkelgeschwindigkeits-Differenz und ist zu dieser linear proportional mit einer positiven Proportionalitäts konstanten.

In einem nächsten Schritt Q₉ berechnet der Mikrocomputer einen Hinterrad-Sollenkwinkel R_RT gemäß der folgenden Gleichung (3):

R_RT = k · α · {(1-β) · R_F + β · R_F0} (3)

Wenn die Lenkbeschleunigung klein ist, folgt aus Gleichung (3) mit β ≈ 0, wie aus Gleichung (3) und Fig. 7 zu ersehen ist:

R_RT = k · α · R_F (3′)

und somit wird der Hinterrad Sollenkwinkel R_RT(=α·R_F0) gemäß Gleichung (3′) durch den Vorderrad-Lenkwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, während die Vorder- und Hinterräder mit der gleichen Phase gelenkt werden.

Wenn die Lenkbeschleunigung groß ist, ist der Korrektur koeffizient β = 1, und aus Gleichung (3) wird:

R_RT = k · α · R_F0 (3″)

Somit kann festgehalten werden, daß der Hinterrad-Sollenk winkel R_RT verringert wird, wenn die Lenkaktion mit einer hohen Lenkbeschleunigung durchgeführt wird, während die Vorder- und Hinterräder mit der gleichen Phase gelenkt werden.

Bei der zweiten Ausführungsform wird eine höhere Gierreak tion erzielt, wenn das Lenkrad zusätzlich schnell gedreht wird, während das Kraftfahrzeug eine Wendung durchführt. Wenn die Lenkaktion beendet ist, kehrt der Hinterrad- Sollenkwinkel R_RT schnell auf den gemäß dem Vorderrad-Lenk winkel gegebenen Winkel zurück, was dem Kraftfahrzeug eine hohe Stabilität verleiht.

Die Korrekturprozesse unter Verwendung der Lenkwinkelge schwindigkeit und der Lenkbeschleunigung können simultan durchgeführt werden.

Während die Lenkbetätigung der Hinterräder bei den vorste henden Ausführungsformen auf der Grundlage des Vorderrad- Lenkwinkels R_F, der Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Vorderrad-Lenkwinkelbeschleunigung gesteuert wird, kann die Lenkbetätigung der Hinterräder auch auf der Grundlage des Winkels, um den das Lenkrad 11 gedreht wurde, und andere mit dem Lenkrad 11 verbundene Variable gesteuert werden, da der Vorderrad-Lenkwinkel R_F als ein Winkel ange sehen werden kann, um den das Lenkrad 11 gedreht wird.

Da die Änderung des Hinterrad-Lenkwinkels vermindert wird, wenn die Lenkaktion mit hoher Lenkgeschwindigkeit durchge führt wird, hält das erfindungsgemäße Vierrad-Lenksystem das Kraftfahrzeug stabil, während es dessen Gierreaktion erhöht.

Es wurde ein Vierrad-Lenksystem vorgeschlagen für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern, einem Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Vorderrad-Lenkwinkels, um den die Vorderräder gelenkt sind, einem Fahrzeugge schwindigkeitssensor zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwin digkeit des Kraftfahrzeugs, einem Hinterrad-Lenkmechanismus zum Lenken der Hinterräder und einer Steuereinheit zur Steuerung des Hinterrad-Lenkmechanismus, um die Hinterräder auf der Grundlage des erfaßten Vorderrad-Lenkwinkels und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit zu lenken, wenn die Vorderräder gelenkt werden. Die Steuereinheit steuert den Hinterrad-Lenkmechanismus, um die Hinterräder in einer Richtung entgegengesetzt zu der der Vorderräder zu lenken, wenn die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit relativ gering ist und steuert den Hinterrad-Lenkmechanismus, um die Hinter räder in einer Richtung, die gleich der Richtung der Vor derräder ist, zu lenken, wenn die erfaßte Fahrzeuggeschwin digkeit relativ hoch ist. Weiter steuert die Steuereinheit den Hinterrad-Lenkmechanismus, um den Hinterrad-Lenkwinkel, um den die Hinterräder gelenkt werden, zu erhöhen, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel bei relativ kleiner Vorderrad-Lenkwin keländerung ansteigt, und steuert den Hinterrad-Lenkmecha nismus, um einen Anstieg des Hinterrad-Lenkwinkels bei relativ großer Vorderrad-Lenkwinkeländerung zu vermindern.

Claims

1. Vierrad-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Vorder- (17FL, 17FR) und Hinterrädern (17RL, 17RR), umfassend:
Mittel (14) zur Erfassung eines Vorderrad-Lenkwinkels (R_F), um den die Vorderräder (17FL, 17FR) gelenkt sind;
Mittel (19) zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindig keit (V) des Kraftfahrzeugs;
einen Mechanismus zum Lenken der Hinterräder (17RL, 17RR); und
ein Steuermittel (20) zum Steuern des Mechanismus, um die Hinterräder auf der Grundlage des erfaßten Vorderrad- Lenkwinkels (R_F) und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) zu lenken, wenn die Vorderräder (17FL, 17FR) gelenkt sind,
wobei das Steuermittel (20) Mittel umfaßt zum Steuern des Mechanismus, um die Hinterräder (17RL, 17RR) in einer Richtung zu lenken, die entgegengesetzt zu den Vorderrädern (17FL, 17FR) verläuft, falls die erfaßte Fahrzeuggeschwin digkeit (V) relativ klein ist, zum Steuern des Mechanismus, um die Hinterräder (17RL, 17RR) in einer Richtung zu lenken, die gleich der der Vorderräder (17FL, 17FR) ist, falls die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit (V) relativ hoch ist, zum Steuern des Mechanismus, um einen Hinterrad-Lenkwinkel (R_R), um den die Hinterräder (17RL, 17RR) gelenkt werden, zu erhöhen, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel (R_F) ansteigt, falls eine Änderung des Vorderrad-Lenkwinkels (ΔR_F) relativ ge ring ist, und zum Steuern des Mechanismus, um einen Anstieg des Hinterrad-Lenkwinkels (R_R) zu verringern, falls eine Änderung des Vorderrad-Lenkwinkels (ΔR_F) relativ groß ist.

2. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (20) einen Mikrocomputer umfaßt zur wiederholten, zyklischen Ausfüh rung eines Steuerprozesses und zur Steuerung des Mechanis mus, um die Hinterräder (17RL, 17RR) auf einen Hinterrad- Sollenkwinkel (R_RT) zu lenken, wobei der Steuerprozeß eine arithmetische Operation zur Bestimmung des Hinterrad- Sollenkwinkels (R_RT) gemäß der folgenden Gleichung umfaßt: R_RT = k · α · (R_F0 + R_f),worin k ein Verhältnis des Vorderrad-Lenkwinkels (R_F) zu dem Hinterrad-Lenkwinkel (R_R) ist, wobei das Verhältnis k einen positiven Wert aufweist, wenn die Fahrzeuggeschwin digkeit (V) größer als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwin digkeit (V₀) ist (V < V₀), bei welchem positiven Wert die Hinterräder (17RL, 17RR) in der gleichen Richtung wie die Vorderräder (17FL, 17FR) gelenkt sind, worin weiter α ein Korrekturkoeffizient ist, der konstant ist, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel (R_F) kleiner als ein vorbestimmter Winkel (b) ist, und fortschreitend abnimmt, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel (R_F) größer als der vorbestimmte Winkel (b) ist, worin weiter R_F0 ein in einer vorher gehenden Routine des Steuerprozesses erfaßter Vorderrad- Lenkwinkel ist und worin R_f eine Korrekturlenkwinkel änderung ist, die einer Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz (ΔR_F=R_F-R_F0) zwischen dem in der aktuellen Routine des Steuerprozesses erfaßten Vorderrad-Lenkwinkel (R_F) und dem in der vorhergehenden Routine erfaßten Vorderrad-Lenkwinkel (R_F0) entspricht.

3. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturlenkwinkeländerung (R_f) durch eine charakteristische Kurve gegeben ist, die einen sich linear ändernden positiven Wert aufweist, wenn die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz (ΔR_F) kleiner als ein vorbestimmter Wert (c) ist, und die einen nach oben konvexen parabolischen, positiven Wert aufweist, wenn die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz (ΔR_F) größer als der vorbestimmte Wert (c) ist.

4. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (20) Mittel zur Steuerung des Mechanismus umfaßt, um die Hinterräder (17RL, 17RR) auf der Grundlage lediglich der Fahrzeug geschwindigkeit (V) und des Vorderrad-Lenkwinkels (R_F) auf einen Hinterrad-Sollenkwinkel (R_RT) zu lenken, der durch die folgende Gleichung definiert ist: R_RT = k · α · R_F,wenn die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz (ΔR_F) kleiner als der vorbestimmte Wert (c) ist, wobei R_f = R_F-R_F0 gilt.

5. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (20) Mittel zur Steuerung des Mechanismus umfaßt, um die Hinterräder (17RL, 17RR) auf einen Hinterrad-Sollenkwinkel (R_RT) zu lenken, der durch die folgende Gleichung definiert ist: R_RT = k · α · R_F0,wenn die Vorderrad-Lenkwinkeldifferenz (ΔR_F) größer als der vorbestimmte Wert (c) ist, wobei R_f ≈ 0 gilt, wodurch eine Hinterrad-Lenkwinkeländerung vermindert werden kann, wenn die Vorderräder (17FL, 17FR), ausgehend von einem Zustand, in dem die Vorder- und Hinterräder (17FL, 17FR, 17RL, 17RR) in der gleichen Richtung gelenkt sind, zusätzlich gelenkt werden.

6. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis k Null ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) gleich der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit (V₀) ist, und einen negativen Wert aufweist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) kleiner als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit (V₀) ist (V < V₀), bei welchem negativen Wert die Hinterräder (17RL, 17RR) in der entgegengesetzten Richtung zu den Vorderrädern (17FL, 17FR) gelenkt sind, und daß der Steuerprozeß weiter eine arithmetische Operation zur Bestimmung des Hinterrad- Sollenkwinkels (R_RT) umfaßt, die gemäß der folgenden zweiten Gleichung definiert ist: R_RT = k · R_F,wobei das Steuermittel (20) Mittel umfaßt zum Steuern des Mechanismus, um die Hinterräder (17RL, 17RR) auf den Hinterrad-Sollenkwinkel (R_RT) gemäß der zweiten Gleichung zu lenken, wenn die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit (V) höchstens die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit (V₀) erreicht hat (V V₀).

7. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter Mittel (15) umfaßt zur Erfassung einer Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeit (), mit der die Vorderräder (17FL, 17FR) gelenkt werden, und daß das Steuermittel (20) einen Mikrocomputer umfaßt zur wiederholten, zyklischen Durchführung eines Steuer prozesses und zur Steuerung des Mechanismus, um die Hinter räder (17RL, 17RR) auf einen Hinterrad-Sollenkwinkel (R_RT) zu lenken, wobei der Steuerprozeß zur Bestimmung des Hinterrad- Lenkwinkels (R_RT) eine arithmetische Operation umfaßt, die durch die folgende Gleichung definiert ist: R_RT = k · α · {(1-β) · R_F + β · R_F0},worin k ein Verhältnis des Vorderrad-Lenkwinkels (R_F) zum Hinterrad-Lenkwinkel (R_R) ist, wobei das Verhältnis (k) einen positiven Wert aufweist, wenn die Fahrzeuggeschwin digkeit (V) größer als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwin digkeit (V₀) ist (V < V₀), bei welchem positiven Wert die Hinterräder (17RL, 17RR) in die gleiche Richtung wie die Vorderräder (17FL, 17FR) gelenkt sind, worin weiter α ein Korrekturkoeffizient ist, der konstant ist, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel (R_F) kleiner als ein vorbestimmter Winkel (b) ist, und fortschreitend abnimmt, wenn der Vorderrad-Lenkwinkel (R_F) größer als der vorbestimmte Winkel (b) ist, worin weiter R_F0 ein in einer vorher gehenden Routine des Steuerprozesses erfaßter Vorderrad- Lenkwinkel ist und worin β ein Korrekturkoeffizient ist, der einer Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeits-Differenz ( ) zwischen der in der aktuellen Routine des Steuerprozesses erfaßten Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindig keit ( ) und der in der vorhergehenden Routine erfaßten Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeit ( ) entspricht.

8. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturkoeffizient β durch eine lineare Funktion gegeben ist, die linear proportional zu der Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeits- Differenz ( ) ist mit einer positiven Proportionalitäts konstanten.

9. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (20) Mittel umfaßt zur Steuerung des Mechanismus, um die Hinterräder (17RL, 17RR) auf der Grundlage lediglich der Fahrzeugge schwindigkeit (V) und des Vorderrad-Lenkwinkels (R_F) auf einen Hinterrad-Sollenkwinkel (R_RT) zu lenken, der durch die folgende Gleichung definiert ist: R_RT = k · α · R_F,wenn die Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeits-Differenz ( ) relativ klein ist, wobei β ≈ 0 gilt.

10. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (20) Mittel umfaßt zur Steuerung des Mechanismus, um die Hinterräder (17RL, 17RR) auf einen Hinterrad-Sollenkwinkel (R_RT) zu lenken, der durch die folgende Gleichung definiert ist: R_RT = k · α · R_F0,wenn die Vorderrad-Lenkwinkelgeschwindigkeits-Differenz ( ) relativ groß ist wobei β ≈ 1 gilt, wodurch eine Hinterrad-Lenkwinkeländerung vermindert werden kann, wenn die Vorderräder (17FL, 17FR), ausgehend von einem Zustand, in dem die Vorder- und Hinterräder (17FL, 17FR, 17RL, 17RR) in der gleichen Richtung gelenkt sind, zusätzlich gelenkt werden.

11. Vierrad-Lenksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis k Null ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) gleich der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit (V₀) ist und einen negativen Wert aufweist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) kleiner als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit (V₀) ist (V < V₀), bei welchem negativen Wert die Hinterräder (17RL, 17RR) in entgegengesetzter Richtung zu den Vorderrädern (17FL, 17FR) gelenkt sind, und daß der Steuerprozeß zur Bestimmung des Hinterrad-Sollenkwinkels (R_RT) weiter eine arithmetische Operation umfaßt, die durch die folgende zweite Gleichung definiert ist: R_RT = k · R_F,wobei das Steuermittel (20) Mittel umfaßt zur Steuerung des Mechanismus, um die Hinterräder (17RL, 17RR) auf den Hinterrad-Sollenkwinkel (R_RT) gemäß der zweiten Gleichung zu lenken, wenn die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit (V) höchstens die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit (V₀) erreicht hat (V V₀).