DE69002392T2

DE69002392T2 - Motorgetriebene Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung.

Info

Publication number: DE69002392T2
Application number: DE90109491T
Authority: DE
Inventors: Mitsuharu Morishita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2010-05-19
Also published as: JPH037673A; KR900017862A; KR930000648B1; US5067577A; EP0399405B1; DE69002392D1; EP0399405A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorgetriebene Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung gemaß dem Oberbegriff von Anspruch 1 (US-A 4782 907).
Bei der genannten bekannten Vorrichtung ist ein Motor zum Unterstützen des Lenkens der Hinterräder vorgesehen. Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung ist ein Motor für das Unterstützen des Lenkens der Vorderräder vorgesehen (US-A-4 570 734)
Die Belastung der Lenkung der motorgetriebenen, hilfskraftunterstützten Lenkeinheit ändert sich wie folgt. Das Lenkmoment zum Drehen der Räder zur Zeit des Anhaltens des Automobils ist an größten, weil der Reibungswiderstand wegen des Kontakts der Radreifen mit der Straßenoberfläche am größten ist. Der Reibungswiderstand verringert sich alliuählich, wenn die Geschwindigkeit des Automobils anwächst, was dazu führt, daß die Last an der Lenkung abnimmt. Wenn das Automobil eine bestimmte Geschwindigkeit überschreitet, kommt eine Reaktionskraft auf die Lenkung durch eine Anordnung zum Ausrichten von radbezogenen Elementen zustande, wodurch die Lenkungslast im Gegenteil langsam anwächst.
Dementsprechend ist es notwendig, ein unterstütztes Drehmoment in Abhängigkeit von dem Lenkmoment zu liefern. Da das unterstützte Drehmoment in einem bestimmten Verhältnis zu einem elektrischen Strom zum Treiben des Motors steht, erhöht sich der Strom, der dem Motor zugeführt wird, und insbesondere nimmt die elektrische Last an der Batterie des Automobils zu. Andererseits wird der Motorstrom groß, wenn die motorgetriebenen Hinterradlenkeinheit einer Steuerung mit inverser Phase in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich unterworfen wird.
Wie oben beschrieben, ist es bei dem Automobil, welches mit der motorgetriebenen, -hilfskraftunterstützten Lenkeinheit und der motorgetriebenen Hinterradlenkeinheit versehen ist, nötig, einen großen elektrischen Strom bei den Lenkvorgängen anzulegen, wenn das Automobil angehalten ist oder bei einer geringen Geschwindigkeit gefahren wird. Dementsprechend kann ein Mangel an elektrischer Ladung in der Batterie in einem Automobil mit einem kleinen Hubraum hervorgerufen werden, welches normalerweise eine geringe Batterie- oder Ladegeneratorleistung aufweist.
Auch wenn die Batterie- oder Ladegeneratorleistung für ein Automobil mit einem kleinen Hubraum groß gemacht werden würde, kann ein Abwürgen oder eine ungleichmäßige Umdrehung im Leerlauf durch einen raschen Anstieg der elektrischen Last, zum Beispiel wegen eines plötzlichen Lenkvorgangs des Lenkrads, hervorgerufen werden. Dies liegt daran, daß das Leerlauf-Drehmoment der Maschine klein ist.
Weiterhin führt ein Versuch, die Maschine so zu verbessern, daß ein Abwürgen oder ein ungleichmäßiger Leerlaufbetrieb nicht hervorgerufen wird, zu dem Problem, daß die Effizienz des Kraftstoffverbrauchs und die Nachlaufeigenschaften der Maschine schlecht werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine motorgetriebene Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, die Zuverlässigkeit bei Fahrvorgängen in Automobilen kleiner Größe zu verbessern.
Dieses Problem wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch Anspruch 1 gelöst.

In den beigefügten Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Diagramm, welches eine Ausführungsform der motorgetriebenen Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 ein charakteristisches Diagramm, welches die Beziehung des Lenkmoments mit einem Motorstrom zeigt, welcher durch die motorgetriebene hilfskraftunterstützte Lenksteuereinheit bewirkt wird, und
Fig.3 ein Diagramm, welches die Beziehung der Automobilgeschwindigkeit zu Funktionen für die hilfskraftunterstützte Lenksteuerung und die motorgetriebene Hinterradlenksteuerung zeigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Diagramm, welches eine bevorzugte Ausführungsform der motorgetriebenen Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Bezugsziffer 1 ein Lenkrad bezeichnet, welches ein Lenkmoment von dem Fahrer empfängt, Bezugsziffer 21 einen Lenksensor bezeichnet, welcher einen Drehmomentsensor zum Abgeben eines elektrischen Signals in Antwort auf das an das Lenkrad 1 angelegte Drehmoment und einen Lenkradwinkelsensor zum Abgeben eines Lenkradwinkelsignals enthält, die Ziffer 2a eine erste Lenkwelle bezeichnet, welche das Lenkrad 1 mit dem Lenksensor 21 verbindet, die Ziffer 2b eine zweite Lenkwelle bezeichnet, welche den Lenksensor 21 mit einer Motorgeschwindigkeit-Verringerungseinheit 22 verbindet, die Ziffer 2c eine dritte Lenkwelle bezeichnet, welche die erste Motorgeschwindigkeit-Verringerungseinheit 22 mit einem Vorderrad-Lenkgetriebe 3 verbindet, welches eine Einrichtung zum Andern der Bewegungsrichtung wie eine Zahnstange, ein Ritzel usw. enthält, die Ziffer 4 eine Spurstange zum Betätigen der Vorderräder bezeichnet, die Bezugsziffer 5a das rechte Vorderrad bezeichnet, die Ziffer 5b das linke Vorderrad bezeichnet, die Ziffer 6a einen ersten rechten Gelenkarm bezeichnet, welcher mit der Spurstange 4 verbunden ist, um das Lenken des rechten Vorderrades 5a zu steuern, die Ziffer 6b einen ersten linken Gelenkarm bezeichnet, welcher mit der Spurstange 4 verbunden ist, um das Lenken des linken Vorderrades 5b zu steuern, die Ziffer 7 einen ersten Motor zum Unterstützen des Steuerns der Vorderräder bezeichnet, die Ziffer 8 eine erste elektromagnetische Kupplung bezeichnet, welche mechanisch den Ausgang des Motors 7 verbindet oder unterbricht, die Bezugsziffer 11 einen zweiten Motor zum Steuern des Lenkens der Hinterräder bezeichnet, die Ziffer 12 einen Drehwinkelgeschwindigkeitssensor für den Motor 11 bezeichnet, Ziffer 13 eine zweite elektromagnetische Kupplung bezeichnet, welche den Ausgang des Motors 11 verbindet oder unterbricht, die Ziffer 14 eine zweite Motorgeschwindigkeit-Verringerungseinheit mit einer Konstruktion bezeichnet, welche die Selbstrotation durch eine reaktive Kraft der Hinterräder 19a, 19b auch dann verhindert, wenn die Kupplung 13 betätigt wird, um den Ausgang des Motors 11 zu unterbrechen, die Ziffer 15 einen Hinterrad- Lenkwinkelsensor bezeichnet, die Ziffer 16 ein Hinterrad-Lenkgetriebe bezeichnet, welches durch den Ausgang der Motorgeschwindigkeit-Verringerungseinheit 14 getrieben wird und eine Einrichtung zum Ändern der Richtung wie eine Zahnstange, ein Ritzel usw. enthält, die Ziffer 17 eine Spurstange zum Betätigen der Hinterräder bezeichnet, die Ziffern 19a, 19b das rechte bzw. linke Hinterrad bezeichnen, die Ziffer 18a einen zweiten rechten Gelenkarm bezeichnet, welcher mit der Spurstange 17 verbunden ist, um das rechte Hinterrad 19a zum Lenken zu bewegen, die 18b einen zweiten linken Gelenkarm bezeichnet, welcher mit der Spurstange 17 verbunden ist, um das linke Hinterrad 19b zum Lenken zu bewegen und die Ziffer 9 eine Steuereinheit bezeichnet, welche die beiden Funktionen zum Steuern des motorgetriebenen, hilfskraftunterstützten Lenkens und zum Steuern des motorgetriebenen Lenkens des Hinterrades besitzt. Die Einheit zum Bewirken der Funktion des Steuerns des motorgetriebenen hilfskraftunterstützten Lenkens besteht darin, den ersten Motor 7 und die erste Kupplung 8 in Antwort auf ein Signal, welches die Automobilgeschwindigkeit angibt und von dem Geschwindigkeitssensor 10 abgegeben wird, und ein Drehmomentsignal, welches von dem Lenksensor 21 abgegeben wird, zu steuern, um dadurch die unterstützte Lenkung der Vorderräder zu steuern. Die Einheit zum Durchführen des Steuerns des motorgetriebenen Hinterradlenkens ist dafür da, den Motor 11 und die Kupplung 13 in Antwort auf das Signal, welches die Automobilgeschwindigkeit angibt und von dem Geschwindigkeitssensor 10 abgegeben wird, dem Drehmomentsignal, welches von dem Lenksensor 21 abgegeben wird, dem Signal für die Winkelgeschwindigkeit der Motorumdrehung, welches von dem Motordrehwinkelgeschwindigkeitssensor 12 abgegeben wird und dem Hinterrad-Lenkwinkelsignal, welches von dem Hinterrad-Lenkwinkelsensor 15 abgegeben wird, zu steuern, um dadurch das Lenken der Hinterräder zu steuern.
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Beziehung des Lenkmoments über dem Motorstrom zeigt, welches die motorgetriebene, hilfskraftunterstützte Lenksteuerfunktion zeigt, welche von der in Figur 1 gezeigten Steuereinheit 9 bewirkt wird. Figur 3 ist ein Diagramm der Automobilgeschwindigkeitscharakteristik, welches die beiden Funktionen der motorgetriebenen, hilfskraftunterstützten Lenksteuerung und der motorgetriebenen Hinterradlenksteuerung zeigt, welche durch die in Figur 1 gezeigte Steuereinheit 9 bewirkt werden.
Die Wirkungsweise der Lenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit der oben genannten Konstruktion wird mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben.
Wenn die Maschine gestartet wird, wird Strom von der Batterie mit 12 V (nicht gezeigt) der Kontrolleinheit 9 zugeführt, um sie zu betätigen. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Geschwindigkeitssensor ein Signal ab, das 0 km/h entspricht, da das Automobil sich in dem angehaltenen Zustand befindet. In diesem Zustand werden dann, wenn das Lenkrad 1 betätigt wird, Signale, welche das Lenkmoment, welches an das Lenkrad angelegt wird, und den Lenkrad-Drehwinkel angeben, von dem Lenksensor 21 abgegeben. Dementsprechend gibt die Steuereinheit an den Motor 7 und die elektromagnetische Kupplung 8 jeweils ein Steuersignal in Antwort auf den Ausgang des Lenksensors 21, um dadurch den Strom wie in Figur 2 gezeigt zu steuern. Zu diesem Moment ist jedoch die Funktion der motorgetriebenen Hinterradlenksteuerung nicht betätigt und der Motor 11 und die elektromagnetische Kupplung 13 befinden sich im Zustand der Unterbrechung.
Wenn die Geschwindigkeit des Automobils allmählich zunimmt, ändert die motorgetriebene, hilfskraftunterstützte Lenksteuerungsfunktion die Charakteristik des Motorstroms wie in Figur 2 gezeigt, so daß der maximale Grenzstrom für den Motor verringert wird, wenn sich die Automobilgeschwindigkeit erhöht.
Wenn die Geschwindigkeit den Punkt b erreicht, wird die Automobilgeschwindigkeit konstant.
Weiterhin wird dann, wenn die Automobilgeschwindigkeit den Punkt c überschreitet, die motorgetriebene Hinterradlenksteuerungsfunktion bewirkt, wodurch die Hinterräder in Antwort auf das Lenkwinkelsignal von dem Lenksensor 21 so gesteuert werden, daß sie die gleiche Phase haben. In diesem Fall wird die Steuerung so durchgetührt, daß das Verhältnis des Lenkens der Vorderräder zu den Hinterrädern in Abhängigkeit von dem Anwachsen der Automobilgeschwindigkeit wie in Figur 2 gezeigt groß wird.
Die Lenksteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun in einem Automobil mit einem kleinen Hubraum installiert. Wenn das Automobil mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit oder langsamer fährt, wird riur die Funktion der motorgetriebenen, hilfskraftunterstützten Lenksteuerung bewirkt, wodurch verhindert wird, daß ein großer elektrischer Strom fließt, wenn Lenkvorgänge während des Anhaltens des Automobils oder während des Fahrens mit einer geringen Geschwindigkeit durchgeführt werden. Dementsprechend ist es unnötig, die Leistung der Batterie oder des Ladegenerators zu erhöhen. Weiterhin können ein Abwürgen des Motors oder eine instabile Leerlaufumdrehung vermieden werden.
Da bei der vorliegenden Erfindung sowohl die Funktion des motorgetriebenen, hilfskraftunterstützten Lenkens und die Funktion des motorgetriebenen Hinterradlenkens verwendet werden können, kann die Zuverlässigkeit bei einem Automobil kleiner Größe während des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit verbessert werden.
Weiterhin kann die Lenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei geringen Kosten bereitgestellt werden.

Claims

1. Motorgetriebene Vorder- und Hinterradlenkvorrichtung mit

einem Lenksensor (21) zum Erfassen eines Lenkmomentes und/oder eines Lenkwinkels,

einer motorgetriebenen Hinterradlenkeinheit (11 bis 15) zum Lenken der Hinterräder (19a, 19b) auf mindestens eines von zwei Signalen, nämlich einem Lenkmomentsignal und einem Lenkwinkelsignal, welche von dem Lenksensor (21) erzeugt werden, und

einer Steuereinheit (9), welche Signale von dem Lenksensor (21), von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10), von einem Motordrehwinkelgeschwindigkeitssensor (12) und von einen Hinterrad-Lenkwinkelsensor (15) erhält, um die motorgetriebene Hinterrad-Lenkeinheit zu steuern, dadurch gekennzeichnet,

daß eine motorgetriebene, hilfskraftunterstützte Lenkeinheit (7, 8, 22) vorgesehen ist, um das Lenken der Vorderräder (5a, 5b) auf ein Lenkmomentsignal von dem Lenksensor (21) zu unterstützen, und

daß die Steuereinheit (9) ferner die motorgetriebene hilfskraftunterstützte Lenkeinheit (7, 8, 22) steuert und diese allein betätigt, wenn das Automobil anhält oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt; und sowohl die motorgetriebene, hilfskraftunterstützte Lenkeinheit (7, 8, 22) als auch die motorgetriebene Hinterradlenkeinheit (11 bis 15) betätigt, wenn das Automobil mit mittlerer oder hoher Geschwindigkeit fährt.

2. Motorgetriebene Vorder- und Hinterrad-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die motorgetriebene, hilfskraftunterstütze Lenkeinheit (7, 8, 22) einen zu einem Motor (7) gespeisten Strom reduziert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, und den Strom konstant hält, wenn die Geschwindigkeit einen vorherbestimmten Wert annimmt.