DE3446881A1

DE3446881A1 - Lenksystem fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3446881A1
Application number: DE19843446881
Authority: DE
Inventors: Yoshimi Utsunomiya Tochigi Furukawa; Shoichi Tokio/Tokyo Sano; Osamu Utsunomiya Tochigi Yamamoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1985-07-18
Also published as: DE3446881C2; GB8430863D0; US4660844A; GB2152452A; FR2557058B1; GB2152452B; FR2557058A1

Description

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Beschreibung

Lenksystem für Fahrzeuge

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für Fahrzeuge, insbesondere ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Vorderrad und einem Hinterrad des Typs, bei dem das Hinterrad in Relation zu einer Lenkoperation des Vorderrades lenkbar ist, insbesondere so, daß das Hinterrad ein Lenkwinkelverhältnis zum Vorderrad aufweist, das variabel steuerbar ist.

Ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Vorderrad und einem Hinterrad, bei dem das Hinterrad in Relation zu einer Lenkoperation des Vorderrades lenkbar ist derart, daß ein Lenkwinkelverhältnis des Hinterrades zum Vorderrad in Übereinstimmung mit einer Fahrgeschwindigkeit des Fahr-

2Q zeugs variabel steuerbar ist, ist in der JP-A-59-26364 vorgeschlagen.

Insbesondere wird bei diesem Lenksystem das Hinterrad bei relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten in der entgegengesetzten Richtung zum Vorderrad oder im wesentlichen bei einem Winkel von Null Grad gelenkt, und bei relativ hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten in der gleichen Richtung wie das Vorderrad. Das Lenkwinkelverhältnis bzw. gesteuerte oder gelenkte Winkelverhältnis ist als eine kontinuierliche Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit gegeben, die repräsentiert ist durch eine Kurve Q- : "J" = f., (V) in Fig. 5, derart, daß für eine willkürliche Fahrzeuggeschwindigkeit V, die höher ist als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit d.., ein positives Winkelverhält-

g₅ nis T gegeben ist, d.h. daß die Vorder- und Hinterräder in der gleichen Richtung gelenkt werden, und für eine will-

kürliche Fahrzeuggeschwindigkeit V, die kleiner ist als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit d.. , ist ein negatives Winkelverhältnis *f gegeben, d.h. diese Räder werden in der zueinander entgegengesetzten Richtung gelenkt, wodurch eine kontinuierliche Steuerung des LenkwinkelVerhältnisses erzielt wird, die von einer niedrigen Geschwindigkeit bis zu einer hohen Geschwindigkeit reicht. Eine Folge davon ist, daß bei relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten sowohl der minimale Kurven- oder Wenderadius des Fahrzeugs als auch die innenseitige Radspannweite beträchtlich reduziert werden, zusätzlich zu günstigen und vorteilhaften Erleichterungen, die bei den Fahrzeugdreh- oder -wendearten, beispielsweise beim Einparken, bei der Fahrt entlang einer engkurvigen Straße und bei der Ausführung einer U-Wende erzielbar sind. Außerdem kann die Lenkempfindlichkeit bei relativ hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten sehr verbessert werden.

Bei einem Fahrzeug mit einem solchen Lenksystem wird ein Hinterrad automatisch so gesteuert, daß es ein Lenkwinkelverhältnis "y zum Vorderrad aufweist, das durch eine gegebene Funktion f3(V) entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt ist.

Unter besonderen Bedingungen jedoch, beispielsweise auf einer Autobahn, die im wesentlichen gerade konstruiert ist, werden selten engkurvige Operationen benötigt, so wie bei einem Fahrbahnwechsel, selbst wenn das Fahrzeug zu einer Bewegung mit niedriger Geschwindigkeit gezwungen wird, beispielsweise bei einem Verkehrschaos.

In dieser Hinsicht wird bei einem Fahrzeug mit einem Lenksystem des obengenannten Typs dem Fahrer ein größerer Komfort geboten, wenn das Lenksystem so verbessert wird, daß es absichtlich flexibel und freiwillig in der Lenkeigenschaft änderbar ist, in Übereinstimmung mit subjektiven

Faktoren, wie beispielsweise der Vorliebe oder der körperlichen Kondition des Fahrers bei der Reise oder Fahrt, so daß das Lenkwinkelverhältnis bei niedrigen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs wie im konventionellen Fall negativ gesetzt werden kann, wodurch sehr kleine Drehungen, beispielsweise bei einem Wendemanöver, ermöglicht sind, und daß es sowohl bei mittleren Geschwindigkeiten als auch bei höheren Geschwindigkeiten bis zu einem gewissen Grad nicht nur positiv, sondern auch etwas negativ gesetzt werden kann, um dadurch die Lenkeigenschaften mit einem sportlichen Charakter zu versehen.

Mit diesen Punkten im Gedächtnis ist die vorliegende Erfindung zur Verbesserung eines Lenksystems für Fahrzeuge des obengenannten Typs zustande gebracht worden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Vorderrad und einem Hinterrad vorgesehen, das ein Lenkrad, eine Vorderradlenkeinrichtung zum Lenken des Vorderrades, eine Hinterradlenkeinrichtung zum Lenken des Hinterrades, eine Verhältnisänderungseinrichtung zum Ändern eines Lenkwinkelverhältnisses des Hinterrades zum Vorderrad, eine Steuereinrichtung zum Steuern der Verhältnisänderungsexnrichtung, eine Verhältniserfassungseinrichtung zur Erfassung des Lenkwinkelverhältnisses, wobei die Verhältniserfassungseinrichtung mit der Steuereinrichtung zusammenwirkt, eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist, wobei die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung mit der Steuereinrichtung zusammenarbeitet, in der eine Verhältnissteuerung des Lenkwinkelverhältnisses so bewirkt wird, daß es in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit variabel ist, und wobei eine Modenauswahleinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie manuell betätigbar und operativ mit der Steuereinrichtung verbunden ist, zur ausschließlichen

-Jf-

Auswahl eines beliebigen von mehreren Steuermoden der Verhältnissteuerung vorgesehen ist.

Das obige Lenksystem kann des weiteren mit einer Zeitverzögerungseinrichtung zur graduellen Ausgabe eines Steuersignals von der Steuereinrichtung zur Verhältnisänderungseinrichtung dann, wenn von einem der Steuermoden auf einen anderen übergewechselt wird, versehen sein.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Vorderrad und einem Hinterrad geschaffen ist, bei dem ein Lenkwinkelverhältnis des Hinterrades zum Vorderrad unter eine Verhältnissteuerung gesetzt ist, die mehrere Steuermoden aufweist, die willkürlich auswählbar sind, wodurch, je nachdem, wie es die Umstände erfordern, eine jeweils optimale Lenkoperation ermöglicht ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Lenksystem dann, wenn durch die Tätigkeit des Fahrers von einem Steuermodus auf einen anderen gewechselt wird, ein gradueller Übergang von einem Setzzustand des Lenkwinkelverhältnisses vor der Operation auf einen anderen Setzzustand nach der Operation ermöglicht ist, wodurch die Lenkung des Fahrzeugs erleichtert wird.

Die obigen und weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Dar-

Stellung einer Grundstruktur eines mit

einem Lenksystem gemäß der bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung ausgerüste

ten Fahrzeugs;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht

eines wesentlichen Teils eines Hinter

radlenkmechanismus des Lenksystems nach Fig. 1;

Fig. 3a bis 3c schematische teilweise Rückansichten zur funktioneilen Beschreibung des Hin

terradlenkmechanismus nach Fig. 2;

Fig. 4 ein funktionelles Blockdiagramm eines

Steuerteils des Lenksystems nach Fig. 1;

Fig. 5 ein Kurvendiagramm, in dem jeweilige

charakteristische Funktionen mehrerer Verhältnissteuermoden des Steuerteils nach Fig. 4 aufgezeichnet sind;

Fig. 6 ein Kurvendiagramm, welches die Relation

zwischen einem Lenkwinkelverhältnis und der Verzögerungszeit für typische Steuermodenwechsel des Steuerteils nach Fig. 4 zeigt;

ein schematisches Flußdiagramm eines Programms für ein Mikrocomputersystem des Steuerteils nach Fig. 4; und

ein Kurvendiagramm, in welchem jeweilige charakteristische Kurven von verschiedenen Steuermoden eines Lenksystems für Fahrzeuge gemäß eines modifizierten Beispiels der bevorzugten Ausführungsform

aufgezeichnet sind.

25	Fig.	7

30	Fig.	8

Im folgenden wird ein Lenksystem für Fahrzeuge gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, das ein Basislenksystem aufweist, welches im wesentlichen dem bekannten Lenksystem äquivalent ist, das in der Beschreibung des relevanten Standes der Technik umrissen ist. Die Fig. 1 und 2 zeigen die Anordnung des grundlegenden Lenksystems oder Basislenksystems, dessen Funktion später in Verbindung mit den Fig. 3a bis 3c detailliert beschrieben wird.

Es wird zuerst auf die Fig. 1 Bezug genommen. Dort ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Lenkrad bezeichnet. Das Lenkrad ist an dem oberen Ende einer Lenkwelle 2 befestigt, die am unteren Ende in einen Getriebekasten 3 vom Zahnstangen- und Ritzeltyp eingebaut ist, der einen Zahnstangenschaft 4 aufweist, dessen Querenden durch zwei Spurstangen 5, mit jeweils einem von zwei Achsschenkeln 6, 6 verbunden sind, von denen jeder eines von zwei Vorderrädern 7, 7 trägt, die in der gleichen Richtung wie das Lenkrad 1 ausgelenkt werden. Dadurch ist ein wohlbekannter Steuerradlenkmechanismus konstituiert.

Der Getriebekasten 3 weist außerdem eine Zahnradwelle 8 für ein kleines Zahnrad auf, die von ihm nach rückwärts ragt und am hinteren Ende durch ein Universalgelenk 9 mit dem vorderen Ende einer relativ langen Verbindungswelle 10 verbunden ist, die ihrerseits an ihrem hinteren Ende mit einer Eingabewelle 12 eines Hinterradlenkmechanismus verbunden ist, wobei die Eingabewelle 12 sich längs der zentralen Längslinie bzw. -achse eines nicht dargestellten Fahrzeugkörpers erstreckt und mittels eines an dem Fahrzeugkörper befestigten Lagerträgers 13 drehbar gehalten ist. Das hintere Ende der Eingabewelle 12 ist durch ein Gabelgelenk 14 mit einer schwenkbaren Welle 15 verbunden, auf deren hinterem Teil ein Verbindungsglied 16 lose aufgesetzt ist. Das Verbindungsglied 16 ist an jedem seiner

Querenden durch jeweils eines von zwei Kugelgelenken 17, 17 mit dem inneren Ende jeweils einer von zwei Spurstangen 18, 18 verbunden, während es an dem mittleren Teil eines Armelements 21 befestigt ist, der sich in Querrichtung zum Fahrzeug erstreckt. Die Spurstangen 18, 18 sind jeweils an ihren äußeren Enden mit jeweils einem von zwei Achsschenkeln 19, 19 verbunden, von denen jeder ein Hinterrad 20, 20 hält.

Nach Fig. 2 ist das Armelement 21 am rechten Ende durch eine Verbindungsplatte 22 und einen Träger 23 am Fahrzeugkörper aufgehängt, so, daß es in einer vertikalen Ebene senkrecht zur zentralen Längslinie des Fahrzeugs verschwenkbar ist, wobei die Ebene dadurch das Armelement 21 im wesentlichen enthält, und daß es in der Längsrichtung des Fahrzeugs etwas beweglich ist. Auch am linken Ende ist das Armelement 21 durch eine Verbindungsplatte 24, ein Verbindungsglied 25 und einen Träger 26 am Fahrzeugkörper aufgehängt und dadurch so ausgebildet, daß es in der vertikalen Ebene verschwenkbar und in Längsrichtung des Fahrzeugs etwas bewegbar ist. Am Verbindungsglied 25 ist eine Drehachse 27 befestigt, auf der ein Träger 26 drehfest aufgebracht ist, der sich mit der Drehachse dreht. Auf einem mittleren Teil der Drehachse 27 ist ein Zahnsektor 28 befestigt, der mit einer Schnecke 31 kämmt, die an einer in Querrichtung zum Fahrzeugkörper sich erstreckenden Abtriebswelle 30 eines auf dem Fahrzeugkörper befestigten Elektromotors 29 ausgebildet ist.

Außerdem ist auf dem Fahrzeug ein Mikrocomputer 32 befestigt, der ein später beschriebenes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem die Fahrzeuggeschwindigkeit erfassenden Geschwindigkeitssensor 33 und ein später beschriebenes Lenkwinkelverhältnissignal von einem Armpositionssensor 34 empfängt, der eine Steuerposition des Armgliedes 21 durch Abtastung einer Winkelverschiebung der Dreh-

achse 27, d.h. des Verbindungsgliedes 25, erfaßt. Der Computer 32 ist so ausgebildet, daß er dem Motor 29 ein später beschriebenes Steuersignal in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zuführt.
5

In der obenbeschriebenen Anordnung ist mit der schwenkbaren Welle 15, dem Verbindungsglied 16, dem Armelement 21, der Kombination aus der Verbindungsplatte 26 und dem Träger 23 und der Kombination aus der Verbindungsplatte 24, dem Verbindungsglied 25, dem Zahnsektor 28, dem Motor 29 und der Schnecke 31 ein Mechanismus zur Änderung eines Lenkwinkelverhältnisses der Hinterräder 20, 20 zu den Vorderrädern 7, 7 gebildet.

In Verbindung mit den Fig. 3a bis 3c, die schematische Rückansichten darstellen, welche die Positionsverhältnisse zwischen dem Armelement 21, den Verbindungsplatten 22, 24, dem Verbindungsglied 25 und der Drehachse 27 als wesentliche Teile des genannten Verhältnisanderungsmechanismus des Lenkwinkelverhältnisses tf¹ zeigen, wird im folgenden die Funktion des Verhältnisanderungsmechanismus beschrieben, so wie er auf einen später beschriebenen Steuermodus gesetzt ist, welcher der charakteristischen Kurve Q^: /P = f2(V) in Fig. 5 entspricht.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich einer vorbestimmten Geschwindigkeit d.. in Fig. 5 ist, dann weist das Verbindungsglied 16 einen Drehpunkt P auf der Erstreckung einer zentralen Achse O der Eingabewelle 12 auf, wie es in der Fig. 3a dargestellt ist. In einem solchen Fall kann die schwenkbare Welle 15 sich koaxial mit der Eingabewelle 12 drehen, so daß das Verbindungsglied 16 nicht seitlich verschwenkt wird, wodurch sie davon abgehalten ist, die hinteren Spurstangen 18, 18 zu betätigen. Wenn dementsprechend das Lenkrad 1 betätigt wird, werden nur die Vorderräder 7, 7 gelenkt, die Hinterräder 20, 20 bleiben ganz

ungelenkt, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Fahrzeug ohne Hinterradsteuermechanismus.

Wenn andererseits die FahrZeuggeschwindigkeit V niedriger ist als der vorbestimmte Wert d-/ macht der das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 empfangende Computer 32 eine entsprechende Entscheidung, wodurch der Motor 29 von der Zahl der Umdrehungen in Abhängigkeit von der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird, was bewirkt, daß die Schnecke 31 auf der Abtriebswelle 30 des Motors 29 gedreht wird und folglich das in die Schnecke 31 eingreifende Zahnsegment 28 entsprechend gedreht wird. Eine Folge davon ist, daß, wie in Fig. 3b gezeigt, sich das mit dem Zahnsegment 28 ganz mitdrehende Verbindungsglied 25 um die Drehachse 27 nach abwärts geschwenkt wird, wodurch die Verbindungsplatte 24 niedergebracht wird so, daß das Armelement 21 an seinem linken Ende nach unten geht, d.h. daß das Armelement 21 in Fig. 3b um sein rechtes Ende im Gegenuhrzeigersinn in eine auf der linken Seite abgesenkte Position verschwenkt wird, wodurch negative Werte des Lenkwinkelverhältnisses Y" erhalten werden. Insbesondere liegt, weil das Armelement 21 sich in einer solchen links abgesenkten Position befindet, der Drehpunkt P des Verbindungsgliedes 16 unter der zentralen Achse 0 der Eingabewelle 12, und deshalb bewegen sich bei Betätigung des Lenkrades 1 beispielsweise so, daß sich die Eingabewelle 12 im Gegenuhrzeigersinn um einen Winkel Iz₁ dreht, die mit dem Verbindungsglied 16 verbundenen Spurstangen 18, 18 in Richtung eines Pfeiles a.. , d.h. nach rechts, wodurch bewirkt wird, daß die Hinterräder 20, 20 in der zu den Vorderrädern 7, 7 entgegengesetzten Richtung gelenkt werden, wobei das Lenkwinkel-Verhältnis Tf in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V kontinuierlich variiert wird, beispielsweise so, daß 7*= f₃(v) gilt.

Im Gegensatz dazu bewirkt der Computer 32 dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als der vorbestimmte Wert d₁, daß sich der Motor 29 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit umgekehrt dreht. Eine Folge davon ist, daß, wie in Fig. 3c gezeigt, das Armeleirtent 21 auf der rechten Seite abgesenkt ist, wodurch positive Werte des Lenkwinkelverhältnisses 3^ erhalten werden. Wenn demgemäß das Lenkrad 1 so betätigt wird, daß sich die Eingabewelle 12 ähnlich wie im Fall der Fig. 3b im Gegenuhrzeigersinn um einen Winkel ty* dreht, bewegen sich die mit dem Verbindungsglied 16 verbundenen Spurstangen 18, 18 in der Richtung eines Pfeiles a~, d.h. nach links, wodurch bewirkt wird, daß die Hinterräder 20, 20 in der gleichen Richtung wie die Vorderräder 7, 7 gelenkt werden, wobei das Lenkwinkelverhältnis 3^ noch kontinuierlich entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V variiert, beispielsweise so, daß f = f₃(V) gilt.

übrigens umfaßt der Computer 32 ein Mikrocomputersystem, das mehrere nicht dargestellte integrierte Schaltkreise, beispielsweise eine CPU, einen ROM, einen RAM und mehrere periphere Schnittstellen aufweist, aber nicht darauf beschränkt ist.

im folgenden wird sowohl die Anordnung als auch die Funktion eines wesentlichen Teils des Lenksystems entsprechend der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 4 bis 7 beschrieben.

Nach Fig. 2 ist der Rechner bzw. Computer 32 mit einer manuell betätigbaren Auswahlschaltereinheit 35 verbunden, die eine Gruppe von in einer Linie angeordneten Druckknöpfen 36 bis 41 aufweist. Die Auswahlschaltereinheit 35 ist auf einer nicht dargestellten Instrumententafel bzw. einem Armaturenbrett des Fahrzeugs befestigt und so ausgebildet, daß ein beliebiger von später beschriebenen

sechs Steuermoden exklusiv auswählbar ist, wobei in jedem dieser Steuermoden das Lenkwinkelverhältnis γ entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit variierbar ist/ in Abhängigkeit von einer zugeordneten von sechs charakteristischen Funktionen f.(V) , wobei der Index i eine beliebige ganze Zahl von 1 bis einschließlich 6 ist. Zur Bequemlichkeit der Betätigung sind die sechs Druckknöpfe 36 bis 41 so ausgebildet, daß die charakteristischen Funktionen f₁(V) bis fg(V) in einer eindeutigen Zuordnung in dieser Reihenfolge auswählbar sind.

Nach Fig. 4 wird das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 in den Rechner 32 eingegeben, als ein Geschwindigkeitsdatensignal u, welches eine erfaßte besondere Fahrzeuggeschwindigkeit V darstellt, wobei das Signal u durch einen Umwandlungsprozeß A verarbeitet wird, um ein ideales Lenkwinkelverhältnis j . zu bestimmen, das von einer vorher ausgewählten der charakteristischen Funktionen f.(V) abhängt. Insbesondere sind in einem Speicher des Rechners 32 als charakteristische Daten B für die Umwandlung A ein Satz idealer Lenkwinkelverhältnisse t _t gespeichert, die durch die charakteristischen Funktionen f.(V) vorbestimmt sind, so, daß bei dem Umwandlungsprozeß A von dem Geschwindigkeitsdatensignal u ein zugeordnetes der idealen Lenkwinkelverhältnisse T , erhalten werden kann, wenn durch Drücken eines der Druckknöpfe 36 bis 41 der Auswahlschaltereinheit 35 ein besonderer Verhältnis steuermodus ausgewählt ist, der einer der charakteristischen Funktionen f.(V) zugeordnet ist. In dieser Hinsieht wird dem Rechner 32 für die Anwendung in den Umwandlungsprozeß A von der Auswahlschaltereinheit 35 ein Datensignal w eingegeben, das einen besonderen Zustand der Einheit 35 darstellt, so wie er ausgewählt worden ist.

³^ Andererseits wird das Lenkwinkelverhältnissignal von dem Armpositionssensor 34, welcher die Winkelverschiebung des

Verbindungsgliedes 25 entsprechend einem tatsächlichen Lenkwinkelverhältnis f„ des Fahrzeugs abtastet, in den

Rechner 32 als ein Verhältnisdatensignal y eingegeben, welches einen besonderen Wert des tatsächlichen Lenkwinkel-Verhältnisses f , so wie es erfaßt worden ist, darstellt, wobei das Signal y einem Vergleichsprozeß C unterworfen wird, bei dem das tatsächliche Lenkwinkelverhältnis S^ _

mit dem idealen Lenkwinkelverhältnis f ^, so wie es sich aus dem Umwandlungsprozeß A ergibt, verglichen wird, um dadurch eine relative Differenz A/"zwischen den Verhältnissen Y^ und f . zu erhalten.
a t

Die Verhältnisdifferenz 4 T ist eine Quantität, um die das tatsächliche Lenkwinkelverhältnis y zu korrigieren ist, wobei es erwünscht ist, daß eine solche Korrektur über einer adäquaten Zeitperiode kontinuierlich bewirkt wird, um im Hinblick auf die Größe sowohl der Verhältnisdifferenz 4V als auch der Fahrzeuggeschwindigkeit V empirisch bestimmt zu werden.

In dieser Hinsicht wird in dem Computer 32 ein Datensignal, welches einen besonderen Wert der Verhältnisdifferenz Δ Υ" darstellt, einem Verzögerungsprozeß D unterworfen, bei dem es so verzögert wird, daß es aus dem Computer 32 in Form eines asymptotisch sich ändernden Ausgangssignals ζ über einer gegenüber der später beschriebenen Verzögerungszeit T gestreckten Zeitperiode ausgegeben wird.

Wenn insbesondere die Auswahlschaltereinheit 35 so betä-³^ tigt wird, daß der Verhältnissteuermodus wechselt, dient der Verzögerungsprozeß D zur graduellen Ausgabe des Ausgangssignals ζ über der Verzögerungszeit T, wobei das Ausgangssignal ζ eine Korrekturgröße darstellt, die von der Differenz zwischen dem Lenkwinkelverhältnis 3^ unmittelbar vor der Moduswechseloperation und jenem Verhältnis, das schließlich danach zu setzen ist, abhängt.

Das Ausgabesignal ζ des Rechners 32 wird in den Ausgabesteuerschaltkreis 42 eingegeben, wo es durch einen nicht dargestellten Digital-Analog-Wandler umgewandelt und durch einen nicht dargestellten Verstärker verstärkt wird, um ein dem Motor 29 zuzuführendes Steuersignal s zu erhalten, so daß der Motor 29 entsprechend der asymptotischen Änderung des Ausgangssignals ζ gesteuert wird.

Eine Folge davon ist, daß auch dann, wenn der Verhältnissteuermodus durch Betätigung der Auswahlschaltereinheit gewechselt wird, das Lenkwinkelverhältnis Y" nicht plötzlich, sondern graduell mit der Zeit variiert, von einem Wert unmittelbar vor der Operation auf einen Wert, der durch die eine der charakteristischen Funktionen f.(V) gegeben ist, die dem ausgewählten Steuermodus entspricht.

Die charakteristischen Funktionen f.(V) nach Fig. 5 sind durch die Auswahlschaltereinheit 35 mit den Druckknöpfen 36 bis 41 exklusiv oder alternativ auswählbar, so daß ein frei gewählter der sechs Steuermoden für die Verhältnissteuerung des Lenkwinkelverhältnisses f wie vorstehend beschrieben hergestellt wird. Wie aus derFig. 5 hervorgeht, wird bei einem Steuermodus, welcher der charakteristischen Funktion f.. (V) entspricht, das Lenkwinkelverhältnis in einem positiven Bereich auch dann nicht groß, wenn die Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit V relativ groß sind, so daß sich die Lenkcharakteristik sportlich anfühlt. Im Gegensatz dazu wird in einem Steuermodus, welcher der charakteristischen Funktion fg(V) entspricht, das Lenkwinkelver-

hältnis f auch dann positiv, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V relativ niedrig ist, wodurch der Lenkeigenschaft ein mildes Gefühl gegeben wird. Wie zuvor beschrieben, wird beim Standardsteuermodus, welcher der charakteristischen Funktion f ₃ (V) entspricht, die als eine charakteristische Kurve Q₃ aufgezeichnet ist, das Lenkwinkelverhältnis V° bei dem vorbestimmten Wert d. der Fahrzeuggeschwindigkeit

V Null. Ähnlich wird bei einem Steuermodus unter einer charakteristischen Funktion f₀(V) und bei dem Steuermodus unter der Funkfion f₁(V) das Verhältnis tfbei der Fahrzeuggeschwindigkeit d₂ bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit d.. Null, Wie aus der Fig.5 hervorgeht, verlaufen nach Aufzeichnung die charakteristischen Kurven der charakteristischen Funktionen f₁(V) bis f₆(V) so, daß sie sich in der gleichen Ordnung Seite an Seite erstrecken, einschließlich der charakteristischen Kurve Q₃. Wenn man den Verhältniszwischenraum zwischen jeweils zwei benachbarten der sechs charakteristischen Kurven bei einer beliebigen Fahrzeuggeschwindigkeit V mit γ' ansetzt, so gilt für jeden Modenwechsel zwischen zwei solchen Kurven, daß die Verhältnisdifferenz 4y⁼ τ ^ist·

Die Fig. 6 zeigt eine Aufzeichnung von drei typischen charakteristischen Kurven X- bis X₃ des Verzögerungsprozesses D in dem Rechner 32, die entsprechende Variationen des Lenkwinkelverhältnisses Y', so wie es in der Zeit T von Null auf /" korrigiert wird, in typischen Wechseln des jeweiligen Verhältnissteuermodus zeigt. Die Kurve X.. zeigt die Entwicklung einer solchen Variation oder Änderung in einem Modenwechsel von f ₃(V) nach f.(V) bei der Fahrzeuggeschwindigkeit d.. . Auf ähnliche Weise entsprechen die Kurven X₂ und X₃ Modenwechseln von f₂(V) nach f₃(v) bzw. von fη (V) nach f₀(V) bei den Fahrzeuggeschwindigkeiten d₂ bzw. d_3#

Wie aus der Fig. 6 hervorgeht, hängt die Verzögerungszeit "^ T, die dazu notwendig ist, eine Verhältniskorrektur von einem unmittelbar vor der Korrektur gesetzten Lenkwinkelverhältnis Y'. auf ein Lenkwinkelverhältnis γ ~' ^as ^nacn der Korrektur schließlich zu setzen ist, zu vervollständigen, von der Fahrzeuggeschwindigkeit V so ab, daß für eine glatte oder gerade Größe der Verhältnisdifferenz j A Tf/= ff - f'A, die Verzögerungszeit T zunimmt, wenn die Fahrzeugge-

schwindigkeit V größer wird. In der Fig. 6 entspricht die Verhältnisdifferenz ÄVdem VerhältnisZwischenraum y zwischen jeweils benachbarten charakteristischen Kurven. Die Korrektur des Lenkwinkelverhältnisses y mit dem Rechner wird deshalb langsamer bewirkt, als die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt.

Die jeweiligen Prozesse im Rechner 32, einschließlich des Verzögerungsprozesses D werden sequentiell ausgeführt/ entsprechend einem Programm/ das in einen ROM als den Speicher des Rechners 32 eingeschrieben ist. Anders ausgedrückt, ein Verzögerungseffekt auf dem Ausgangssignal ζ zur Korrektur des Lenkwinkelverhältnisses γ durch die Verhältnisdifferenz 4Ywird durch eine Software von dem Rechner 32 ausgeführt. Im Hinblick darauf kann jedoch ein ähnlicher Effekt außerhalb eines Computers erhalten werden, indem eine freie Verzögerungseinrichtung, beispielsweise ein Tiefpaßfilter oder ein integrierter Schaltkreis zur Verzögerung eines Ausgangssignals des Ausgabesteuerschaltkreises 42 um eine richtige Zeitperiode angewendet wird.

Die Fig. 7 stellt ein rohes oder grobes Flußdiagramm dar, welches das in dem ROM des Rechners -32 abgespeicherte Programm zeigt.
25

Nach Fig. 7 startet das Programm bei einem Schritt 50, wenn das Mikrocomputersystem eingeschaltet oder ausgeschaltet wird, und geht zu einem Einleitungsschritt 51, um periphere Schnittstellen zu veranlassen, die notwendi- ^ gen Variablen zu setzen.

Danach tritt der Programmfluß in eine Basisschleife ein, die mehrere Schritte 52 bis 62 enthält.

Beim ersten Schritt 52 der Basisschleife wird das Datensignal w, welches einen Schalterzustand der Auswahlschal-

—•ro·"

tereinheit 35 darstellt, eingegeben, um darauf Daten zu lesen, und bei einem Schritt 53 wird eine der charakteristischen Funktionen f.(V) entsprechend den Daten des Signals w ausgewählt. Bei einem darauffolgenden Schritt 54 wird das Geschwindigkeitsdatensignal u, welches einen laufenden Wert V der Fahrzeuggeschwindigkeit V darstellt,

eingegeben, um die Daten darauf zu lesen, wodurch die laufende Geschwindigkeit V erhalten wird, und bei einem

nächsten Schritt 55 wird ein Lenkwinkelverhältnis γ-. dadurch bestimmt, daß die laufende Fahrzeuggeschwindigkeit V_ in die ausgewählte charakteristische Funktion f.(V) substituiert wird. Dann wird bei einem Schritt 56 das Verhältnisdatensignal y, welches ein tatsächliches Lenkregelverhältnis f repräsentiert, eingegeben und die Daten darauf gelesen, wodurch das tatsächliche Verhältnis yV erhalten wird.

Bei einem darauffolgenden Schritt 57 wird das tatsächliche

Verhältnis Y' _ mit dem idealen Verhältnis γ . verglichen a u

und bei einem Entscheidungsschritt 58 wird das Ergebnis dieses Vergleichs abgefragt, um zu entscheiden, ob die Ausgabe des Ausgangssignals ζ an den Ausgabesteuerschaltkreis 42 notwendig ist oder nicht. Wenn eine solche Ausgabe als unnötig festgestellt wird, weil das tatsächliche Verhältnis Ϋ gleich dem idealen Verhältnis y*. ist, geht

a *-

der Programmfluß zum ersten Schritt 52 der Basisschleife.

In dem Fall, daß die Ausgabe,des Ausgangssignals ζ beim Schritt 58 als notwendig festgestellt wird, weil das tatsächliche Verhältnis ψ sich von dem idealen Verhältnis ^. unterscheidet, wird bei einem folgenden Schritt 59 das Vorzeichen einer unten beschriebenen Einheitsausgabegröße ς£(ν) als eine eindeutige positive Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V, das als Zeichen plus ( + ) oder minus (-) ausgedrückt ist, entsprechend dem Ergebnis einer Subtraktion ( jj* - y. ) mit plus oder minus identifiziert.

Außerdem wird bei einem Schritt 60 die Einheitsausgabegröße oC (V) als ein eindeutiger Wert oC (Vc) durch Substitution der laufenden Geschwindigkeit Vc bestimmt. Übrigens ist die Einheitsausgabegröße cL (v) ein Parameter, der in dem Ausgabesteuerschalterkreis 42 zur Bestimmung der Zahl der Umdrehungen, um die der Motor 29 für die Verhältnissteuerung zu drehen ist, zu verarbeiten ist, während die Drehrichtung des Motors 29 durch das Vorzeichen der Größe oder Quantitäten (V) identifiziert wird. In dieser Hinsicht ist die Funktion <?C (V) als eine monoton abnehmende Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V gegeben. Dann wird beim Schritt 61 die eindeutige Größe oC (Vc) zusammen mit dem Vorzeichen als das Ausgangssignal ζ zum Ausgangssteuerschaltkreis 42 ausgegeben, der seinerseits das Steuersignal s zum Drehen des Motors 29 um eine Einheitswinkelverschiebung ausgibt, die dem Ausgangssignal ζ entspricht.

Beim letzten Schritt 62 der Basisschleife läuft eine Zeitperiode von etwa 50 msec ab, bevor der Programmfluß zum ersten Schritt 52 der Basisschleife geht.

Nach der vorstehenden Beschreibung ist einzusehen, daß gemäß der Ausführungsform ein Einheitskorrekturprozeß durch die aus den Schritten 52 bis 62 bestehenden Basisschleife zu wiederholen ist, bis das tatsächliche Verhältnis y- gleich dem idealen Verhältnis ^v. wird. Ein Ergebnis davon ist, daß auch dann, wenn in dem Fall, bei dem bei der Fahrzeuggeschwindigkeit d-, in Fig. 3 von dem anfänglich gesetzten Steuermodus unter f.. (V) der Steuermodus unter f_g(V) einmal vor einem folgenden prompten Wechsel zum Steuermodus unter f₂(V) ausgewählt wird, eine solche ineffektive Tätigkeit vermieden werden kann, daß das Lenkwinkel verhältnis f einmal von Null nach dem schließlich beabsichtigten Verhältnis Ύ" auf einen relativ großen positiven Wert f_g(d₃) anwächst, bevor es nach γ zurückkehrt .

Bei der vorstehenden Ausführungsform werden die charakteristischen Daten B für den Umwandlungsprozeß A in Fig. 4 im voraus in dem Speicher des Rechners 32 gespeichert. In dieser Hinsicht kann das von den Daten B erhaltene ideale Lenkwinkelverhältnis TP^' ^{um e}i^nen effizienten Gebrauch vom Speicher zu machen, günstig durch die Substitution der laufenden Fahrzeuggeschwindigkeit Vc in eine der charakteristischen Funktionen f.(V), die dann ausgewählt wird, günstig berechnet werden.

Die Fig. 8 zeigt ein Kurvendiagramm, bei dem jeweils charakteristische Kurven von verschiedenen Kontrollmoden eines Lenksystems für Fahrzeuge gemäß eines modifizierten Beispiels der bevorzugten Ausführungsform aufgezeichnet sind, wobei in Relation zur bevorzugten Ausführungsform gleiche Gegenstände mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Das Lenksystem gemäß dem modifizierten Beispiel unterschei clet sich von der bevorzugten Ausführungsform darin, daß ein Lenkwinkelverhältnis V* der Hinterräder zu den Vorderrädern exklusiv einen von sechs konstanten Werten k. unbeachtet einer Fahrzeuggeschwindigkeit V einnehmen kann, wobei der Index i eine beliebige ganze Zahl zwischen 1 bis einschließlich 6 sein kann, und/oder einen Wert einnehmen kann, der von einer charakteristischen Kurve Q₃ abhängt, die durch eine charakteristische Funktion f^(V) definiert ist.

^® Bei diesem Lenksystem ist ein Rechner 32 so ausgebildet, daß er einem Programm folgt, das ähnlich jenem der bevorzugten Ausführungsform ist, das aber so modifiziert ist, daß anstelle der Schritte 52 bis 55 nach Fig. 5 eine einzige Prozeßstufe zur Bestimmung eines idealen Lenkwinkel-Verhältnisses }**. vorgesehen ist, in dem Fall, wo ein Lenkwinkelverhältnis 7*-so vorgesehen ist, daß es nur einen

beliebigen der sechs Werte k. annehmen kann, da ein solcher tatsächlich ausgewählter Wert k. immer gleich dem idealen Verhältnis γ- ₁ ist.

Übrigens ist bei jedem der vorangegangenen Lenksysteme der im Fahrzeug befestigte Mikrocomputer 32 verwendet. In dieser Hinsicht kann anstelle des Computers 32 ein elektrischer Schaltkreis angewendet werden, der eine kompatible Funktion aufweist.

Darüber hinaus kann anstelle der Auswahlschaltereinheit 35, die durch die Druckknöpfe 36 bis 41 gebildet ist, eine kontinuierlich veränderbare Schalteinrichtung, beispielsweise vom Gleittyp verwendet werden.

Außerdem kann die vorliegende Erfindung als ein Lenksystem mit von der Lenkung hydraulisch gesteuerten Vorder- und Hinterrädern verkörpert sein, bei dem Daten über einen Lenkwinkel des Vorderrades hydraulisch übertragen werden, oder als Lenksystem verkörpert sein, bei dem Daten über einen Lenkwinkel eines Vorderrades direkt auf einen Computer mittels eines elektrischen Signals übertragen werden.

Aus der vorangegangenen Beschreibung geht hervor, daß gemäß der vorliegenden Erfindung ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Vorderrad und einem Hinterrad vorgesehen ist, bei dem das Hinterrad in Relation zu einer Lenkoperation des Vorderrades derart lenkbar ist, daß ein Lenkwinkelverhältnis des Hinterrades zum Vorderrad entsprechend einer Fahr- oder Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs variabel steuerbar ist, wodurch eine beliebige von mehreren charakteristischen Funktionen des Lenkwinkelverhältnisses durch eine manuelle Tätigkeit zum Setzen eines besonderen Lenkwinkelverhältnisses entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit frei auswählbar ist. Als Ergebnis kön-

nen optimale Lenkungssteuermoden im Hinblick auf den Pahrzustand des Fahrzeugs erzielt werden, die in Übereinstimmung mit subjektiven Faktoren, beispielsweise der Vorliebe oder der körperlichen Konstitution eines Fahrers während der Fahrt auszuwählen sind, sowie objektive Faktoren, wie beispielsweise Straßenzustände, beispielsweise solche bei einer Fahrt entlang einer Autobahn, wodurch eine komfortable Manövrierbarkeit ermöglicht ist, während fundamentale Vorteile der Vorder- und Hinterradsteuerung beibehalten werden, beispielsweise wird die Lenkempfindlichkeit vorteilhaft scharf während der Fahrt bei relativ hohen Geschwindigkeiten, und die Drehbarkeit oder Wendefähigkeit des Fahrzeugs wird bei relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten sehr verbessert. Außerdem wird ein Verzögerungsprozeß verwendet, der es dann, wenn von einem der Steuermoden auf einen anderen gewechselt wird, einen graduellen Übergang des Lenkwinkelverhältnisses ermöglicht, so daß das Verhältnis zwischen dem gelenkten Winkel des Hinterrades und dem des Vorderrades, d.h.

des Lenkwinkelverhältnisses, mit der Zeit graduell variiert werden kann, auch dann, wenn eine Modenauswahleinrichtung während einer Kurvenbewegung betätigt wird, wodurch eine günstige und vorteilhafte Lenkungscharakteristik

erreicht wird.
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Es wurde ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Vorderrad und einem Hinterrad beschrieben, bei dem das Hinterrad in Relation zu einer Lenkoperation des Vorderrades lenkbar ist, derart, daß eine Verhältnissteuerung eines Lenkwinkelverhältnisses des Hinterrades zum Vorderrad so bewirkt wird, daß es entsprechend einer Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs variierbar ist.

Das Lenksystem ist mit einer Modenauswahleinrichtung versehen, die zur exklusiven Einstellung eines beliebigen von

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mehreren Steuermoden der Verhältnissteuerung manuell be tätigbar ist.

Das Lenksystem kann außerdem mit einer Zeitverzögerungs einrichtung zum graduellen Bewirken der VerhältnisSteuerung dann, wenn von einem der Steuermoden auf einen an deren gewechselt wird, versehen sein.

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Claims

HONDA GIKEN KOGYO KABÜSHIKI KAISHA 27-8, Jingumae 6-chome, Shibuya-ku, Tokyo, Japan Lenksystem für Fahrzeuge Patentansprüche

1. Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Vorderrad

(7) und einem Hinterrad (20), mit einem Lenkrad (1), einer Vorderradlenkeinrichtung (2, 3, 4, 5, 6) zum Lenken der Vorderräder, einer Hinterradlenkeinrichtung (12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21) zum Lenken der Hinterräder, gekennzeichnet durch eine Verhältnisänderungseinrichtung (21, 22, 24, 25, 27, 28, 29, 31) zur Änderung eines Lenkwinkelverhältnisses (^v) des Hinterrades zum Vorderrad, eine Steuereinrichtung (32, 42) zur Steuerung der Verhältnisänderungseinrichtung, eine Verhältniserfassungseinrichtung (33, 34, 32) zur Erfassung des Lenkwinkelverhältnisses, wobei die Verhältniserfassungseinrichtung mit der Steuereinrichtung (32, 42) zusammenarbeitet, und durch eine Geschwindigkeitserfassungseinrich-

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tung (33) zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, wobei die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung mit der Steuereinrichtung zusammenarbeitet, in welcher eine Verhältnissteuerung des Lenkwinkelverhältnisses so bewirkt wird, daß es in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) variierbar ist, wobei eine Modenauswahleinrichtung (35) zur beliebigen exklusiven Auswahl eines von mehreren Steuermoden der Verhältnissteuerung vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß sie manuell betätigbar und operativ mit der Steuereinrichtung verbunden ist.

2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (32, 42) ein Mikrocomputersystem (32) aufweist, das wenigstens mit einem Speicher ausgerüstet ist, wobei die Modenauswahleinrichtung (35) aufweist so viele Druckknöpfe (36 bis 41), wie Steuermoden vorhanden sind, eine mit dem Mikrocomputersystem verbundene Auswahlschaltereinrichtung und in dem Speicher gespeicherte Steuermodendaten.

3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitverzögerungseinrichtung (D) zur graduellen Ausgabe eines Steuersignals (s) aus der Steuereinrichtung (32, 42) zur Verhältnisänderungseinrichtung dann, wenn von einem der Steuermoden auf einen anderen gewechselt wird, vorgesehen ist.

4. Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (32, 42) ein Mikrocomputersystem aufweist, das wenigstens mit einem Speicher ausgerüstet ist, und daß die Zeitverzögerungseinrichtung

(D) ein in dem Speicher abgespeichertes Programm aufweist.