DE3610463A1

DE3610463A1 - Vorder- und hinterradlenkeinrichtung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3610463A1
Application number: DE19863610463
Authority: DE
Inventors: Yoshimi Furukawa; Tetsuro Hamada; Yoshimichi Kawamoto; Mitsuya Utsunomiya Tochigi Serizawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1986-10-09
Also published as: GB8607767D0; FR2579553A1; GB2173460A; GB2173460B; JPS61220974A

Description

VORDER- UND HINTERRADLENKEINRICHTUNG FUR FAHRZEUGE

Die Erfindung betrifft eine Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung zum variablen Steuern des Lenkwinkels der Hinterräder in Beziehung zum Lenkwinkel der Vorderräder.

Es sind kürzlich Lenkeinrichtungen für Fahrzeuge vorgeschlagen worden, bei denen die Hinterräder in bezug auf die Vorderräder entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert werden (vgl. P 36 02 071; P 36 02 141, P 36 02 042; P 36 02 031; P 36 02 140 und P 36 02 033). Bei diesen Einrichtungen werden im allgemeinen die Hinterräder im Hochgeschwindigkeitsbereich mit gleicher Phasenbeziehung oder überhaupt keiner Phasenbeziehung gesteuert, während diese im Niedergeschwindigkeitsbereich mit entgegengesetzter Phasenbeziehung gesteuert werden. Falls gewünscht, kann die mathematische Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit für den Lenkwinkel der Hinterräder entsprechend der Fahrzeugbeschleunigung oder manuell modifiziert oder sogar manuell festgesetzt werden.

Infolgedessen werden der minimale Dreh- bzw. Wendewinkel und die Innenradiusdifferenz des Fahrzeuges drastisch reduziert als auch die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs, insbesondere im Niedergeschwindigkeitsbereich, beim Fahren des Fahrzeugs in die Garage, beim Fahren des Wagens durch enge, gewundene Gassen und bei der Ausführung einer Wende wesentlieh verbessert, und zwar mit dem zusätzlichen Vorteil der Verbesserung der dynamischen Seitenempfindlichkeit des Fahrzeugs im Hochgeschwindigkeitsbereich, z. B. beim Wechseln der Fahrspuren.

Da jedoch die seitliche Versetzung eines Fahrzeuges sich als ein integrierter Wert des Lenkwinkels ergibt, ist eine vorteilhafte Fahrzeugsteuerung manchmal mit Schwierigkeiten

verbunden, falls der Fehler im Hinblick auf den erfaßten, tatsächlichen Lenkwinkel unangemessen hoch ist.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung für Fahrzeuge vorzuschlagen, die ein hervorragendes Fahrverhalten infolge einer exakten Steuerung des Lenkwinkels der Hinterräder ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

So sieht die Erfindung eine für Fahrzeuge vorgesehene Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung vor, die eine variable Steuerung des Lenkwinkelverhältnisses der Hinterräder bezüglich dem Lenkwinkel der Vorderräder in Abhängigkeit v..on der Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht und dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Stellglied zum Lenken der Hinterräder vorgesehen ist, das eine mechanische Drehzahluntersetzungseinrichtung aufweist, und daß eine von der Drehzahluntersetzungseinrichtung an ihrem Hinterradende vorgesehene Verschiebung bzw. Versetzung als Steuereingangsgröße für eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Stellgliedes erfaßt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruches 2.

Infolge der Verwendung einer Größe, die den tatsächlichen Lenkwinkel der Hinterräder wiedergibt, werden Fehler, die sich sonst beispielsweise aus Funktionsfehlern, einer elastischen Durchbiegung oder einem Spiel des für die Lenkung der Hinterräder vorgesehenen Stellgliedes ergeben, beseitigt. Demzufolge kann eine stabile und exakte Steuerung des Lenkwinkels der Hinterräder erzielt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die den allgemeinen, grundlegenden Aufbau eines Fahrzeugs wiedergibt, das mit einer Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung ausgestattet ist, bei der die Erfindung Anwendung findet;

Fig. 2 ein funktionelles Blockdiagramm des am

Fahrzeug befestigten Computers und

Fig. 3 ein Diagramm, das die charakteristischen

Eigenschaften der Lenkwinkelverhältnisfunktionen des obigen Ausführungsbeispieles

wiedergibt.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispieles einer Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung, bei der die Erfindung Anwendung findet. Eine Lenkwelle 2 eines Lenkrades 1 steht mit einem Zahnstangengetriebe 3 in Verbindung, wobei zwei Spurstangen 5 mit den beiden Enden einer Zahnstange 4 des Zahnstangengetriebes 3 gekoppelt sind. Mit den äußeren Enden der Spurstangen stehen zwei Spurstangenhebel 6 in Verbindung, die die Vorderräder 7 derart abstützen, daß die Vorderräder 7 in bekannter Weise in die vom Lenkrad 1 bestimmte Richung gelenkt werden können.

Bei den Hinterrädern 12 ist in gleicher Weise wie bei den Vorderrädern 7 ein Zahnstangengetriebe 8 in seitlicher Richtung angeordnet, wobei die beiden Enden der Zahnstange 9 des Zahnstangengetriebes 8 mit Spurstangen 10 in Verbindung stehen. Die äußeren Enden der Spurstangen 10 sind mit Spurstangenhebelnll verbunden, die dann wieder die Hinterräder 12 abstützen. Die Ritzelwelle des Getriebes 8 ist mit einer Ausgangs- bzw. Abtriebswelle eines Motors 13 verbunden. Demzufolge werden die Hinterräder 12 durch die Antriebskraft des

Motors 13 gelenkt.

Ferner sind zwei Verschiebungs- bzw. Lagesensoren 14 und 15 vorgesehen, die z. B. aus Potentiometern oder Differentialübertragern bestehen können. Der Lagesensor 14 ist zwischen dem Gehäuse des Getriebes 3 und der Zahnstange 4 für die Vorderräder vorgesehen, der Lagesensor 15 hingegen zwischen dem Gehäuse des Getriebes 8 und der Zahnstange 9 für die Hinterräder 12. Auf diese Weise können die Verschiebungen bzw. Verstellungen der Zahnstangen 4 und 9 als Größen erfaßt werden, die die tatsächlichen Lenkwinkel wiedergeben. Die Ausgangsgrößen dieser Lagesensoren 14 und 15 stehen mit einer Regelbzw. Steuereinrichtung 16 in Verbindung. Ferner stehen mit der Steuereinrichtung 16 die Ausgangsgröße eines Fahrzeuggeschwindigkeitsensors 17, der z. B. an den nj-cht-angetriebenen Rädern vorgesehen ist, sowie die Ausgangsgröße eines Drucktastenwahlschalters 18 in Verbindung.

Die Steuereinrichtung 16 ist mit einem Computer 19 (Fig. 2) ausgestattet, der die Drehung der Ausgangswelle des Motors 13 durch Zufuhr eines geeigneten, der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Antriebssignals über eine Ausgangssteuereinrichtung 20 steuert, und zwar in Abhängigkeit von den Signalen, die von den Lagesensoren 14 und 15 zum Erfassen der Lenkwinkel der Vorder- und Hinterräder und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 17 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt werden.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 die Funktion des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert.

Fig. 2 zeigt den funktioneilen Aufbau des Computers 19. Das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 17 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeitssignal wird als ein bestimmtes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal u dem Computer 19 zugeführt. Dieses

Fahrzeuggeschwindigkeitssignal u wird durch einen Unirechnungsprozeß (a) in ein vorbestimmtes Lenkwinkelverhä1tnissignal f(u) umgewandelt. Die mathematische Funktion, die dieses Lenkwinkelverhältnissignal f(u) vorgibt, wird aus einer Vielzahl von mathematischen Funktionsdaten f,, f„» ··· ausgewählt, die in dem Speicher (b) abgespeichert ist, oder mit anderen Worten, die anhand des Wahlschalters 18 ausgewählte Auswahlinformation wird mittels eines Auswahlprozesses (d) dem Umrechnungsprozeß (a) dargeboten und eine der mathematischen Funktionsdaten f,, f„, ..., die einer Vielzahl von in Fig. 3 gezeigter Kurven oder einer Vielzahl vorbestimmter Arten von Steuerwinkelverhältnisfunktionen IK, 2K, ... nK entsprechen, wird ausgewählt. Diese unterschiedlichen Arten entsprechen den jeweiligen Drucktasten 21 bis 24 des Wahlschalters 18.

Die Steuerwinkelverhältnisfunkt ion wird somit im Umrechnungsprozeß (a) bestimmt, und der Ziel- bzw. Sollwert y~ für den Lenkwinkel der Hinterräder in bezug auf den tatsächlichen Lenkwinkel x, der von dem Lagesensor 14 für die Vorderräder erhalten wird, ergibt sich zu:

y₀ r xf(u) .

Unterdessen erfaßt der Lenkwinkel- bzw. Lagesensor 15 für die Hinterräder die Verschiebung der Zahnstange 9, wobei dessen Ausgangsgröße genau dem tatsächlichen Lenkwinkel der Hinterräder entspricht. Das Ergebnis der vom Lagesensor vorgenommenen Erfassung wird dem im Computer ablaufenden Vergleichsprozeß (c) als ein tatsächlicher Lenkwinkeldatenwert y für die Hinterachse zugeführt. Auf der Grundlage des Hinterrad-Lenkwinkeldatenistwerts y und des Sollwerts y_n für den Lenkwinkel der Hinterräder wird eine relative Differenz Ay = y - y_n im Vergleichsprozeß (c) erhalten. Diese

Differenz Ay wird vom Computer 19 in die Ausgangssteuereinrichtung 20 eingegeben, um den erforderlichen Lenkwinkel der Hinterräder zu erzielen. Das ausgangsseitige Ende dieser Ausgangssteuereinrichtung 20 steht mit dem Motor 13 in Verbindung und führt diesem ein Steuersignal s zu, das der Differenz Ay entspricht. Der Motor 13 wird in eine Richtung angetrieben, wodurch der der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Lenkwinkel der Hinterräder erreicht wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Arten bzw. Eigenschaften der Lenkwinkel verhältnisfunkt ionen der Fahrzeuggeschwindigkeit so ausgewählt, daß diese anhand einer Vielzahl von Kurven ausgedrückt werden können, die von einer nk entsprechenden Kurve in gegenseitig paralleler Weise abgezweigt sind. Die Kurven auf der Seite der Kurve Ik stellen eine sportliche Fahrweise dar, während die Kurven mit hohen Zahlen eine leichtere Fahrweise darstellen.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die verschiedenen, vom Computer 19 durchgeführten Prozesse anhand eines bestimmten Programms (Software) ausgeführt, das z. B. in einem Speicherbereich des Computers 19 abgespeichert ist. Jedoch kann auch eine elektrische Schaltung verwendet werden, die die gleiche Funktionsweise zur Ausführung der gleichen Prozesse aufweist. Der Auswahlschalter kann anstatt als Drucktastenschalter, wie beim obigen Ausführungsbeispiel, ebenso als Schiebeschalter ausgebildet werden, der eine kontinuierliche Änderung vorsieht.

Die Erfindung ist ferner nicht auf das obige Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern kann auch bei Sensoren zum Erfassen des tatsächlichen Lenkwinkels der Hinterräder zum Zwecke der Rückkopplungsregelung der Vorder- und Hinterradlenkeinrichtungen Anwendung finden, bei denen die Vorder-

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und Hinterräder hydraulisch gesteuert werden und die vordere Lenkwinkelinformation durch den hydraulischen Druck übertragen wird, und bei denen an den Hinterrädern ein mechanischer Aufbau zur Änderung des Lenkwinkelverhältnisses vorgesehen ist, so daß die Hinterräder durch eine Drehkraft gelenkt werden können, die mechanisch von den Vorderrädern übertragen wird. Ebenso kann die Geschwindigkeit- bzw. Drehzahluntersetzungseinrichtung des Stellgliedes zum Lenken der Hinterräder aus anderen mechanischen Einrichtungen, wie z. B, Schrauben, bestehen, die keine Störung des Lenkwinkels der Hinterräder seitens äußerer Kräfte hervorrufen.

Da gemäß der Erfindung der Fehler bei der Steuerung des Lenkwinkels der Hinterräder minimiert wird, können die Annehmlichkeiten einer Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung sichergestellt werden, da sich im Hochgeschwindigkeitsbereich eine günstige Lenkreaktion ergibt und im Niedergeschwindigkeitsbereich die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs vorteilhaft ist.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. ¥eickmannj Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel 8000 MÜNCHEN 86 2 7. NIfZ 1986 POSTFACH 860 820 MÖHLSTRASSE 22 TELKFON (039) 98 C3 52 TELEX 5 22621 TFLIiGRAMM PATF.NTW.ICKMANN MÜNCHEN' Kä HOlTDA GIEBIT ZOGYO EABUSHIEI EAISHA 1-1, Miiiamiaoyaina 2-ch.ome, Minato-ku Tokyo / Japan VORDER- UND HINTERRADLENKEINRICHTUNG FUR FAHRZEUGE Patentansprüche:

1. Vorder- und Hinterradlenkeinrichtung zum variablen Steuern des Lenkwinkels der Hinterräder unter Bezug auf den Lenkwinkel der Vorderräder und die Fahrzeuggeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet , daß ein Stellglied (8) zum Lenken der Hinterräder vorgesehen ist, das eine mechanische Drehzahluntersetzungseinrichtung (9) aufweist, und daß ein Sensor (15) zum Erfassen der von der Drehzahluntersetzungseinrichtung an ihrem Hinterradende vorgesehenen Verschiebung angeordnet ist, dessen Ausgangsgröße als Steuereingangsgröße für eine Steuereinrichtung (16) zum Ansteuern des Stellgliedes (8) dient.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehzahluntersetzungseinrichtung ein Zahnstangengetriebe (8) aufweist und daß ein Lagesensor (15) zum Erfassen der Verschiebung der Zahnstange (9) des Zahnstangengetriebes (8) vorgesehen ist.