DE3625907C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In JP-A-59-1 26 054 sowie in JP-A-60-78 870 werden Beispiele einer herkömmlichen Vierrad-Lenkvorrichtung beschrieben, deren Steuersystem mit besonderen Schutzeinrichtungen für den Fall eines Systemausfalls oder einer Störung ausgerüstet ist. Dieses System ist derart ausgelegt, daß die Hinterräder in der Geradeaus-Stellung festgehalten werden, wenn eine Störung oder ein Ausfall in dem Steuersystem der Lenkbewegung der Hinterräder festgestellt wird. Wenn das Fahrzeug insgesamt derart ausgelegt und abgestimmt ist, daß bei niedrigen und mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten ein empfindliches Ansprechen der Lenkung erreicht wird, während eine ausreichende Richtungsstabilität bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit dadurch erreicht wird, daß das Hinterrad-Lenksystem die Hinterräder gleichsinnig zu den Vorderrädern einschlägt, so wird im Notbetrieb, wenn die Hinterräder in der Geradeaus-Stellung festgelegt sind, die Richtungsstabilität des Fahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten beeinträchtigt.

Bei Fahrzeugen ohne aktive Hinterradlenkung ist es grundsätzlich bekannt, das Fahrwerk so auszulegen, daß sich aufgrund des Eigenlenkverhaltens der Hinterräder nur eine geringe Übersteuertendenz oder eine Untersteuertendenz ergibt, so daß eine hohe Fahrstabilität erzielt wird (Reimpell, Fahrwerktechnik 1, 4. Auflage, 1978). Von einer solchen Fahrwerksauslegung ist grundsätzlich auch bei dem eingangs erörterten Stand der Technik auszugehen, da sich andernfalls bei einem Ausfall der Hinterrad-Lenkvorrichtung während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit eine gefährliche abrupte Änderung des Lenkverhaltens im Sinne eines stärkeren Übersteuerns ergäbe. Die Verringerung des Wendekreises bei niedriger Geschwindigkeit kann bei solchen aktiven Fahrzeuglenkungen nur dadurch erreicht werden, daß die Hinterräder aktiv gegensinnig zu den Vorderrädern eingeschlagen werden (DE-OS 31 24 821).

Im Prinzip ließe sich die Fahrwerkskonstruktion und die Hinterradlenkeinrichtung dadurch vereinfachen, daß man bei der Fahrwerksauslegung eine stärkere Übersteuertendenz zuläßt und diese lediglich bei höheren Geschwindigkeiten durch aktives Gegenlenken kompensiert. Bei ausfallgeschützten Lenkvorrichtungen nach dem Stand der Technik läßt sich dieser Gedanke jedoch wegen der oben erwähnten abrupten Änderung des Lenkverhaltens bei einem Störfall nicht verwirklichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ausfallgeschützte Vierrad-Lenkvorrichtung der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, daß auch im Notbetrieb bei teilweisem Systemausfall ein stabiles Lenkverhalten bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lenkvorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß werden die Hinterräder im Notbetrieb stets gleichsinnig zu den Vorderrädern eingeschlagen, so daß das Fahrzeug im Notbetrieb stets leicht zum Untersteuern neigt und daher insbesondere bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit sicher beherrschbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vierrad-Lenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung der Lenkvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3A und 3B sind Diagramme zur Veranschaulichung des Lenkverhaltens bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Lenkverhaltens der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung im Fall einer Störung;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Vierrad-Lenkvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6A und 6B sind Diagramme zur Veranschaulichung des Lenkverhaltens bei dem zweiten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Lenkverhaltens einer herkömmlichen ausfallgeschützten Lenkvorrichtung im Fall einer Störung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vierrad-Lenkvorrichtung ist in Fig. 1 bis 4 dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einer Karosserie 11, rechten und linken Vorderrädern 12R und 12L und mit rechten und linken Hinterrädern 13R und 13L. Die Vorderräder 12R und 12L sind über Arme 14R und 14L der Achsschenkelträger und über Spurstangen 15R und 15L mit den beiden Enden einer Zahnstange 16 verbunden. Die Zahnstange 16 steht mit einem Ritzel 17 in Eingriff, das über eine Lenkwelle 18 mit einem Lenkrad 19 verbunden ist. Die Zahnstange 16 und das Ritzel 17 bilden ein Lenkgetriebe 20.

Die Hinterräder 13R und 13L sind über Schräglenker 21R bzw. 21L schwenkbar an einem Hinterrad-Tragteil 22 aufgehängt. Das Tragteil 22 ist an beiden Enden mit Hilfe von Stiften 24R bzw. 24L und Gummipuffern 23R bzw. 23L elastisch an der Karosserie 11 abgestützt. Ein Differentialgehäuse 25 ist mit Hilfe nicht gezeigter Schrauben an dem Tragteil 22 befestigt und mit Hilfe eines Stiftes 27 und eines Gummipuffers 26 elastisch an der Karosserie 11 abgestützt. Die Hinterräder 13R und 13L sind über Antriebswellen 28R und 28L mit einem in dem Differentialgehäuse untergebrachten Differentialgetriebe verbunden.

Eine erste Pumpe 29 fördert Arbeitsfluid unter Druck aus einem Behälter 30. Die Lenkwelle 18 enthält ein erstes Steuerventil 31, das mit der ersten Pumpe 29 über eine Rohrleitung P₁ und mit dem Behälter 30 über eine Rohrleitung P₂ verbunden ist. Das erste Steuerventil 31 ist darüber hinaus über Rohrleitungen P₃ und P₄ mit einem an der Zahnstange 16 angeordneten Arbeitszylinder 32 verbunden. Das erste Steuerventil 31 weist vier variable Durchlässe 31a, 31b, 31c und 31d auf, deren Durchlaßquerschnitt jeweils in Abhängigkeit von der auf das Lenkrad 19 ausgeübten Lenkkraft variabel ist. Durch das erste Steuerventil 31 wird die Fluidströmung entsprechend der Bewegung des Lenkrads 19 gesteuert und das von der Pumpe 29 geförderte Arbeitsfluid dem Arbeitszylinder 32 zugeleitet. Der Arbeitszylinder 32 weist einen an der Zahnstange 16 befestigten Kolben 33 und einen den Kolben 33 aufnehmenden Zylinderkörper 34 auf. Der Kolben 33 ist in dem Zylinderkörper 34 verschiebbar und unterteilt dessen Inneres in zwei Druckkammern 35 und 36. Der Arbeitszylinder 32 verschiebt die Zahnstange 16 in der der jeweiligen Lenkrichtung entsprechenden Richtung und bewirkt so eine Lenkhilfe entsprechend der Druckdifferenz zwischen den Druckkammern 35 und 36. Die erste Pumpe 29, der Behälter 30, das erste Steuerventil 31 und der Arbeitszylinder 32 bilden zusammen ein bekanntes Servolenkungssystem 37. Das gesamte Vorderrad-Lenksystem wird gebildet durch das Servolenkungssystem 37, das Lenkrad 19, die Lenkwelle 18, das Lenkgetriebe 20, die Spurstangen 15R und 15L und die Arme 14R und 14L der Achsschenkelträger.

Eine zweite Pumpe 39 fördert Arbeitsfluid unter Druck aus einem Behälter 40. Ein Auslaß der zweiten Pumpe 39 ist über eine Einlaß-Rohrleitung P₅ mit einem zweiten Steuerventil 45 verbunden. Das zweite Steuerventil 45 ist über eine Rücklauf-Rohrleitung P₆ mit dem Behälter 40 verbunden. Weitere Rohrleitungen P₇ und P₈ verbinden das zweite Steuerventil 45 mit vier Stellgliedern 46a, 46b, 46c und 46d, die zwischen der Karosserie 11 und dem Hinterrad- Tragteil 22 angeordnet sind. Ähnlich dem ersten Steuerventil 31 steuert das zweite Steuerventil 45 die Strömung des durch die zweite Pumpe 39 unter Druck gesetzten Arbeitsfluids entsprechend der Bewegung des Lenkrads 19, und das unter Druck stehende Arbeitsfluid wird den Stellgliedern 46a, 46b, 46c und 46d zugeführt. Jedes der Stellglieder 46a, 46b, 46c und 46d ist mit der Karosserie 11 und dem Tragteil 22 über Gelenkstifte verbunden. Mit Hilfe der Stellglieder wird durch die Wirkung der unter Druck stehenden Arbeitsflüssigkeit das Tragteil 22 unter Verformung der Gummipuffer 23R und 23L um den Stift 27 gedreht. Auf diese Weise werden die Hinterräder 13R und 13L gelenkt. Eine Bypaßleitung P₉ ist zwischen die von der zweiten Pumpe 39 zu dem zweiten Steuerventil 45 führenden Einlaß-Rohrleitung P₅ und die von dem zweiten Steuerventil 45 zu dem Behälter 40 führende Rücklauf- Rohrleitung P₆ geschaltet. Die Bypaßleitung P₉ enthält ein Druckausgleichs-Durchsatzsteuerventil 50, das durch eine Steuereinheit 42 angesteuert wird.

Die Steuereinheit 42 nimmt ein Signal eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 43 auf und steuert das Durchsatzsteuerventil 50 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit. Entsprechend einem Signal der Steuereinheit 42 steuert das Durchsatzsteuerventil 50 die Druckfluidzufuhr zu dem zweiten Steuerventil 45, indem zumindest ein Teil des von der zweiten Pumpe 39 geförderten Arbeitsfluids unmittelbar in den Behälter 40 zurückgeleitet wird. Das Durchsatzsteuerventil 50, die Steuereinheit 42 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 bilden eine Durchsatzsteuereinrichtung 44. Die zweite Pumpe 39, die Durchsatzsteuereinrichtung 44, das zweite Steuerventil 45, die Stellglieder 46a, 46b, 46c und 46d, die Gummipuffer 23R und 23L, die Stifte 24R und 24L, das Tragteil 22 und die Schräglenker 21R und 21L bilden ein unterstützendes Lenksystem (Hinterradlenksystem) 47, durch das das Lenkverhalten der Hinterräder gezielt steuerbar ist.

Weiterhin ist ein Fahrzeug-Zustandssensor 41 vorgesehen, der abtastet, ob sich das Fahrzeug in einem vorgegebenen Fahrzustand befindet. Die Steuereinheit 42 ist sowohl mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 als auch mit dem Zustandssensor 41 verbunden. Die Steuereinheit 42 unterbricht die Stromzufuhr zu dem Durchsatzsteuerventil 50, so daß das Durchsatzsteuerventil vollständig geschlossen wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit außergewöhnlich niedrig ist, während sich das Fahrzeug in dem Fahrzustand befindet, oder wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit plötzlich um einen ungewöhnlich großen Betrag ändert. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt der Zustandssensor 41 bei diesem Ausführungsbeispiel einen Zündschalter 51, einen Getriebeschalter oder Sperrschalter 52, einen Kupplungsschalter 53 und einen Bremsschalter 54. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird von einem manuellen Fahrzeuggetriebe ausgegangen.

Die oben beschriebene Lenkvorrichtung arbeitet wie folgt.

Die Vorderräder 12R und 12L und die Hinterräder 13R und 13L werden entsprechend der Bewegung des Lenkrades 19 gelenkt. Das Servolenkungssystem 37 bewirkt eine Lenkhilfe für den Lenkeinschlag der Vorderräder 12R und 12L, wenn das Lenkrad 19 gedreht wird. Das unterstützende Lenksystem 47 lenkt die Hinterräder 13R und 13L entsprechend der Bewegung des Lenkrads 19. Durch das unterstützende Lenksystem 47 wird das Verhältnis des Lenkwinkels der Hinterräder 13R, 13L zum Lenkeinschlag des Lenkrads 19 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert.

Wenn das Lenkrad 19 bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit nach links gedreht wird, so erhöht das erste Steuerventil 31 die Durchlaßquerschnitte der variablen Durchlässe 31a und 31d, während der Durchlaßquerschnitt der Durchlässe 31b und 31c verringert wird, so daß eine Differenz zwischen den über die Rohrleitungen P₃ und P₄ übertragenen Fluiddrücken entsteht. Auf diese Weise erzeugt das erste Steuerventil 31 eine die Lenkung unterstützende Kraft, indem der linken Druckkammer 35 des Arbeitszylinders 33 über die Rohrleitung P₃ Druckfluid zugeführt wird, so daß die Kolbenstange 16 verschoben wird. Folglich werden die Vorderräder 12R und 12L durch das Lenkgetriebe 20 mit einer Kraft gelenkt, die der vom Lenkrad 19 übertragenen Betätigungskraft und der Kraft der Servolenkung entspricht.

Gleichzeitig erhöht das zweite Steuerventil 41 die Durchlaßquerschnitte der variablen Durchlässe 45a und 45d, während die Querschnitte der variablen Durchlässe 45b und 45c verringert werden. Entsprechend dem eine hohe Geschwindigkeit anzeigenden Signal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 43 drosselt die Steuereinheit 42 das Durchsatzsteuerventil 50 durch Verringerung des zugeführten Stromes, so daß der Durchsatz des dem zweiten Steuerventil 45 zugeführten Arbeitsfluids erhöht wird. Auf diese Weise entsteht eine große Druckdifferenz zwischen dem über die Rohrleitung P₇ übertragenen Arbeitsfluid und dem Arbeitsfluid in der Rohrleitung P₈. Da die Stellglieder 46a und 46d durch den Fluiddruck in der Rohrleitung P₇ beaufschlagt werden, wird das Tragteil 22 verhältnismäßig weit im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 1 gedreht, wobei die Gummipuffer 23R und 23L verformt werden. Im Ergebnis werden somit die Hinterräder 13R und 13L ebenso wie die Vorderräder 12R und 12L nach links eingeschlagen. Da somit bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit die Vorderräder und die Hinterräder des Fahrzeugs durch die Vierrad-Lenkvorrichtung gleichsinnig eingeschlagen werden, wird die Richtungsstabilität des Fahrzeugs bei hoher Geschwindigkeit erhöht.

Wenn das Lenkrad 19 bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit nach links gedreht wird, werden bei diesem Ausführungsbeispiel der Lenkvorrichtung die Vorderräder ebenfalls nach links eingeschlagen. Die Hinterräder werden jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit überhaupt nicht eingeschlagen, wie in Fig. 3A und 3B gezeigt ist. In diesem Fall liefert der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 ein Signal, das eine niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt. Auf dieses Signal öffnet die Steuereinheit 42 das Durchsatzsteuerventil 50 durch Erhöhung der Stromzufuhr. Daher wird die Fluidzufuhr zu dem zweiten Steuerventil 45 und zu den Rohrleitungen P₇ und P₈ durch das Durchsatzsteuerventil 50 auf 0 gedrosselt, indem die gesamte Fluidmenge durch die Bypaßleitung P₉ in den Behälter 40 abgeleitet wird. Die Stellglieder 46a, 46b, 46c und 46d bleiben daher außer Betrieb. Da somit die Hinterräder des Fahrzeugs in der Geradeausstellung gehalten werden, wird der Wendekreis bei Kurvenfahrten mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit verringert.

In Fig. 3A entspricht die Ordinate dem Verhältnis des Lenkwinkels der Hinterräder zum Lenkwinkel der Vorderräder. In Fig. 3B entspricht die Ordinate der Lenkwinkel der Hinterräder und der Querbeschleunigung G oder dem Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel der Hinterräder und dem Lenkdrehmoment. Fig. 3B ist mit Fig. 3A im wesentlichen identisch. Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Hinterräder im Bereich niedriger Geschwindigkeiten in der Geradeaustellung festgelegt. Im Bereich höherer Geschwindigkeiten werden die Hinterräder gleichsinnig mit den Vorderrädern gelenkt, d. h., die Hinterräder werden in der gleichen Richtung wie die Vorderräder eingeschlagen. Mit Vorteil werden das Lenkübersetzungsverhältnis und die Steifheit der Lenkung verhältnismäßig groß gewählt, damit bei niedrigen und mittleren Geschwindigkeiten, bei denen die Hinterräder nicht gelenkt werden, ein empfindliches Ansprechen der Lenkung erreicht wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind der Zündschalter 50, der Getriebeschalter 52 und der Kupplungsschalter 53 und der Bremsschalter 54 mit einem UND-Glied 55 der Steuereinheit 42 verbunden. Der Getriebeschalter oder Inhibitschalter 52 erzeugt ein AUS-Signal, wenn sich das Getriebe in einer anderen Stellung als in der Neutralstellung befindet. Der Kupplungsschalter 53 erzeugt ein AUS-Signal, wenn das Kupplungspedal nicht betätigt ist. Der Bremsschalter 54 erzeugt ein AUS-Signal, wenn das Bremspedal unbetätigt ist. Wenn sich das Fahrzeug im Fahrzustand befindet, nimmt das UND-Glied 55 daher von jedem der Schalter 51 bis 54 ein EIN-Signal auf, so daß an seinem Ausgang ein logisches Signal H erzeugt wird. Das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 43 wird durch einen Digital-Analog-Wandler 56 in ein analoges Signal umgewandelt und einem Komparator 55 zugeführt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich einem vorgegebenen Wert (V_c) ist, so liefert der Komparator 57 ein logisches Signal H. Die H-Signale des Komparators 57 und des UND-Gliedes 55 gelangen an ein NICHT-UND-Glied 58, das seinerseits ein logisches Signal L an ein ODER-Glied 59 übermittelt. In diesem Fall ist es möglich festzustellen, daß das Hinterradlenksystem 47 fehlerfrei arbeitet. Wenn der Komparator 57 das Signal L an das NICHT-UND-Glied 58 übermittelt, während sich das Fahrzeug im Fahrzustand befindet, liefert das NICHT-UND-Glied 58 das Signal H an das ODER-Glied 59. In diesem Fall ist es möglich festzustellen, daß ein Fehler in dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 aufgetreten ist oder eine elektrische Leitung zur Übermittlung des Signals von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 unterbrochen ist. Wenn das ODER-Glied 59 das Signal H von dem NICHT-UND-Glied 58 aufnimmt, so wird das logische Signal H an eine Ventil-Steuerschaltung 60 übermittelt. Auf dieses Signal wird das Durchsatzsteuerventil 50 durch Unterbrechung der Stromzufuhr zu dem Durchsatzsteuerventil im gedrosselten Zustand gehalten. Daher wird die Fluidmenge, die dem zweiten Steuerventil 45 und den Rohrleitungen P₇ und P₈ zugeführt wird, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, so daß das Lenkwinkelverhältnis auf einem konstanten Wert (K) gehalten wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Auf diese Weise kann die Lenkvorrichtung die Richtungsstabilität des Fahrzeugs in dem besonders gefahrenträchtigen Berich hoher Geschwindigkeiten aufrechterhalten, indem die Vorderräder und Hinterräder des Fahrzeugs gleichsinnig gelenkt werden. Dabei wird eine gewisse Vergrößerung des Kurvenradius bei niedriger und mittlerer Fahrgeschwindigkeit in Kauf genommen.

In eienr Meßwertaufnahme- und Halteschaltung 61 der Steuereinheit 41 werden die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 über den Digital-Analog-Wandler 56 übermittelten Geschwindigkeitsdaten vorübergehend gespeichert. In regelmäßigen Zeitintervallen, synchron mit einem nicht gezeigten Taktsignal, überträgt die Meßwertaufnahme- und Halteschaltung 61 die gespeicherten Geschwindigkeitsdaten in ein Register 62 und speichert gleichzeitig einen neuen Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit. Auf diese Weise wird das Geschwindigkeitssignal durch die Meßwertaufnahme und Halteschaltung 61 in regelmäßigen Zeitintervallen aufgenommen, und der jeweilige letzte Geschwindigkeitswert wird in der Halteschaltung gespeichert, während der vorletzte Wert in dem Register 62 gespeichert wird. Die Meßwertaufnahme- und Halteschaltung 61 und das Register 62 sind mit einem Differenzverstärker 63 verbunden. Der Differenzverstärker 63 ermittelt eine Differenz zwischen dem in der Halteschaltung 61 gespeicherten jüngsten Geschwindigkeitswert und dem in dem Register 62 gespeicherten vorletzten Geschwindigkeitswert und übermittelt ein dieser Geschwindigkeitsdifferenz entsprechendes Signal an einem Komparator 64. Die auf diese Weise ermittelte Geschwindigkeitsdifferenz entspricht dem Betrag der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit während des Meßintervalls. Wenn der Betrag der Geschwindigkeitsänderung in diesem Zeitintervall größer oder gleich einem vorgegebenen Wert Δ V ist, kann angenommen werden, daß der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 eine Störung aufweist oder daß der Signalübermittlungsweg von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 43 gestört ist. Wenn die Geschwindigkeitsdifferenz größer oder gleich dem vorgegebenen Wert Δ V ist, liefert der Komparator 64 daher das logische Signal H an das ODER-Glied 59, so daß das ODER-Glied das logische Signal H an die Ventil-Steuerschaltung 60 übermittelt. Auf dieses Signal unterbricht die Steuerschaltung 60 die Stromzufuhr zu dem Durchsatzsteuerventil 50, so daß das Durchsatzsteuerventil im gedrosselten Zustand gehalten wird. Auch in diesem Fall wird daher die Fluidzufuhr zu dem zweiten Steuerventil 45 und zu den Rohrleitungen P₇ und P₈ unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, und das Lenkwinkelverhältnis wird konstant auf dem Wert K gehalten, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Somit werden durch die Lenkvorrichtung die Vorderräder und die Hinterräder des Fahrzeugs gleichsinnig gelenkt, so daß eine ausreichende Stabilität des Fahrzeugs im hohen Geschwindigkeitsbereich aufrechterhalten bleibt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Diese Lenkvorrichtung ist derart ausgelegt, daß die Hinterräder 13R und 13L des Fahrzeugs bei niedriger Fahrgeschwindigkeit gegensinnig zu den Vorderrädern gelenkt werden.

Gemäß Fig. 5 ist in den Rohrleitungen P₇ und P₈, die das zweite Steuerventil 45 mit den Stellgliedern 46a, 46b, 46c und 46d verbinden, ein Richtungswählventil 72 angeordnet, das mit einer Treiberschaltung 71 verbunden ist. Jede der Rohrleitungen P₇ und P₈ ist in einen ersten Abschnitt, der von dem zweiten Steuerventil 45 zu dem Richtungswählventil 72 führt, und einen zweiten Abschnitt unterteilt, der von dem Richtungswählventil 72 zu den Stellgliedern 46a, 46b, 46c und 46d führt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, weist das Richtungswählventil 72 drei verschiedene Ventilstellungen I, II und III auf. In derersten Ventilstellung I sind die ersten und zweiten Abschnitte der Rohrleitungen P₇ miteinander verbunden, und der erste Abschnitt der Rohrleitung P₈ ist mit dem zweiten Abschnitt dieser Rohrleitung verbunden. In der Ventilstellung II sind die jeweiligen ersten und zweiten Abschnitte der beiden Rohrleitungen P₇ und P₈ voneinander getrennt. In der Ventilstellung III ist der erste Abschnitt der Rohrleitung P₇ mit dem zweiten Abschnitt der Rohrleitung P₈ verbunden, während der erste Abschnitt der Rohrleitung P₈ mit dem zweiten Abschnitt der Rohrleitung P₇ verbunden ist. Das Richtungswählventil 72 wird durch die Treiberschaltung 71 entsprechend dem Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 43 angesteuert, der mit der Treiberschaltung 71 verbunden ist. Wie in Fig. 6A und 6B gezeigt ist, ermöglicht das Richtungswählventil 72 bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit eine Verringerung des Wendekreises durch gegensinnigen Einschlag der Vorderräder und der Hinterräder, während bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit durch gleichsinnigen Einschlag der Vorderräder und der Hinterräder eine erhöhte Stabilität der Lenkung erreicht wird.

Wenn in dem Steuersystem der Durchsatzsteuereinrichtung 44 des Hinterradlenksystems 47 durch Überwachung der Signale des Zustandssensors 41 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 43 in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Fehler festgestellt wird, so unterbricht die Ventil-Steuerschaltung 60 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht nur die Stromzufuhr zu dem Durchsatzsteuerventil 50, sondern stellt darüber hinaus das Richtungswählventil 72 fest auf die erste Ventilstellung I ein, indem sie ein entsprechendes Signal an das Richtungswählventil 72 liefert. Daher werden im Fall einer Störung jeweils die ersten und zweiten Abschnitte der Rohrleitung P₇ und P₈ miteinander verbunden, so daß die Hinterräder stets in der gleichen Richtung wie die Vorderräder eingeschlagen werden. Bei normalem, störungsfreiem Betrieb des Hinterradlenksystems ergibt sich bei diesem Ausführungsbeispiel das in Fig. 6A und 6B veranschaulichte Lenkverhalten, während die Lenkvorrichtung im Fall einer Störung das in Fig. 4 gezeigte Lenkverhalten aufweist.

Die Erfindung ist auch bei Fahrzeugen mit automatischem Getriebe anwendbar. In diesem Fall weist der Zustandssensor 41 beispielsweise anstelle des Kupplungsschalters 53 einen Parkbremsschalter auf. Das System zur Ermittlung von Fehlern kann in der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung allgemein derart ausgelegt sein, daß Störungen oder Ausfälle in ein oder mehreren Baugruppen des Hinterradlenksystems abgetastet werden.

Claims (10)

1. Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Vorderradlenksystem (20, 32), einem Hinterradlenksystem (22, 46a-46d), einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (43), einer Steuereinrichtung (60) zur Steuerung des Einschlagwinkels und der Einschlagrichtung der Hinterräder (13L, 13R) des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Überwachungseinrichtung (41, 55, 57-59, 61-64) zur Abtastung einer Störung in dem Hinterradlenksystem, der Steuereinrichtung und/oder dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und zur Umschaltung der Steuereinrichtung auf Notbetrieb im Fall einer Störung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (60) das Hinterradlenksystem (22, 46a-46d) im Notbetrieb derart ansteuert, daß die Hinterräder (13L, 13R) stets in der gleichen Richtung wie die Vorderräder (12L, 12R) eingeschlagen werden.

2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (60) im Normalbetrieb des Verhältnis des Lenkwinkels der Hinterräder zum Lenkwinkel der Vorderräder in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert und dieses Verhältnis im Notbetrieb auf einen vorgegebenen, von 0 verschiedenen konstanten Wert festlegt.

3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hinterradlenksystem Stellmittel mit wenigstens einem hydraulischen Stellglied (46b, 46c) zum Einschlag der Hinterräder nach rechts und wenigstens einem Stellglied (46a, 46d) zum Einschlag der Hinterräder nach links, eine Druckfluidquelle (39), ein das Druckfluid von der Druckfluidquelle (39) aufnehmendes Steuerventil (45) zur Steuerung der Druckfluidzufuhr zu den Stellmitteln in Abhängigkeit von der Bewegung des Lenkrads (19) des Fahrzeugs und ein durch die Steuereinrichtung (60) angesteuertes Drosselventil (50) zur Steuerung des Druckfluiddurchsatzes von der Druckfluidquelle (39) zu den Stellmitteln aufweist.

4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung einen Zustandssensor (41) zur Abtastung eines vorgegebenen Fahrzustands des Fahrzeugs und zur Erzeugung eines entsprechenden Fahrzustandssignals, eine erste Prüfeinrichtung (57, 58) zur Erzeugung eines ersten Prüfsignals, wenn das Fahrzustandssignal vorliegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein erster vorgegebener Wert (V_c) ist, und einen Signalgeber (59) zur Erzeugung eines Signals zum Umschalten auf Notbetrieb bei Vorliegen des ersten Prüfsignals aufweist.

5. Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung eine zweite Prüfeinrichtung (61-64) aufweist, die ein zweites Prüfsignal erzeugt, wenn der Betrag der innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls eingetretenen Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein zweiter vorgegebener Wert (Δ V) ist, und daß der Signalgeber (59) das Signal zum Umschalten auf Notbetrieb erzeugt, wenn wenigstens eines der ersten oder zweiten Prüfsignale vorliegt.

6. Lenkvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzustandssensor (41) einen ersten Fühler (51) zur Erzeugung eines ersten Signals, wenn der Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist, einen zweiten Fühler (52, 53) zur Erzeugung eines zweiten Signals, wenn beim Getriebe des Fahrzeugs ein Gang eingelegt und eingekuppelt ist, und einen dritten Fühler (54) zur Erzeugung eines dritten Signals, wenn die Bremse des Fahrzeugs gelöst ist, sowie ein UND-Glied (55) aufweist, das bei gleichzeitigem Vorliegen der ersten bis dritten Fühlersignale das Fahrzustandssignals erzeugt.

7. Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Prüfeinrichtung einen ersten Komparator (57) zum Vergleich der Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem ersten vorgegebenen Wert (V_c) und ein mit dem ersten Komparator und dem UND-Glied (55) des Zustandssensors (41) verbundenes logisches Glied (58) zur Erzeugung des ersten Prüfsignals aufweist und daß die zweite Prüfeinrichtung Mittel (61-63) zur Abtastung der augenblicklichen Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit in regelmäßigen Zeitintervallen und zur Ermittlung der jeweiligen Differenz zwischen den unmittelbar nacheinander abgetasteten Geschwindigkeitswerten sowie einen zweiten Komparator (64) zum Vergleich dieser Differenz mit dem zweiten vorgegebenen Wert (Δ V) aufweist und daß der Signalgeber (59) ein ODER-Glied ist.

8. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (60) die Hinterräder des Fahrzeugs im Normalbetrieb bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit in der gleichen Richtung wie die Vorderräder einschlägt.

9. Lenkvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (60) die Hinterräder im Normalbetrieb bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit in der Geradeaus-Stellung hält.

10. Lenkvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (60) die Hinterräder im Normalbetrieb bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit entgegengesetzt zu den Vorderrädern einschlägt.