DE3633342C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit Vorder- und Hinterradlenkung, insbesondere Vierradlenkung, welche die Vorder- und Hinterräder mit gleichsinnigem, an den Hinter­ rädern jedoch im Vergleich zu den Vorderrädern vermindertem Lenkausschlag zu steuern gestattet, wobei die Einschlag­ geschwindigkeit der Hinterräder bei zunehmender Einschlag­ geschwindigkeit der Vorderräder steigt.

In der DE-OS 31 24 821 wird ein Personenkraftfahrzeug mit einer solchen Lenkung beschrieben. Die zusätzliche Lenkung der Hinterräder dient dazu, um insbesondere bei höheren Kurvengeschwindigkeiten ohne entsprechende Drehung des Fahrzeuges um seine Hochachse einen größeren Schräglaufwinkel der Hinterräder zu ermöglichen. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten liegt nämlich die Schnittlinie zwischen der Radebene und der Ebene der Fahrbahn im Bereich der jewei­ ligen Radaufstandsfläche auch bei idealer Lenkungsgeometrie des Fahrzeuges nicht exakt tangential zum Kurvenzentrum, weil ein mehr oder weniger großer Schlupf in Fahrzeugquer­ richtung auftritt. Aufgrund dieses Schlupfes bildet die genannte Schnittlinie vielmehr mit einer durch die Radauf­ standsfläche hindurchgeführten Tangente zum Zentrum der jeweils durchfahrenen Kurve einen Winkel, wobei die Schnitt­ linie die Tangente in Fahrtrichtung zur Kurveninnenseite hin durchsetzt. Dieser als Schräglaufwinkel bezeichnete Winkel stellt sich bei höheren Fahrgeschwindigkeiten an ungelenkten Hinterrädern dadurch ein, daß das Fahrzeug etwas driftet und sich dabei geringfügig um seine Hochachse dreht, beispielsweise dadurch, daß das Fahrzeugheck etwas zur Kurven­ außenseite hin auswandert. Bei dem in der DE-OS 31 24 821 beschriebenen Fahrzeug kann der notwendige Schräglaufwinkel der Hinterräder durch die zusätzliche Lenkung der Hinter­ räder erzielt werden, d.h. der Schräglaufwinkel der Hinter­ räder kann sich also in diesem Falle ohne zusätzliche Drehung des Fahrzeuges um seine Hochachse einstellen.

Um eine Anpassung der Hinterradlenkung an die jeweiligen Fahrtumstände zu ermöglichen, ist nach der DE-OS 31 24 821 vorgesehen, daß zwischen dem Lenkwinkel der Vorderräder und dem Lenkwinkel der Hinterräder ein von der Fahrgeschwin­ digkeit abhängiges Proportionalitätsverhältnis vorliegen soll. Die Steuerung der Hinterräder erfolgt also simultan mit der Steuerung der Vorderräder, lediglich das Verhältnis der Lenkwinkel ändert sich in Abhängigkeit von der Fahrgeschwin­ digkeit.

Bei dem Versuchsfahrzeug CUE-X der Firma NISSAN ist vorge­ sehen, die Hinterräder in Abhängigkeit von der Querbeschleu­ nigung des Fahrzeuges auszulenken.

Sowohl bei der in der DE-OS 31 24 821 beschriebenen Steuerung als auch bei dem Versuchsfahrzeug CUE-X der Firma NISSAN wird durch die Hinterradsteuerung der Neigung des Fahrzeugheckes, bei schnell gefahrenen Kurven nach außen auszuwandern, entgegen­ gewirkt. Dadurch wird dem Fahrer die Beherrschung des Fahrzeuges vor allem bei plötzlichen Spurwechseln bei schneller Fahrt oder auf sogenannten Wedelstrecken deutlich erleichtert.

Jedoch bleibt unberücksichtigt, daß sich das Lenkverhalten des Fahrzeuges grundsätzlich ändert, falls aufgrund eines Defektes der Hinterradlenkung mit in Geradeausstellung festgehaltenen Hinterrädern weitergefahren werden muß. In diesem Falle muß also der Fahrer mit völlig anderen Lenkreaktionen des Fahrzeuges rechnen. Dies kann zu gefähr­ lichen Situationen führen.

Bei Schwerlast-Sonderfahrzeugen, beispielsweise solchen zum Transport von Großraketen, Schiffsrümpfen od.dgl., ist eine sogenannte Allradlenkung üblich, bei der die Vorderräder und Hinterräder jeweils in einander entgegengesetzten Drehrich­ tungen ausgelenkt werden. Dadurch wird die Wendigkeit des Fahrzeuges erhöht, d.h. das Fahrzeug besitzt im Vergleich zu seiner Größe einen äußerst geringen minimalen Wendekreis­ durchmesser. Entsprechende Lenkungen wurden auch bereits bei Vierradfahrzeugen konzipiert und z.B. bei Baufahrzeugen serienmäßig verwirklicht, insbesondere in Form von sogenannten Knickgelenkfahrzeugen, bei denen die vordere, mit der Vorder­ achse fest verbundene Fahrzeughälfte und die hintere, mit der Hinterachse fest verbundene Fahrzeughälfte mittels eines Gelenkes mit zur Fahrzeughochachse paralleler Gelenkachse verbunden sind.

In der DE-OS 35 06 048 wird nun ein Vierradfahrzeug, insbeson­ dere ein Personenkraftwagen, mit Vierradlenkung beschrieben, bei der die Hinterräder bei sehr langsamer Fahrt gegensinnig zu den Vorderrädern und bei schnellerer Fahrt gleichsinnig zu den Vorderrädern ausgelenkt werden. Dadurch soll bei höherer Fahrgeschwindigkeit die Beherrschbarkeit des Fahrzeuges verbessert werden, während bei geringerer Fahrgeschwindigkeit, wie sie insbesondere bei Rangiermanövern auftritt, ein sehr geringer Wendekreis angestrebt wird.

Im Zusammenhang mit der gegensinnigen Steuerung von Vorder- und Hinterrädern bei langsamer Fahrt ist in der DE-OS 35 06 048 vorgesehen, daß sich der jeweilige - zum Lenkausschlag der Vorderräder gegengleiche - Lenkausschlag der Hinterräder erst allmählich entsprechend den vom Fahrzeug zurückgelegten Weg einstellt. Dadurch soll die Beherrschbarkeit des Fahrzeuges zwischen Hindernissen erleichtert werden. Wenn nämlich die Hinterräder in entgegengesetzter Richtung zu den Vorderrädern ausgelenkt werden, so wird das Fahrzeugheck bei Vorwärtsfahrt im Vergleich zu einem Fahrzeug, dessen Hinterräder in Gerade­ ausstellung stehen, zur Kurvenaußenseite hin ausscheren. Dies kann insbesondere dann zu Schwierigkeiten führen, wenn das Fahrzeug aus Parklücken heraus- bzw. zwischen eng benachbarten Pfosten hindurchgefahren werden muß.

Abgesehen davon, daß die in der DE-OS 35 06 048 dargestellte Vierradlenkung ein stark gewöhnungsbedürftiges Lenkverhalten des Fahrzeuges verursacht, muß wiederum mit einem erheblich veränderten Lenkverhalten für den Fall gerechnet werden, daß aufgrund einer Störung der Lenkung mit in Geradeaus­ stellung festgehaltenen Hinterrädern weitergefahren werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein mit Vorder- und Hinterradlenkung, insbesondere mit Vierradlenkung, versehenes Kraftfahrzeug zu schaffen, dessen Lenkverhalten nur wenig gewöhnungsbedürftig ist und keine grundsätzliche Änderung erfährt, falls einmal aufgrund eines Defektes der Hinterrad­ lenkung mit in Geradeausstellung festgehaltenen Hinterrädern weitergefahren werden muß.

Diese Aufgabe wird bei einem Kraftfahrzeug der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Lenkbewegung der Hinterräder der Lenkbewegung der Vorderräder mit einer variablen Totzeit folgt, welche mit zunehmender Einschlag­ geschwindigkeit der Vorderräder abnimmt, wobei der Lenkausschlag der Hinterräder von der Querbeschleunigung des Fahrzeuges beeinflußt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Hinterradlenkung mit zu den Vorderrädern gleichsinniger Auslenkung der Hinterräder im wesentlichen nur dann deutliche Vorteile mit sich bringt, wenn bei hoher Fahrgeschwindigkeit aufgrund eines plötzlich auftauchenden Hindernisses die Fahrspur im Sinne eines Wedelmanövers gewechselt oder während einer Kurvenfahrt eine schnelle Lenkkorrektur erfolgen muß. Bei derartigen Fahrsituationen muß die Lenkung mit hoher Einschlaggeschwindigkeit betätigt werden.

Die Erfindung verwirklicht nun den allgemeinen Gedanken, eine hohe Einschlaggeschwindigkeit der Lenkung als Hinweis auf Fahrmanöver in kritischen Situationen heranzuziehen.

Da die Hinterradlenkung erfindungsgemäß mit einer von der Einschlaggeschwindigkeit abhängigen Totzeit arbeitet, wird die Hinterradlenkung bei mäßig schnellen Lenkkorrekturen nicht bzw. erst spät wirksam, so daß das Lenkverhalten weitestgehend einem herkömmlichen Fahrzeug ohne Hinterrad­ lenkung ähnelt. Damit ist vorteilhaft gewährleistet, daß ein Ausfall der Hinterradlenkung bezüglich normaler, mäßig schneller Lenkkorrekturen keinen bzw. nur geringen Einfluß hat.

Erst bei sehr ausgeprägten Lenkbewegungen mit hoher Einschlaggeschwindigkeit, wie sie für einen Gefahrenfall typisch ist, wird die Hinterradlenkung in stärkerem Maße wirksam und wirkt einem Wegdrängen des Fahrzeugheckes entgegen, bevor auf das Fahrzeug eine übermäßige Querbe­ schleunigung einwirkt. Dadurch wird die Beherrschbarkeit des Fahrzeuges in kritischen Situationen verbessert.

Erfindungsgemäß wird also die Hinterradlenkung praktisch nur bei instationären Fahrzuständen eingesetzt, in denen die zusätzliche Hinterradlenkung erhebliche Vorteile mit sich bringt.

Um zu vermeiden, daß die Hinterradlenkung auch bei langsamer Fahrt wirksam werden kann, ist bevorzugt vorgesehen, daß die Totzeit mit sinkender Fahrgeschwindigkeit ansteigt und die Einschlaggeschwindigkeit der Hinterräder mit sinkender Fahrgeschwindigkeit abnimmt. Dadurch wird insbesondere vermieden, daß die Hinterradlenkung bei Rangiermanövern mit schnellen Lenkradbewegungen wirksam wird und zu einer unerwünscht indirekten Fahrzeuglenkung führt.

Im Hinblick auf eine einfache Konstruktion und Steuerung kann vorgesehen sein, daß der maximale Einschlagwinkel der Hinterräder parameterunabhängig konstant ist.

Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, eine Hinterrad­ lenkung mit variablem maximalen Einschlagwinkel vorzusehen, indem derselbe beispielsweise mit zunehmender Einschlag­ geschwindigkeit der Vorderräder ansteigt.

Des weiteren können die Totzeit sowie die Einschlag­ geschwindigkeit der Hinterräder auch noch vom Reibschluß zwischen den Rädern und der Fahrbahn bzw. dem damit gekoppelten Lenkmoment abhängen, welches zur Betätigung der Fahrzeuglenkung aufgebracht werden muß. Darüber hinaus ist es grundsätzlich auch möglich, die Totzeit sowie die Einschlaggeschwindigkeit der Hinterräder in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung des Fahrzeuges zu steuern.

Im übrigen wird hinsichtlich der Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnung verwiesen.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges mit Vierradlenkung bei Kurvenfahrt und

Fig. 2 ein Diagramm, welches den Radeinschlag der Hinterräder in Abhängigkeit von der Zeit bei verschiedenen Fahrzuständen darstellt.

Gemäß Fig. 1 besitzt das Fahrzeug eine prinzipiell herkömm­ liche Lenkung der Vorderräder 1 und 2. Darüber hinaus ist eine rechnergesteuerte Lenkung der Hinterräder 3 und 4 vor­ gesehen, welche bei sehr heftiger Bewegung des Lenkrades 5, d.h. bei hoher Einschlaggeschwindigkeit der Vorderräder 1 und 2 im gleichen Sinne wie die Vorderräder 1 und 2, jedoch mit wesentlich geringerem Lenkwinkel eingeschlagen werden.

In Fig. 2 ist der Radeinschlag HA der Hinterräder in Abhängigkeit von der Zeit t grafisch dargestellt. Dabei bezieht sich die Kurve K ₁ auf einen Fahrzustand mit sehr hoher Einschlaggeschwindigkeit der Vorderräder 1 und 2, während die Kurven K ₂ und K ₃ die Verhältnisse bei zunehmend verminderter Einschlaggeschwindigkeit der Vorderräder zeigen. Die Hinterradlenkung wird dementsprechend jeweils erst nach einer Totzeit T ₁, T ₂ bzw. T ₃ wirksam, welche mit zunehmender Einschlaggeschwindigkeit der Vorderräder abnimmt.

Entsprechendes gilt auch für die Einschlagzeiten E ₁, E ₂ bzw. E ₃, die verstreichen müssen, bis jeweils der maximale Einschlagwinkel der Hinterräder erreicht werden kann. Auch die Einschlagzeiten E ₁ bis E ₃ verkürzen sich also bei erhöhter Einschlaggeschwindigkeit der Vorderräder.

Darüber hinaus ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß sich die genannten Totzeiten T ₁ bis T ₃ sowie die Einschlag­ zeiten E ₁ bis E ₃ auch dann verkürzen, wenn die Fahrgeschwin­ digkeit des Fahrzeuges, dessen Querbeschleunigung und/oder der Reibschluß zwischen Reifen und Fahrbahn bzw. das damit gekoppelte Lenkmoment, welches zur Betätigung der Fahrzeug­ lenkung aufgebracht werden muß, zunehmen.

Da die Einschlaggeschwindigkeit der Vorderräder 1 und 2 in Abhängigkeit vom µ-Wert auch ein Maß für die Änderung der Querbeschleunigung des Fahrzeuges ist, ist es auch möglich, die Totzeit sowie die Einschlaggeschwindigkeit der Hinterrad­ lenkung statt in Abhängigkeit von der Einschlaggeschwindig­ keit der Vorderräder in Abhängigkeit von der Änderung der Querbeschleunigung des Fahrzeuges zu steuern.

Claims (8)

1. Kraftfahrzeug mit Vorder- und Hinterradlenkung, insbesondere Vierradlenkung, welche die Vorder- und Hinterräder mit gleichsinnigem, an den Hinterrädern jedoch im Vergleich zu den Vorderrädern vermindertem Lenkausschlag zu steuern gestattet, wobei die Einschlag­ geschwindigkeit der Hinterräder bei zunehmender Einschlag­ geschwindigkeit der Vorderräder steigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkbewegung der Hinterräder (3, 4) der Lenk­ bewegung der Vorderräder (1, 2) mit einer variablen Totzeit (T ₁, T ₂, T ₃) folgt, welche mit zunehmender Einschlaggeschwindigkeit der Vorderräder (1, 2) abnimmt, wobei der Lenkausschlag der Hinterräder (3, 4) von der Querbeschleunigung des Fahrzeuges beeinflußt ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Totzeit (T ₁, T ₂, T ₃) mit sinkender Fahrgeschwindig­ keit zunimmt.

3. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlaggeschwindigkeit der Hinterräder (3, 4) mit sinkender Fahrgeschwindigkeit abnimmt.

4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Totzeit (T ₁, T ₂, T ₃) sowie die Einschlaggeschwindigkeit der Hinterräder vom Reibschluß zwischen den Rädern und der Fahrbahn bzw. dem Lenkmoment abhängen.

5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Totzeit (T ₁, T ₂, T ₃) mit zunehmender Querbeschleunigung des Fahrzeuges abnimmt.

6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlaggeschwindig­ keit der Hinterräder (3, 4) mit zunehmender Quer­ beschleunigung des Fahrzeuges ansteigt.

7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Einschlag­ winkel der Hinterräder (3, 4) parameterunabhängig konstant ist.

8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Einschlag­ winkel der Hinterräder (3, 4) bei höheren Einschlag­ geschwindigkeiten zunimmt.