DE3816486A1 - Fahrzeug mit hinterrad-lenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Vierrad-Lenksystem zur Verbesserung des Kurvenverhaltens des Fahrzeugs.

Herkömmliche Vierrad-Lenksysteme für Fahrzeuge werden in verschiedenen Veröffentlichungen beschrieben. Als Beispiele wird auf die provisorische japanische Patentveröffentlichung Nr. 60-85 062 und auf die US-Patente 45 88 039, 45 96 581 imd 45 79 186 verwiesen. Bei den dort beschriebenen Lenksystemen werden die Hinterräder in Abhängigkeit vom Lenkeinschlag der Vorderräder gelenkt, unter der Annahme, daß die Reifen aller vier Räder die gleichen Eigenschaften, insbesondere das gleiche Kurvenverhalten aufweisen.

Zur Erläuterung des theoretischen Hintergrunds soll bereits hier auf Fig. 9 der Zeichnung Bezug genommen werden. Allgemein ist die Kurvenführungskraft CF eines Reifens, d. h., die Kraft, mit der der Reifen eines eingeschlagenen Rades im Sinne einer Richtungsänderung auf das Fahrzeug einwirkt, gemäß einer bestimmten Kennlinie, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist, von dem Schwimmwinkel oder Reifen-Slipwinkel α (zwischen den Laufrichtungen der Felge und der Lauffläche des Reifens) abhängig. Als "Lenksteifheit" CP wird die Anstiegsrate bezeichnet, mit der die Kurvenführungskraft in Abhängigkeit vom Slipwinkel zunimmt. Diese Anstiegsrate wird im allgemeinen bei oder in der Nähe des Slipwinkels 0 gemessen. Die Kurvenführungskraft nimmt mit zunehmendem Slipwinkel zunächst zu und erreicht bei einem bestimmten, im folgenden als Grenz-Slipwinkel bezeichneten Wert α₁ des Slipwinkels ein Maximum. Es liegt in der Natur des Reifens, daß der Grenz-Slipwinkel abnimmt, wenn die Lenksteifheit CP erhöht wird, wie durch durchgezogene Linien in Fig. 9 veranschaulicht wird, und daß die Kurvensteifheit CP abnimmt, wenn der Grenz-Slipwinkel vergrößert wird, wie in Fig. 9 durch strichpunktierte Linien dargestellt wird.

Ein Fahrzeug, dessen Reifen eine hohe Lenksteifheit aufweisen, hat den Vorteil, daß durch die Wirkung der Vorderräder das Ansprechverhalten der Lenkung verbessert wird und durch die Wirkung der Hinterräder ein verbessertes Kurvenverhalten bei Kurvenfahrten erreicht wird, bei denen die Querbeschleunigung des Fahrzeugs oder der Reifen-Slipwinkel relativ klein bleibt. Wenn jedoch bei einer Kurvenfahrt hohe Querbeschleunigungen oder große Reifen-Slipwinkel auftreten, so wird wegen des kleinen Grenz-Slipwinkels die Bodenhaftung der Reifen insbesondere an den Hinterrädern unzureichend, so daß das Fahrzeug ausbricht oder schleudert.

Ein Fahrzeug, dessen Reifen eine geringe Lenksteifheit aufweisen, ist demgegenüber vorteilhaft bei Kurvenfahrten, bei denen hohe Querbeschleunigungen oder große Slipwinkel auftreten. Da der Grenz-Slipwinkel, bei dem die Kurvenführungskraft maximal wird, bei diesen Reifen relativ groß ist, ist eine verbesserte Bodenhaftung des Reifens auch bei großen Slipwinkeln gewährleistet. Wenn ein Fahrzeug mit solchen Reifen ausgerüstet wird, kann daher das Ausbrechen des Fahrzeugs vermieden und der Bereich zulässiger Gierwinkel erweitert werden. In Zuständen, in denen die Querbeschleunigung oder der Slipwinkel einen niedrigen Wert hat, wird jedoch durch die geringe Lenksteifheit das Ansprechverhalten der Vorderräder und das Kurvenverhalten der Hinterräder beeinträchtigt.

Es ist deshalb wünschenswert, an den Vorderrädern Reifen mit einer relativ hohen Lenksteifheit vorzusehen. Die Reifen der Hinterräder sollten ebenfalls eine hohe Lenksteifheit aufweisen, solange bei Kurvenfahrten die Querbeschleunigung oder der Reifen-Slipwinkel klein bleibt. In Kurvenfahrtzuständen, in denen eine große Querbeschleunigung oder ein großer Reifen-Slipwinkel auftritt, sollten die Reifen der Hinterräder dagegen eine geringere Lenksteifheit aufweisen.

Bei herkömmlichen Lenksystemen besteht jedoch keine Möglichkeit, das Lenkverhalten des Reifens in Abhängigkeit vom Kurvenfahrtzustand des Fahrzeugs zu verändern, und die Kennlinie des Reifens ist nicht unter allen denkbaren Kurvenfahrtzuständen optimal angepaßt.

Insbesondere wenn alle Räder des Fahrzeugs im Hinblick auf die Anforderungen an die Vorderräder mit Reifen versehen sind, die eine hohe Lenksteifheit aufweisen, wird die Bodenhaftung der hinteren Reifen bei größeren Slipwinkeln unzureichend, und es besteht eine erhöhte Schleudergefahr. In diesem Fall nimmt die Kurvenführungskraft sehr rasch ab, sobald sie den Maximalwert überschritten hat. Es kommt daher zu einer abrupten Änderung des Fahrzeugverhaltens in der Anfangsphase des Ausbrechens, so daß es schwierig ist, die Richtungsänderungen des Fahrzeugs durch geeignetes Gegenlenken zu beherrschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem Lenksystem zu schaffen, bei dem in allen Kurvenfahrtzuständen ein angemessenes Lenkverhalten der Reifen gewährleistet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß ist die Bereifung der Hinterräder hinsichtlich des Lenkverhaltens der Reifen von der Bereifung der Vorderräder verschieden, und die Hinterräder werden in Abhängigkeit vom jeweiligen Kurvenfahrtzustand des Fahrzeugs derart gelenkt, daß das Lenkverhalten der Reifen der Hinterräder gezielt im Hinblick auf den Fahrtzustand optimiert wird.

Beispielsweise sind bei einer Ausführungsform der Erfindung die Hinterräder mit Reifen versehen, die an sich eine relativ geringe Lenksteifheit aufweisen. In Kurvenfahrtzuständen, in denen eine größere Lenksteifheit der hinteren Reifen wünschenswert ist, beispielsweise bei geringeren Querbeschleunigungen, wird die Lenksteifheit der Hinterräder dadurch künstlich erhöht, daß die Hinterräder im gleichen Sinne wie die Vorderräder eingeschlagen werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung von Reifenkennlinien, die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden;

Fig. 3 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Kurvenführungskraft und dem Hinterrad-Lenkwinkel angibt und gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Bestimmung des Hinterrad-Lenkwinkels verwendet wird;

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, zur Illustration eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 5 eine Graphik der in dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Reifenkennlinien;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Kurvenführungskraft und dem Hinterrad-Lenkwinkel, die gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Hinterrad-Lenkwinkels verwendet wird;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, zur Veranschaulichung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 8 eine Graphik der bei dem dritten Ausführungsbeispiel verwendeten Reifenkennlinien; und

Fig. 9 eine Graphik, die die Kennlinien eines typischen Reifens angibt.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 veranschaulicht.

Ein in Fig. 1 schematisch gezeigtes Fahrzeug besitzt einen Fahrzeugaufbau 1, linke und rechte Vorderräder 2 L, 2 R und linke und rechte Hinterräder 3 L, 3 R.

Ein Vorderrad-Lenksystem umfaßt ein Lenkgetriebe 6 mit einer Zahnstange 7, die über linke und rechte Lenkarme 4 L, 4 R und linke und rechte Spurstangen 5 L, 5 R mit den linken und rechten Vorderrädern 2 L, 2 R verbunden ist. Ein Ritzel 8 des Lenkgetriebes 6 ist über eine Lenkwelle 9 mit einem Lenkrad 10 verbunden.

Bei dem Vorderrad-Lenksystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein servounterstütztes Lenksystem mit einem der Lenkwelle 9 zugeordneten Servolenkungs-Steuerventil 11 und einem dem Lenkgetriebe 6 zugeordneten Lenkzylinder 12. Das Steuerventil 11 weist vier variable Öffnungen 11 a-11 d auf, die in Abhängigkeit von der Lenkkraft eingestellt werden. Eine hydraulische Druckquelle umfaßt eine Pumpe 13, einen Sumpf 14, eine Zufuhrleitung P₁, die mit einem Verzweigungspunkt zwischen den variablen Öffnungen 11 a und 11 c des Steuerventils 11 verbunden ist, sowie eine Rücklaufleitung P₂, die mit einem Verzweigungspunkt zwischen den variablen Öffnungen 11 b und 11 d verbunden ist. Eine linke Steuerleitung P₃ verbindet einen Verzweigungspunkt zwischen den variablen Öffnungen 11 a und 11 d mit einer linken Arbeitskammer 12 a des Lenkzylinders 12. Eine rechte Steuerleitung P₄ verbindet einen Verzweigungspunkt zwischen den variablen Öffnungen 11 b und 11 c mit einer rechten Arbeitskammer 12 b des Lenkzylinders 12. Der Lenkzylinder 12 besitzt einen Kolben 15 und einen feststehenden Zylinderkörper 16. Der Kolben 15 ist fest an der Zahnstange 7 montiert und in dem Zylinderkörper 16 verschiebbar, so daß er die linken und rechten Arbeitskammern 12 a und 12 b voneinander trennt.

Ein Hinterrad-Lenksystem umfaßt bei diesem Ausführungsbeispiel linke und rechte Schräglenker 18 L, 18 R, die gelenkig an einem Träger 19 abgestützt sind. Die linken und rechten Hinterräder 3 L, 3 R werden durch den linken bzw. rechten Schräglenker 18 L, 18 R gehalten und stehen mit einem Differentialgetriebe 17 in Antriebsverbindung. Das Differentialgetriebe 17 und der Träger 19 sind zu einer starren Einheit verbunden. Der Träger 19 ist an beiden Enden des Fahrzeugaufbaus 1 elastisch durch linke und rechte Dämpfungsgummis 20 L, 20 R und linke und rechte vertikale Zapfen 21 L, 21 R abgestützt. Das Differentialgetriebe 17 ist mit Hilfe eines Dämpfungsgummis 22 und eines vertikalen Zapfens 23 schwenkbar am Fahrzeugaufbau 1 abgestützt.

Der Hinterrad-Lenksystem umfaßt außerdem Stellglieder 24 a-24 d, die eine Schwenkbewegung des Trägers 19 um den Zapfen 23 bewirken, indem sie die Dämpfungsgummis 20 L und 20 R verformen. Somit werden durch das Hinterrad-Lenksystem die Hinterräder 3 L, 3 R gelenkt, indem die Dämpfungsgummis 20 L, 20 R mit Hilfe der Stellglieder 24 a, 24 d verformt werden und der Träger 19, das Differentialgetriebe 17, die Schräglenker 18 L, 18 R und die Hinterräder 3 L, 3 R gemeinsam um den Zapfen 23 geschwenkt werden. Die Stellglieder 24 a, 24 d werden angesteuert durch ein an der Lenkwelle 8 angeordnetes Hinterradlenkungs-Steuerventil 25.

Das Steuerventil 25 umfaßt vier variable Öffnungen 25 a-25 d, die in Abhängigkeit von der Lenkkraft eingestellt werden. Der Aufbau des Hinterradlenkungs-Steuerventils 25 entspricht im wesentlichen dem Aufbau des Servolenkungs-Steuerventils 11. Ein Verzweigungspunkt zwischen den variablen Öffnungen 25 a und 25 c ist mit einer Zufuhrleitung P₅ einer hydraulischen Druckquelle verbunden, die eine Pumpe 26 und einen Sumpf 27 aufweist. Ein Verzweigungspunkt zwischen den variablen Öffnungen 25 b und 25 d ist mit einer Rücklaufleitung P₆ der Druckquelle des Hinterrad-Lenksystems verbunden. Ein Verzweigungspunkt zwischen den variablen Öffnungen 25 a und 25 d ist durch eine linke Steuerleitung P₇ mit den Stellgliedern 24 a und 24 d verbunden, während ein Verzweigungspunkt zwischen den variablen Öffnungen 25 b und 25 c durch eine rechte Steuerleitung P₈ mit den Stellgliedern 24 b und 24 c verbunden ist.

Ähnliche Vorderrad- und Hinterrad-Lenksysteme werden in verschiedenen Veröffentlichungen beschrieben, beispielsweise in den US-Patenten 45 88 039, 45 79 186 und 45 86 581.

Die Reifen der Vorderräder 2 L und 2 R weisen jeweils eine Kennlinie auf, die durch eine Kurve a in Fig. 2 repräsentiert wird. Der Grenz-Slipwinkel, bei dem die Kurvenführungskraft den Maximalwert aufweist, ist bei den Vorderreifen verhältnismäßig klein, während die Lenksteifheit verhältnismäßig groß ist. Die Eigenschaften dieser Reifen sind somit speziell an die Anforderungen der Vorderräder angepaßt, so daß ein verbessertes Ansprechverhalten der Fahrzeuglenkung erreicht wird.

Die Kennlinien der Reifen der beiden Hinterräder 3 L und 3 R werden für dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung durch eine Kurve b in Fig. 2 angegeben. Der Grenz-Slipwinkel gemäß der Kennlinie d ist größer als bei der Kennlinie a für die Vorderräder, und die Lenksteifheit der Hinterräder ist gemäß der Kennlinie b kleiner als die durch die Kennlinie a angegebene Lenksteifheit der Vorderräder. Somit entsprechen die Eigenschaften der Reifen der Hinterräder 3 L und 3 R den Anforderungen bei Kurvenfahrten mit hoher Querbeschleunigung, so daß ein Ausbrechen des Fahrzeugs wegen zu geringer Reifen-Fahrbahn-Haftung im Bereich hoher Querbeschleunigung vermieden wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann jedoch mit den Eigenschaften der Hinterrad-Reifen allein kein zufriedenstellendes Lenkverhalten erreicht werden, da ihre Lenksteifheit bei kleinen Querbeschleunigungen zu gering ist. Aus diesem Grund ist das Steuersystem bei diesem Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß in einem Bereich, in dem die Kurvenführungskraft CF der Hinterräder kleiner oder gleich 1000 N ist, die Lenkcharakteristik der Hinterrad-Reifen derart angepaßt wird, daß sie sich der durch die Kennlinie a gegebenen Vorderrad-Lenkcharakteristik annähert. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden durch das Steuersystem die Hinterräder gleichphasig zu den Vorderrädern, d. h., in der gleichen Richtung wie die Vorderräder eingeschlagen, und der Hinterrad-Lenkwinkel wird auf 0,5° eingestellt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, so daß der Reifen-Slipwinkel der Hinterrad-Reifenkennlinie an den Slipwinkel der Vorderrad-Reifenkennlinie angeglichen wird, wenn die Kurvenführungskraft CF gleich 1000 N ist. Auf diese Weise wird die Reifenkennlinie der Hinterräder so verändert, daß sie nicht mehr der Kurve b in Fig. 2, sondern einer äquivalenten Kurve c entspricht, die einen niedrigen Grenz-Slipwinkel und eine hohe Lenksteifheit gewährleistet.

Zu diesem Zweck ist in der Zufuhrleitung P₅ ein Durchflußsteuerventil 28 angeordnet. Das Durchflußsteuerventil 28 ist ein elektromagnetisches Ventil, das die Zufuhrleitung P₅ normalerweise von der Pumpe 26 trennt und stattdessen mit einem nicht gezeigten Rücklauf verbindet.

Eine Abtastschaltung 29 zur Abtastung niedriger Querbeschleunigungen ist mit dem Durchflußsteuerventil 28 verbunden und liefert ein Signal zum Aufsteuern des Durchflußsteuerventils 28. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind außerdem ein Lenkradeinschlagsensor 30 zum Abtasten des Einschlagwinkels R des Lenkrads 10 und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 zur Abtastung der Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs vorgesehen. Die beiden Sensoren 30 und 31 sind mit der Abtastschaltung 29 verbunden. Anhand des Lenkradeinschlagwinkels R und der Fahrzeuggeschwindigkeit V entscheidet die Abtastschaltung 29, ob das Fahrzeug eine Kurvenbewegung ausführt, bei der die Kurvenführungskraft CF kleiner oder gleich 1000 N ist und die Querbeschleunigung einen geringen Wert aufweist. Wenn dies der Fall ist, steuert die Abtastschaltung 29 das Durchflußsteuerventil 28 auf. Das Durchflußsteuerventil 28 trennt darauf die Zufuhrleitung P₅ von dem Rücklauf und verbindet sie mit der Pumpe 26, so daß das von der Pumpe 26 geförderte Öl in die Zufuhrleitung P₅ gelangt. Auf diese Weise bewirkt die Abtastschaltung 29 mit Hilfe des Hinterradlenkungs-Steuerventils 25 und der Stellglieder 24 a-24 d eine Lenkbewegung der Hinterräder 3 L und 3 R bei Kurvenbewegungen, bei denen die Querbeschleunigung klein ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Hübe der Stellglieder 24 a-24 d derart begrenzt, daß der Lenkwinkel der Hinterräder im eingeschlagenen Zustand 0,5° beträgt.

Die Abtastschaltung 29 ist bei diesem Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß sie anhand des Lenkradeinschlags R und der Fahrzeuggeschwindigkeit V eine Fahrzeug-Bewegungsvariable bestimmt, die das Kurvenverhalten des Fahrzeugs repräsentiert, beispielsweise die Querbeschleunigung oder die Kurvenführungskraft der Hinterräder oder der Vorderräder, und daß sie die Lenkeigenschaften der Hinterradreifen verändert, indem sie einen Einschlag der Hinterräder bewirkt, wenn die Bewegungsvariable kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist. Beispielsweise wird die Querbeschleunigung anhand der folgenden Gleichung bestimmt

wobei N das Lenkübersetzungsverhältnis und l der Radstand des Fahrzeugs ist.

Es ist möglich, eine abrupte Änderung der Reifenkennlinie der Hinterräder zu verhindern und die Lenkeigenschaften fließend zu verändern, indem man den Einschlagwinkel der Hinterräder in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung oder der Kurvenführungskraft der Vorder- oder Hinterräder kontinuierlich und fließend verändert.

Das Steuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt.

Wenn sich das Lenkrad 10 in der Geradeaus- oder Neutralstellung befindet, so wird das Steuerventil 11 in einem Zustand gehalten, in dem die Öffnungsgrade sämtlicher variablen Öffnungen 11 a-11 d übereinstimmen, so daß das gesamte Öl, das von der Pumpe 13 in die Zufuhrleitung P₁ gefördert wird, durch die Rücklaufleitung P₂ in den Sumpf 14 zurückgeleitet wird, während die Steuerleitungen P₃ und P₄ drucklos bleiben. Der Lenkzylinder 12 wird daher nicht betätigt, und die Vorderräder 2 L und 2 R bleiben in der Geradeaus-Stellung. Das Fahrzeug fährt somit geradeaus.

Wenn das Lenkrad 10 gedreht wird, um die Vorderräder 2 L und 2 R mit Hilfe des Lenkgetriebes 6 beispielsweise nach rechts einzuschlagen, so bewirkt die Bewegung des Lenkrades 10, daß in dem Steuerventil 11 die Öffnungsgrade der variablen Öffnungen 11 a und 11 b abnehmen, während die Öffnungsgrade der variablen Öffnungen 11 c und 11 d zunehmen, so daß ein Druck in der Steuerleitung P₄ erzeugt wird, während die Steuerleitung P₃ entspannt wird. Der Kolben 15 des Lenkzylinders 12 bewegt sich daher nach links in Fig. 1 und unterstützt den Einschlag der Vorderräder 2 L und 2 R nach rechts. Bei einem Lenkeinschlag nach links wird durch das Steuerventil 11 der Druck in der Steuerleitung 3 erhöht und die Steuerleitung 4 entspannt, indem die Öffnungsgrade der Öffnungen 11 a und 11 b erhöht und die Öffnungsgrade der Öffnungen 11 c und 11 d verringert werden. Somit wird in diesem Fall der Kolben 15 nach rechts in Fig. 1 bewegt, so daß sich die Vorderräder 2 L und 2 R durch den Fahrer leicht nach links einschlagen lassen.

Wenn die Querbeschleunigung gering ist, so wird das Durchflußsteuerventil 28 durch die Abtastschaltung 29 aktiviert, so daß das von der Pumpe 26 geförderte Öl in die Zufuhrleitung P₅ eingeleitet wird. In diesem Zustand arbeitet das Hinterradlenkungs-Steuerventil 25 in der gleichen Weise wie das Servolenkungs-Steuerventil 11. Wenn das Lenkrad 10 nicht eingeschlagen ist und die Vorderräder nicht gelenkt werden, so werden durch das Hinterradlenkungs-Steuerventil 25 die Steuerleitungen P₇ und P₈ drucklos gehalten, und sämtliche Stellglieder 24 a-24 d sind inaktiv, so daß die Hinterräder in der Geradeaus-Stellung gehalten werden. Wenn das Lenkrad 10 gedreht wird, um die Vorderräder nach rechts einzuschlagen, erhöht das Steuerventil 25 den Druck in der Steuerleitung P₈, während die Steuerleitung P₇ entspannt wird. Die Stellglieder 24 b und 24 c bewegen sich daher in ihre Endstellung, so daß die Hinterräder 3 L und 3 R gleichsinnig zu den Vorderrädern, also ebenfalls nach rechts, um einen Lenkwinkel von 0,5° eingeschlagen werden. Wenn die Vorderräder 2 L und 2 R mit Hilfe des Lenkrads 10 nach links eingeschlagen werden, so erhöht das Steuerventil 25 den Druck in der Steuerleitung P₇ während die Steuerleitung P₈ entspannt wird. In diesem Fall werden daher in dem Hinterrad-Lenksystem die Stellglieder 24 a und 24 d in ihre Endstellung ausgefahren und die Hinterräder nach links, also wiederum gleichsinnig zu den Vorderrädern, um 0,5° eingeschlagen.

Auf diese Weise werden durch das Steuersystem die Lenkeigenschaften der Reifen der Hinterräder derart verändert, daß sich anstelle der Kennlinie b in Fig. 2 die Kennlinie c ergibt, bei der der Grenz-Slipwinkel kleiner und die Lenksteifheit größer ist, indem die Hinterräder gleichphasig zu den Vorderrädern um 0,5° eingeschlagen werden, wenn die Querbeschleunigung des Fahrzeugs gering ist. Mit Hilfe dieses Steuersystems wird somit durch die Kombination der optimierten Reifenkennlinie der Hinterräder mit der sehr günstigen Kennlinie a für die Vorderräder ein verbessertes Lenkverhalten erreicht.

Wenn dagegen die Querbeschleunigung des Fahrzeugs groß ist, hält die Abtastschaltung 29 das Durchflußsteuerventil 28 abgeschaltet, so daß die Zufuhrleitung P₅ drucklos ist. Die Hinterräder 3 L und 3 R werden deshalb nicht gelenkt, sondern während der Kurvenfahrt mit hoher Querbeschleunigung in der Geradeaus-Stellung gehalten, so daß das Lenkverhalten der Reifen weiterhin der Kennlinie b entspricht, die einen großen Grenz-Slipwinkel und eine kleine Lenksteifheit aufweist. Auf diese Weise wird durch das Steuersystem die Gefahr eines Ausbrechens oder Schleuderns des Fahrzeugs selbst bei hohen Querbeschleunigungen verringert.

Es ist wünschenswert, die Lenksteifheit der Vorderradreifen kleiner zu wählen als die der Hinterradreifen, um die Stabilität des Fahrzeugs bei niedriger Querbeschleunigung zu verbessern. Wahlweise kann deshalb die Lenksteifheit der Vorderradreifen kleiner als die der äquivalenten Kennlinie c entsprechende Lenksteifheit der Hinterradreifen gewählt werden, indem man durch geeignete Mittel zur Verringerung der Lenksteifheit die Kennlinie A in Fig. 2 in eine äquivalente Kennlinie gemäß der Kurve d in Fig. 2 ändert.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 und 5 dargestellt.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind die Vorderrad- und Hinterrad-Lenksysteme des Fahrzeugs bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im wesentlichen mit denen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel identisch.

Auch die Reifenkennlinie der Vorderräder 2 L und 2 R stimmt bei dem zweiten Ausführungsbeispiel im wesentlichen mit der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel überein. Jedes der Vorderräder 2 L und 2 R ist mit einem Reifen ausgerüstet, dessen Kennlinie der Kurve a in Fig. 5 entspricht, die im wesentlichen gleich der Kennlinie a in Fig. 2 ist. Hinsichtlich der Reifenkennlinie der Hinterräder besteht jedoch ein Unterschied zwischen den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist jedes der Hinterräder 3 L und 3 R mit einem Reifen versehen, dessen Kennlinie durch eine Kurve e in Fig. 5 angegeben wird. Gemäß dieser Kennlinie ist der Grenz-Slipwinkel der Hinterradreifen kleiner als der der Vorderradreifen, und die Lenksteifheit der Hinterradreifen ist größer als die der Vorderradreifen. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Reifenkennlinie der Hinterräder an die Anforderungen bei Kurvenfahrten mit geringer Querbeschleunigung angepaßt. Das Kurvenverhalten bei geringen Querbeschleunigungen wird daher durch die Eigenschaften der Hinterradreifen als solche verbessert.

Die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendete Reifenkennlinie für die Hinterräder ist jedoch bei hohen Querbeschleunigungen weniger geeignet. Wenn die Querbeschleunigung zunimmt, so wird die Fahrbahnhaftung der Hinterradreifen mit der Kennlinie a relativ schnell unzulänglich, da der Grenz-Slipwinkel, bei dem die maximale Kurvenführungskraft auftritt, nur gering ist. Es besteht daher eine erhöhte Gefahr eines Ausbrechens des Fahrzeugs. Bei dem Steuersystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Reifenkennlinie der Hinterräder von der Kurve e in Fig. 5 in eine äquivalente Kennlinie f in Fig. 5 geändert wird. Bei der Kennlinie f ist der Grenz-Slipwinkel ausreichend vergrößert. Die Kennlinie f wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß das Steuersystem so ausgelegt ist, daß die Hinterräder 3 L und 3 R um einen Lenkwinkel von 3° gegensinnig zu den Vorderrädern gelenkt werden, wie in Fig. 6 gezeigt ist.

Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Steuerleitung P₇ mit den Stellgliedern 24 b und 24 c verbunden, während die Steuerleitung P₈ mit den Stellgliedern 24 a und 24 d verbunden ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Hübe sämtlicher Stellglieder 24 a-24 d sind so gewählt, daß der Hinterrad-Lenkwinkel auf 3° eingestellt werden kann. Das Steuersystem weist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel anstelle der Abtastschaltung 29 zur Abtastung niedriger Querbeschleunigungen eine Abtastschaltung 32 zur Abtastung hoher Querbeschleunigungen auf. Die Abtastschaltung 32 ist mit dem Durchflußsteuerventil 28 verbunden, so daß letzteres durch die Abtastschaltung ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Abtastschaltung 32 ist weiterhin mit dem Lenkradeinschlag-Sensor 30 und dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 31 verbunden. Anhand des durch den Sensor 30 abgetasteten Einschlagwinkels R und der durch den Sensor 31 abgetasteten Fahrzeuggeschwindigkeit stellt die Abtastschaltung 32 fest, ob sich das Fahrzeug in einer Kurvenbewegung mit hoher Querbeschleunigung befindet, bei der die Kurvenführungskraft CF der Hinterräder größer oder gleich einem vorgegebenen Wert von beispielsweise 1000 N ist. Wenn die Kurvenführungskraft größer oder gleich diesem Wert ist, so schaltet die Abtastschaltung 32 das Durchflußsteuerventil 28 ein, so daß das von der Pumpe 26 geförderte Öl in die Zufuhrleitung P₅ gelangt.

Die Abtastschaltung 32 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß sie anhand des Lenkradeinschlags R und der Fahrzeuggeschwindigkeit V die Fahrzeug-Bewegungsvariable, beispielsweise die Querbeschleunigung oder die Kurvenführungskraft der Vorder- oder Hinterräder bestimmt und die Reifencharakteristik der Hinterräder verändert, wenn die Bewegungsvariable Werte in einem vorgegebenen oberen Bereich annimmt.

Es ist möglich, eine abrupte Änderung der Reifenkennlinie der Hinterräder zu verhindern und die Lenkeigenschaften der Hinterräder fließend zu verändern, indem man den Lenkwinkel der Hinterräder kontinuierlich und fließend in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung oder der Kurvenführungskraft variiert.

Wenn die Querbeschleunigung gering ist, hält die Abtastschaltung 32 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Zufuhrleitung P₅ drucklos, indem sie das Durchflußsteuerventil 28 abschaltet, so daß die Hinterräder 3 L und 3 R nicht gelenkt, sondern in der Geradeaus-Stellung gehalten werden. Auf diese Weise wird durch das Steuersystem ein gutes Lenkverhalten gewährleistet, indem die ideale Kennlinie a für die Vorderradreifen mit der Kennlinie e für die Hinterradreifen kombiniert wird, die sich durch einen kleinen Grenz-Slipwinkel und eine hohe Lenksteifheit auszeichnet, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Wenn dagegen die Querbeschleunigung groß ist, schaltet die Abtastschaltung 32 das Durchflußsteuerventil 28 ein, so daß Öl von der Pumpe 26 in die Zufuhrleitung P₅ gefördert wird. Das Hinterradlenkungs-Steuerventil 25 hält dann die Steuerleitungen P₇ und P₈ in drucklosem Zustand, wenn die Vorderräder nicht gelenkt werden, erhöht den Druck in der Steuerleitung P₈, wenn die Vorderräder nach rechts eingeschlagen werden, und erhöht den Druck in der Steuerleitung P₇, wenn die Vorderräder nach links eingeschlagen werden. Bei einem Lenkeinschlag der Vorderräder nach rechts bewirkt der Druck in der Steuerleitung P₈, daß die Stellglieder 24 a und 24 d in ihre Endstellungen ausgefahren werden, so daß die Hinterräder gegensinnig zu den Vorderrädern, d. h., nach links, um einen Winkel von 3° eingeschlagen werden. Wenn die Vorderräder nach links eingeschlagen werden, bewirkt der Druck in der Steuerleitung P₇, daß die Stellglieder 24 b und 24 c in ihre Endstellung ausgefahren werden, so daß die Hinterräder um 3° gegensinnig zu den Vorderrädern nach rechts eingeschlagen werden. Folglich ändert sich die Reifenkennlinie der Hinterräder von der Kurve e in Fig. 5 zu der gestrichelt dargestellten Kurve f in Fig. 5, d. h., der Grenz-Slipwinkel wird erhöht und die Lenksteifheit verringert. Auf diese Weise wird durch das Steuersystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Gefahr eines Ausbrechens oder Schleuderns des Fahrzeugs bei hoher Querbeschleunigung gemindert.

Allgemein ergibt sich bei einer Reifenkennlinie mit hoher Lenksteifheit ein rascher Abfall der Kurvenführungskraft, nachdem die Kurvenführungskraft ihren Maximalwert erreicht hat. Das heißt, die Abnahme der Kurvenführungskraft in Bezug auf die Zunahme des Slipwinkels erfolgt im Slipwinkelbereich oberhalb des Grenzslipwinkels relativ steil. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die ursprüngliche Reifenkennlinie der Hinterräder so gewählt, daß die Reifen eine hohe Lenksteifheit aufweisen, und der Grenz-Slipwinkel wird erhöht, wenn die Querbeschleunigung groß ist. Die Reifenkennlinie, die sich durch Veränderung der ursprünglichen Kennlinie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ergibt, hat daher die Tendenz, jenseits des Grenzwinkels steil abzufallen, so daß eine gewisse Möglichkeit besteht, daß das Fahrzeug unmittelbar jenseits dieses kritischen Punktes ausbricht. Diese Gefahr wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel vermieden, bei dem die ursprüngliche Reifenkennlinie der Hinterräder entsprechend den Anforderungen bei hohen Querbeschleunigungen so gewählt ist, daß die Lenksteifheit gering ist, und bei der der Grenz-Slipwinkel bei niedrigen Querbeschleunigungen verringert wird. Ein weiterer Vorteil des ersten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß der gewünschte Effekt bei einem dem Betrag nach kleineren Lenkeinschlag der Hinterräder im Vergleich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel erreicht wird.

Bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen ist es wünschenswert, daß der Außendurchmesser der Vorderradreifen im wesentlichen mit dem der Hinterradreifen übereinstimmt, so daß ein einziger Ersatzreifen ohne weiteres sowohl für die Vorderräder als auch für die Hinterräder verwendet werden kann.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 7 und 8 veranschaulicht.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel werden die Anforderungen an die Reifen im Bereich großer Reifen-Slipwinkel dadurch erfüllt, daß die Vorderrad- und Hinterrad-Reifen so gewählt werden, daß der Grenz-Slipwinkel der Hinterradreifen größer ist als der der Vorderradreifen. In diesem Fall ist tendenziell die Lenksteifheit der Hinterradreifen im Bereich kleiner Slipwinkel zu gering, so daß das Ansprechverhalten und die Stabilität der Fahrzeuglenkung gering ist, und es ist schwierig, das Fahrzeugverhalten zu beherrschen (vgl.: Nissan Giho, 1983, Band 19, Seiten 22 bis 40 - ein Aufsatz über Einflüsse der Eigenschaften der Hinterradaufhängung auf Verbesserungen des Fahrzeughandlings). Deshalb ist das Steuersystem bei dem dritten Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß die Hinterräder in einer solchen Richtung eingeschlagen werden, daß die Kurvenführungskraft der Hinterräder in dem Slipwinkelbereich erhöht wird, in dem die Kurvenführungskraft der Vorderräder größer ist als die der Hinterräder.

Das Vorderrad-Lenksystem ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel im wesentlichen mit dem bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel identisch.

Bei dem Hinterrad-Lenksystem gemäß Fig. 7 sind die Hinterräder 3 L und 3 R lenkbar am Fahrzeugaufbau 1 aufgehängt, und linke und rechte Achsschenkel- oder Lenkarme 117 L und 117 R der Hinterräder sind jeweils über linke und rechte Spurstangen 118 L und 118 R mit den beiden Enden einer Lenkstange 120 eines Hinterrad-Lenkzylinders 119 (oder eines vergleichbaren Stellglieds) verbunden. Der Lenkzylinder 119 weist einen am Fahrzeugaufbau 1 befestigten Zylinderkörper 121 und einen Kolben 122 auf, der gleitend in dem Zylinderkörper 121 verschiebbar ist. Der Kolben 122 unterteilt die Bohrung des Zylinderkörpers 121 in linke und rechte Arbeitskammern 119 a und 119 b und bewegt sich gemeinsam mit der Lenkstange 120 nach links oder rechts. Der Kolben 122 wird normalerweise durch beiderseits des Kolbens angeordnete linke und rechte Federn 123, 124 in seiner Mittelstellung gehalten. Wenn sich der Kolben 122 in der Mittelstellung befindet, werden die Hinterräder 3 L und 3 R in der Geradeaus-Stellung gehalten.

Die linken und rechten Arbeitskammern 119 a und 119 b sind über linke und rechte Steuerleitungen P′₇ und P′₈ mit einem Hinterradlenkungs-Steuerventil 125 verbunden. Eine Druck-Zufuhrleitung P′₅ und eine Rücklaufleitung P′₆ verbinden das Steuerventil 125 mit einer Druckquelle, die durch eine Pumpe 126 und den Sumpf 14 gebildet wird. Das Hinterradlenkungs-Steuerventil 125 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein federzentriertes elektromagnetisches Ventil mit drei Schaltstellungen, das als Servoventil dient. Das Steuerventil 125 weist Magnetspulen 125 a und 125 b auf. Wenn beide Magnetspulen 125 a und 125 b entregt sind, sind beide Steuerleitungen P′₇ und P′₈ von den Zufuhr- und Rücklaufleitungen P′₅ und P′₆ getrennt, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Wenn die Magnetspule 125 a erregt ist, ist die linke Steuerleitung P₇ mit der Zufuhrleitung P′₅ verbunden, während die rechte Steuerleitung P′₈ mit der Rücklaufleitung P′₆ verbunden ist. Wenn die Magnetspule 125 b erregt ist, ist die linke Steuerleitung P′₇ mit der Rücklaufleitung P′₆ verbunden, und die rechte Steuerleitung P′₈ ist mit der Zufuhrleitung P′₅ verbunden.

Zum Erregen und Entregen der Magnetspulen 125 a und 125 b des Steuerventils 125 ist ein Steuergerät 127 vorgesehen. Das Steuergerät 127 ist mit dem Lenkradeinschlag-Sensor 30 zur Abtastung des Einschlagwinkels R des Lenkrads 10 sowie mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 zur Abtastung der Fahrzeuggeschwindigkeit V verbunden. Außerdem ist das Steuergerät 127 mit einem Hinterrad-Lenkwinkelsensor 130 verbunden, der anhand des Hubes der Lenkstange 120 den Hinterrad-Lenkwinkel abtastet.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist jedes der Vorderräder 2 L und 2 R mit einem Reifen versehen, der unter verschiedenen Lastbedingungen die in Fig. 8 gezeigten Kennlinien a, b, c und d aufweist. Bei diesen Kennlinien ist der Grenz-Slipwinkel verhältnismäßig klein, und die Lenksteifheit ist relativ groß. Jedes der Hinterräder 3 L, 3 R ist mit einem Reifen versehen, der die Kennlinien e, f, g und h in Fig. 8 aufweist. Die Hinterradreifen haben einen verhältnismäßig großen Grenz-Slipwinkel. Solche Reifenkennlinien können erreicht werden, indem man die Steifheit der eingebetteten Stahlgürtel oder der Drahtkerne der Reifen verringert.

Bei der Kennlinie für normale Lastbedingungen beträgt beispielsweise die Kurvenführungskraft 1300 N/Winkelgrad für die Vorderradreifen und 1150 N/Winkelgrad für die Hinterräder, und der Grenz-Slipwinkel der Vorderräder beträgt 11° (α₂ = 11°), während der Grenz-Slipwinkel für die Hinterreifen 14,5° beträgt (α₃ = 14,5).

Anhand der mit Hilfe der Fahrzeuggeschwindigkeit V, des Lenkradeinschlags R und der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads abgeschätzten Querbeschleunigung oder Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt das Steuergerät 127 für jeden der Lastzustände einen ersten Slipwinkelbereich, der in Fig. 8 jeweils durch ein schraffiertes Gebiet veranschaulicht ist. Dieser erste Slipwinkelbereich ist in dem jeweiligen Lastzustand derjenige Bereich der Slipwinkel der Vorderradreifen oder Hinterradreifen, in dem die Kurvenführungskraft der Vorderradreifen größer ist als die der Hinterradreifen. Im Unterschied dazu ist ein zweiter Slipwinkelbereich dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenführungskraft der Vorderradreifen kleiner ist als die der Hinterradreifen. Das Steuergerät 127 grenzt in jedem Lastzustand den ersten Slipwinkelbereich gegenüber dem zweiten Slipwinkelbereich ab und lenkt die Hinterräder 3 L, 3 R in dem ersten Slipwinkelbereich gleichphasig, d. h., in der gleichen Richtung wie die Vorderräder 2 L, 2 R, indem es die Magnetspulen 125 a und 125 b des Steuerventils 125 so ansteuert, daß die Kurvenführungskraft der Hinterradreifen vergrößert wird. Die Hinterräder 3 L und 3 R werden somit in dem ersten Slipwinkelbereich gleichphasig zu den Vorderrädern gelenkt, so daß die Reifenkennlinien e (f-h) der Hinterräder annähernd mit den Reifenkennlinien a (b-d) der Vorderräder in Übereinstimmung gebracht werden.

Bei hoher Belastung ist die maximale Kurvenführungskraft CFfMAX, die von den Vorderrädern erzeugt werden kann, größer als die maximale Kurvenführungskraft CFrMAX, die von den Hinterrädern erzeugt werden kann, wie in Fig. 8 zu erkennen ist. In diesem Fall ist es wegen der Eigenschaften der Reifen schwierig, die Kurvenführungskraft der Hinterräder durch Lenken der Hinterräder mit der Kurvenführungskraft der Vorderräder in Übereinstimmung zu bringen. Es empfiehlt sich deshalb, eine Pseudo-Kennlinie a′ für die Vorderradreifen vorzugeben, bei der die maximale Kurvenführungskraft kleiner oder gleich der maximalen Kurvenführungskraft CFrMAX der Hinterräder ist (Fig. 8), und die Hinterräder so zu lenken, daß die Reifenkennlinie der Hinterräder an diese Pseudo-Kennlinie a′ angenähert wird. Wenn die Hinterräder in dieser Weise gelenkt werden, kann durch das Steuersystem die Reifenkennlinie fließend verändert werden.

Zur Bestimmung des ersten Slipwinkelbereiches kann wahlweise anstelle der Sensoren 30 und 31 eine Einrichtung zur direkten Abtastung der Vorderrad- oder Hinterrad-Kurvenführungskraft oder ein Kreiselgerät zur Bestimmung des Reifen-Slipwinkels verwendet werden.

Das Steuersystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt.

Wenn das Lenkrad 10 nicht eingeschlagen ist, werden durch das Servolenkungs-Steuerventil 11 die Öffnungsgrade sämtlicher Öffnungen 11 a-11 d auf den gleichen Wert eingestellt. Das Steuerventil 11 hält daher die Steuerleitungen P₃ und P₄ im drucklosen Zustand, da die gesamte von der Pumpe 13 in die Zufuhrleitung P₁ geförderte Ölmenge direkt durch die Rücklaufleitung P₂ in den Sumpf 14 zurückgeleitet wird. In diesem Zustand bleibt der Lenkzylinder 12 unbetätigt, und die Vorderräder 2 L und 2 R werden in der Geradeaus-Stellung gehalten.

Wenn die Vorderräder 2 L und 2 R durch den Fahrer mit Hilfe des Lenkrads 10 und des Lenkgetriebes 6 nach rechts eingeschlagen werden, verringert das Steuerventil 11 die Öffnungsgrade der Öffnungen 11 a, 11 b und erhöht die Öffnungsgrade der Öffnungen 11 c und 11 d, so daß die Steuerleitung P₄ unter Druck gesetzt und die Steuerleitung P₃ entlastet wird. Der Kolben 15 des Lenkzylinders wird daher nach links in Fig. 7 gerückt, so daß er die Lenkanstrengung des Fahrers nach rechts unterstützt.

Wenn die Vorderräder nach links gelenkt werden, erhöht das Steuerventil 11 die Öffnungsgrade der Öffnungen 11 a und 11 b und verringert die Öffnungsgrade der Öffnungen 11 c und 11 d, so daß die Steuerleitung P₄ druckentlastet und die Steuerleitung P₃ unter Druck gesetzt wird. Der Kolben 15 wird daher nach rechts gedrückt, so daß der Fahrer die Vorderräder mit geringer Anstrengung nach links einschlagen kann.

Das Steuergerät 127 ermittelt den ersten Slipwinkelbereich (schraffiertes Gebiet in Fig. 8) anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit V, des Lenkradeinschlags R und der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads, die durch Differenzieren des Lenkradeinschlags nach der Zeit erhalten wird. Wenn der augenblickliche Zustand des Fahrzeugs in dem ersten Slipwinkelbereich liegt, bestimmt das Steuergerät 127 den Hinterrad-Lenkwinkel, der erforderlich ist, um die Reifenkennlinie der Hinterräder mit derjenigen der Vorderräder in Übereinstimmung zu bringen.

Bei einem Lenkeinschlag nach links erregt das Steuergerät 127 die Magnetspule 125 a und bringt das Steuerventil 125 in einen Zustand, in welchem die Steuerleitung P′₇ mit der Zufuhrleitung P′₅ und die Steuerleitung P′₈ mit der Rücklaufleitung P′₆ verbunden ist. Das Steuerventil 125 leitet daher Öl unter Druck in die Arbeitskammer 119 a des Lenkzylinders 119, so daß die Lenkstange 120 nach rechts bewegt und entsprechend die Hinterräder 3 L und 3 R nach links eingeschlagen werden. Der Hinterrad-Lenkwinkel δ wird durch den Sensor 130 zurückgemeldet, und das Steuergerät 127 entregt die Magnetspule 125 a, wenn die Differenz zwischen dem durch den Sensor 130 abgetasteten Ist-Lenkwinkel und dem durch das Steuergerät 127 vorbestimmten Soll-Lenkwinkel auf 0 abgenommen hat. Bei der Entregung der Magnetspule 125 a trennt das Steuerventil 125 beide Steuerleitungen P′₇ und P′₈ von der Druckquelle, so daß der Lenkzylinder 119 den Ist-Lenkwinkel der Hinterräder mit dem Soll-Lenkwinkel in Übereinstimmung hält.

Bei einem Lenkeinschlag nach rechts erregt das Steuergerät 127 die Magnetspule 125 b und versetzt das Steuerventil 125 in einen Zustand, in dem die Steuerleitung P′₇ mit der Rücklaufleitung P′₆ und die Steuerleitung P′₈ mit der Zufuhrleitung P′₅ verbunden ist. Das Steuerventil 125 bewirkt daher die Zufuhr von unter Druck stehendem Öl zu der Arbeitskammer 119 b, so daß die Lenkstange 120 nach links bewegt wird und die Hinterräder 3 L und 3 R gleichsinnig zu den Vorderrädern nach rechts eingeschlagen werden. Wenn der durch den Sensor 130 abgetastete Hinterrad-Lenkwinkel den durch das Steuergerät 127 bestimmten Soll-Lenkwinkel erreicht, entregt das Steuergerät 127 die Magnetspule 125 b, so daß der Lenkzylinder 119 den Ist-Lenkwinkel der Hinterräder mit dem vorbestimmten Soll-Lenkwinkel in Übereinstimmung hält.

Im Ergebnis wird also in dem in Fig. 8 schraffiert eingezeichneten ersten Slipwinkelbereich die Reifenkennlinie der Hinterräder so eingestellt, daß die Kurvenführungskraft der Hinterräder gleich der Kurvenführungskraft der Vorderräder wird. Auf diese Weise wird durch das Steuersystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine unzureichende Kurvenführungskraft in dem ersten Slipwinkelbereich verhindert und ungeachtet der ursprünglichen Reifenkennlinie der Hinterräder eine Beeinträchtigung des Ansprechverhaltens der Lenkung vermieden.

In dem zweiten Slipwinkelbereich, in dem der Reifen-Slipwinkel verhältnismäßig groß ist, hält das Steuergerät 127 beide Magnetspulen 125 a und 125 b entregt, so daß der Lenkzylinder 119 in der Neutralstellung bleibt und die beiden Hinterräder 3 L und 3 R in der Geradeaus-Stellung hält. Die Reifen der Hinterräder weisen daher ihre ursprüngliche, nicht durch das Steuersystem beeinflußte Kennlinie auf, und der Grenz-Slipwinkel wird auf einem hohen Wert gehalten. Auf diese Weise wird bei dem dritten Ausführungsbeispiel verhindert, daß das Fahrzeug im Bereich hoher Reifen-Slipwinkel infolge unzulässiger Bodenhaftung der Hinterräder ausbricht. Somit wird der Bereich zulässiger Giergeschwindigkeiten erweitert und das Lenkverhalten in der Nähe des kritischen Punktes verbessert.

Das Steuergerät 127 berechnet bei diesem Ausführungsbeispiel zunächst die Quergeschwindigkeit y und die Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs anhand des Lenkradeinschlags R und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Beispielsweise kann die Giergeschwindigkeit mit Hilfe einer Übertragungsfunktion der Giergeschwindigkeit in bezug auf den Lenkradeinschlag R berechnet werden, wie in der Veröffentlichung Masato ABE "Sharyo no Undo to Seigyo" (Bewegung und Steuerung von Fahrzeugen, Seite 75, Kyoritsu Shuppan Kabushiki Kaisha und Nissan Giho, 1983, Band 19, Seite 23) beschrieben wird.

Anschließend ermittelt das Steuergerät 127 die Vorderrad- und Hinterrad-Kurvenführungskräfte CFf und CFr anhand der Quergeschwindigkeit und der Giergeschwindigkeit mit Hilfe der folgenden Gleichung

wobei N das Lenkübersetzungsverhältnis, a der Abstand zwischen der Vorderachse und dem Schwerpunkt des Fahrzeugs, b der Abstand zwischen der Hinterachse und dem Schwerpunkt des Fahrzeugs, C₁ die Änderungsrate der Vorderrad-Kurvenführungskraft in Abhängigkeit vom Vorderrad-Slipwinkel und C₂ die Änderungsrate der Hinterrad-Kurvenführungskraft in Abhängigkeit vom Hinterrad-Slipwinkel ist. Die Änderungsraten C₁ und C₂ variieren entsprechend dem Slipwinkel und dem Lastzustand des Fahrzeugs, wie aus Fig. 8 hervorgeht.

Das Steuergerät 127 entscheidet dann, ob die Vorderrad-Kurvenführungskraft CFf größer ist als die Hinterrad-Kurvenführungskraft CFr. Wenn dies nicht der Fall ist, hält das Steuergerät 127 die Hinterräder in der Geradeaus-Stellung.

Wenn CFf größer ist als CFr, so berechnet das Steuergerät 127 den Hinterrad-Slipwinkel SAr anhand der Gleichung

Danach ermittelt das Steuergerät 127 den Lastzustand des Fahrzeugs durch Schätzung oder anhand des Ausgangssignals eines dem Steuergerät 127 zugeordneten Lastsensors. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird zwischen vier Lastzuständen unterschieden, wie in Fig. 8 gezeigt ist.

In Abhängigkeit von dem so bestimmten Lastzustand wählt das Steuergerät 127 aus den vier Paaren von Reifenkennlinien der Vorder- und Hinterräder ein Paar aus. Die Reifenkennlinien sind gespeichert in einem in dem Steuergerät 127 enthaltenen oder mit diesem verbundenen Speicher.

Anhand der ausgewählten Reifenkennlinie für die Vorderräder unter dem gegebenen Lastzustand bestimmt das Steuergerät 127 einen dem Hinterrad-Slipwinkel SAr entsprechenden Sollwert für die Kurvenführungskraft. Sodann bestimmt das Steuergerät 127 anhand der ausgewählten Hinterrad-Reifenkennlinie für den aktuellen Lastzustand einen Wert für den Slipwinkel, der der gewünschten Kurvenführungskraft entspricht. Der Hinterrad-Lenkwinkel wird dann durch das Steuergerät 127 auf einen Wert eingestellt, der übereinstimmt mit der Differenz zwischen dem anhand der Gleichung (3) berechneten Slipwinkel und dem Slipwinkel nach der Hinterrad-Reifenkennlinie entsprechend dem gewünschten Wert der Kurvenführungskraft. Schließlich führt das Steuergerät 127 eine rückgekoppelte Regelung durch, um den so ermittelten Hinterrad-Lenkwinkel einzustellen.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind die Reifenkennlinien der Vorder- und Hinterräder so gewählt, daß unter normalen Lastbedingungen die Differenz Δ CF zwischen den Kurvenführungskräften der Vorder- und Hinterräder unabhängig von der Zunahme des Slipwinkels in dem Slipwinkelbereich oberhalb des Grenz-Slipwinkels α₃, an dem die Hinterrad-Kurvenführungskraft maximal ist, nahezu unverändert bleibt, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird daher die Richtungssteuerung des Fahrzeugs in der Nähe des kritischen Punktes verbessert, da die Änderung im Fahrzeugverhalten verringert wird. Wenn die Reifenkennlinien für die Vorder- und Hinterräder so gewählt werden, daß die oben genannte Differenz Δ CF mit der Zunahme des Slipwinkels noch zunimmt, ist es möglich, die Richtungssteuerung des Fahrzeugs noch weiter zu verbessern.

Wahlweise ist es möglich, zur Einstellung des Hinterrad-Lenkwinkels eine direkte Steuerung ohne Rückkopplung vorzusehen, so daß kein Hinterrad-Lenkwinkelsensor 130 benötigt wird.

Auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, gleiche Außendurchmesser für die Reifen der Vorderräder und der Hinterräder vorzusehen. Insbesondere wenn ein Vierradantrieb vorgesehen ist, führen unterschiedliche Außendurchmesser der Reifen zu unerwünschten Unterschieden zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder.

Claims (13)

1. Fahrzeug mit bereiften Vorder- und Hinterrädern (2 L, 2 R; 3 L, 3 R) und einer Hinterrad-Lenkvorrichtung (24 a-24 d, 28, 29; 32; 119, 125, 127) dadurch gekennzeichnet, daß die Reifen der Vorderräder (2 L, 2 R) und der Hinterräder (3 L, 3 R) sich in ihren Kurveneigenschaften unterscheiden und daß die Lenkvorrichtung eine Steuereinrichtung (29; 32; 127) aufweist, die einen bestimmten Kurvenfahrtzustand des Fahrzeugs erfaßt und bei Vorliegen dieses Kurvenfahrtzustands einen Lenkeinschlag der Hinterräder (3 L, 3 R) zur Anpassung der Kurveneigenschaften der Reifen der Hinterräder veranlaßt.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Zustands-Erkennungsmittel zur Erfassung einer für das Kurvenverhalten des Fahrzeugs repräsentativen physikalischen Größe und zur Erkennung des vorgegebenen Kurvenfahrtzustands anhand dieser Größe aufweist und außerdem mit Stellmitteln versehen ist zum Verändern des Hinterrad-Lenkwinkels bei Erkennung des vorgegebenen Kurvenfahrtzustands.

3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifen der Vorder- und Hinterräder sich in einer Kennlinie (a, b) unterscheiden, die die Kurvenführungskraft (CF) in Abhängigkeit vom Reifen-Slipwinkel ( α ) angibt, und daß der Grenz-Slipwinkel ( a₁, α₂, α₃), bei dem die Kurvenführungskraft maximal ist, für die beiden Kennlinien verschieden ist.

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel den Hinterrad-Lenkwinkel über die Hinterrad-Lenkvorrichtung in einer ersten Betriebsart derart steuern, daß der Grenz-Slipwinkel für die Reifen der Hinterräder verändert wird, wenn der vorgegebene Kurvenfahrtzustand vorliegt, während sie den Lenkwinkel in einer zweiten Betriebsart steuern, wenn ein von dem vorgegebenen Kurvenfahrtzustand verschiedener zweiter Kurvenfahrtzustand vorliegt.

5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene erste Kurvenfahrtzustand dadurch definiert ist, daß der Reifen-Slipwinkel ( α ) innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt.

6. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene erste Kurvenfahrtzustand dadurch definiert ist, daß die Querbeschleunigung des Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt.

7. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel die Hinterräder (3 L, 3 R) in der zweiten Betriebsart unabhängig von Änderungen des Lenkwinkels der Vorderräder in der Geradeaus-Stellung halten.

8. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenz-Slipwinkel bei den Reifen der Hinterräder größer ist als bei den Reifen der Vorderräder und daß die Stellmittel die Hinterräder in der ersten Betriebsart in der gleichen Richtung einschlagen wie die Vorderräder.

9. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungsmittel das Vorliegen des ersten Kurvenfahrtzustands erkennen, wenn die Querbeschleunigung des Fahrzeugs kleiner als ein vorgegebener Wert ist.

10. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungsmittel den ersten Kurvenfahrtzustand erkennen, wenn die Kurvenführungskraft kleiner als ein vorgegebener Wert ist.

11. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungsmittel den ersten Kurvenfahrtzustand erkennen, wenn die Kurvenführungskraft der Vorderräder größer ist als die der Hinterräder.

12. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel den Hinterrad-Lenkwinkel in der ersten Betriebsart konstant auf einem vorgegebenen Wert halten, solange die Vorderräder in eine Richtung eingeschlagen sind.

13. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenz-Slipwinkel bei den Reifen der Hinterräder kleiner ist als bei den Reifen der Vorderräder und daß die Stellmittel die Hinterräder in der ersten Betriebsart in der dem Lenkeinschlag der Vorderräder entgegengesetzten Richtung einschlagen.