DE4102595A1

DE4102595A1 - Vorrichtung zur regelung eines lenkungssystems

Info

Publication number: DE4102595A1
Application number: DE4102595A
Authority: DE
Inventors: Dean C Karnopp; Yoshiyuki Yasui
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1991-08-08
Anticipated expiration: 2011-01-30
Also published as: FR2657834B1; US5159553A; JPH04212672A; DE4102595C2; FR2657834A1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zur Lenkung eines Fahrzeugs und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Regelung eines Lenkungssystems eines Fahrzeugs.

Während einer Fahrzeugbewegung, wie beispielsweise einer Kurven fahrt, wird die Bedienungs- oder Handlingdynamik des Fahrzeugs durch verschiedene Parameter, wie den Straßenzustand, die Rei fenkennwerte, die Gewichtsverteilung, ein Bremsen, ein Beschleu nigen u. dgl., beeinflußt, die zu Übersteuerungs- oder Unter steuerungszuständen führen können. Im Bemühen, dieses Problem zu lösen und die Fahrzeug-Handlingdynamik konstantzuhalten, wurden bisher komplizierte Aufhängungslenkersysteme, Antriebs- oder Kraftübertragungsweganordnungen und Bremssysteme vorgeschla gen. Jedoch sind für diese vorgeschlagenen Systeme relativ viele Teile und Bauelemente notwendig, die in unerwünschter Weise die Kompliziertheit und die Größenabmessungen des Systems er höhen.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Einhaltung der Steuerungs- oder Lenkstabilität eines sich bewe genden Fahrzeugs. Diese Vorrichtung umfaßt lenkbare Räder, die im folgenden als Lenkungsräder bezeichnet werden, mit diesen verbundene Lenkarme oder Spurhebel und einen Lenkungsmechanis mus (Lenkgetriebemechanismus) zum Lenken der Lenkungsräder. Der Lenkgetriebemechanismus weist eine bewegbare Zahnstange und eine Haupt-Lenkvorrichtung mit einem Lenkrad sowie einem Ritzel auf, welche mit der bewegbaren Zahnstange verbunden ist, um dieser eine Bewegung zu vermitteln. Ein Motor oder eine An triebsmaschine bzw. -vorrichtung verbindet die bewegbare Zahn stange und die Lenkarme, um Lenkkräfte von der Haupt-Lenkvor richtung auf die Lenkungsräder zu übertragen. Die Antriebsvor richtung umfaßt ein erstes sowie zweites Teil, die relativ zu einander bewegbar sind. Das erste Teil ist mit der bewegbaren Zahnstange verbunden, während das zweite Teil am Lenkarm ange schlossen ist. Eine Meßvorrichtung ist vorgesehen, um einen ak tuellen Wert (Istwert) für einen Zustand des Fahrzeugs, z. B. einen Giergrad, zu messen. Ein Steuerungsmechanismus dient da zu, einen gewünschten Wert für diesen Zustand für das Fahrzeug zu bestimmen und in Abhängigkeit von einem Vergleich des ge wünschten Werts und des Istwerts ein Ausgangssignal zu erzeugen. Der Steuerungsmechanismus ist betrieblich mit der Antriebsvor richtung verbunden, so daß diese in Abhängigkeit von dem genann ten Ausgangssignal betätigt wird, um die Lenkungsräder unabhän gig von der Bewegung der bewegbaren Zahnstange zu lenken.

Die Antriebsvorrichtung kann einen Fluidmotor umfassen, wobei das erste Teil einen Fluidzylinder und das zweite Teil einen Kolben einschließt.

Alternativ kann die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor (E-Motor) enthalten, wobei das erste Teil der Antriebsvorrich tung ein mit der Zahnstange verbundenes Gehäuse und das zweite Teil der Antriebsvorrichtung eine auf einen mit einem Gewinde versehenen Außenumfang einer Spurstange geschraubte Mutter mit einem Innengewinde umfaßt.

Vorzugsweise ist die Zahnstange ein hohlzylindrisches Bauteil, das in einem hohlen oder rohrförmigen Gehäuse aufgenommen ist. Mit Hilfe von elastischen Lagermuffen ist dieses Gehäuse am Rahmen des Fahrzeugs befestigt. Die Zahnstange ist exzentrisch mit Bezug zur Spurstange angeordnet, um einen radialen, in der Dicke vergrößerten Abschnitt für die Zahnstange zu bestimmen, in welchem die Zähne ausgebildet sind.

Die Aufgabe wie auch die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen des Erfindungs gegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Lenkgetriebemechanismus gemäß der Erfindung für die Lenkungsräder eines Fahrzeugs;

Fig. 2 ein Schema einer ersten Ausführungsform eines Steuer mechanismus für den Lenkgetriebemechanismus gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Flußplan für das Steuergerät, das bei dem Mecha nismus von Fig. 2 zur Anwendung kommt;

Fig. 4 ein Schema einer zweiten Ausführungsform eines Steuer mechanismus für den Lenkgetriebemechanismus gemäß der Erfindung;

Fig. 5 einen Flußplan für das Steuergerät, das bei dem Mechanis mus von Fig. 4 zur Anwendung kommt;

Fig. 6 eine schematische Perspektivdarstellung eines Lenkge triebemechanismus für die Lenkungsräder des Fahrzeugs;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Teils des Mecha nismus von Fig. 6;

Fig. 8 einen Axialschnitt durch einen Lenkgetriebemechanismus in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, der in Ver bindung mit dem Lenkgetriebe von Fig. 6 zur Anwendung kommen kann;

Fig. 8A den Schnitt nach der Linie 8A-8A in der Fig. 8;

Fig. 8B einen Querschnitt, der zeigt, in welcher Weise ein Ritzel des Lenkgetriebes mit einer Zahnstange in Eingriff kommt;

Fig. 9 einen Axialschnitt durch einen weiteren Lenkgetriebeme chanismus in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, der in Verbindung mit dem Lenkgetriebe von Fig. 6 zur Anwendung kommen kann;

Fig. 10 einen Axialschnitt durch einen Lenkgetriebemechanismus gemäß der Erfindung, der in Verbindung mit dem Lenkge triebe von Fig. 1 zur Anwendung kommen kann;

Fig. 10A einen Teil-Axialschnitt durch eine abgewandelte Ausfüh rungsform des Lenkgetriebemechanismus, der in Fig. 8 bzw. 10 dargestellt ist;

Fig. 11 eine schematische Perspektivdarstellung eines Lenkge triebemechanismus in einer dritten Ausführungsform ge mäß der Erfindung;

Fig. 12 eine schematische Perspektivdarstellung eines Lenkge triebemechanismus in einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Teils des in Fig. 12 dargestellten Lenkgetriebemechanismus.

Die Fig. 1 zeigt ein Lenkungssystem für ein Fahrzeug, das ein Paar von Lenkungsrädern 12 besitzt, die über einen Lenkgetriebe mechanismus betrieblich mit einem Lenkrad 14 verbunden sind. Der Lenkgetriebemechanismus ist von der Zahnstangen/Ritzel-Bau art, wobei die Lenkwelle 16 ein Ritzel 18 trägt, das mit Zähnen an einer hin- und herbewegbaren Zahnstange 20 kämmt.

An einer Erweiterung oder einem Ansatz 20A der Zahnstange 20 ist das Gehäuse 22 eines E-Motors befestigt, welcher eine Ab triebswelle aufweist, die ein Abtriebsritzel 24 treibt. Das Ab triebsritzel steht mit einer Schrägverzahnung einer Mutter 26 in Eingriff, die an einer Spurstange 29 befestigt ist, deren Enden mit einem Paar von Spurhebeln oder Lenkarmen 30 verbunden sind, welche die Lenkbewegung auf die lenkbaren Räder 12 über tragen.

Somit erzeugen im Betrieb die Lenkwelle 16 und das Ritzel 18 eine lineare Bewegung der Zahnstange 20 sowie des Ansatzes 20A, und diese lineare Bewegung wird auf das Motorgehäuse 22 sowie das Abtriebsritzel 24 übertragen. Dieses Ritzel 24 erzeugt eine lineare Bewegung der Mutter 26 auf Grund des Zahneingriffs zwischen dem Abtriebsritzel und der Mutter 26. Eine lineare Be wegung der Mutter 26 wird unmittelbar auf die Spurstange 29 übertragen. Auf diese Weise kann durch ein Drehen des Lenkrades 14 die Ausrichtung der Lenkungsräder 12 verändert werden.

Um eine übermäßige Über- oder Untersteuerung zu vermeiden, schafft die Erfindung die Möglichkeit, die Radausrichtung unab hängig von der Stellung des Lenkrades 14 zu justieren oder ein zustellen, indem der Motor oder die Antriebsvorrichtung 22 be trieben wird, um eine Drehung des Abtriebsritzels 24 und eine daraus resultierende lineare Bewegung der Mutter 26 sowie der Spurstange 29 hervorzurufen.

Die Betätigung des Motors 22 wird durch elektrische Signale von einem Steuergerät 32 in Abhängigkeit von einem bestimmten Zu stand des sich bewegenden Fahrzeugs, wie z. B. dem Giergrad des Fahrzeugs, bewirkt. Wenn der Giergrad der zur Anwendung gelan gende Zustand ist, verwendet das Steuergerät 32 Signale, die vom Lenkwinkel und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhän gen, um einen gewünschten Giergrad zu bestimmen, und es ver gleicht diesen gewünschten Giergrad mit einem aktuellen Gier grad, um den Reifen- oder Laufwinkel zu regeln. Der Giergrad kann als der Drehungsgrad des Fahrzeugs um eine vertikale Achse bestimmt werden.

Das Signal für den Lenkwinkel δ wird von einem üblichen Lenkwin kelfühler 25 geliefert, der mit der Lenkwelle 16 des Fahrzeugs in Wirkverbindung steht. Das Signal für die Fahrgeschwindigkeit V wird durch übliche Raddrehzahlfühler 28A erzeugt, die be trieblich mit allen Straßenrädern des Fahrzeugs verbunden sind. Wenn die Raddrehzahlen unterschiedlich sind, so wird das Steuer gerät einen Mittelwert aus diesen ableiten. Ein aktueller Gier grad wird durch einen üblichen Giergradfühler, wie einen Kreisel oder ein Gyroskop 27, gemessen.

Ein gewünschter Giergrad R_d wird durch das Steuergerät in Über einstimmung mit der folgenden Beziehung gemessen:

Hierin ist R_d der gewünschte Giergrad, L der Radstand des Fahr zeugs, d. h. der Abstand zwischen der Vorder- und Hinterachse, g die Erdbeschleunigung, δ der Lenkwinkel, V die Fahrgeschwin digkeit und K eine Konstante größer als 0° und nicht größer als 1°, um einen neutralen oder geringen Untersteuerungszustand zu erlangen.

Mach Bestimmen des gewünschten Giergrades R_d in der obigen Weise vergleicht das Steuergerät den gewünschten Giergrad R_d mit dem aktuellen Giergrad R_a. Ist R_a = R_d, so ist eine Lenkungsjustie rung nicht notwendig. Ist R_a < R_d, dann ist ein Untersteuerungs zustand vorhanden, der erfordert, daß die Größe des Laufwinkels vergrößert wird. Ist R_a < R_d, dann ist ein Übersteuerungszustand gegeben, der es notwendig macht, die Größe des Laufwinkels zu vermindern. Die Richtung, in der das Abtriebsritzel 24 gedreht wird, ist davon abhängig, welcher der Werte R_a und R_d größer ist, und der Größenwert der Drehung des Abtriebsritzels 24 hängt von der Größe im Unterschied zwischen den Werten R_d sowie R_a ab. Die Drehung des Abtriebsritzels 24 dauert an, bis das Steu ergerät feststellt, daß R_a = R_d ist.

In den Fig. 4 und 5 ist ein weiterer Aspekt einer Regelung ge mäß der Erfindung dargestellt, wobei eine andere Art und Weise zur Bestimmung des aktuellen Giergrades zur Anwendung kommt. Anstelle eines Giergradfühlers werden in diesem Fall übliche vordere und hintere querbeschleunigungsfühler (G-Kraftfühler) 40 und 42 benutzt. Die gemessene vordere und hintere querbe schleunigung werden in einen vorderen bzw. hinteren querge schwindigkeitswert V_f bzw. V_r durch das Steuergerät umgewandelt, so daß der aktuelle Giergrad R_a gemäß der folgenden Beziehung bestimmt werden kann:

worin N der Abstand zwischen dem vorderen und hinteren Querbeschleunigungsfühler 40, 42 ist.

In den Fig. 6 und 7 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform für einen Lenkgetriebemechanismus gemäß der Erfindung darge stellt, wobei der E-Motor durch einen Fluidmotor 50 ersetzt wor den ist, welcher einen Fluidzylinder 52 umfaßt, in dem ein hin- und herbewegbarer Kolben 54 angeordnet ist. Mit den entgegen gesetzten Stirnseiten des Kolbens 54 sind jeweils Kolbenstangen 56 und 56′ verbunden, die aus entgegengesetzten Enden des Zy linders 52 nach außen ragen. Innerhalb dieses Zylinders ist ein Paar von Federn 58, 58′ angeordnet, die den Kolben 54 in eine mittige Lage innerhalb des Zylinders 52 drücken.

Eine durch den Motor des Fahrzeugs betriebene Ölpumpe 60 för dert unter Druck stehendes Fluid zu einem Magnet-Dreiwegeventil 62, dessen Stellung durch ein Signal vom Steuergerät 32 bestimmt wird. In der Fluidleitung zwischen der Pumpe 60 und dem Ventil 62 kann ein Speicher 64 vorgesehen sein, um Schwankungen oder Vibrationen im Öldruck zu dämpfen.

Im Betrieb wird ein Lenken der Räder 12 durch das Lenkrad 14 und die Zahnstangen/Ritzel-Kopplung 18, 20 bewirkt. Eine lineare Bewegung der Zahnstange 20 wird auf den fest an der Zahnstange 20 angebrachten Ansatz 20A, der den Zylinder 52 trägt, übertragen. Eine Linearbewegung dieses Zylinders 52 wird dann auf die Spurhebel 66 übertragen, die an die äußeren Enden der Kolbenstangen 56 und 56′ angeschlossen sind. In dem Fall, da das Steuergerät 32 einen Unter- oder Übersteuerungszu stand feststellt, wird das Magnetventil 62 durch ein elektri sches Ausgangssignal vom Steuergerät 32 betätigt, um den Kol ben 54 in einer von zwei Richtungen zu verschieben, so daß die Räder 12 unabhängig von der Stellung des Lenkrades 14 ver schwenkt werden, wodurch die notwendige Korrektur im Laufwinkel hervorgerufen wird.

Die Fig. 8-10 zeigen mehrere bevorzugte Mechanismen, die in Übereinstimmung mit dem in Verbindung mit den Fig. 6 und 7 be schriebenen System arbeiten.

Die Fig. 8, 8A und 8B zeigen einen solchen Mechanismus 80, bei welchem eine Spurstange 82 axial verschiebbar in einer Zahn stange 84, welche eine hohlzylindrische Gestalt hat, aufge nommen ist. Die Zahnstange 84 besitzt Zähne 86, die an einem Teil ihres Außenumfangs ausgebildet sind (s. Fig. 8B). Die Zahnstange 84 ist mit Bezug zur Spurstange 82 exzen trisch angeordnet, wodurch die Zähne 86 in dem daraus resultie renden dickeren Teil der Zahnstange 84 ausgebildet werden kön nen, um einen geeigneten Ausgleich zu schaffen. Das Gehäuse, in dem die Zahnstange 84 axial verschiebbar gehalten ist, wird von axial fluchtenden Teilen 88 und 90 gebildet, wobei das Teil 88 ein Servolenkungsgehäuse und das Teil 90 ein Lenkgetriebegehäuse bilden.

Im Lenkgetriebegehäuse 90 ist ein übliches Lenkwellenritzel 92 aufgenommen, das mechanisch mit der Lenkwelle verbunden ist.

Das Ritzel 92 kämmt mit den Zähnen 86 der Zahnstange 84 (s. Fig. 8B). Das Lenkgetriebegehäuse 90 enthält ein Lenkgetrie beventilgehäuse 94, von dem ein Paar von Fluidleitungen 96 und 98 ausgehen. Diese Leitungen sind an Verbindungsstücke 100 und 102 angeschlossen, die am Servolenkunggehäuse 88 angebracht sind und mit einer Servolenkungskammer 104 auf entgegengesetz ten Seiten eines in dieser Kammer aufgenommenen Servolenkungs kolbens 106 verbunden sind. Mit dem Ritzel 92 steht ein übli ches Servolenkung-Regelventil 93 in Verbindung, das den Fluß eines für die Servolenkung verwendeten Fluids von einer (nicht dargestellten) Pumpe zu jeweils einer der Leitungen 96 und 98 in Abhängigkeit von der Richtung, in welcher das Lenkrad gedreht wird, regelt.

Das Gehäuse des Lenkungsmechanismus 80 ist mit Hilfe eines Paars von elastischen Lagermuffen 112 und 114 am ortsfesten, starren Rahmen 110 des Fahrzeugs befestigt. Jede Lagermuffe 112, 114 hat die Gestalt eines Hohlzylinders, durch den sich ein jeweiliger Teil des Gehäuses erstreckt. Die Lagermuffe 112 nimmt das Servolenkungsgehäuse 88 auf, während in der anderen Lagermuffe das Lenkgetriebegehäuse 90 aufgenommen ist. Jede La germuffe ist am Rahmen 110 über eine mit diesem verschraubte Lagerschelle 116 gehalten, und Vibrationen des Gehäuses werden durch die elastischen Lagermuffen gedämpft.

An den entgegengesetzten Enden der Spurstange 82 sind Kugelge lenke 120 befestigt, die über Lenkarme 122 an die Lenkungsrä der angeschlossen sind. Eine axiale Verlagerung der Spurstange 82 in der einen oder anderen Richtung führt zu einem Lenken der Lenkungsräder. Die axiale Verlagerung dieser Spurstange kann durch das Lenkwellenritzel 92 hervorgerufen werden, das eine axiale Verlagerung der Zahnstange 84 bewirkt, welche auf die Spurstange 82 durch einen einen Fluidmotor 130 enthaltenden Me chanismus übertragen wird. Dieser Fluidmotor 130 umfaßt einen Steuerzylinder 132, der mit der Zahnstange 84 verbunden ist, und einen Kolben 134, der mit den Lenkungsrädern Verbindung hat. Der Kolben 134 ist innerhalb einer im Steuerzylinder 132 ausge stalteten Kammer 136 axial verschiebbar. Auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens 134 haben Verbindungsstücke 138 und 140 einen Anschluß zur Kammer 136, und an den Verbindungsstücken 138, 140 sind jeweils flexible Fluidleitungen 142 bzw. 144 angeschlossen. Diese Leitungen 142, 144 empfangen ein unter Druck stehendes Fluid von einer Pumpe 146, nachdem dieses durch ein Ventil 148 geflossen ist. Dieses Ventil 148 wird so betätigt, daß es das unter Druck stehende Fluid zu einer oder keiner der Leitungen 142, 144 führt, wobei diese Betätigung des Ventils 148 durch das Steuergerät 132 in der bereits oben beschriebenen Weise erfolgt.

Wenn keine der Leitungen 142, 144 Verbindung mit der Pumpe 146 hat, dann ist das in der Kammer 136 auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens 134 verbleibende Fluid imstande, eine axiale Kraft vom Steuerzylinder 132 auf den Kolben 134 zu übertragen. Somit wird die axiale Bewegung der Zahnstange 84, die durch die Haupt-Lenkvorrichtung 92, 106 hervorgerufen wird, durch den Steuerzylinder 132, das Fluid in der Kammer 136 und den Kolben 134 auf die Spurstange 82 übertragen.

In dem Fall, da das Steuergerät 32 bestimmt, daß die Ausrich tung der Lenkungsräder justiert werden soll, um eine übermäßige Über- oder Untersteuerung zu verhindern, wird das Ventil 148 betätigt, so daß unter Druck stehendes Fluid von der Pumpe 142 zur einen Seite des Kolbens 134 geleitet wird. Als Ergebnis wird der Kolben 134 axial gegenüber dem Steuerzylinder 132 verlagert, und er ist imstande, die Lenkungsräder unabhängig von der Bewe gung der Zahnstange 84 zu lenken.

Um die Größe der Verlagerung der Spurstange 82 relativ zur Zahn stange 84 zu messen, wobei hierdurch der Betrag wiedergegeben wird, um welchen die Spurstange durch das Steuergerät 32 ver schoben wird, ist mit der Spurstange ein Stellungsfühler 150 verbunden. Dieser Fühler 150 ist von linearer Bauart und umfaßt ein am Steuerzylinder 132 zur Bewegung mit diesem befe stigtes Gehäuse 152 sowie eine mit der Spurstange 82 über einen Tragarm 156 verbundene Stange 154. In Abhängigkeit von der Relativverlagerung zwischen der Spur- und der Zahnstange wird die Stange 154 mit Bezug zum Gehäuse 152 verlagert, wo bei der Stellungsfühler 150 ein Signal erzeugt, das zum Steuer gerät 32 rückgekoppelt wird.

Um die Größe der Verlagerung der Zahnstange 84 zu messen und dadurch eine Anzeige für die Ausrichtung der lenkbaren Räder zu gewinnen, ist ein Drehlagefühler 160 mit dem Ritzel 92 gekoppelt. Ein von diesem Drehlagefühler erzeugtes Signal wird ebenfalls zum Steuergerät 32 rückgekoppelt.

Die in Fig. 9 dargestellte bevorzugte Ausführungsform eines Mechanismus ist zu derjenigen der Fig. 8 mit der Ausnahme ähnlich, daß kein Servolenkungsmechanismus vorhanden und der Steuerzylinder 132′ des Motors 130′ zwischen den axia len Enden der Zahnstange 84 montiert ist. Die Verbindungsstücke 138′ und 140′ können innerhalb eines Schlitzes 170, der im Gehäuseteil 88 ausgebildet ist, verschoben werden. Linear- und Drehlagefühler sind nicht dargestellt, werden jedoch vor gesehen. Die Ausführungsform gemäß der Fig. 9 arbeitet in der selben Weise, wie in Verbindung mit Fig. 8 erläutert wurde, wobei die Lenkkräfte durch die Zahnstange 84 und den Kolben 134′ letztlich auf die Lenkarme 122 übertragen werden.

Der bevorzugte, in Fig. 10 dargestellte Mechanismus ist demje nigen von Fig. 9 mit der Ausnahme ähnlich, daß anstelle des Fluidmotors 130 ein Elektromotor 200 vorgesehen ist, welcher ein mit der Zahnstange 84 verbundenes Gehäuse (einen Käfig) 201 und ein Abtriebs- oder Ausgangselement in Form einer Spindelmutter, d. h. einer drehenden Innengewinde-Stellmutter, 202 umfaßt. Diese Mutter 202 wird gedreht, wenn eine elektri sche Antriebsquelle 204 einen Stator des Motors 200 im Anspre chen auf ein Signal vom Steuergerät 32 erregt. Die Mutter 202 ist mit einem Außengewinde an der Spurstange 82′′ in Eingriff, um die Spurstange 82 mit Bezug zur Zahnstange 84 axial zu verschieben. Stellungsfühler, die nicht dargestellt sind und dem Messen der Verlagerung der Zahnstange sowie der Relativver lagerung zwischen der Spurstange und der Zahnstange dienen, sind vorgesehen. Lenkkräfte vom Ritzel 92 werden durch die Zahnstange 84 und das Abtriebselement, d. h. die Spindelmutter 202, des Elektromotors auf die Lenkarme oder Spurhebel übertra gen.

Bei der Ausführungsform von Fig. 10A ist ein Elektromotor 200′, der demjenigen von Fig. 10 gleichartig ist, am Ende einer Spur stange 82′′′ gehalten, d. h., der Motor 200′ ist an derselben Stelle angebracht wie der Fluidmotor 130, der in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben wurde. Der Elektromotor 200′ weist ein Ge häuse 201′, eine Spindelmutter 202′ und eine elektrische An triebsquelle 204′ in zur Fig. 10 gleichartiger Anordnung auf. Der übrige Teil des Lenkmechanismus, der in Fig. 10A nicht dar gestellt ist, ist gleich dem im Zusammenhang mit den Fig. 8, 8A und 8B erläuterten Teil gestaltet.

Die Fig. 11 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines Lenkgetriebemechanismus, wobei eine mechanische Verbindung zwi schen dem Lenkrad 14 und den Lenkungsrädern 12 nicht vorhanden ist, vielmehr werden die Zahnstange 276 und das Ritzel 274 al lein durch elektrische Signale vom Steuergerät 32 geregelt. Dieses Steuergerät 32 ist elektrisch mit einem E-Motor 270 verbunden, dessen Abtriebswelle 272 an das Ritzel 274 ange schlossen ist, welches mit der Zahnstange 276 kämmt, deren Enden Verbindung mit den Spurstangenteilen 278 haben. Die Spurstangenteile 278 sind mit Lenkarmen 280 verbunden.

Im Betrieb bewirkt die Drehung des Lenkrades 14 ein Signal, das durch den Lenkwinkelfühler 225 erzeugt wird. Dieses Signal wird dem Steuergerät 32 in derselben Weise, wie zur Fig. 3 erläutert wurde, zugeführt. Somit wird das Steuergerät 32, wann immer das Lenkrad 14 gedreht wird, ein Steuersignal an den Motor 270 abgeben, um die lenkbaren Räder 12 in einem Größenwert zu drehen, der eine merkbare Über- oder Untersteuerung vermeidet.

Die Fig. 12 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines Lenkgetriebemechanismus, der eine Variante des vorstehend in Verbindung mit Fig. 11 beschriebenen Mechanismus ist insofern, als das Steuergerät 32 einen Fluidmotor oder -antrieb regelt, der demjenigen gleichartig ist, der in Verbindung mit den Fig. 6 und 7 beschrieben wurde. Insofern hat ein Fluidzylinder 290 Kolbenstangen 292 und 292′, die mit Spurstangenteilen 294 ver bunden sind. Das Ausgangssignal vom Steuergerät 32 wird einem Magnet-Dreiwegeventil 296 zugeführt, um von einer Pumpe 295 unter Druck gesetztes Fluid dem Fluidzylinder 290 zum Lenken der Räder 12 zuzuführen. Ein Speicher 297 kann in der Fluidlei tung zwischen der Pumpe 295 und dem Dreiwegeventil 296 vorgese hen sein, um Schwankungen im Öldruck zu dämpfen.

Gemäß der Erfindung wird die Lenkstabilität eines sich bewegen den Fahrzeugs aufrechterhalten, indem ein aktueller Giergrad des Fahrzeugs gemessen, ein gewünschter Giergrad des Fahrzeugs bestimmt und ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von einem Ver gleich des aktuellen sowie gewünschten Giergrades erzeugt wird. Der Lenkwinkel von lenkbaren Rädern des Fahrzeugs wird in Abhän gigkeit von diesem Ausgangssignal in einer Weise geregelt, die darauf zielt, den aktuellen Giergrad mit dem gewünschten Giergrad im wesentlichen in Übereinstimmung zu bringen, so daß dadurch die Fahrzeugstabilität aufrechterhalten wird. Die lenkbaren Räder werden einerseits durch ein Lenkrad und ande rerseits unabhängig davon durch einen Motor im Ansprechen auf das Ausgangssignal gelenkt. Dieser Motor kann einen Fluid- oder einen Elektromotor umfassen.

Wenngleich die Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, so sollte dem Fachmann klar sein, daß Zufügungen, Austausch- oder Ersatzmaßnahmen, Abände rungen und Auslassungen, die nicht speziell erwähnt wurden, vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Lenkstabilität eines sich bewegenden Fahrzeugs, die umfaßt:

- lenkbare Räder (12) und mit diesen verbundene Lenkarme (30, 280) sowie
- Lenkeinrichtungen zum Lenken der lenkbaren Räder, die enthalten:
- - eine bewegbare Zahnstange (20, 84, 276),
- - eine Haupt-Lenkvorrichtung mit einem Lenkrad (14) und einem Ritzel (18, 92, 274), welche mit der bewegbaren Zahnstange zu deren Bewegung verbunden ist,
- - Antriebseinrichtungen, die die bewegbare Zahnstange (20, 84, 276) sowie die Lenkarme (30, 280) zur Über tragung von Lenkkräften von der Haupt-Lenkvorrich tung (14, 18, 92, 274) auf die lenkbaren Räder (12) verbinden sowie relativ bewegbare erste sowie zweite Teile umfassen, von denen der erste Teil mit der bewegbaren Zahnstange und der zweite Teil mit den Lenkarmen verbunden ist,
- - Meßeinrichtungen (25, 27, 28A, 42, 225) zum Messen eines aktuellen Werts für einen Zustand des Fahr zeugs und
- - Steuereinrichtungen (32) zur Bestimmung eines gewünsch ten Werts für den genannten Zustand sowie zur Erzeugung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von einem Ver gleich des gewünschten und des aktuellen Werts,
- - wobei die Steuereinrichtungen (32) mit den Antriebs einrichtungen (22, 50, 130, 200) in Wirkverbindung ste hen, so daß die Antriebseinrichtungen in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal betätigt werden, um die lenk baren Räder (12) unabhängig von der Bewegung der beweg baren Zahnstange (20, 84, 276) zu lenken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen einen aktuellen Giergrad (R_a) des Fahrzeugs messen und die Steuereinrichtungen (25, 28) einen gewünschten Giergrad (R_d) des Fahrzeugs bestimmen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen einen Fluidmotor (50, 130) um fassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil einen Fluidzylinder (52, 132) des Fluid motors (50, 130) und der zweite Teil einen Kolben (54, 134) des Fluidmotors umfassen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein hohles Gehäuseteil (88, 90), durch elastische Lager muffen (112, 114) einschließende Einrichtungen, die die Gehäuseteile an dem Fahrzeug (110) festlegen, wobei die be wegbare Zahnstange (84) ein hohlzylindrisches Bauteil mit an dessen Außenumfangsfläche ausgebildeten Zähnen (86) um faßt, welche mit dem Ritzel (92) in Eingriff sind, und durch eine axial verschiebbar innerhalb der Zahnstange (84) angeordnete Spurstange (82) deren entgegengesetzte Enden (120) mit den Lenkarmen (122) verbunden sind, wobei der zweite Teil (134) der Antriebseinrichtungen (130) an die Spurstange angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil der Antriebseinrichtungen einen mit der Zahn stange (84) verbundenen Fluidzylinder (132) und der zweite Teil der Antriebseinrichtungen einen fest mit der Spurstan ge (82) verbundenen Kolben (134) umfaßt sowie die Antriebs einrichtungen Bauelemente (142, 144, 146, 148) zur Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid zu entgegengesetzten Seiten des Kolbens (134) enthalten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidzylinder an einem Ende der Zahnstange angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Servo lenkeinrichtungen, die einen fest an der Zahnstange (84) in axialer Richtung zwischen dem Ritzel und dem Kolben der Antriebseinrichtungen befestigten Kolben enthalten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidzylinder zwischen entgegengesetzten Enden der Zahnstange angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (84) exzentrisch mit Bezug zur Spurstange (82) angeordnet ist, so daß ein in radialer Richtung verdickter Teil der Zahnstange bestimmt wird, in welchem die Zähne (86) ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen einen Elektromotor (22, 270) umfassen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil der Antriebseinrichtungen ein Gehäuse von diesen und der zweite Teil ein Abtriebselement (24, 272) des Elektromotors umfassen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil der Antriebseinrichtungen ein mit der Zahn stange (20, 84) verbundenes Elektromotorgehäuse (22, 201) und der zweite Teil der Antriebseinrichtungen eine Spindel mutter (26, 202), die am Außenumfang der Spurstange (82) gehalten ist, umfassen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen einen ersten Fühler (25), der einen Lenkwinkel (δ) des Lenkrades (14) ermittelt, und einen zweiten Fühler (28), der eine Fahrgeschwindigkeit (V) ermit telt, umfassen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen einen Giergradkreisel (27) enthalten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen vordere und hintere Querbeschleuni gungsfühler - Seitenrichtung-G-Fühler - (40, 42) ent halten.