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    公开号:WO1985004631A1
    申请号:PCT/EP1985/000146
    申请日:1985-04-02
    公开日:1985-10-24
    发明作者:Fritz Naumann
    申请人:Audi Ag；
    IPC主号:B62D7-00
    专利说明:
    [0001] - /
    [0002] Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug
    [0003] Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern und lenk¬ baren Hinterrädern gemäß dem Oberbegriff des Patent¬ anspruches 1.
    [0004] Derartige Lenkeinrichtungen sind beispielsweise den Druckschriften DE-OS 31 24 821 und 31 33 985 ent¬ nehmbar. Als fahrzeugspezifische Parameter werden unteranderem der Lenkwinkel der Vorderräder und die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges erfaßt und daraus ein Lenkeinschlag der Hinterräder abgeleitet. Zu¬ sätzlich kann auch noch die Seitenbeschleunigung bzw. der Gierwinkel des Kraftfahrzeuges in die Berechnung eingehen.
    [0005] Beabsichtigt mit diesen Maßnahmen ist eine höhere Kurvenstabilität, ein schnelleres Ansprechen der Lenkung des Kraftfahrzeuges auf Kurvenmanöver und schließlich eine größere Wendigkeit im Parkierbereich. Die Lenkung der Hinterräder kann sowohl mit positiven als auch mit negativen Vorzeichen erfolgen; d. h. , die Hinterräder können entweder gleichsinnig mit den Vorderrädern oder entgegengesetzt zu diesen eingeschla¬ gen werden. Dabei wirkt die zuerstgenannte Maßnahme einem übersteuern des Kraftfahrzeuges beim schnellen Durchfahren von Kurven entgegen, während die zuletzt¬ genannte Maßnahme insbesondere zur Verringerung des Wendekreises und zum rasanten Einleiten enger Kurven¬ manöver dient.
    [0006] Die Steuerung von relativ schnell fahrenden Kraftfahr¬ zeugen (Pkw) an den Vorder- und an den Hinterrädern ist allerdings hinsichtlich der Fahrstabilität äußerst problematisch, so daß an die die Hinterräder steuern- den und lenkenden Einrichtungen, insbesondere an die erforderlichen Sensoren, hohe Anforderungen zu stellen sind. Dementsprechend sind derartige Einrichtungen in der Praxis äußerst aufwendig realisierbar. Hinzu kommt, daß den momentanen Fahrbahnverhältnissen nicht aus- reichend Rechnung getragen wird, so- daß bei geringen Haftbeiwerten zwischen Reifen und Fahrbahn durch die Hinterradlenkung eingeleitete Instabilitäten möglich sind.
    [0007] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine den Fahr¬ bahnverhältnissen vermehrt Rechnung tragende und ein¬ fachere Einrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen.
    [0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Es hat sich herausgestellt, daß das von der Bedienungsperson des Kraftfahrzeuges auf die Lenkung der Vorderräder aufge¬ brachte Lenkmoment eine relevante Größe, zur Steuerung der Hinterräder darstellt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß in dieses Lenkmoment zahlreiche fahrspezifische
    [0009] Parameter wie Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, Fahr- bahn-Haftbeiwert, Kurvenradius etc. eingehen.
    [0010] So versteht es sich z. B., daß bei einer schneeglatten Fahrbahn aufgrund des geringen Haftbeiwertes nur ein geringes Lenkmoment aufbaubar ist; hinzu kommt, daß durch ggf. entsprechend vorsichtiges Agieren der Bedienung person in Kenntnis dieses geringen Haftbeiwertes ebenfalls das Lenkmoment niedrig gehalten ist. Letzteres trifft auch dann zu, wenn das Kraftfahrzeug mit einer hohen Geschwin¬ digkeit bewegt wird. Erfindungsgemäß kann hier ein geringe Lenkeinschlag oder gar kein Lenkeinschlag der Hinter¬ räder gesteuert werden.
    [0011] Andererseits steigt das Lenkmoment in jedem Falle zu¬ mindest kurzzeitig dann an, wenn beispielsweise durch ein plötzlich auftauchendes Hindernis eine relativ heftige Lenkreaktion an den Vorderrädern ausgelöst wird, so daß durch entsprechendes Mitlenken der Hinter¬ räder ein verstärkter Ausweichimpuls erzeugt werden kann. Fällt das Lenkmoment wieder ab, so wird der Einschlag der Hinterräder wieder mehr oder minder gegebenenfalls abhängig vom Lenkwinkel der Vorderräder zurückgestellt.
    [0012] Wird beim Parkieren des Kraftfahrzeuges ein hohes Lenk¬ moment erzeugt, so resultiert daraus ein relativ starker Einschlag der Hinterräder. Das hohe Lenkmoment kann selbst bei geringen Haftbeiwerten dann erzeugt werden, wenn die Lenkung für die Vorderräder in ihre Endan¬ schlagstellung verdreht ist und deshalb einen inneren Widerstand bildet.
    [0013] Das Lenkmoment kann durch Messen der Übertragungskräfte zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe, beispielsweise inner¬ halb der Lenksäule, ermittelt werden. Derartige Vor¬ richtungen sind beispielsweise bei der Verwendung von Servolenkungen üblich.
    [0014] Durch die Merkmale des Patentanspruches 2 ist bei nur sehr geringen Lenkmomenten die Lenkung der Hinterräder eliminiert. Dadurch ist ein unproblematisches Spurver- halten des Kraftfahrzeuges insbesondere bei hohen Ge¬ schwindigkeiten und gegebenenfalls in langgezogenen Kurven oder bei geringfügigen wechselseitigen Lenk¬ manövern sichergestellt. Dem Vorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei solchen und ähnlichen Fahrzuständen unter Berücksichtigung der bei Lenk¬ systemen unvermeidlichen Elastizitäten ungelenkte Hinterräder hinsichtlich ihrer Führungseigenschaften vorteilhafter sind und somit das Kraftfahrzeug durch _±_ Bedienungsperson leichter beherrschbar ist. Be¬ sonders vorteilhaft werden in Verbindung dazu die Merkmale des Patentanspruches 6 vorgeschlagen, so daß das die Hinterräder betätigende Lenksystem mechanisch blockiert ist.
    [0015] Bei einem Kraftfahrzeug mit einer Servolenkung an der Vorderachse kann in besonders einfacher und zweck¬ mäßiger weise gemäß Patentanspruch 3 verfahren werden. Ein in das Hydrauliksystem der Servolenkung eingeschal- teter, durckabhängiger Schalter kann somit ein druck- proportionales Signal erzeugen, welches in einer ent¬ sprechenden Steuerelektronik verarbeitet wird.
    [0016] Zur Erhöhung der Funktionssicherheit der Lenkeinrichtung kann ferner gemäß Patentanspruch 4 auch der Lenkwinkel der Vorderräder als Schwellwertabschaltung mit einbe¬ zogen sein. Da der Lenkwinkel der Vorderräder zur Steuerung des Lenkwinkels der Hinterräder ohnehin er¬ forderlich ist, stellt diese Maßnahme keinen zusätz- liehen Aufwand dar. Durch eine logische Verknüpf ngs- Schaltung wird sichergestellt, daß nur beim Vorliegen beider Signale eine Lenkung der Hinterräder eingeleitet wir
    [0017] Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ilerkmale und Ausge- staltungen der Erfindung sind den Patentansprüchen 5 bis 10 entnehmbar.
    [0018] Ein totales Abschalten der Lenkung der Hinterräder kann beispielsweise dann angezeigt sein, wenn beim
    [0019] Parkieren des Kraftfahrzeuges kein Raum zum Ausscheren des Hecks des Kraftfahrzeuges zur Verfügung steht oder wenn mit dem Kraftfahrzeug Personen befördert werden, die hinsichtlich ihres Wohlbefindens empfindlich auf rasante Gierbewegungen des Kraftfahrzeuges ragieren.
    [0020] Die Patentansprüche 7 und 8 beschreiben eine besonders einfach ausführbare und funktionssichere Verriegelung des Lenksystems der Hinterräder.
    [0021] Durch die Merkmale der Patentansprüche 9 und 10 wird die Ansprechgeschwindigkeit der Lenkeinrichtung z. B. bei plötzlichen Ausweichmanövern erhöht und anderer¬ seits eine schnelle Stabilisierung des Fahrzeuges nach einem Kurvenmanöver sichergestellt.
    [0022] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Diε schema¬ tische Zeichnung zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Lenk- einrichtung mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern.
    [0023] Ein Kraftfahrzeug 2 ist sowohl mit lenkbaren Vorderrädern 4 als auch mit lenkbaren Hinterrädern 6 versehen. Die Vorderräder 4 werden über eine hydraulische Servolenkung 8 betätigt, welche über eine Lenksäule 10 mit einem
    [0024] Lenkrad 12 verbunden ist. Als Übertragungsmittel zwischen der Servolenkung 8 und den Vorderrädern 4 dienen Spur¬ stangen 14 und Achsschenkel 16.
    [0025] Die nicht näher dargestellte Servolenkung 8 wird über eine von der Brennkraftmaschine 18 des Kraftfahrzeuges ange¬ triebene Pumpe 20 mit Hydraulikmedium versorgt. Das Hy¬ draulikmedium wird über eine Leitung 22 einem Lenkventil 24 mit offener Mitte zugeführt. Ferner sind die über Achsschenkel 26 lenkbaren Hinter¬ räder über Spurstangen 28 mit einer Zahnstangenlenkung 30 verbunden. Das mit der Zahnstange 32 in Eingriff be¬ findliche Zahnritzel 34 der Zahnstangenlenkung 30 wird mittels eines elektrischen Stellmotores 36 betätigt. Der Stellmotor 36 ist in beide Drehrichtungen umsteuer¬ bar. Die Ansteύerung des Stellmotores 36 erfolgt über eine Steuerelektronik 38, die an das nicht dargestellte, elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist.
    [0026] An die Servolenkung 8 sowie an die Zahnstangenlenkung 30 sind je ein Lenkwinkelsensor 40, 42 angeschlossen, die einen ausgehend von der Mittelstellung der Lenkungen positiven oder negativen Lenkwinkel ^ bzw. der Vor¬ der- und Hinterräder 4, 6 in Form eines elektrischen, ana¬ logen SpannungsSignals an die Steuerelektronik 38 abgeben.
    [0027] Ferner ist in der Zahnstange 32 der Zahnstangenienk ng 3ö eine Kerbe 44 vorgesehen, -..-eiche in der _-_itt_eisteilung der Sahnstangenlenkung mit einem verschiebbar im -.ehέuse 46 gelagerten Verriegelungsstift 43 korrespondiert, ber . Verriegeiungsstift 4 wird mittels einer Feder 50 gegen die Zahnstange 32 gespannt, sc daß dieser die Sahnstange 32 blockierend in die Kerbe 44 einrastet. Es versteht sich, daß die leicht konische Ausbildung des mit der Kerbe 44 zusammenwirkenden Abschnittes des Verriegeiungs- stiftes 4G innerhalb des Selbsthemmungsbereiches liegt.
    [0028] Der Verriegeiungsstift 48 endet in ein Kolbenteil 52, welches in dem Gehäuse 46 geführt ist und eine Kammer 54 abteilt, die über eine Leitung 56 mit der Leitung 22 zur Servolenkung 8 verbunden ist.
    [0029] Ferner ist in die Leitung 22 ein Drucksensor 5G einge¬ schaltet, weicher ein druckproportionales Signal an die Steuerelektronik 3S abgibt. Bei einem Verdrehen des Lenkhandrades 12 tritt zur Über¬ windung der momentan aufzubringenden Lenkkräfte, welche vom Fahrbahn-Haftbeiwert, von der Fahrzeuggeschwindig¬ keit, vom Lenkwinkel der Vorderräder 4 und von der Lenk- geschwindigkeit abhängen, ein Lenkmoment auf,, welches einem entsprechend der Kennung der hydraulischen Lenkung proportionalen oder analogen Druck P in der Leitung 22 zwischen der Pumpe 20 und dem Lenkventil 24 erzeugt. Dabei steuert das Lenkventil 24 in bei* Servolenkungen mit offener Mitte üblicher Weise den nicht dargestellten Rück¬ lauf des Hydraulikmediums zu einem drucklosen Vorratsbe¬ hälter zu und verbindet gleichzeitig die Leitung 22 mit einer der hydraulischen Arbeitskammer/jder Servolenkung.
    [0030] Der dem Lenkmoment entsprechende Druck des Arbeits¬ mittels in der Leitung 22 wird in dem Sensor 5ό in ein entsprechendes _,iσr_c_i umgewandelt der Steuer- e ektronik 3G zuσeführt.
    [0031] Zugleic. wird über der. LenΛwin elsensor i ύ der momentan eingestellte Lenkwinkei und gegebenenfalls die Lenk- winkelgesσhwindigkeit als positiver oder negativer viert erfaßt und ebenfalls an die Gteuerelektronik 3.. gemeldet.
    [0032] Bei Überschreitung einer vorbestimmten ruckschwelle von z. B. 30 bar in der Leitung 22 und gleichzeitigem überschreiten eines vorbestimmten Lenkwinkeis O , aus der Mittelstellung der Servolenkung S heraus von z. r*. 15 ξ des maximalen Lenkeinschlages steuert die Steuer- eiektronik 3 den Stellmotor 3b im Sinne eines eben¬ falls positiven oder negativen Lenkeinschlages der Hinterräder 6 an. Dieser Lenkeinschlag erfolgt bei höherem Lenkmoment an der Servolenkung 8 mit einer höheren Ge¬ schwindigkeit als bei niedrigerem Lenkmoment. Die Feder 50 ist derart abgestimmt, daß sie den Ver¬ riegelungsstift 48 bis zu der vorbestimmten Druck¬ schwelle von 30 bar in der Kerbe 44 der Zahnstange 32 hält. Oberhalb dieser Druckschwelle wird der Ver- 5 riegelungsstift 48 durch die überwiegende hydraulische Kraft in der Kammer 54 durch den Kolben 52 zurückge¬ zogen.
    [0033] In. der Leitung 56 zwischen der Leitung 22 und der Kammer 10 54 am Verriegelungsstift 48 ist ein elektromagnetisches Absperrventil 60 eingeschaltet, mittels welchem die Leitung 56 unterbrochen* werden kann.. Das Absperrventil 60 ist dann geschlossen, wenn über einen manuell betätig¬ baren, elektrischen UnterbrecherSchalter 62 die Steuer- 15 elektronik 38 vom Bordnetz des Kraftfahrzeuges getrennt bzw. abgeschaltet ist.
    [0034] Das Lenkmoment an den Vorderrädern 4 bewirkt somit eine entsprechende Steuerung der Hinterräder 6, wobei diese
    [0035] 20 Steuerung zumindest teilweise einer Selbstregelung unter¬ liegt. Sobald durch den Einschlag der Hinterräder 6 ein Teil des Richtungswechselimpulses über die Hinterräder 6 übertragen wird, nimmt automatisch das Lenkmoment vorne ab, wodurch je nach Größe der Abnahme bereits 5 eine Rückstellung der Hinterräder 6 bewirkt.wird. Bei Unterschreiten der vorgegebenen Druckschwelle P in der Leitung 22 werden die Hinterräder 6 bis in deren Mittel¬ stellung (kein Lenkeinschlag) zurückgestellt und zu¬ gleich die Zahnstangenlenkung 30 durch Einrasten des
    [0036] 30 VerriegeiungsStiftes 48 in die Kerbe 44 der Zahnstange 32 verriegelt. Die Rückstellung der Zahnstangenlenkung 30 erfolgt dabei mit einer vorbestimmten, höheren Geschwindig¬ keit.
    [0037] 5 Die Steuerelektronik 38 kann mit einem Rechner versehen sein, in dem sowohl die oberhalb der vorbestimmten Druck- schwelle liegenden Lenkmomente P und die oberhalb des vorbestimmten Lenkwinkels der Vorderräder 4 liegenden Lenkwinkel oό sowie deren zweite Ableitung abge¬ speichert sind. Ferner kann ggf. die Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeuges eingegeben sein. Nach Maßgabe eines vorzugsweise empirisch ermittelten Kennfeldes werden dann über .den elektrischen Stellmotor 36 die ausgelesenen Lenkwinkel /6 der Hinterräder 6 einge¬ stellt, wobei über den Lenkwinkelsensor 42 eine ge- schlossene Regelschleife gebildet ist.
    权利要求:
    ClaimsP a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern und lenkbaren Hinterrädern, wobei die Lenkung der Hinterräder abhängig vom Lenkwinkel der Vorderräder und zumindest einem weiteren fahrspezi¬ fischen Parameter erfolgt, d a d u rc h g e¬ k e n n z e i c h n e t, daß als weiterer Para¬ meter das aufgebrachte Lenkmoment an den Vorderrädern (4) dient.
    Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß unterhalb eines vorgegebenen Lenkmomentes keine Lenkung der Hinter¬ räder (6) erfolgt.
    3. Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 , d a¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorderräder (4) mittels einer hydraulischen Servo¬ lenkung {8) gelenkt sind und das der Arbeitsmittel- druck der Servolenkung (8) als Parameter für das Lenk¬ moment verwendet ist.
    4. Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Lenkung der Hinterräder (6) erst nach überschreiten eines vorbestimmten Lenkwinkels der Vorderräder (6) erfolgt.
    5. Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lenkvorrichtung der Hinterräder (6) unterhalb eines vorbestimmten Lenkwinkels ^ und/oder unter- halb eines vorbestimmten Lenkmomentes an den Vorder¬ rädern (4) verriegelt ist.
    6. Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lenkvorrichtung der Hinterräder (6) abschaltbar (UnterbrecherSchalter 62) ist.
    7. Lenkeinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die hintere Lenk- Vorrichtung eine Zahnstangenlenkung (30) ist und das in der Zahnstange (32) eine Kerbe (44) vorgesehen ist, die in Mittelstellung mit einem Verriegelungsstift (48) korrespondiert.
    8. Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 3, 5 und 7, d a¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verriegelungsstift (48) hydraulisch abhängig vom Ar¬ beitsmitteldruck der Servolenkung (8) für die Vorder¬ räder (4) betätigt ist.
    . Lenkeinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auslenkgeschwindigkeit der Hinterräder (6) abhängig vom Lenkmoment der Vorderräder (4) geregelt ist.
    10. Lenkeinrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Rücklenken der Hinterräder (6) in die Mittellage mit einer vorbe¬ stimmten höheren Geschwindigkeit erfolgt.
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    US8903607B2|2012-01-11|2014-12-02|GM Global Technology Operations LLC|Lane tracking system with active rear-steer|
    法律状态:
    1985-09-14| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1985902010 Country of ref document: EP |
    1985-10-24| AK| Designated states|Designated state(s): JP US |
    1985-10-24| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB SE |
    1986-04-02| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1985902010 Country of ref document: EP |
    1988-04-27| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1985902010 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE19843413007|DE3413007A1|1984-04-06|1984-04-06|Lenkeinrichtung fuer ein kraftfahrzeug|
    DEP3413007.1||1984-04-06||DE19853562351| DE3562351D1|1984-04-06|1985-04-02|Steering mechanism for a motor vehicle|
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