DE3842257A1 - Vierrad-lenksystem fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vierrad-Lenksystem für ein Kraft­ fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbe­ sondere betrifft die Erfindung die Steuerung der Hinterräder.

Vierrad-Lenksysteme zum Lenken der Hinterräder zusammen mit den Vorderrädern eines Fahrzeuges sind bekannt. Die Hinter­ räder werden entweder in derselben Richtung wie die Vorder­ räder oder jedoch in umgekehrter Richtung zu derjenigen der Vorderräder gelenkt, und zwar in Übereinstimmung mit dem Lenk­ winkel der Vorderräder sowie mit der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeuges.

Die Hinterräder werden dann gelenkt, wenn der Fahrer das Lenkrad willentlich bewegt, um eine Kurve zu nehmen. Es ist jedoch auch möglich, das Vierrad-Lenksystem in Übereinstimmung mit dem Verhalten des Fahrzeugkörpers und der Vorderräder zu lenken, was durch von außen angreifende Kräfte oder Störungen bedingt wird, um die Hinterräder so zu lenken, daß das Fahr­ zeug geradeaus fährt.

Aus der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 63-1 25 476 ist ein Vierrad-Lenksystem bekannt, um derartige Fehlfunktionen durch Einflüsse von außen zu vermeiden. Bei dem System werden Druckdifferenzen zwischen einer rechten und einer linken Kammer eines Arbeitszylinders eines Vorderrad-Lenksystems durch ein Paar von Druckfühlern detektiert. Daraufhin wird die Druckdifferenz zwischen den beiden Drücken über einen Rechner berechnet, um so das Fahr­ verhalten des Fahrzeuges beurteilen zu können. Dementsprechend wird dann ein Abweichen des Fahrzeuges durch störende Kräfte wie Wind oder dergleichen festgestellt, woraufhin die Hinter­ räder zum Geradeaus-Halten des Fahrzeuges eingeschlagen werden, auch wenn das Lenkrad in seiner Neutralposition für die Geradeausrichtung bleibt.

Das elektrische Regelsystem zur Verarbeitung der Ausgangs­ signale wird jedoch kompliziert hinsichtlich seiner Konstruk­ tion sowie anfällig, da ein Paar von Druckfühlern zur Abgabe von Ausgangssignalen vorgesehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System der eingangs ge­ nannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Anordnung insbesondere hinsichtlich der Druckfühler vereinfacht und das System dadurch insgesamt einfacher und zuverlässiger wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Vorderrad-Lenksystem einschließlich eines Lenkrades vorgeschlagen, wobei ein Hydraulik-Arbeitszylinder vorgesehen ist, dessen Kolben in Wirkverbindung mit den Vorderrädern steht, wobei ein Steuerventil vorgesehen ist, das auf die Betätigung des Lenkrades hin die Ölzufuhr zum Arbeits­ zylinder regelt, um die Lenkwirkung zu unterstützen.

Das System umfaßt einen Detektorzylinder mit einem Detektor­ kolben und einem Paar von Stangen an beiden Seiten des Kol­ bens, ein Paar von Kammern an entgegengesetzten Seiten des Detektorkolbens, die mit Kammern an entgegengesetzten Seiten des Arbeitszylinder-Kolbens sitzen, und ein Paar von Federn in den Kammern, um den Detektorkolben in seine neutrale Position zu beaufschlagen, wobei ein Potentiometer in Wirkverbindung mit einer der Stangen des Detektorkolbens steht, um ein Aus­ gangssignal in Übereinstimmung mit der Auslenkung des Detektor­ kolbens zu geben, wobei Hinterrad-Lenkmittel vorgesehen sind, die in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal die Hinterräder lenken.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Potentiometer ein Widerstandselement und einen Schleifkontakt, der in Wirkverbindung mit den Detektorkolben steht und auf dem das Widerstandselement verschiebbar ist.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die im folgenden anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, und

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Hydraulikdruck-Differenz­ detektor des Systems.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Hydraulik-Servolenkung, bei der die Erfindung Anwendung finden kann mit einem Lenkrad 1, einem Steuerventil 2, einem Getriebekasten 3, einem Paar von Spurstangen 4, die an den Getriebekasten 3 angekoppelt sind und einem Paar von Gelenkarmen 5 ausgestattet, die jeweils mit einer Spurstange 4 für ein Vorderrad 6 des Fahrzeuges verbunden sind. Die linke Spurstange 4 umfaßt einen Kolben 9 c in einem Hydraulik-Arbeitszylinder 9. Der Hydraulik-Arbeitszy­ linder 9 weist eine linke und eine rechte Ölkammer 9 a bzw. 9 b auf, die jeweils mit dem Steuerventil 2 über Öldruckleitungen 10 a und 10 b verbunden sind. Das Steuerventil 2 wird durch das Lenkrad 1 betätigt, um die Kammern 9 a und 9 b in Strömungsver­ bindung mit einer Hydraulikpumpe 7 und einem Ölbehälter 8 zu bringen. Wenn das Lenkrad 1 in eine Richtung gedreht wird, so werden das Lenksystem und das Steuerventil 2 in Abhängigkeit vom Drehen des Lenkrades betätigt. Eine der Kammern 9 a und 9 b des Hydraulik-Arbeitszylinders 9 wird mit Öl aus der Pumpe 7 versorgt, so daß eine hydraulische Unterstützungskraft in Lenkrichtung erzeugt wird, um dadurch die Lenkkraft am Lenkrad zu vermindern.

Mit den Kammern 9 a und 9 b ist ein Öldruckdifferenzdetektor 11 über Ölleitungen 10 c und 10 d verbunden. Der Detektor 11 ist vorgesehen, um Druckdifferenzen zwischen den Drücken in den Kammern 9 a und 9 b zu messen und gibt ein elektrisches Signal an den Regler 13 ab, welches die Druckdifferenz darstellt. Das System ist mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 12 ver­ sehen, der ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal abgibt, das ebenfalls dem Regler 13 zugeführt wird. Der Regler 13 stellt fest, ob der gewünschte Hinterradlenkwinkel (einschließlich einer Lenkrichtung) in Übereinstimmung ist mit der Druck­ differenz und der Fahrzeuggeschwindigkeit und gibt ein Aus­ gangssignal ab, das an einen Elektromotor 14 des Hinterrad- Lenksystems übermittelt wird.

Bei dem Hinterrad-Lenksystem ist der Motor 14 zum Lenken der Hinterräder 20 vorgesehen. Eine Ausgangswelle des Motors 14 ist mit einer Eingangswelle einer elektromagnetischen Kupplung 15 verbunden. Wenn die Kupplung 15 in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal aus dem Regler 13 eingerückt ist, so wird die Drehung der Ausgangswelle des Motors 14 zur Lenkung der Hinterräder 20 über ein Untersetzungsgetriebe 16, einen Ge­ triebekasten 17, Spurstangen 18 und Lenkerarme 19 übertragen.

Auf diese Weise werden die Hinterräder 20 mit dem gewünschten Lenkwinkel gesteuert.

Am Untersetzungsgetriebe 16 ist ein Winkelfühler 21 vorge­ sehen, um den Lenkwinkel der Hinterräder abzutasten. Am Motor 14 ist ein Drehzahlfühler 22 angebracht, um die Motordrehzahl abzutasten. Ausgangssignale der beiden Fühler 21 und 22 werden dem Regler 13 zur (rückgekoppelten) Regelung zugeführt.

Wie in Fig. 2 gezeigt umfaßt der Druckdifferenzdetektor 11 eine Zylinderanordnung 11 a mit Wirkung in beiden Richtungen und mit zwei Kolbenstangen, an der ein Potentiometer 114 ange­ bracht ist.

Die Zylinderanordnung 11 a umfaßt einen Zylinder 111, einen im Zylinder 111 verschiebbar montierten Kolben 112 und zwei Stangen 112 a, 112 b, die nach entgegengesetzten Seiten vom Kolben 112 hervorstehen. Endabschnitte der Stangen 112 a und 112 b sind verschiebbar in Haltern 115 a und 115 b gelagert, die jeweils an der Innenwand des Zylinders 111 fixiert sind. Beide Enden ragen über die Halter hinaus. Durch den Kolben 112 und die Halter 115 a und 115 b sind eine linke Kammer 111 a und eine rechte Kammer 111 b definiert. Ein Paar von Federn 113 a und 113 b sind zwischen dem Kolben 112 und den Haltern 115 a, 115 b angebracht, um den Kolben 112 in eine Neutralposition zu beaufschlagen. Die Kammern 111 a und 111 b stehen jeweils in Strömungsverbindung mit den Kammern 9 a und 9 b des Arbeits­ zylinders 9 über Leitungen 10 c und 10 d an Einlaßöffnungen 111 c und 111 d im Zylinder 111. Beide Enden des Zylinders 111 sind über Kappenanordnungen 116 a und 116 b dicht abgeschlossen, die in Innenabschnitte des Zylinders eingeschraubt sind. Ein äußeres Ende des Kappenteils 116 a steht in Eingriff mit dem Halter 115 a. Ein innerstes Ende des Kappenteils 116 b steht in Eingriff mit dem Halter 115 b über eine Hülse 117 und eine Scheibe 118.

Das Potentiometer 114 umfaßt einen Zylinder 114 b, der auf dem Kappenteil 116 b über Schrauben 114 f gesichert ist. Eine Stange 114 a ist im Zylinder 114 b verschiebbar montiert und schlägt gegen das Ende der Stange 112 b an. Ein Kolben 114 c ist verschiebbar im Zylinder 114 b montiert und steht in Eingriff mit einem Ende der Stange 114 a. Eine Feder 113 c ist zwischen dem Kolben 114 c und einer Kappe 114 g des Zylinders 114 b ange­ ordnet, um den Kolben 114 b und damit die Stange 114 a in Richtung auf die Stange 112 b zu beaufschlagen. Ein Wider­ standselement 114 d ist im Zylinder 114 b vorgesehen. Ein Schleifkontakt 114 e ist am Kolben 114 c befestigt, so daß er auf dem Widerstandselement 114 d schleifen kann.

Wenn die Hydraulikdrücke in den Kammern 9 a und 9 b des Arbeits­ zylinders 9 ausgeglichen sind, so ist der Hydraulikdruck in der Kammer 111 a gleich demjenigen in der Kammer 111 b, so daß der Kolben 112 in seiner Neutralposition gehalten wird.

Wenn das Lenkrad 1 beispielsweise nach links gedreht wird, so wird das Steuerventil 2 derart betätigt, daß Drucköl der linken Kammer 9 a zugeführt und Öl in der rechten Kammer 9 b über die Leitung 10 b abgelassen wird. Auf diese Weise werden die Spurstangen 4 in Übereinstimmung mit der Druckdifferenz nach rechts verschoben, so daß die Lenkkraft vermindert wird.

Zu diesem Zeitpunkt wächst der Druck in der Kammer 111 a an, so daß eine Druckdifferenz zwischen den Kammern 111 a und 111 b entsteht. Demzufolge wird der Kolben 112 nach rechts bewegt, so daß die Stange 114 a entsprechend nach rechts bewegt wird. Der Kolben 114 c wird angeschoben und verschiebt den Schleif­ kontakt 114 e nach rechts, so daß ein Kontaktpunkt auf dem Widerstandselement 114 d ebenfalls verschoben wird. Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung des Potentiometers 114 (bei einer von außen angelegten Gleichspannung) verändert.

Wesentlich ist hierbei, daß die Druckdifferenz im Zylinder 9 in einen Einzelhub des Kolbens 112 gewandelt und der Hub in ein Spannungssignal über das Potentiometer 114 umgewandelt wird.

Wenn das Fahrzeug Störkräften, z. B. durch Windböen ausgesetzt ist und das Fahrzeug vom geraden Weg abweicht, so wirkt auf die Vorderräder eine Kurvenkraft. Demzufolge tritt eine Druck­ differenz im Zylinder 9 auf. Die Druckdifferenz zwischen den Kammern 9 a und 9 b wird vom Detektor 11 festgestellt und das Potentiometer 114 gibt ein Spannungssignal in Übereinstimmung mit der Auslenkung des Kolbens 112 ab. Dementsprechend werden die Hinterräder 20 gelenkt.

Wenn das Fahrzeug beispielsweise mit mittlerer oder hoher Geschwindigkeit von 70 km/h oder mehr fährt, so werden die Hinterräder in einer Richtung gelenkt, die zu einem Aufheben der Kurvenfahrt führt (also in derselben Richtung wie die Vorderräder).

Nachdem die Druckdifferenz im Zylinder 9 im wesentlichen der Kurvenkraft entspricht, werden die Hinterräder in Überein­ stimmung mit der Kurvenkraft auf die Vorderräder gelenkt. Auf diese Weise wird die Fahrstabilität des Fahrzeuges verbessert.

In der vorliegenden Erfindung wird ein einziger Hydraulik- Druckdifferenzdetektor mit einem Potentiometer vorgeschlagen, um die Druckdifferenz im Arbeitszylinder abzutasten, wodurch die Struktur des Gesamtsystems verbessert und insbesondere die Zuverlässigkeit der Wirkung verbessert wird.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion liegt darin, daß das Potentiometer 114 sehr leicht ausgetauscht werden kann, ohne dabei das Hydrauliksystem zu öffnen, so daß die sonst folgenden Entlüftungsarbeiten vermeidbar sind. Dies rührt daher, daß die Kammern 111 a und 111 b vollständig abge­ dichtet sind (Dichtungsführungen 115 a, 115 b; Zylinder 111).

Claims (2)

1. Vierrad-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Vorderrad-Lenksystem einschließlich eines Lenkrades, eines Hydraulik-Arbeitszylinders, dessen Kolben in Wirkverbindung mit den Vorderrädern steht und eines Steuerventils, das auf eine Drehung des Lenkrades hin die Zufuhr von Öl zum Arbeitszylinder zur Unterstützung der Lenkkraft steuert, gekennzeichnet durch
eine Detektorzylinderanordnung (11) mit einem Detektorkolben (112) mit einem Paar von Stangen (112 a, 112 b) an seinen beiden Seiten, mit einem Paar von Kammern (111 a, 111 b) an einander entgegengesetzten Seiten des Detektorkolbens (112), die mit Kammern (9 a, 9 b) an beiden Seiten des Kol­ bens (9 c) des Arbeitszylinders (9) in Strömungsverbindung stehen, und mit einem Paar von Federn (113 a, 113 b), die in den Kammern (111 a, 111 b) derart angeordnet sind, daß der Detektorkolben (112) in eine Neutralposition beaufschlagt wird;
ein Potentiometer (114), das in Wirkverbindung mit einer der Stangen (112 b) des Detektorkolbens (112) steht, um ein Ausgangssignal in Übereinstimmung mit der Auslenkung des Detektorkolbens (112) abzugeben, und durch
Hinterrad-Lenkungsmittel, die auf das Ausgangssignal hin die Hinterräder (20) lenken.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer (114) ein Widerstandselement (114 d) und einen Schleifkontakt (114 e) umfaßt, der in Wirkverbindung mit dem Detektorkolben (112) steht und derart angebracht ist, daß er auf dem Widerstandselement (114 d) verschoben werden kann.