DE4006150C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Allrad-Lenkung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Bei einer bekannten Allrad-Lenkung der vorstehend angegebenen Art (US 46 01 357) wird das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis auf der Grundlage von vorgegebenen Kennlinien so gesteuert, daß die Hinterräder bei niedriger Fahrgeschwindigkeit entgegengesetzt zu den Vorderrädern eingeschlagen werden (Gegenphase), was eine bessere Lenkbarkeit des Fahrzeugs zur Folge hat, während bei hoher Fahrgeschwindigkeit die Hinterräder in gleicher Richtung wie die Vorderräder eingeschlagen werden (Gleichphase), wodurch die Fahrstabilität verbessert wird. Das Fahrzeug mit dieser bekannten Allrad-Lenkung weist auch eine Servo-Lenkeinrichtung für die Vorderräder auf.

Wenn bei einem Fahrzeug der vorstehend beschriebenen Art in dem Lenksystem, das zum Einschlagen der Hinterräder dient, ein Fehler auftritt, so muß dafür gesorgt sein, daß trotzdem die Fahrsicherheit nicht beeinträchtigt wird. So ist es bei einem bekannten Allrad-Lenksystem bekannt, nachteilige Auswirkungen eines Ausfalls der Hinterrad-Lenkung auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges zu vermeiden und einen Notbetrieb zu ermöglichen, der sich für den Fahrer - zumindest in gefahrenträchtigen Fahrzuständen - nur unwesentlich von dem durch die Hinterrad- Lenkung beabsichtigten Fahrbetrieb unterscheidet (DE-PS 36 25 907). Hierzu wird dafür gesorgt, daß bei einer Störung in der Hinterrad-Lenkung die Hinterräder stets gleichsinnig zu den Vorderrädern eingeschlagen bleiben. Diese Maßnahme setzt aber voraus, daß die Hinterräder tatsächlich auch nach Auftreten eines Fehlers eingeschlagen werden können, und ist daher nicht hilfreich in solchen Fällen, in denen der Einschlagmechanismus für die Hinterräder so gestört ist, daß dieser eine Verstellung der Hinterräder in einen eingeschlagenen Zustand nicht mehr zuläßt. Eine bei diesem bekannten Allrad-Lenksystem ebenfalls vorgesehene Vorderrad-Lenkhilfeeinrichtung bleibt in ihrer Funktion auch bei Auftreten eines Fehlers in der Hinterrad-Lenkung unverändert.

Es ist auch bereits ein Fahrzeug mit einer auf die Vorderräder beschränkten Lenkeinrichtung bekannt, welche eine Servo- Lenkvorrichtung beinhaltet. Die Hilfskraft der Servo- Lenkvorrichtung ist einstellbar, so daß während der Fahrt, unabhängig von dem Auftreten einer Störung, das Hilfskraftverhältnis verändert werden kann. Hierdurch soll das Hilfskraftverhältnis und damit das Lenkgefühl den Wünschen des jeweiligen Fahrers angepaßt werden können (DE 33 43 180 A1).

Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Allrad-Lenkung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der nachteilige Auswirkungen auf die Fahrstabilität und das Ansprechen des Fahrzeuges auf die Lenkradbetätigung aufgrund einer Störung im Lenksystem verhindert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Ausgestaltung der Allrad-Lenkung entsprechend dem Kennzeichenteil des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 8 vor, je nachdem ob eine Störung der Hinterrad-Lenkvorrichtung (Anspruch 1) oder eine Störung der Vorderrad-Servolenkung (Anspruch 8) vorliegt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Lenkung der Hinterräder und eine Lenkhilfe für die Vorderräder jeweils Auswirkungen auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges haben, die einander ähnlich sind. Als Folge davon kann durch eine Änderung der Lenkcharakteristik in einer der beiden Einrichtungen eine Rückwirkung auf das Fahrverhalten erzielt werden, die den Wegfall von erwünschten Fahreigenschaften des Fahrzeugs aufgrund einer Störung in der anderen Einrichtung auszugleichen vermag. Wenn beispielsweise das Fahrzeug bei einer Störung in der Hinterrad- Lenkvorrichtung zum Untersteuern neigt oder wenn Fahrbedingungen vorliegen, daß bei einer solchen Störung eine Untersteuertendenz auftritt, dann kann durch eine Erhöhung der Hilfskraft der Vorderrad-Servolenkvorrichtung diese Untersteuertendenz ausgeglichen werden. Neigt andererseits das Fahrzeug bei einer Störung in der Hinterrad-Lenkvorrichtung zum Übersteuern oder sind die Fahrbedingungen so, daß eine Übersteuertendenz des Fahrzeuges auftritt, dann läßt sich diese Tendenz durch eine Verringerung der Hilfskraft der Vorderrad-Servolenkvorrichtung ausgleichen.

Tritt dagegen in der Vorderrad-Lenkvorrichtung ein Fehler auf, aufgrund dessen das Fahrzeug zum Übersteuern neigt oder sind nach dem Auftreten dieses Fehlers die Fahrbedingungen so, daß das Fahrzeug eine Übersteuertendenz annimmt, dann kann durch einen Übergang auf ein Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis, bei dem besonderes Gewicht auf der Fahrstabilität des Fahrzeuges liegt, diese Tendenz ausgeglichen werden. Liegt bei dem Auftreten einer Störung in der Vorderrad-Servolenkvorrichtung hingegen eine Neigung zum Untersteuern vor oder treten Fahrbedingungen auf, bei denen das Fahrzeug eine Untersteuertendenz annimmt, so wird durch einen Übergang auf ein Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis, bei dem besonderes Gewicht auf die Lenkbarkeit des Fahrzeuges gelegt ist, ein Ausgleich erzielt.

Der vorliegend verwendete Begriff "Allrad-Lenkung" bezieht sich im Rahmen der Erfindung auf Fahrzeuge, die ein Paar von Vorderrädern und ein Paar von Hinterrädern, ein Vorderrad und zwei oder mehrere Hinterräder, zwei oder mehrere Vorderräder und lediglich ein Hinterrad oder mehr als zwei Vorderräder und mehr als zwei Hinterräder aufweisen können.

Außerdem definiert die Bezeichnung "Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis" das Verhältnis des Hinterrad-Einschlagwinkels zum Vorderrad-Einschlagwinkel.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das mit einer Vierradlenkung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 eine ausschnitthafte schematische Darstellung zur Erläuterung der Hinterrad-Lenkvorrichtung;

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Hinter­ rad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinien;

Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Steu­ ereinheit;

Fig. 5 eine ausschnitthafte schematische Darstellung zur Erläuterung der Servolenkvorrichtung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Steuerventils;

Fig. 7 ein Beispiel der ersten und zweiten Gegen­ kraftkennlinien;

Fig. 8 die schematische Darstellung eines konkreten Aufbaus der Steuereinheit;

Fig. 9, 10 weitere Beispiele der ersten und zweiten Ge­ genkraftkennlinien; und

Fig. 11, 12 weitere Beispiele der ersten und zweiten Hin­ terrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinien.

In Fig. 1 ist schematisch ein mit einer Vierrad-Lenkvor­ richtung ausgerüstetes Fahrzeug dargestellt, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Vorderrad-Lenk­ vorrichtung 3, die die Vorderräder 2L und 2R aufgrund der Drehung eines Lenkrades 1 einschlägt, eine Hinter­ rad-Lenkvorrichtung 5, die die Hinterräder 4L und 4R auf­ grund der Drehung der Vorderräder 2L und 2R einschlägt, und eine Servolenkvorrichtung 6, die der Vorderrad-Lenkvorrich­ tung 3 zugeordnet ist und dem Fahrer beim Drehen des Lenkrades 1 behilflich ist, aufweist.

Die Vorderrad-Lenkvorrichtung 3 umfaßt einen Lenkstab 7, der sich quer zur Fahrzeugkarosserie erstreckt und mit einer Zahnstange ausgerüstet ist, die sich mit einem am unteren Ende einer Lenkwelle 11 ange­ ordneten Ritzel 10 in Eingriff befindet, linke und rech­ te Spurstangen 8, die mit den einander gegenüberliegen­ den Enden des Lenkstabes 7 verbunden sind, und linke und rechte Lenkarme 9, die die Spurstangen 8 mit dem linken Vorderrad 2L bzw. dem rechten Vorderrad 2R verbinden. Der Lenkstab 7 wird aufgrund der Drehung des Lenkrades 1 nach links oder rechts verscho­ ben, wodurch die Vorderräder 2L und 2R eingeschlagen werden.

Die Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 umfaßt einen Steuerab­ schnitt und einen mechanischen Abschnitt 20. Der Steuer­ abschnitt enthält einen Hinterradeinschlagwinkelsensor 12, einen Lenkraddrehwinkelsensor 13, einen Vorderrad­ einschlagwinkelsensor 14, ein Paar von Fahrzeuggeschwin­ digkeitssensoren 15 und 16 und eine Steuereinheit 17. Die Steuereinheit 17 umfaßt einen Mikroprozessor 18 und eine Sicherheitsschaltung 19. Der mechanische Abschnitt 20 umfaßt einen Hinterradlenkstab 23, der mit jeweils einem seiner Enden mittels einer Spurstange 21 und eines Lenkarms 22 mit einem der Hinterräder 4L bzw. 4R ver­ bunden ist, einen Servomotor 24 und ein Untersetzungsge­ triebe 25, das die Antriebskraft des Servomotors an den Hinterradlenkstab 23 überträgt.

Der Servomotor 24 ist ein Schrittmotor, dessen Ausgangs­ welle mittels des Untersetzungsgetriebes 25, das, wie in Fig. 2 gezeigt, einen Kraftübertragungsweg 26 und eine Kugelspindel 27 umfaßt, mit dem Hinterradlenkstab 23 verbunden ist. Der Servomotor 24 dreht sich entsprechend der von der Steuersignalausgabe der Steuereinheit 17 bewirkten Steuerung und schlägt die Hinterräder 4L und 4R ein. Der Einschlagwinkel der Hinterräder 4L und 4R wird auf der Grundlage eines Ermittlungssignals, das vom Hinterradeinschlagwinkelsensor 12, der den Grad der Be­ tätigung des Untersetzungsgetriebes 25 ermittelt, ausge­ geben wird, und eines Ermittlungssignals berechnet, das von einem Kodedrehgeber 28, der den Drehwinkel des Servomotors 24 ermittelt, ausgegeben wird. Der auf diese Weise berechnete Einschlagwinkel der Hinterräder 4L und 4R wird mit der Steuereinheit 17 rückgekoppelt, so daß die Steuereinheit 17 das Rückkopplungssignal für die Steuerung des Betriebs des mechanischen Abschnittes 20 der Hinterradlenkvorrichtung 5 verwenden kann. Zwischen den Servomotor 24 und das Untersetzungsgetriebe 25 ist eine Bremse 29 geschaltet. Die Bremse 29 verhindert, daß die Antriebskraft des Servomotors 24 an das Unter­ setzungsgetriebe 25 übertragen wird.

Ferner ist zwischen den Servomotor 24 und das Unter­ setzungsgetriebe 25 eine Kupplung 30 geschaltet. Am Hin­ terradlenkstab 23 ist eine Hinterradneutralisierungsvor­ richtung 31 vorgesehen, die die Hinterräder 4L und 4R in die Geradeausposition zurückstellt, wenn der Kraftschluß der Kupplung 30 unterbrochen wird. Die Hinterradneutra­ lisierungsvorrichtung 31 umfaßt ein Paar von Halterungen 32, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander am Hinterradlenkstab 23 befestigt sind, eine zwischen den Halterungen 32 angeordnete Zentrierfeder 33, ein Paar von an den gegenüberliegenden Ende der Zentrierfeder 33 befestigten Abstandhaltern 34 und ein Paar von an der Fahrzeugkarosserie an den der Feder 33 gegenüberliegen­ den Seiten befestigten Sperren. Wenn sich die Hinterrä­ der 4L und 4R in der Geradeausposition befinden, stoßen die Abstandhalterungen 34 gegen die entsprechenden Sper­ ren 35, während sich dann, wenn der Hinterradlenkstab 23 nach links oder rechts gleitet, eine der Abstandhalte­ rungen 34 von der entsprechenden Sperre 35 wegbewegt und dabei die Zentrierfeder 33 zusammendrückt, so daß die Feder 33 den Hinterradlenkstab 23 in die Mittelposition zwingt (in der die Hinterräder 4L und 4R in der Gerade­ ausposition gehalten werden).

Die Steuereinheit 17 liest das Hinterrad-Einschlagwinkel­ verhältnis, d.h. das Verhältnis des Hinterrad-Einschlag­ winkels zum Vorderrad-Einschlagwinkel, das auf der momen­ tanen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer im voraus ge­ setzten Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie ba­ siert, aus und gibt ein Steuersignal an der Servomotor 24 aus. D.h., daß die Steuereinheit 17 einerseits anhand der Signalausgabe vom den Drehwinkel des Lenkrades 1 ermittelnden Lenkraddrehwinkelsensor 13 den Einschlagwinkel der Vorderräder 2L und 2R und anderer­ seits anhand der Signalausgabe vom die Rota­ tionsgeschwindigkeit der Vorderräder 2L und 2R ermit­ telnden Fahrzeugsgeschwindigkeitssensor 15 die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Dann liest die Steu­ ereinheit 17 einen auf diesen Werten und der im voraus gesetzten Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie basierenden Zieleinschlagwinkel aus und gibt ein diesem Zieleinschlagwinkel der Hinterräder 4L und 4R entspre­ chendes Steuersignal an den Servomotor 24 aus. Gleich­ zeitig folgt die Steuereinheit 17 mittels des Signals vom Kodedrehgeber 28 konstant der Position des Servomo­ tors 24, wodurch die Steuerung des Einschlagwinkels der Hinterräder 4L und 4R ausgeführt wird.

Die den normalen Fahrbedingungen des Fahrzeugs entspre­ chende Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie ist in Fig. 3 durch die Linie I dargestellt; diese Kurve wird als erste Hinterrad-Einschlagwinkel-Kennlinie be­ zeichnet. Eine zweite Hinterrad-Einschlagwinkel-Kennlinie (die in Fig. 3 durch die Linie II dargestellt wird) ent­ spricht einem besonderen Satz von Fahrbedingungen für das Fahrzeug. In der ersten Hinterrad-Einschlagwinkelver­ hältnis-Kennlinie ist das Hinterrad-Einschlagwinkelver­ hältnis bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit negativ (d.h., daß die Hinterräder 4L und 4R in die zur Ein­ schlagrichtung der Vorderräder 2L und 2R entgegenge­ setzte Richtung eingeschlagen werden), was die Lenkbar­ keit des Fahrzeugs verbessert; andererseits wird das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis bei steigender Fahr­ zeuggeschwindigkeit positiv (d.h., daß die Hinterräder 4L und 4R in die gleiche Richtung wie die Vorderräder 2L und 2R eingeschlagen werden), was die Fahrstabilität bei hoher Geschwindigkeit verbessert. In der zweiten Hinter­ rad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie sind die Absolut­ werte des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnisses im nega­ tiven Bereich größer als diejenigen in der ersten Hin­ terrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie, was die Lenkbarkeit bei niedriger Geschwindigkeit weiter ver­ bessert. Zugleich sind die Absolutwerte des Hinter­ rad-Einschlagwinkelverhältnisses im positiven Bereich in der zweiten Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennli­ nie größer als in der ersten Hinterrad-Einschlagwinkel­ verhältnis-Kennlinie, was die Fahrstabilität bei hoher Geschwindigkeit weiter verbessert. Normalerweise werden die Hinterräder 4L und 4R entsprechend der ersten Hin­ terrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie eingeschlagen; falls jedoch die Servolenkung 6 ausfällt, wird der Wert des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnisses nicht, wie später im einzelnen beschrieben wird, der ersten Hinter­ rad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie, sondern der zweiten Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie entnommen.

Jede der der Steuerung der Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 dienenden Vorrichtungen zur Ermittlung der Betriebsbe­ dingungen des Fahrzeugs ist aus Gründen der Störsicher­ heit doppelt vorgesehen. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist da­ her zusätzlich zum Lenkraddrehwinkelsensor 13 der Vor­ derradeinschlagwinkelsensor 14, der über die Verschie­ bung des Vorderradlenkstabes 7 den Einschlagwinkel der Vorderräder 2L und 2R ermittelt, vorgesehen; weiterhin ist zusätzlich zum Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 15 der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 vorgesehen, der über die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle die Fahr­ zeuggeschwindigkeit ermittelt; schließlich ist zusätz­ lich zum Kodedrehgeber 28 der Hinterradeinschlagwinkel­ sensor 12 vorgesehen, der über den Betätigungsgrad des Untersetzungsgetriebes 25 den Einschlagwinkel der Hin­ terräder 4L und 4R ermittelt. Wenn beispielsweise der durch das Ermittlungssignal vom Lenkraddrehwinkelsensor 13 gegebene Einschlagwinkel der Vorderräder 2L und 2R erheblich vom durch das Ermittlungssignal des Vorderrad­ einschlagwinkelsensors gegebenen Einschlagwinkel ab­ weicht, wird entschieden, daß in einem der Sensoren eine Störung vorliegt. Daraufhin werden im voraus festgelegte Maßnahmen ergriffen, z. B. die Hinterräder 4L und 4R in die Geradeausposition zurückgestellt.

In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 37 einen Leer­ laufschalter, der verwendet wird, wenn die Vierradlenk­ vorrichtung dieser Ausführungsform in einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe eingebaut ist; er ermittelt, ob sich der Schalthebel in der Leerlaufposition befindet oder daß das Kupplungspedal getreten ist. Das Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Sperrschalter, der dann verwendet wird, wenn die Vierradlenkvorrichtung dieser Ausfüh­ rungsform in einem Fahrzeug mit automatischer Kraftüber­ tragung eingebaut ist; er ermittelt, ob sich der Wähl­ hebel in der N- oder der P-Position befindet. Das Be­ zugszeichen 39 bezeichnet einen Bremsschalter, der er­ mittelt, ob das Bremspedal niedergedrückt ist. Die Be­ zugszeichen 40 und 41 bezeichnen einen Motorschalter, der ermittelt, ob der Motor läuft, bzw. einen L-An­ schluß, der ermittelt, ob die Lichtmaschine arbeitet. Die von den Schaltern 37 bis 40 und dem L-Anschluß 41 ausgegebenen Signale werden in die Steuereinheit 17 ein­ gegeben. Das bedeutet, wie in Fig. 4 gezeigt, daß die Ausgangssignale der Geschwindigkeitssensoren 15 und 16, der Schalter 37 bis 40 und des L-Anschlusses 41 über ei­ nen Puffer 42 in den Mikroprozessor 18 der Steuereinheit 17 eingegeben werden. Die Ausgangssignale des Lenkrad­ drehwinkelsensors 13, des Vorderradeinschlagwinkelsen­ sors 14 und des Hinterradeinschlagwinkelsensors 15 wer­ den über den Puffer 42 und einen A/D-Wandler 43 in den Mikroprozessor 18 eingegeben. Das Ausgangssignal des Kodedrehgebers 28 wird in den Mikroprozessor 18 über ei­ ne Schnittstelle 44 eingegeben.

Die Steuereinheit 17 beginnt aufgrund des Ausgangssi­ gnals vom L-Anschluß 41 zu arbeiten, woraufhin die durch den Mikroprozessor 18 erzeugten Steuersignale über eine Motorsteuerschaltung 45 an den Servomotor 24, über eine Bremsantriebsschaltung 46 an die Bremse 29 und über eine Kupplungsantriebsschaltung 47 an die Kupplung 30 über­ tragen werden.

Wenn der Mikroprozessor 18 aufgrund der Ausgangssignale von den verschiedenen Ermittlungsvorrichtungen fest­ stellt, daß in irgendeinem Teil der Steuervorrichtung eine Störung vorliegt oder irgendein Teil der Steuervor­ richtung ausgefallen ist, gibt er Steuersignale aus, die eine Relaistreiberschaltung 48 dazu veranlassen, die Wicklung 49 eines Relais 50 abzuerregen, und die Kupp­ lungsantriebsschaltung 47 dazu veranlassen, den Kraft­ schluß der Kupplung 30 zu unterbrechen. Wenn die Wick­ lung 49 aberregt ist, wird die Lieferung von Leistung von der Batterie 51 an die Motorantriebssteuerung 45 un­ terbrochen und eine Warnlampe 52 eingeschaltet. Wenn der Kraftschluß der Kupplung 30 unterbrochen wird, werden ferner die Hinterräder 4L und 4R mittels der Neutrali­ sierungsvorrichtung 31 in die Geradeausposition zurück­ gestellt. Wenn der Ausfall von der Art ist, daß er die Steuerung des Servomotors 24 nicht nachteilig beein­ flußt, veranlaßt der Mikroprozessor 18, daß Strom zur Basis eines Transistors 53 fließt, wodurch die Warn­ lampe 52 eingeschaltet wird, und daß der Servomotor 24 die Hinterräder 4L und 4R in die Geradeausposition zu­ rückstellt.

Die Sicherheitsschaltung 19, die vom Mikroprozessor 18 unabhängig ist, unterbricht die Arbeit des Mikroprozes­ sors 18, wenn in diesem selbst eine Störung auftritt. D.h., daß die Ermittlungssignale von den Sensoren 12 bis 16 in die Sicherheitsschaltung 19 eingegeben werden und daß diese aufgrund der Ermittlungssignale und unabhängig vom Mikroprozessor 18 feststellt, ob die Hinterrad-Lenk­ vorrichtung 5 richtig gemäß den Fahrbedingungen des Fahrzeugs arbeitet. Wenn festgestellt wird, daß die Hin­ terrad-Lenkvorrichtung 5 nicht richtig arbeitet, schaltet die Sicherheitsschaltung 19 die Warnlampe 52 ein und gibt ein Steuersignal aus, das den Kraftschluß der Kupp­ lung 30 unterbricht, wodurch die Hinterräder 4L und 4R durch die Kraft der Neutralisierungsvorrichtung 31 in die Geradeausposition zurückgestellt werden.

Ferner gibt die Sicherheitsschaltung 19 ein Signal mit hohem oder mit niedrigem Pegel an den Mikroprozessor 18 aus, woraufhin der Mikroprozessor 18 an die Sicherheits­ schaltung 19 ein Signal ausgibt, das dem von der Sicher­ heitsschaltung 19 ausgegebenen Signal entspricht. Somit überwacht die Sicherheitsschaltung 19 den Mikroprozessor 18. Wenn der Mikroprozessor 18 ausfällt, gibt die Si­ cherheitsschaltung 19 an den mechanischen Abschnitt 20 ein Steuersignal, das die vom Mikroprozessor 18 ausge­ führte Hinterradeinschlagsteuerung zurücksetzt.

Ferner steuert die Sicherheitsschaltung 19 die Hilfs­ kraft der Servolenkvorrichtung 6 entsprechend der Betriebsbedin­ gung und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Das heißt, daß die Sicherheitsschaltung 19 ein Steuersignal an eine Ventiltreiberschaltung 55 ausgibt, die ein Steuerventil 64 der Servolenkvorrichtung 6 steuert.

Wie in Fig. 5 gezeigt, enthält die Servolenkvorrichtung 6 einen am Vorderradlenkstab 7 angebrachten Kolbenmechanismus 56. Der Kolbenmechanismus 56 umfaßt einen Zylinder 57 und einen Kolben 58, welcher einteilig mit dem Vorder­ radlenkstab 7 ausgebildet ist und den Raum im Zylinder 57 in eine linke und eine rechte Hydraulikdruckkammer 59 und 60 unterteilt. Die Hydraulikdruckkammern 59 und 60 sind mittels Rohrleitungen 61 bzw. 62 mit einem an der Lenk­ welle 11 angeordneten Steuerventil 54 verbunden. Eine von der Druckseite einer Ölpumpe 63 sich erstreckende Rohrleitung 64 und eine mit einem Behälter 65 in Verbin­ dung stehende Rohrleitung 66 sind mit dem Steuerventil 54 verbunden.

Wie in Fig. 6 gezeigt, umfaßt das Steuerventil 54 ein Schaltventil 67 und einen Gegenkraftmechanismus 68. Das Schaltventil 67 legt entsprechend der Richtung, in die das Lenkrad 1 gedreht wird, fest, welche der Kammern 59 und 60 mit Hydrauliköl versorgt wird. Der Gegenkraftme­ chanismus 68 umfaßt eine Druckkammer 70 und einen Kolben 71, der sich unter dem Druck der Druckkammer 70 bewegt. Die Druckkammer 70 steht mit einer Rohrleitung 69 in Verbindung, die von der Rohrleitung 64 abzweigt. Wenn der Druck in der Druckkammer 70 zunimmt, nimmt die auf einen mit dem Lenkrad 1 verbundenen Torsionsstab wirken­ de Festhaltekraft zu. Das bedeutet, daß bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung 6 abgeschwächt wird. Die Rohrleitung 69 steht über eine Abzweigrohrleitung 72 mit einer Rücklaufrohrleitung 66 in Verbindung. Die Rohrleitung 69 und die Abzweigrohr­ leitung 72 sind mit variablen Verengungen 73 bzw. 74 ausgerüstet, die miteinander gekoppelt sind und eine Ge­ genkraftdruck-Änderungsvorrichtung bilden.

Normalerweise ändern sich die Öffnungen der variablen Verengungen 73 und 74 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Insbesondere wird die Öffnung der Verengung 73 größer, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, während in diesem Fall die Öffnung der Verengung 74 kleiner wird. In dieser Anordnung nimmt der Druck in der Druckkammer 70 zu, um die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung 6 bei steigen­ der Fahrzeugsgeschwindigkeit abzuschwächen. D.h., daß die in der Sicherheitsschaltung 19 vorgesehene Gegen­ kraftbestimmungsvorrichtung den Wert des Gegenkraft­ druckes festlegt, der im Gegenkraftmechanismus 68 auf der Grundlage der im voraus festgesetzten Gegenkraft­ kennlinie und auf der Grundlage der momentanen Fahrzeug­ geschwindigkeit, die wiederum durch die Si­ gnale von den Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 15 und 16 gegeben ist, erzeugt wird. Somit wird ein Steuersi­ gnal, das dem Wert des zu erzeugenden Gegenkraftdruckes entspricht, an die variablen Verengungen 73 und 74 aus­ gegeben, und dadurch werden die Öffnungen der Verengungen 73 und 74 gesteuert.

In Fig. 7 ist mittels der durchgezogenen Linie α eine erste Gegenkraftkennlinie dargestellt, die den normalen Fahrbedingungen für das Fahrzeug entspricht. Ferner ist in Fig. 7 mittels der unterbrochenen Linie β eine zweite Gegenkraftkennlinie dargestellt, die einem besonderen Satz von Fahrbedingungen entspricht, der von den norma­ len Fahrbedingungen verschieden ist. In der ersten Ge­ genkraftkennlinie nimmt der Gegenkraftdruck im wesentli­ chen proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit zu, so daß die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung 6 schwach ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist. Andererseits nimmt in der zweiten Gegenkraftkennlinie der Gegenkraftdruck all­ mählich zu, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit im niedri­ gen Geschwindigkeitsbereich zunimmt, während die Gegen­ kraftkennlinie stark zunimmt, wenn die Fahrzeuggeschwin­ digkeit einen vorgegebenen Wert erreicht, so daß die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung 6 im niedrigen Fahrzeugge­ schwindigkeitsbereich stärker ist, wenn die Gegenkraft anstatt gemäß der ersten Gegenkraftkennlinie gemäß der zweiten Gegenkraftkennlinie gesteuert wird.

Die Gegenkraft folgt der zweiten Gegenkraftkennlinie, wenn in der Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 eine Störung auf­ tritt. Wie in Fig. 8 gezeigt, enthält der Mikroprozessor 18 einen Hinterradeinschlagwinkel-Setzteil 82, eine Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinien-Wechseleinrichtung 81 und eine Fehlerermittlungseinrichtung 76, die eine Störung in der Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 ermittelt. Die Sicherheitsschaltung 19 enthält eine weitere Fehlerer­ mittlungseinrichtung 77, die eine Störung in der Hinterrad-Lenk­ vorrichtung 5 ermittelt, eine Hilfskraft-Änderungseinrichtung 78, einen Hilfskraft-Setzteil 79 und eine Störungsermitt­ lungseinrichtung 80, die eine Störung in der Servolenkvorrichtung 6 er­ mittelt. Wenn die Fehlerermittlungseinrichtung 76 oder die Störungs­ ermittlungseinrichtung 77 ermittelt, daß in der Hinterrad- Lenkvorrichtung 5 eine Störung vorliegt, gibt die Hilfs­ kraft-Änderungseinrichtung 78 in der Sicherheitsschaltung 19 ein Steuersignal aus, das den Hilfskraft-Setzteil 79 dazu veranlaßt, anstatt der ersten Gegenkraftkennlinie der zweiten Gegenkraftkennlinie zu folgen. Die Störungsermitt­ lungseinrichtung 80 in der Sicherheitsschaltung 19 ermittelt eine Störung in der Servolenkvorrichtung 6, indem sie den Druck des von der Pumpe 63 der Servolenkvorrichtung 6 geförderten Hy­ drauliköls, die Betriebsbedingung des Steuerventils 54, die Ermittlungsbedingung der Fahrzeuggeschwindigkeits­ sensoren 15 und 16 und ähnliches prüft. Wenn sie feststellt, daß in der Servolenkvorrichtung ein Fehler vorliegt, gibt die Einschlagwinkel­ verhältnis-Kennlinien-Wechseleinrichtung 81 ein Steuersignal aus, das den Hinterradeinschlagwinkel-Setzteil 82 dazu veranlaßt, anstatt der ersten Hinterrad-Einschlagwinkel­ verhältnis-Kennlinie I (Fig. 3) der zweiten Hinterrad- Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie II (Fig. 3) zu fol­ gen.

Durch den Wechsel von der ersten Gegenkraftkennlinie zur zweiten Gegenkraftkennlinie und durch die Änderung der Hilfskraft der Servolenkvorrichtung 6 kann bei Auftreten einer Störung in der Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 eine durch diese Störung hervorgerufene Verschlechterung der Lenk­ barkeit und der Fahrstabilität des Fahrzeugs vermieden werden. Das bedeutet aber, daß bei einer Störung in der Hinter­ rad-Lenkvorrichtung 5 die Hinterräder 4L und 4R ungeach­ tet des Vorderradeinschlagwinkels in der Geradeausposi­ tion gehalten werden, so daß die Verbesserung der Lenk­ barkeit, die durch ein Einschlagen der Hinterräder 4L und 4R in der zur Einschlagsrichtung der Vorderräder 2L und 2R entgegengesetzten Richtung im niedrigen Fahrzeug­ geschwindigkeitsbereich erzielt wird, nicht mehr zum Tragen kommt. Folglich neigt die Lenkung bei Auftritt einer Störung in der Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 zum Untersteuern, verglichen mit dem Verhalten bei einer im Normalzustand sich befindenden Hinterrad-Lenkvorrich­ tung 5. Diese Tendenz kann dadurch unterdrückt werden, daß die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung 6 im niedri­ gen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich erhöht wird, so daß das Lenkrad 1 mit geringerem Kraftaufwand gedreht werden kann.

Wenn ferner bei Auftritt einer Störung in der Hinterrad- Lenkvorrichtung 5 die Hinterräder 4L und 4R ungeachtet des Vorderradeinschlagwinkels in der Geradeausposition gehalten werden, kommt die Verbesserung der Fahrstabili­ tät im hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, die durch ein Einschlagen der Hinterräder 4L und 4R in die gleiche Richtung wie die Vorderräder 2L und 2R erzielt wird, nicht mehr zum Tragen. Daher neigt die Lenkung im hohen Fahrzeugsgeschwindigkeitsbereich zum Übersteu­ ern, verglichen mit dem Verhalten, bei dem sich die Hin­ terrad-Lenkvorrichtung 5 im Normalzustand befindet. Diese Tendenz kann unterdrückt werden, indem die Hilfs­ kraft der Servolenkvorrichtung 6 im hohen Fahrzeuggeschwindig­ keitsbereich verringert wird, so daß ein größerer Kraft­ aufwand zum Drehen des Lenkrades 1 erforderlich ist.

Die zweite Gegenkraftkennlinie, die bei Auftreten einer Störung in der Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 verwendet wird, ist nicht auf die in Fig. 7 gezeigte Kennlinie be­ schränkt; vielmehr kann sie auf verschiedene Arten abge­ wandelt werden. Zum Beispiel kann die zweite Gegenkraft­ kennlinie bei einem Fahrzeug, dessen Lenksystem bei einer Störung in der Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 über den gesamten Geschwindigkeitsbereich eine Neigung zum Übersteuern zeigt, so festgesetzt werden, daß die Rate, mit der der Gegenkraftdruck bei einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, höher ist als die Rate gemäß der ersten Gegenkraftkennlinie (Fig. 9), wodurch die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung 6 bei einer Störung in der Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 abgeschwächt wird. An­ dererseits kann in einem Fahrzeug, dessen Lenkvorrich­ tung bei einer Störung in der Hinterrad-Lenkvor­ richtung 5 eine Neigung zum Untersteuern zeigt, die zweite Gegenkraftkennlinie so festgesetzt werden, daß die Rate, mit der der Gegenkraftdruck bei Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, niedriger ist als die Rate gemäß der ersten Gegenkraftkennlinie (Fig. 10), wodurch die Hilfskraft der Servolenkvorrichtung bei einer Stö­ rung in der Hinterrad-Lenkvorrichtung 5 erhöht wird.

Durch den Wechsel von der ersten Hinterrad-Einschlagwin­ kelverhältnis-Kennlinie zur zweiten Hinterrad-Einschlag­ winkelverhältnis-Kennlinie bei einer Störung in der Servolenkvorrichtung 6 kann eine durch diese Störung hervor­ gerufene Verschlechterung der Ansprechempfindlichkeit der Hinterräder auf die Drehung des Lenkrades und eine Verschlechterung der Fahrstabilität des Fahrzeugs vermieden werden. Das bedeutet aber, daß bei einer Störung in der Servolenkvorrichtung 6 dem Fahrer deren Hilfskraft nicht zur Verfügung steht, so daß er ins­ besondere im niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich mehr Kraft aufwenden muß, um das Lenkrad zu drehen.

Folglich zeigt bei einer Störung in der Servo­ lenkvorrichtung 6 die Lenkung im niedrigen Fahrzeugge­ schwindigkeitsbereich eine Neigung zum Untersteuern, verglichen mit dem Verhalten, bei dem die Servolenkvorrichtung 6 sich im Normalzustand befindet. Diese Tendenz kann unterdrückt werden, indem die momentan verwendete Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie geändert wird, so daß dann, wenn eine solche Störung auftritt, die Absolutwerte des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis­ ses im niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, in dem die Hinterräder 4L und 4R in die zur Einschlagrichtung der Vorderräder 2L und 2R entgegengesetzte Richtung ein­ geschlagen werden, größer sind. Dadurch wird die Lenk­ barkeit im niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich verbessert.

Außerdem kann bei einer Störung in der Servo­ lenkvorrichtung 6 die die Hilfskraft abschwächende Wirkung im hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich nicht eintreten. Folglich zeigt bei einer Störung der Servolenkvorrichtung 6 die Lenkung im hohen Fahrzeugge­ schwindigkeitsbereich eine Neigung zum Übersteuern, ver­ glichen mit dem Verhalten, in dem sich die Servolenkvorrichtung 6 im Normalzustand befindet. Diese Neigung kann unterdrückt werden, indem die momentan verwendete Hin­ terrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie so geändert wird, daß die Absolutwerte des Hinterrad-Einschlagwinkel­ verhältnisses im hohen Fahrzeugsgeschwindigkeitsbereich, in dem die Hinterräder 4L und 4R in die gleiche Richtung wie die Vorderräder 2L und 2R eingeschlagen werden (im Gleichphasenbereich) größer sind. Dadurch wird die Fahr­ stabilität im hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich ver­ bessert.

Die im Fall einer Störung in der Servolenkvorrichtung 6 verwen­ dete zweite Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie braucht nicht auf die in Fig. 3 dargestellte Linie be­ schränkt zu sein; sie kann vielmehr auf verschiedene Arten abgewandelt werden. Zum Beispiel kann die zweite Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinie für ein Fahrzeug, das bei einer Störung in der Ser­ volenkvorrichtung 6 über den gesamten Geschwindigkeitsbereich eine Neigung zum Übersteuern zeigt, so festgesetzt wer­ den, daß die Hinterräder 4L und 4R schon bei niedrigerer Fahrzeuggeschwindigkeit in die gleiche Richtung wie die Vorderräder 2L und 2R eingeschlagen werden und daß der Absolutwert des Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnisses bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit im Gegen­ phasenbereich kleiner ist als in Fig. 11 gezeigt wird. Da­ durch wird die Fahrstabilität verbessert. Andererseits kann die zweite Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis-Kenn­ linie für ein Fahrzeug, daß bei einer Störung in der Servolenkvorrichtung 6 eine Neigung zum Untersteuern zeigt, so festgesetzt werden, daß die Hinterräder 4L und 4R erst bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit in die gleiche Richtung wie die Vorderräder 2L und 2R eingeschlagen werden und daß der Absolutwert des Hinterrad-Einschlag­ winkelverhältnisses bei gegebener Fahrzeuggeschwindig­ keit im Gegenphasenbereich größer ist als in Fig. 12 gezeigt ist.

In der beschriebenen Ausführungsform arbeitet die den Mikroprozessor 18 überwachende Sicherheitsschaltung 19 auch als Hilfskraftsteuervorrichtung. Daher wird der Ge­ samtaufbau verglichen mit einer Anordnung, in der die Hilfskraftsteuervorrichtung getrennt von der Sicher­ heitsschaltung 19 vorgesehen ist, vereinfacht.

Claims (11)

1. Allrad-Lenkung für ein Fahrzeug mit mindestens einem Vorderrad oder Hinterrad und mindestens zwei Hinterrädern bzw. Vorderrädern, mit einer in Abhängigkeit von der Drehung eines Lenkrades (1) betätigbaren Vorderrad-Lenkvorrichtung (3), einer in Abhängigkeit von der Drehung des Lenkrades betätigbaren Hinterrad-Lenkvorrichtung (5), wobei das Hinterrad-Einschlagwinkelverhältnis (Verhältnis des Hinterrad-Einschlagwinkels zum Vorderrad-Einschlagwinkel) auf der Grundlage vorgegebener Einschlagwinkelverhältnis- Kennlinien steuerbar ist, und mit einer Vorderrad- Servolenkvorrichtung (6), gekennzeichnet durch eine Fehlerermittlungseinrichtung (18, 19; 76, 77) zur Feststellung einer Störung in der Hinterrad-Lenkvorrichtung (5), welche bei Feststellung einer Störung die Einstellung des Hinterrades bzw. der Hinterräder in die Geradeausstellung bewirkt, und durch eine Hilfskraft- Änderungseinrichtung (19; 78), welche bei Feststellung einer Störung durch die Fehlerermittlungseinrichtung die Hilfskraft der Vorderrad-Servolenkvorrichtung (6) verändert.

2. Allrad-Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskraft-Änderungsvorrichtung (19; 78) bei Feststellung einer Störung die Hilfskraft der Vorderrad- Servolenkvorrichtung (6) wenigstens in einem Bereich niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht.

3. Allrad-Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im normalen Betriebszustand der Hinterrad-Lenkvorrichtung (5) die Hilfskraft der Vorderrad-Servolenkvorrichtung (6) entsprechend einer ersten Hilfskraft-Kennlinie im wesentlichen proportional zur Fahrgeschwindigkeit verringerbar ist.

4. Allrad-Lenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung einer Störung in der Hinterrad- Lenkvorrichtung (5) die Hilfskraft der Vorderrad- Servolenkvorrichtung (6), gemäß einer zweiten Hilfskraft-Kennlinie derart veränderbar ist, daß die Hilfskraft im Bereich niedriger Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit zunächst allmählich und bei Erreichen eines vorgegebenen Fahrgeschwindigswertes stark verringert wird, wobei die Hilfskraft im Bereich niedriger Fahrgeschwindigkeit gemäß der zweiten Hilfskraft-Kennlinie größer als gemäß der ersten Hilfskraft-Kennlinie ist.

5. Allrad-Lenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung einer Störung in der Hinterrad- Lenkeinrichtung (5) die Hilfskraft der Vorderrad- Servolenkvorrichtung (6) gemäß einer zweiten Hilfskraft-Kennlinie mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit verringert wird, wobei die Verringerung langsamer als gemäß der ersten Hilfskraft- Kennlinie erfolgt.

6. Allrad-Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung einer Störung in der Hinterrad- Lenkvorrichtung (5) die Hilfskraft-Änderungseinrichtung (19; 78) der Vorderrad-Servolenkvorrichtung (6) wenigstens in einem Bereich hoher Fahrgeschwindigkeit veränderbar ist.

7. Allrad-Lenkung nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung einer Störung in der Hinterrad- Lenkvorrichtung (5) die Hilfskraft der Vorderrad- Servolenkvorrichtung (6) mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit gemäß einer zweiten Hilfskraft-Kennlinie verringert wird, wobei die Verringerung der Hilfskraft mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit stärker als gemäß der ersten Hilfskraft- Kennlinie erfolgt.

8. Allrad-Lenkung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch eine Störungsermittlungseinrichtung (19; 80) zur Feststellung einer Störung in der Vorderrad-Servolenkvorrichtung (6) und durch eine Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinien- Wechseleinrichtung (18; 81), die bei Feststellung einer Störung durch die Störungsermittlungseinrichtung die Kennlinie wechselt, auf deren Grundlage das Hinterrad- Einschlagwinkelverhältnis steuerbar ist.

9. Allrad-Lenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinien- Wechseleinrichtung (18; 81) zu einer Einschlagwinkelverhältnis- Kennlinie betonter Fahrstabilität wechselt.

10. Allrad-Lenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinien- Wechseleinrichtung (18; 81) zu einer Einschlagwinkelverhältnis- Kennlinie betonter Lenkbarkeit wechselt.

11. Allrad-Lenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlerermittlungseinrichtung, eine Hilfskraft- Änderungseinrichtung, eine Störungsermittlungseinrichtung und eine Einschlagwinkelverhältnis-Kennlinien-Wechseleinrichtung vorgesehen sind.