4WS - Four Wheel Steering / Vierradlenkung

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4WS = Four Wheel Steering / Vierradlenkung

 

Eine Vierrad- bzw. Allrad-Lenkung ist keine neue Erfindung im Automobilbau. Zur Verbesserung der Manöverierbarkeit wurden schon frühzeitig Spezialfahrzeuge mit dieser Technik ausgestattet. Serien-Modelle mit Allrad- bzw. Vierrad-Lenkung gab es dagegen kaum.

 

 

 

Hondas Zielsetzungen für die Entwicklung einer Vierrad-Lenkung waren

• die Verbesserung der Fahrsicherheit durch besseres Handling bei hohen Geschwindigkeiten
  
• die Verbesserung der Manöverierbarkeit durch mehr Wendigkeit bei niedrigen Geschwindigkeiten.
  

Diese sich fast widersprechenden Zielsetzungen machten eine lenkwinkelabhängige Vierrad-Lenkung notwendig, denn werden beide Achsen in die gleiche Einschlagrichtung gelenkt, dann entspricht der Lenkeinschlag in seiner Wirkung einer Vergrößerung des Kurvenradius und der Verlängerung des Radstands, was beides zu mehr Fahrstabilität und damit zu mehr Fahrsicherheit - vor allem bei hohen Geschwindigkeiten - führt. Werden dagegen Vorder- und Hinterachse in entgegengesetzte Einschlagrichtung gelenkt, dann wirkt der Lenkeinschlag wie eine Verringerung des Kurvenradius und eine Verkürzung des Radstands, was beides zu mehr Wendigkeit vor allem beim Rangieren beiträgt.

 

Mechanische lenkwinkelabhängige Vierrad-Lenkung

 

Hondas erste Vierrad-Lenkung, die 1987 im Prelude angeboten wurde, arbeitete auf rein mechanischer Basis, wobei die Entwickler davon ausgingen, daß mehr Wendigkeit nur bei niedrigen Geschwindigkeiten und kräftigen Lenkradbewegungen benötigt wird, während bei kleineren Lenkradbewegungen meistens hohe Geschwindigkeiten gefahren werden und daher mehr Fahrstabilität wünschswert ist. Das Lenkgetriebe an der Vorderachse erhielt einen Bewegungsausgang in Form eines Ritzels, das die Drehbewegung des Lenkrades auf eine Verbindungswelle - ähnlich einer Kardanwelle - überträgt. Im Lenkgetriebe an der Hinterachse wird diese Drehbewegung über eine Exzenterwelle und ein Planetengetriebe auf die hinteren Spurstangen übertragen, die anstelle des zweiten unteren Querlenkers am Achsschenkel angebracht wurden.

 

Anordnung der Bestandteile der mechanischen Vierrad-Lenkung des Honda Prelude von 1987

 

Hinterachse des Honda Prelude von 1987 mit konventioneller Lenkung

 

Hinterachse des Honda Prelude von 1987 mit Vierrad-Lenkung

 

Das Problem ist die Ansteuerung der hinteren Spurstangen in Abhängigkeit von der Stärke des Lenkradeinschlags. Der Aufbau der hinteren Lenkgetriebes geriet deshalb recht komplex, da nicht nur die gleichsinnige Bewegungsrichtung des Lenkradeinschlags ausgeführt werden soll, sondern auch die entgegengesetzte Lenkrichtung sowie eine progressive Veränderung des Lenkeinschlag des Hinterräder erreicht werden sollte.

 

Schnittzeichnung des hinteren Lenkgetriebes vom Honda Prelude von 1987 mit Vierrad-Lenkung

 

Funktionsschema des hinteren Lenkgetriebes vom Honda Prelude von 1987 mit Vierrad-Lenkung

 

Die Exzenterwelle ist die Verlängerung der Verbindungswelle über das Kreuzgelenk hinaus in das Lenkgetriebegehäuse. Die Eingangsbewegung X (Drehung nach rechts) erfolgt um die Achse O-O'. Die Rotationsbewegung X bewirkt, daß der Exzenter im Abstand der Achse P von der Achse O-O' eine Kreisbewegung um die Achse O-O' ausführt. Da der Exzenter mit einem Planetenrad verbunden ist, das in einem feststehenden Hohlrad laufen kann, wird diese Kreisbewegung der Achse P-P' auf dieses Planetenrad übertragen. Das im Hohlrad rotierende Planetenrad besitzt ebenfalls einen Exzenterzapfen, der in ein Gleitstück eingreift, das mit der Schubstange, die die Spurstangen betätigt, verbunden ist. Dieser Exzenterzapfen führt einerseits die Kreisbewegung der Achse P-P' und bewegt sich andererseits gleichzeitig im Abstand Q von der Achse P-P' kreisförmig um diese Achse P-P', dadurch wird das Gleitstück der Schubstange auf und ab bewegt, was notwendig ist, um die kreisförmige Bewegung in eine gradlinige Bewegung umzuwandeln. Gleichzeitig drückt der Exzenterzapfen das Gleitstück und damit die Schubstange in Richtung der Ausgangsbewegung Y, also nach links.

Die folgenden Abbildungen zeigen den weiteren Verlauf einer vollständigen Kreisrunde der Exzenterwelle nach rechts und damit verbunden die Bewegung der Achse Q-Q' bzw. des Gleitstücks und der Schubstange zur Achse der Exzenterwelle O-O'.

 

 

Wird die Geradeaus-Stellung des Lenkrads mit 0 ° festgelegt, dann werden die Hinterräder beim Prelude von 1987 bis zu einem Lenkradeinschlag von 127 ° in der gleichen Richtung wie die Vorderräder eingelenkt, wobei die Einlenkung bis zu 15 ° ausmacht. Wird das Lenkrad weiter gedreht, dann verlagert sich die Einlenkung an den Hinterrädern allmählich in die entgegengesetzte Richtung. Bei einem Lenkradeinschlag von etwa 235 ° befinden sich die Hinterräder wieder in Geradeaus-Stellung. Wird das Lenkrad noch weiter eingeschlagen, dann werden die Hinterräder progressiv zunehmend in entgegengesetzter Richtung zu den Vorderrädern eingeschlagen, bis bei einem Lenkradeinschlag von 450 ° die maximale Einlenkung von 5,3 ° an den Hinterrädern erreicht wird. Diese Einlenkung macht sich z. B. in einem im Vergleich zum Prelude mit konventioneller Lenkung um einen Meter kleineren Wendekreis bemerkbar.

 

Da dieses System allein auf den Lenkradeinschlag reagiert, kann das dazu führen, daß selbst bei hohen Geschwindigkeiten aufgrund eines großen Lenkradeinschlags (z. B. in schnell gefahrenen, engen Kurven) die Hinterräder in die entgegengesetzte Richtung gelenkt werden, der Kurvenradius dadurch verringert wird und daher das Fahrzeug aus der eigentlich gewünschten Kurvenbahn gedrängt wird.

 

 

 

Elektronisch gesteuerte, elektrisch betätigte Vierrad-Lenkung

 

Deshalb entwickelte Honda eine elektronisch gesteuerte, elektrisch betätigte Vierrad-Lenkung, die neben dem Lenkradeinschlag auch die gefahrene Geschwindigkeit beim Einlenken der Hinterräder berücksichtigt. Dieses System wurde erstmalig im Prelude von 1991 eingebaut. Es besteht aus einer handelsüblichen hydraulischen Zahnstangen-Lenkung mit Servounterstützung für die Vorderräder, dem Heckstellglied einschließlich der Spurstangen für die Hinterräder, dem Steuergerät und einer Reihe von Sensoren.

 

Anordnung der Bestandteile der Vierrad-Lenkung des Honda Prelude von 1991

 

Bestandteile des Heckstellgliedes der Vierrad-Lenkung des Honda Prelude von 1991

 

 

 

Die Aufgabe der Sensoren ist die Bereitstellung von Informationen über

• die gefahrene Geschwindigkeit (Geschwindigkeits- und Hinterrad-Sensoren),
  
• die Richtung und den Winkel des Lenkrad-Einschlags (Fronthaupt- und -hilfslenkwinkel-Sensoren),
  
• die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads (Fronthaupt- und -hilfslenkwinkel-Sensoren),
  
• den tatsächlichen Einlenkwinkel der Hinterräder (Heckhaupt- und -hilfslenkwinkel-Sensoren).
  

Mit Hilfe dieser Informationen berechnet das Steuergerät den gewünschten Einlenkwinkel der Hinterräder, setzt ihn in eine analoge Spannung um und sorgt dafür, daß der Gleichstrom-Elektromotor im Heckstellglied entsprechend gepolt und angetrieben wird. Die Drehbewegung des Elektromotors wird über eine Kugelumlaufspindel auf die Spurstangen übertragen. Über die Heckhaupt- und -hilfslenkwinkel-Sensoren erhält das Steuergerät eine Rückmeldung über den Erfolg oder Mißerfolg der Steueranweisung.

 

Da die Steuerung über eine analoge Spannung durch den Ausfall etwa eines Spannungsreglers unerwünschte Effekte hervorrufen kann, kontrolliert das Steuergerät ständig die tatsächliche Betriebsspannung des Stellmotors im Heckstellglied und regelt sie gegebenenfalls nach. Erkennt das Steuergerät eine Störung im System, so schaltet es das System ab und sorgt mit Hilfe der durch die Einlenkung zusammengedrückten Rückholfedern im Heckstellglied und einer Dämpfereinrichtung dafür, daß die Hinterräder langsam - um negative Einflüsse auf das Fahrverhalten zu vermeiden - in die Geradeausfahrposition gebracht werden.

 

Bei Geschwindigkeiten bis 30 km/h werden die Hinterräder in entgegengesetzter Richtung eingeschlagen, um den Wendekreis zu verringern.

 

Bei Geschwindigkeiten ab 30 km/h werden die Hinterräder wie bei der mechanischen Vierrad-Lenkung zunächst in der gleichen Richtung wie die Vorderräder eingelenkt. Wird das Lenkrad weiter gedreht, dann verlagert sich die Einlenkung an den Hinterrädern allmählich in die entgegengesetzte Richtung, erreicht bei etwa 190 ° die Geradeaus-Stellung und darüber hinaus werden die Hinterräder progressiv zunehmend in entgegengesetzter Richtung zu den Vorderrädern eingeschlagen. Langsame Lenkbewegungen werden dabei in stärkere Einlenkwinkel der Hinterräder umgesetzt als schnelle Lenkbewegungen.

 

 

Quelle: Korbmacher Archiv

 

Weiterführende Links:

world.honda.com

kfz-tech.de

 

Werbespots

http://www.youtube.com/watch?v=b0sVD17WSdQ

http://www.youtube.com/watch?v=Z0U0Y3u7xHQ

 

Sehr Lang:

 

im Accord (1990-1993, CB7)

http://www.youtube.com/watch?v=dlar3VFJsFA

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Ergänzung: Wer hatte/hat schon 4WS verbaut ?

 

Production cars with active four wheel steering

• Efini MS-9 (high and low speed)
  
• GMC Sierra (2002) (high and low speed)
  
• Honda Prelude (high and low speed, fully mechanical from 1987 to 1991)
  
• Honda Accord (1991) (high and low speed, mechanical)
  
• Infiniti G35 Sedan (option on Sport models) (2007-Present) (high speed only?)
  
• Infiniti G35 Coupe (option on Sport models) (2006-Present) (high speed only) [3]
  
• Infiniti J30t (touring package) (1993-1994)
  
• Infiniti M35 (option on Sport models) (2006-Present) (high speed only?)
  
• Infiniti M45 (option on Sport models) (2006-Present) (high speed only?)
  
• Infiniti Q45t (1989-1994) (high speed only?)
  
• Mazda 626 (1988, high and low speed)
  
• Mazda MX-6 (1989-1997) (high and low speed)
  
• Mazda RX-7 (optional, computerized, high and low speed)
  
• Mitsubishi Galant/Sigma (high speed only)
  
• Mitsubishi GTO (also sold as the Mitsubishi 3000GT and the Dodge Stealth) (high speed only)
  
• Nissan Cefiro (A31) (high speed only)
  
• Nissan 240SX/Silvia (option on SE models) (high speed only)
  
• Nissan 300ZX (all Twin-Turbo Z32 models) (high speed only)
  
• Nissan Laurel (later versions) (high speed only)
  
• Nissan Fuga/Infiniti M (high speed only)
  
• Nissan Silvia (option on all S13 models) (high speed only)
  
• Nissan Skyline GTS, GTS-R, GTS-X (1986) (high speed only)
  
• Nissan Skyline GT-R (high speed only)
  
• Renault Laguna (option on 3rd generation which was launched October 2007, standard on sport version)
  
• Toyota Aristo (1997) (high and low speed?)
  
• Toyota Camry JDM 1991 Camry Prominent 2.0 L V6[citation needed]
  
• Toyota Celica (option on 5th and 6th generation, 1990-1993 ST183 and 1994-1997 ST203) (Dual-mode, high and low speed)
  
• Toyota Soarer (UZZ32)

Quelle: wikipedia.org (Stand: 12/2008.)

[Vette]

@kaefergarage.de

Prelude 92-96 hatte es auch

und

Prelude 97-00 auch;)

[kaefergarage.de]

Richtig. Komisch, dass die Beiden in der Wikipediaübersicht fehlen.

Vierte Generation ist im Text oben erwähnt (1991-1996): elektronische Steuerung

Fünfte Generation (1997-2000): elektronische Steuerung

 

 

Im Honda Accord wurde 4WS lediglich in in der 'Zusatzausstattung gegen Aufpreis'-Liste erwähnt (Prospekt von 1989, Seite 32 und 34). Erhältlich war es ausschließlich für den Accord 2.2i

 

Mit dem Facelift 1991 wurde dann auch die Vierradlenkung auf einer Doppelseite beschrieben (Auszug aus dem Prospekt von 1991, Seite 18-19, 33). 4WS (1500 DM) war hier aber nur in Verbindung mit dem Airbagsystem für die Fahrerseite aufpreispflichtig (3300 DM). Bei der Bestellung des 4WS-System fiel die umklappbare Rücksitzlehne und Höhenverstellbare Kopfstützen hinten weg.

Accord IV - S32-34.pdf

Accord IV - S18-19-33.pdf