DE2042429B2 - Lenkeinrichtung für Fahrzeuge mit Ausregelung von Störseitenkrafteinflüssen - Google Patents
Lenkeinrichtung für Fahrzeuge mit Ausregelung von StörseitenkrafteinflüssenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art Wie
bekannt, sind insbesondere schnellfahrende Kraftfahrzeuge beim plötzlichen Auftreten von Seitenkräften, die
beispielsweise durch Windböen hervorgerufen sind, sehr gefährdet, da sie in Richtungen quer zur gewollten
Fahrtrichtung solche Beschleunigungen erfahren, daß der Fahrer nicht rechtzeitig gegensteuern kann. Anlaß
zu solchen Querbewegungen geben aber auch Unebenheiten der Fahrbahn oder beispielsweise plötzliche
Änderungen des Zustandes der Fahrbahnoberfläche, durch die es zu Schleuderbewegungen des Fahrzeuges
kommt.
Aus der US-PS 29 87 135 ist eine Lenkeinrichtung der
im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art bekannt, die diesen Umständen Rechnung tragen soll.
Bei dieser bekannten Lenkeinrichtung erfolgt auch eine Berücksichtigung der jeweiligen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit,
die verständlicherweise bei Konstanz der Störseitenkräfte Einfluß auf die Fahrkurve hat. Unter
der Fahrkurve wird im Rahmen der Erfindung der Zusammenhang zwischen dem Seitenversatz des Fahrzeugs
und der Zeit bzw. der in Längsrichtung zurückgelegten Fahrstrecke verstanden. Die Berücksichtigung
der Geschwindigkeit bei der bekannten Lenkeinrichtung beschränkt sich auf eine geschwindigkeitsabhängige
Bewertung des Sollwerts des Lenkradeinschlags, erstreckt sich mithin nicht auf die
Istwertsignale.
Ähnliche Verhältnisse liegen bei der aus der US-PS 30 11 579 bekannten Lenkeinrichtung vor, die Sensoren
zur Erfassung verschiedener Größen an der Senksäule (Winkelstellung des Lenkrads, Drehmoment der Lenkwelle,
Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung des Lenkrads, Drehkräfte im Lenkgetriebe) aufweist; die
entsprechenden Signale werden geschwindigkeitsabhängig bewertet und einem summierenden Netzwerk
zugeführt, das ferner über einen Computer mit Sensoren in Verbindung steht, die Bewegungen des Fahrzeugs
erfassen.
Schließlich zeigt die US-PS 30 22 850 eine Lenkeinrichtung mit geschwindigkeitsabhängiger Bewertung
aller den Rädern zugeführten Lenkbefehle. Diese Befehle werden über einen Hebel nach Art eines
Schalthebels eingegeben, dessen freies Ende mit einer
Masse versehen ist, die beim Auftreten von Beschleunigungskräften
den Schalthebel in Stellungen zu ziehen sucht, in denen er den Beschleunigungskräften entgegenwirkende
Signale erzeugt Sofern aber der Fahrer den Schalthebel betätigt, äußert sich die Wirkung der
Masse lediglich als zusätzliche Belastung seiner Hand, d.h. es fehlt eine Unterscheidung zwischen auf
Störseitenkräfte und auf Lenkbefehle zurückgehenden Querkräften. Außerdem erfolgt im Regler dieser
bekannten Lenkeinrichtung nicht ein Vergleich des Sollwerts mit einem Istwert für Fahrzeug-Querbewegungen,
sondern mit einem Istwert des Lenkradeinschlags.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs
zu schaffen, die sicherstellt, daß beim Auftreten von Störseitenkräften die dem Fahrer zur Einleitung
von Gegenmaßnahmen zur Verfugung stehende Zeit praktisch von der Geschwindigkeit de; Fahrzeugs
unabhängig ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs;
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Tatsache, daß auch bei der Erfindung das erste Verknüpfungsglied ein die Differenz aus Soll- und
Istwert bildendes Subtraktionsglied ist, führen nur solche Querbewegungen des Fahrzeugs zur Bildung
einer wirksamen Regelgröße, die durch zusätzliche Seitenkräfte, beispielsweise starken Seitenwind, hervorgerufen
sind. Fehlen derartige störende Seitenkräfte, so erzeugt der Regelkreis keine Stellgröße, sondern
übersetzt die Lenkbefehle der Bedienungsperson in auf die Spurstange der Fahrzeugvorderachse wirkende
Verstellkräfte.
Im Prinzip ist es möglich, die Lenkeinrichtung so auszulegen, daß alle Einflüsse störender Seitenkräfte auf
das Fahrzeug vollkommen ausgeregelt werden. Eine derartige genaue Ausregelung erfordert aber verständlicherweise
die Berücksichtigung der individuellen Daten des Fahrzeuges, so daß der Regelkreis praktisch
einen Analogrechner erhalten oder so schnell weiterregeln müßte, daß durch den Regelvorgang eine schnelle
Approximation an die gewünschte Fahrkurve stattfindet. Beide Fälle wurden einen für kommerzielle
Fahrzeuge untragbar großen Aufwand an Regeleinrichtungen bedeuten. Aus diesem Grunde wird der
erfindungsgemäße Regelkreis so ausgelegt, daß die unerwünschten Wirkungen von Seitenkräften nur
abgeschächt werden, so daß der Fahrer nicht so stark und vor allem nicht so schnell wie bei einem
ungeregelten Fahrzeug gegenzulenken braucht. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Auslegung der
erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung ist darin zu sehen, daß dem Fahrer durch die Notwendigkeit der
Vornahme von Lenkkorrekturen das Vorliegen von störenden Seitenkräften, beispielsweise das Auftreten
eines starken Seitenwindes, mitgeteilt wird.
Durch die erfindungsgemäße Aufschaltung einer geschwindigkeitsabhängigen Steuergröße auf den Regler
erfolgt eine geschwindigkeitsabhängige Bewertung oder Modulation des dem Regler zugeführten Differenzsignals
und nicht, wie beim Stand der Technik, nur des Sollwertsignals. Dadurch wird der Vorteil erzielt,
daß dem Fahrer bei allen Geschwindigkeiten zur Ausregelung gleich großer Störseitenkräfte zumindest
annähernd dieselbe Zeit zur Verfügung steht. Auch die Wirkung der Nichtlinearität des Reglers, die der
Unabhängigkeit der Fahrkurve von der Große der Störseitenkräfte dient, erstreckt sich nur auf die
Ausregelung durch störende Seitenkräfte hervorgerufener Querbeschleunigungen des Fahrzeugs, dagegen
nicht auf Querbewegungen, die durch gewollte Lenkbefehle auftreten.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist also in Vermeidung eines Gegenregelns be' vom Fahrer
gegebenen Lenkbefehlen zu sehen. Die . Erfindung
ίο gestattet aber auf den Regelkreis die vom Fahrer
gegebenen Lenkbefehle so aufzuschalten, daß der Lenkservo im Regelkreis zugleich zur Unterstützung
des Fahrers dient. Hierzu dient die Ausbildung der Lenkeinrichtung gemäß Anspruch 3. Das zweite
Verknüpfungsglied ist also in Regelrichtung hinter dem ersten Regler angeordnet so daß sich am Eingang des
Lenkservos eine nur beim Vorhandensein störender Querbewegungen des Fahrzeugs auftretende Regelgröße
und Signale addieren, die von den jeweiligen Lenkbefehlen abhängen. Der Lenkservo wird also bei
dieser Ausbildung der Erfindung doppelt und zwar jeweils geschwindigkeitsabhängig, ausgenutzt, nämlich
einerseits als Bestandteil des Regelkreises zur Erzeugung einer Stellgröße und andererseits als Bestandteil
einer Steuerstrecke zur Verstärkung und Weitergabe von Lenkbefehlen.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung wird im folgenden anhand mehrerer Figuren erläutert.
Es zeigt
ω F i g. 1: ein Blockschaltbild der gesamten Anlage;
Fig. 2a, 2b, 3a, 3b: die Wirkung der verschiedenen geschwindigkeitsabhängigen Aufschaltungen;
Fig.4: ein Schema einer Lenkgestängeanordnung
und
s% Fig. 5: ein Blockschaltbild eines Lenkservos.
Betrachtet man in F i g. 1 zunächst den eigentlichen Regelkreis, so ist an dem Fahrzeug I in diesem
Ausführungsbeispiel ein auf Querbewegungsgrößen, beispielsweise die Querbeschleunigungen, des Fahrzeuges
ansprechender erster Meßgeber 2 vorgesehen, der ausgangsseitig mit dem ersten Verknüpfungsglied 3
verbunden ist. Dieses Verknüpfungsglied arbeitet ausgangsseitig auf einen ersten Regler 4, der seinerseits
über ein zweites Verknüpfungsglied 5 eine Regelgröße
π an einen Lenkservo 6 abgibt. Der Lenkservo kann
elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch aufgebaut sein. Dem Lenkservo 6 ist eine Selbsthemmung 7 zugeordnet,
die durch ein Schneckengetriebe gebildet sein kann und dafür sorgt, daß in dem Regelkreis Bewegungen nur in
>() Regelrichtung übertragen werden, daß also von einem dritten Verknüpfungsglied 8 her über einen Endschalter
9 keine Bewegungen in den Lenkservo einlaufen können. Der Endschalter 9 unterbricht den Regelkreis
beispielsweise dann, wenn unzulässig große Regelbefeh-
r> Ie gegeben werden oder ein Fehler in dem Regelkreis auftritt.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Auslegung des ersten Verknüpfungsgliedes 3 als
Subtraktionsglied für die von dem ersten Meßgeber 2
■' gelieferten, der jeweiligen Querbewegung entsprechenden
Ist-Signale / einerseits und die von einem zweiten Regler 10 gelieferten Signale s andererseits. Dem
zweiten Regler 10 werden über einen zweiten Meßgeber 11, der beispielsweise ein Potentiometer sein
kann, Signale zugeführt, die den Lenkbefehlen 1 entsprechen. Mit 12 ist demgemäß eine Steuervorrichtung,
d. h. beispielsweise ein Lenkhandrad, bezeichnet. Der Fahrer bekommt demgemäß über die bei 13
symbolisch angedeutete Informationsstrecke den zur Einleitung der erforderlichen Lenkbefehle 1 benötigten
Lenkeindruck vermittelt.
Der zweite Regler 10 und der zweite Meßgeber 11
sorgen in Verbindung mit der Ausbildung des ersten Verknüpfungsgliedes 3 als Subtraktionsglied dafür, daß
das Fahrzeug trotz zumindest weitgehender Unempfindlichkeit gegen störende Seitenkräfte doch kurvenwillig
ist, also vom Menschen bei 12 eingegebene Lenkbefehle 1 befolgt Zwar rufen auch durch diese
Lenkbefehle hervorgerufene Querbewegungen des Fahrzeuges im ersten Meßgeber 2 Signale hervor, die
als Ist-Signale i dem ersten Verknüpfungsglied 3 zugeführt werden; da jedoch in diesem Verknüpfungsglied
ein Vergleich mit den Sollwertsignalen s erfolgt, werden die auf Lenkbefehle 1 zurückzuführenden
Bestandteile der ist-Signaie / in dem ersten Verknüpfungsglied 3 kompensiert, so daß dem ersten Regler 4
eine Regelgröße zugeführt wird, die als Information praktisch nur die durch störende Seitenkräfte erzeugten
Signale des ersten Meßgebers 2 enthalten.
Dagegen sind in diesem Ausführungsbeispiel sowohl das zweite Verknüpfungsglied 5 als auch das dritte
Verknüpfungsglied 8 als Additionsglieder ausgebildet. Ausgangsseitig ist nämlich an dem zweiten Meßgeber
11 über einen dritten Regler 14 eine Verbindung zu einem Eingang des zweiten Verknüpfungsgliedes 5
geschaffen. Diese Strecke dient dazu, den Lenkservo 6 doppelt auszunutzen, nämlich nicht nur als Bestandteil
des Regelkreises zur Gewinnung einer Stellgröße, sondern zugleich zur Unterstützung der Ausführung der
vom Menschen gegebenen Lenkbefehle 1. Einen wesentlichen Bestandteil der Anordnung bildet aber
nach wie vor die Auslegung des ersten Verknüpfungsgliedes 3 als Subtraktionsglied, d. h. die Beriicksichti-
gung der Lenkbefehle 1 bzw. von ihnen abhängiger Signaie innerhalb des Regelkreises erst in Regelrichtung
hinter dem Verknüpfungsglied 5.
Das beispielsweise in Form einer mechanischen Additionsschaltung mit einem Planetengetriebe ausgebildete
dritte Verknüpfungsglied 8 ist Bestandteil eines Übertragungsweges 15, der parallel zu dem Regelkreis
und die unmittelbare Übertragung der Lenkbefehle 1 auf die Lenkräder des Fahrzeugs verschwenkende
Spurstangen gestattet. Dieser Übertragungsweg 15 bleibt unwirksam, wenn der Endschalter 9 im Regelkreis
angesprochen und den Regelkreis unterbrochen hat
Wie bereits aus der bisherigen Beschreibung der Erfindung hervorgeht, liegt der Erfindung allgemein die
Aufgabe zugrunde, die Einhaltung zumindest ungefähr w derselben gewollten Fahrkurve unabhängig von auftretenden
Störseitenkräften und von der Längsgeschwindigkeit sicherzustellen. Es ist erforderlich, den Begriff
»derselben Fahrkurve« etwas näher zu erläutern, da hierunter zwei verschiedene Größen verstanden werden können. Wie im folgenden anhand der Diagramme
nach Fig.2a und 2b sowie 3b und 3a im einzelnen
erläutert wird, kann man unter der Fahrkurve im Sinne
der Erfindung diejenige Kurve verstehen, die den Seitenversatz des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der wi
Zeit beschreibt; es ist jedoch auch möglich, als Fahrkurve im Sinne der Erfindung die tatsächlich vom
Fahrzeug beschriebene Bahn, d. h. den Zusammenhang
zwischen dem Seitenversatz und der in Fahrtrichtung gemessenen Strecke, anzusehen. " ■
Betrachtet man zunächst die Diagramme nach den Fig.2a und 2b, so geben sie den Zusammenhang
zwischen dem Seitenversatz y des Fahrzeuges und der Zeit t wieder. Die Kurven a 1 und b 1 beziehen sich auf
eine ungeregelte Lenkung, und zwar die Kurve b 1 auf einen Fahrzustand mit kleinerer Längsgeschwindigkeit
als im Falle der Kurve a 1. Für alle Kurven in dem Diagramm nach Fig.2a ist eine konstante Störseitenkraft
angenommen.
Der Einsatz einer Regeleinrichtung schlechthin hat zur Folge, daß die Kurve a 1 entsprechend dem Pfeil ρ 1
in die Kurve a 2 verschoben wird, die so liegt, daß der Fahrer beim Auftreten der betreffenden Störseitenkraft
längere Zeit zur Einleitung von Gegenmaßnahmen hat. Betrachtet man nämlich einmal einen bestimmten Wert
y 1 des Seitenversatzes des Fahrzeuges, so ist die Zeit f bis zum Auftreten dieses Seitenversatzes im Falle der
Kurve a 1 erheblich kleiner als beim Vorliegen der geregelten Kurve a 2. Das Entsprechende gilt bezüglich
der ungeregelten Kurve b 1 und der entsprechend dem
Pfeil ρ 2 durch Verschiebung entstandenen zugeordneten geregelten Kurve b2, das heißt bei kleineren
Geschwindigkeiten.
Definiert man, wie in dem Diagramm nach F i g. 2a geschehen, als Fahrkurve im Sinne der Erfindung den
Zusammenhang zwischen dem Seitenversatz y des Fahrzeuges t, so ist die erfindungsgemäße Einrichtung
so ausgelegt, daß die beiden geregelten Kurven a 2 und b2zu einer geregelten Fahrkurve c 1 vereinigt werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß c 1 nicht unbedingt eine Kurve im Sinne einer schmalen Linie zu sein braucht,
sondern daß es sich hierbei auch um einen gewissen Bereich, also in der diagrammatischen Darstellung um
ein Band, handeln kann. Um dies zu erreichen, das heißt um die Verschiebungen den Pfeilen ρ 3 und ρ 4 zu
erzielen, die von der jeweiligen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit abhängig sind, ist dem ersten Regler 4 die
in F i g. 1 mit ν 1 bezeichnete erste geschwindigkeitsabhängige Steuergröße aufgeschaltet. Als Ergebnis dieser
Regelung ergibt sich also die in F i g. 2 mit c 1 bezeichnete geregelte Fahrkurve.
Damit ist aber nur die Geschwindigkeitsabhängigkeit eliminiert nicht aber der Einfluß der Unterschiede in den
auftretenden Störseitenkräften. Wie das Diagramm nach F i g. 2b erkennen läßt, in dem jetzt die
Längsgeschwindigkeit als konstant angenommen ist, ergibt sich die gemäß Fig.2a gewonnene, von der
Längsgeschwindigkeit des Fahrzeuges unabhängige geregelte Fahrkurve el nur für eine ganz bestimmte
Größe der Störseitenkräfte. Bei anderen Störseitenkräften stellen sich beispielsweise die mit c2 und mit c3
bezeichneten unterbrochenen Kurven ein. Es ist daher erforderlich, durch zusätzliche Maßnahmen die Kurven
c 2 und c 3 entsprechend den mit ρ 5 und ρ 6 bezeichneten Pfeilen so zu verlagern, daß sie praktisch
mit der Kurve c 1 zusammenfallen. Dies wird dadurch erreicht, daß der erste Regler 4 eine bestimmte
Nichtlinearität besitzt so daß die von dem ersten Regler 4 abgegebene Regelgröße nichtlinear mit den ihm
eingangseitig zugeführten Signalen zusammenhängt
Während anhand der F i g. 2a und 2b die Verhältnisse für den Fall betrachtet wurden, daß als geregelte
Fahrkurve der Zusammenhang zwischen dem Seiten versatz yund der Fahrzeit f angesehen wird, beziehen
sic'i die Diagramme nach den Fig.3a und 3b auf die
Defination der geregelten Fahrkurve als beträchtlich von dem Fahrzeug zurückgelegte Bahn. Die Diagramme
der Fig.3a und 3b sind praktisch identisch mit
denjenigen der F i g. 2a und 2b, wobei selbstverständlich unterschiedliche Maßstäbe vorliegen können. Die den
Kurven m den Fig.2a und 2b entsprechenden Kurven
in den F i g. 3a und 3b sind mit denselben Bezeichnungen
versehen, die jedoch zur Unterscheidung gestrichen sind. Alle Ausführungen zu den Fig. 2a und 2b gelten
auch bezüglich der F i g. 3a und 3b mit dem einzigen Unterschied, daß jetzt als geregelte Fahrkurve c\' die
tatsächlich vorliegende Fahrkurve gemeint ist.
Wie aus diesen Figuren ersichtlich, fallen die geregelten Fahrkurven el und et' nicht mit der
jeweiligen Abzissenachse zusammen. Bei großem Regelaufwand ließe sich dies durchaus erreichen, jedoch
wird man eine geregelte Fahrkurve bevorzugen, die noch eine gewisse Abweichung von der idealen Kurve,
das heißt von der Abzissenachse in den Figuren, besitzt. Nur dann erhält nämlich der Fahrer ein Gefühl für das
Vorliegen störender Seitenkräfte, also beispielsweise eines störenden Seitenwindes, da ihm nur dann eine
Reaktion abverlangt wird. Aus diesem Grunde wird man
eine leichte Unterregelung vornehmen. Nach wie vor besitzt diese Regelung aber den grundsätzlichen Vorteil,
daß dem Fahrer eine hinreichende Zeit zur Einleitung von Gegenmaßnahmen zur Verfugung steht, die
außerdem nur in relativ kleinen Lenkausschlägen bestehen.
Eine dritte von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit abhängige Steuergröße ν 3 wird schließlich dem dritten
Regler 14 aufgeschaltet. Sie dient dazu, die Unterstützung der Ausführung der Lenkbefehle 1 so einzustellen,
daß bei großen Geschwindigkeiten die Unterstützung verschwindend klein ist, dagegen bei niedrigen Geschwindigkeiten,
also beispielsweise beim Einordnen in Parklücken, eine kräftige Unterstützung der Lenkbefehle
1 erfolgt.
Im Bereich ausgewählter Geschwindigkeiten ist es auch möglich, den zweiten Regler 10 statt über den
zweiten Meßgeber 11 über einen dritten Meßgeber 16 zu speisen, also nicht mehr mit Signalen, die direkt von
den Lenkbefehlen 1 abhängen, sondern mit den in dem dritten Verknüpfungsglied 8 gebildeten Summensignalen.
Da die Querbewegungen des Fahrzeuges in der Regel nicht linear von der Größe der störenden Seitenkräfte
abhängen werden, ist es zweckmäßig, zumindest den ersten und den zweiten Regler 4 bzw. 10 nicht linear
auszubilden. Auch diese Maßnahme dient der Erzielung derselben geregelten Fahrkurve bei verschiedenen
Einflußgrößen, hier bei verschieden großen Seitenkräften und Lenkbefehlen.
Im folgenden werden einige zweckmäßige Ausgestaltungen
der einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung beschrieben. so
Für den ersten Meßgeber lassen sich bekannte Beschleunigungsmesser verwenden. Bezüglich des zweiten
Meßgebers war bereits gesagt, er könne im wesentlichen ein Potentiometer enthalten. In der Regel
wird man ein Drehpotentiometer verwenden, das beispielsweise mit der Lenksäule oder dem Lenkgetriebe
in Verbindung steht Eine entsprechende Konstruktion läßt sich für den dritten Meßgeber einsetzen.
Ein Ausrührungsbeispiel für ein mechanisches Additionsglied,
das als drittes Verknüpfungsglied Verwendung findet, zeigt Fig.4. Durch starke Striche sind
diejenigen Teile hervorgehoben, die bereits bei bekannten Lenkeinrichtungen ohne Regelung verwendet
sind. Ein besonderer Vorteil der hier in Fig.4
dargestellten Auslegung des dritten Verknüpfungsgliedes ist daran zu sehen, daß die Lenkgeometrie der
bekannten Anordnung erhalten bleibt Auch in der Anordnung nach F i g. 4 ist nämlich eine Spurstange 40
über gelenkige Verbindungen 41 und 42 durch Hebel 43 und 44 parallel geführt, die ihrerseits bei 45 und 46
schwenkbar gelagert sind. Wie schon bei bekannten Einrichtungen sind Achsen 47 und 48 von Fahrzeugrädern
49 und 50 mittels Achsschenkelbolzen 51 und 52 um senkrechte Achsen schwenkbar gelagert. Die
Schwenkbewegung wird über Hebel 53 und 54, die mit ihrem einen Ende schwenkbar an die Spurstange 40
angelenkt sind, und Hebel 53' und 54', die fest mit den Achsen 47 und 48 verbunden sind, auf die letzteren
übertragen.
Während aber üblicherweise die von dem Lenkgetriebe ausgeübten Lenkkräfte durch den Hebel 43
eingeführt werden, ist hierfür in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 eine zusätzliche Hebelanordnung
vorgesehen, in die gleichzeitig die von dem Lenkservo aus den Regelgrößen gewonnenen Stellgrößen eingeleitet
werden. Diese zusätzliche Hebelanordnung enthält als wesentlichen Bestandteil einen Additionshebel 55,
der als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist. Dabei erstreckt sich jeder von diesen Armen 56 bzw. 57,
ausgehend von der Drehverbindung 58 mit der Spurstange 40, zu einem der beiden Hebel hin.
Betrachtet man zunächst das in der Figur obere Hebelende, so trägt es eine Relativdrehungen zulassende
Lagerung 59 für einen Schwingungsdämpfer 60 und einen Hebel 61, der bei 62 ebenfalls drehbar mit einem
Hebel 63 verbunden ist, in den die vom Lenkgetriebe abgegebenen, den Lenkbefehlen des Menschen entsprechenden
Kräften eingeleitet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß diese
Kräfte als Drehkräfte eingeleitet werden, die eine Winkelverstellung des Hebels 63 gemäß dem eingezeichneten
Doppelpfeil hervorrufen
Das Entsprechende gilt für die Einleitung der Stellgröße in die zusätzliche Hebelanordnung. Diese
Einleitung erfolgt an einem Hebel 64, der über einen schwenkbar mit ihm verbundenen Hebel 65 mit einem
Gelenk 66 an dem in der Figur unteren Ende des Additionshebels 55 in Verbindung steht. Die beiden zur
Krafteinleitung dienenden Hebel 63 und 64 sind an ihren anderen Enden drehbar gelagert
Nimmt man zum Verständnis der Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung einmal an, es träten keine
störenden Seitenkräfte auf, so daß in den Hebel 64 keine Kräfte eingeleitet werden, und der Fahrer würde
Lenkbefehle geben, so erfolgt eine Verstellung der dargestellten Anordnung nur durch Schwenken des
Hebels 63 beispielsweise im Uhrzeigersinn. Das hat zur Folge, daß ein Gelenk 67 am oberen Ende des Hebels 64
an seinem Ort bleibt und das Lager 59 Schwenkbewegungen ausführt Dabei nimmt 58 die Spurstange 40 in
der Figur von links nach rechts um eine Strecke mit, die von der Dimensionierung der beiden Hebelarme 56 und
57 abhängt Die Parallelbewegung der Spurstange 40 erfolgt dabei so, daß die Lagerstellen 41 und 42 sich auf
Kreisbögen um die Lager 45 und 46 bewegen. Die Folge davon ist — wie in der Figur dargestellt — ein
Einschlagen der Räder in Richtung nach rechts.
Betrachtet man nur die zusätzliche Hebelanordnung, so ergibt sich eine praktisch umgekehrte Wirkungsweise,
wenn nur vom Regelkreis her ein durch störende Seitenkräfte hervorgerufenes Stellsignal in den Hebel
64 eingeleitet wird. Jetzt bleibt der Ort des Gelenks 62 erhalten; im übrigen wird auch jetzt die Spurstange 40 in
der Figur nach rechts verschoben.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Längen der Hebelarme 55 und 56 so zu wählen, daß die zweiten
Drehwinkel mit einem Zehntel gegenüber dem ersten Drehwinkel gewichtet sind. Hierunter ist zu verstehen,
daß durch die unterschiedlich bemessenen Hebelarme eine Bewertung der durch die Lenksignale einerseits
und die Stellgrößen andererseits hervorgerufenen Drehwinkel erfolgt, so daß diese unterschiedliche
Wirkungen auf die Lage der Spurstange und damit auf die Einstellung der gelenkten Räder haben. Auf diese
Weise ist eine Priorität des Fahrers gegenüber dem Regler gesichert.
Wenn bei der Beschreibung der Konstruktion nach F i g. 4 gelegentlich die Begriffe »oben« und »unten«
gebraucht wurden, so bezog sich dies nur auf die figürliche Darstellung, denn selbstverständlich handelt
es sich bei F i g. 4 um eine Aufsicht.
Anhand Fig.5 soll ein Ausfüilirungsbeispiel für den
Lenkservo beschrieben werden. Aus F i g. 1 ist für ihn das Bezugszeichen 6 übernommen worden. In diesem
Ausführungsbeispiel ist der Lenkservo für sich als Regelkreis ausgebildet. Er setzt sich in Regelrichtung,
d. h. in F i g. 5 von rechts nach links, betrachtet, aus einem Diskriminator 70, einer Logikstufe 71, einem
Leistungsschalter 72 und einem Motor 73 zusammen.
Der Diskriminator dient dazu, die vom ersten Regler abgenommene Regelgröße in eine rechteckförmige
elektrische Spannung umzuwandeln. In der Logikstufe 71 wird die Entscheidung getroffen, ob der Motor 73 im
Linkslauf oder im Rechtslauf betrieben werden muß. Die entsprechenden Befehle werden in der Leistungsstufe
72 so umgesetzt, daß eine zum Betrieb des Motors 73 ausreichende Energie zur Verfügung steht. Wie
eingangs bemerkt, ist in dem in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Lenkservo 6 für sich als
Regelkreis ausgelegt Zu diesem Zweck ist eine Rückführung 74 vom Ausgang des Motors 73 zum
Eingang des Diskriminators 70 vorgesehen. Sie mündet dort in ein viertes Verknüpfungsglied 75 ein, das
wiederum als Subtraktionsglied ausgelegt ist und einen Sollwert-Istwert-Vergleich vornimmt. Ein solcher Vergleich
ist erforderlich, da der Motor verständlicherweise mit einer gewissen Phasenverschiebung den Regelgrößen
folgt.
Der Aufbau der einzelnen Bestandteile des Servoverstärkers
ist an sich aus der Literatur bekannt.
Ein Vorteil der Erfindung ist gerade darin zu sehen, daß sie aus an sich bekannten elektronischen Bausteinen
aufgebaut werden kann. Es lassen sich aber auch hydraulische, pneumatische und mechanische Einrichtungen
verwenden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Lenkeinrichtung für Fahrzeuge mit einem zum Ausregeln des Einflusses von Störseitenkräften auf
die Fahrtrichtung dienenden Regelkreis enthaltend zumindest einen ersten Meßgeber, der Fahrzeug-Querbewegungen
entsprechende Signale einem ersten Verknüpfungsglied zuführt, das eingangsseitig
ferner mit einem Lenkbefehlen des Fahrers entsprechende Signale erzeugenden zweiten Meßgeber
in Verbindung steht, als Subtraktionsglied ausgebildet ist und ein aus beiden Signalen
gebildetes Differenzsignal an einen ausgangsseitig mit einem Lenkservo in Verbindung stehenden, eine
Regelgröße liefernden ersten Regler abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten
Regler (4) eine erste von der Fahrzeugiängsgesdiwindigkeit
abhängige Steuergröße (v\) zur Erzielung einer mit zunehmender Längsgeschwindigkeit
zunehmenden Regelgröße aufgeschaltet ist, do daß die den Zusammenhang zwischen Seitenversatz
des Fahrzeugs und Zeit oder in Längsrichtung zurückgelegter Fahrtstrecke wiedergebende Fahrkurve
bei Konstanz der Störseitenkräfte zumindest annähernd unabhängig von der Längsgeschwindigkeit
innerhalb eines Bereichs derselben ist, und daß der erste Regler (4) zur Erzielung einer mit
zunehmenden Störseitenkräften zunehmenden Regelgröße nichtlinear ausgebildet ist, so daß die
Fahrkurve bei Konstanz der Längsgeschwindigkeit Jo zumindest annähernd unabhängig von den Störseitenkräften
innerhalb eines Bereichs derselben ist.
2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen
dem ersten Verknüpfungsglied (3) und dem zweiten Maßgeber (11) ein zweiter Regler (10) liegt, dem eine
zweite von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit abhängige Steuergröße (v 2) zur Erzeugung einer
gewünschten Fahrstabilität aufgeschaltet ist.
3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung
zwischen dem ersten Regler (4) und dem Lenkservo (6) ein zweites Verknüpfungsglied (5) liegt, das
eingangsseitig ferner mit dem zweiten Meßgeber (11) über einen dritten Regler (14) in Verbindung «
steht, dem eine dritte von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit abhängige Steuergröße (V 3) zur
Erzeugung einer gewünschten Abhängigkeit der durch den Lenkservo (6) erfolgenden Unterstützung
der Ausführung der Lenkbefehle (1) von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit aufgeschaltet ist.
4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Regler (14) als derart
nichtlinearer Regler ausgelegt ist, daß die Unterstützung von der Größe der Lenkbefehle (1) unabhängig
ist.
5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lenkservo (6)
eine Bewegungen nur in Regelrichtung übertragende Richtungssperre (7), dieser ein bei Störungen im wi
Regelkreis ansprechender Endschalter (9) sowie diesem ein drittes Verknüpfungsglied (8) nachgeschaltet
ist, das als Additionsglied für die vom Lenkservo (6) abgegebenen Kräfte oder Momente
und die Lenkbefehle (1) ausgebildet ist.
6. Lenkeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Verknüpfungsglied
(8) einen mit einer Spurstange (Fig.4: 40), die in bekannter Weise durch Hebel (43, 44) parallel
geführt ist, drehbar verbundenen, bezüglich der Spurstange (40) zweiarmigen Hebel (55) enthält, in
dessen Hebelarm (56) den Lenkbefehlen (1) entsprechende Kräfte und in dessen anderen Hebelarm (57)
von dem Lenkservo (6) abgegebene Kräfte drehmomenterzeugend eingeleitet sind, so daß die Spurstange
(40) um Strecken parallel bewegt wird, die von der vektoriellen Summe der Kräfte abhängen.
7. Lenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Hebelarm (56) mit
einem die Lenkbefehle (1) in erste Drehwinkel umsetzenden Lenkgetriebe und der "andere Hebelarm
(57) mit einem eine Stellgröße in Form von zweiten Drehwinkeln abgebenden Lenkservo (6) in
Verbindung steht, und daß die Längen der Hebelarme (56, 57) derart gewählt sind, daß die
zweiten Drehwinkel mit 'Λο gegenüber den ersten
Drehwinkeln gcwichhu sind.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (1)
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-
1970
- 1970-08-27 DE DE19702042429 patent/DE2042429C3/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0290225A2 (de) * | 1987-05-04 | 1988-11-09 | Ford Motor Company Limited | Verfahren und Gerät zur Ermittlung der Mittelstellung des Lenkungssystems eines Fahrzeugs |
EP0290225A3 (en) * | 1987-05-04 | 1990-02-14 | Ford Motor Company Limited | Method and apparatus for determining the center position of a vehicular steering system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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