DE3545543A1 - Einrichtung zur vortriebsregelung an kraftfahrzeugen - Google Patents

Einrichtung zur vortriebsregelung an kraftfahrzeugen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 19 02 944 bekannt.
Die Fahrstabilität eines Fahrzeuges kann erheblich besser sein, wenn es mit einer Antriebsschlupfre­ gelung ausgerüstet ist. Die Fahrstabilität geht je­ doch verloren, wenn z.B. die Kurvengrenzgeschwindigkeit überschritten wird. Wird nicht rechtzeitig das Gaspedal zurückgenommen, wird das Fahrzeug instabil.
Bei der Einrichtung nach der DR-PS 19 02 944 handelt es sich um eine Steuereinrichtung zum Vermeiden vom Kurvenschleudern bei Kraftfahrzeugen, welche mittels eines Kreisels und mehrerer Sensoren aus einer Viel­ zahl gemessener bzw. berechneter Größen in nicht dar­ gestellter Weise Steuersignale für die Bremsanlage sowie für ein Leistungsregelglied der Brennkraftma­ schine gewinnt. Dabei sind drei vom Fahrer auszuwählende Programme für unterschiedliche Fahrbahnzustände vorgese­ hen.
Eine derartige Einrichtung kann weder herstellungs­ technisch befriedigen, da sie viel zu aufwendig ist, noch bezüglich der Anwendung. Es ist vorhersehbar, was geschieht, wenn der Fahrer vergißt, das den tat­ sächlichen Fahrbahnzuständen zugeordnete Programm auszuwählen. Zur Erhöhung der Fahrstabilität von Fahrzeugen sind neben der bereits erwähnten Antriebs­ schlupfregelung auch Allradantrieb und Antiblockier­ system bekannt. Alle diese Vorrichtungen können aber ein Fahrzeug nicht in allen Fällen davor bewahren, die fahrdynamischen Grenzen zu überschreiten.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung mit einfacheren als den bekannten Mitteln zu schaffen, welche ein in den Bereich der Kurvengrenzgeschwindigkeit ge­ ratenes Fahrzeug davor bewahrt, in den nicht mehr be­ herrschbaren instabilen Bereich zu gelangen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Pa­ tentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Dabei wird von einem bestimmten Verlauf der Querbeschleunigung und des Lenkwinkels bzw. der Fahrgeschwindigkeit aus­ gegangen. Gerät das Fahrzeug mit zunehmender Fahrge­ schwindigkeit in den Bereich der Kurvengrenzgeschwin­ digkeit, so nimmt plötzlich die Querbeschleunigung nicht mehr zu, weil die Reifen bereits das Maximum an Seitenführungskraft zur Verfügung stellen. Das Fahrzeug beginnt die Kurvenbahn zu verlassen. Der Fahrer reagiert durch Nachlenken, d.h., durch Vergrößern oder Ver­ ringern des Lenkwinkels, je nach der Auslegung des Fahrzeuges, d.h., je nach Über- oder Untersteuern des­ selben.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, den Zustand "keine Veränderung der Querbeschleunigung trotz Änderung des Lenkwinkels oder der Fahrge­ schwindigkeit" festzustellen und darauf mit Verrin­ gerung der Antriebsleistung zu reagieren.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind einem nach­ stehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zu ent­ nehmen. Dieses bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit Untersteuerneigung.
Die Zeichnung zeigt einen Lenkwinkelgeber 1, dessen Aus­ gangssignal, proportional zum jeweiligen Momentanwert des Lenkwinkels, dem Eingang 2 a eines Speicherelemen­ tes 2 zuführbar ist, welches auf einen an seinen Steuer­ eingang 2 b legbaren Befehl hin den momentanen Lenkwinkel­ wert β speichert und diesen Wert über seinen Ausgang 2 c anbietet.
Der Steuerbefehl am Steuereingang 2 b ist das Ausgangs­ signal eines UND-Gliedes 3, welches drei Eingänge 3 a,b,c aufweist. Dem Eingang 3 a wird ein Signal zugeführt, welches vom Ausgangssignal des Lenkwinkelgebers 1 abge­ leitet ist, welches in einem Differenzierglied 4 dif­ ferenziert wird. Das Ausgangssignal des Differenzier­ gliedes 4 wird in einem Komparator 5 mit einem vorge­ gebenen Schwellwert verglichen. Dieser Komparator 5 gibt ein Ausgangssignal ab, wenn das Ausgangssignal des Differenziergliedes 4 den Schwellwert überschrei­ tet. Dem Komparator 5 ist eine monostabile Kippstufe 6 nachgeschaltet, welche das Ausgangssignal des Kom­ parators von dessen Beginn an für eine vorgegebene Zeit­ dauer an den ersten Eingang 3 a des UND-Gliedes 3 an­ legt.
Es ist weiterhin ein Querbeschleunigungsgeber 7 vor­ gesehen, dessen Ausgangssignal, in einem Tiefpaßfil­ ter 8 gefiltert, in einem nachfolgenden weiteren Dif­ ferenzierglied 9 differenziert wird. Das Ausgangs­ signal des Differenziergliedes 9 wird in einem nach­ folgenden Komparator 10 mit einem vorgegebenen Schwell­ wert verglichen, der ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Ausgangssignal des Differenziergliedes 9 unter­ halb des Schwellwertes liegt. Das Ausgangssignal des Komparators 10 wird dem zweiten Eingang 3 b des UND- Gliedes 3 zugeführt.
Dem dritten Eingang 3 c des UND-Gliedes 3 wird ein weiter unten erklärtes Torsignal zugeführt. Sind alle drei Eingangssignale des UND-Gliedes H-Signale, wird der momentane Lenkwinkelwert im Speicher 2 gespeichert. Dies ist dann der Fall, wenn erstens eine bestimmte Lenkwinkeländerung stattfindet, was durch Differen­ zierung des Lenkwinkels und anschließenden Vergleich ermittelt wird, und zweitens die erste Ableitung der Querbeschleunigung etwa Null ist, was durch Differen­ zierung des geglätteten Querbeschleunigungssignales und anschließenden Vergleich stattfindet. Da eine Quer­ beschleunigungsänderung stets zeitverzögert als Re­ aktion auf eine Lenkwinkel- oder Fahrgeschwindigkeits­ änderung auftritt, ist über die monostabile Kippstufe 6 gewährleistet, daß "keine Querbeschleunigungsänderung" als Reaktion auf eine Lenkwinkeländerung erfolgt.
Der im Speicher 2 gespeicherte Lenkwinkelwert wird über den Speicherausgang 2 c parallel zwei Summierern 11 und 12 zugeführt, wo zu diesem Wert vorgegebene Werte addiert oder subtrahiert werden. Die Ausgangssignale der beiden Summierer 11 und 12 bilden Schwellwerte für zwei Komparatoren 13 und 14, mit welchen das Ausgangs­ signal des Lenkwinkelgebers verglichen wird. Der Komparator 13 ist so ausgebildet, daß er ein Ausgangs­ signal abgibt, wenn das Ausgangssignal des Lenkwin­ kelgebers 1 den ersten Schwellwert überschreitet; der Komparator 14 hingegen ist so ausgebildet, daß er ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Ausgangssignal des Lenkwinkelgebers 1 den zweiten Schwellwert unter­ schreitet.
Die Ausgangssignale der beiden Komparatoren 13 und 14 werden einer bistabilen Kippstufe 15 - einem soge­ nannten RS-Flipflop - in der Weise zugeführt, daß der Ausgang des Komparators 13 mit dem Setzeingang und der Ausgang des Komparators 14 mit dem Reseteingang ver­ bunden ist.
Das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 15 wirkt über ein ODER-Glied 16 auf den Stellmotor 17 eines als Drosselklappe 18 dargestellten Leistungsregelgliedes des Fahrzeugmotors im Sinne einer Verminderung des Antriebsmomentes ein. Dies erfolgt über eine an sich bekannte elektronische Gaspedalregelung, die hier als Gaspedal 19 und Elektronik 20 angedeutet sind. Die Elektronik 20 weist zwei Ausgänge 20 a und 20 b auf, wo­ bei ein am Ausgang 20 a erscheinendes Signal über ein UND-NICHT-Glied 21 auf den Stellmotor 17 im Sinne einer Leistungserhöhung, ein Signal am Ausgang 20 b über das ODER-Glied 16 auf den Stellmotor 17 im Sinne einer Leistungsminderung einwirkt. Das UND-NICHT-Glied 21 verhindert eine leistungssteigernde Stellmotorbewe­ gung aufgrund eines Signales am Ausgang 20 a, solange ein Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 15 auf den Stellmotor 17 im Sinne einer Leistungsminderung einwirkt.
An den Ausgang der bistabilen Kippstufe 15 ist eine monostabile Kippstufe 22 angeschlossen, welche an ihrem Ausgang ab dem Beginn des Ausgangssignales der bistabilen Kippstufe 15 und für eine vorgegebene Zeit­ dauer darüber hinaus L-Signal führt, welches dem dritten Eingang 3 c des UND-Gliedes 3 als bereits erwähntes Tor­ signal zugeführt wird. Für die Dauer dieses L-Signales ist das UND-Glied 3 gesperrt, d.h., daß in dieser Zeit der Speicher 2 nicht erneut einen anderen Lenkwinkel­ wert speichern kann und damit den ablaufenden Regelvor­ gang stört.
Darüber hinaus ist noch ein Sicherheitszeitglied 23 vorgesehen, dessen Eingang ebenfalls mit dem Ausgang der bistabilen Kippstufe 15 verbunden ist und dessen Ausgang über ein ODER-Glied 24, alternativ zum Aus­ gang des Komparators 14, auf den Reset-Eingang der bistabilen Kippstufe 15 führt. Von diesem Sicherheits- Zeitglied wird die bistabile Kippstufe 15 rückge­ setzt, wenn ihr Ausgangssignal länger als eine vor­ gegebene Zeit, z.B. 1 s, gedauert hat. Damit werden Störungen, durch welche die bistabile Kippstufe ge­ setzt oder nicht gelöscht wird, sicher beseitigt.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Wird festgestellt, daß auf eine bestimmte Lenkwinkel­ änderung (H-Signal am Eingang 3 a) keine Änderung der Querbeschleunigung (H-Signal am Eingang 3 b) folgt, so wird, wenn das Torsignal am Eingang 3 c ein H-Signal ist, über ein Steuersignal am Steuereingang 2 b der momentane Lenkwinkelwert im Speicher 2 gespeichert. Zu diesem Wert wird im Summierglied 11 beispielsweise 1° LW (Lenk­ winkelgrad) hinzugefügt, im Summierglied 12 werden bei­ spielsweise 5° LW von ihm abgezogen. Mit diesen beiden Schwellwerten wird in den Komparatoren 13 und 14 der momentan aktuelle Lenkwinkelwert verglichen. Da von einem untersteuernden Fahrzeug ausgegangen wird, erfolgt nun eine Gegenlenkbewegung des Fahrers, wenn das Fahrzeug ausbricht, im Sinne einer Vergrößerung des Lenkwinkels. Am Komparator 13 erscheint ein Aus­ gangssignal, durch welches die bistabile Kippstufe 15 gesetzt wird. Deren Ausgangssignal leitet über das ODER-Glied 16 eine Verstellung der Drosselklappe im Sinne einer Leistungsverminderung ein.
Daraufhin wird im allgemeinen vom Fahrer diese Gegen­ lenkbewegung durch Zurückdrehen des Lenkrades aufge­ hoben werden können. Dabei wird der zweite Schwell­ wert unterschritten, wobei durch ein Ausgangssignal des Komparators 14 die bistabile Kippstufe 15 zurück­ gesetzt wird und damit die leistungsmindernde Ver­ stellung der Drosselklappe aufgehoben wird, worauf diese wieder in eine durch das Gaspedal 19 vorgegebene Stellung gebracht wird. Während der leistungsmindernden Verstellung der Drosselklappe 18 ist das UND-Glied 3 gesperrt, so daß der Regelvorgang nicht gestört wird. Dauert er jedoch zu lange, wird er durch Ansprechen des Sicherheitszeitgliedes 23 beendet.
Es ist, wie bereits erwähnt, möglich, den Lenkwinkel­ geber 1 durch einen Fahrgeschwindigkeitsgeber zu er­ setzen und mit der Fahrgeschwindigkeit anstelle des Lenkwinkels in der beschriebenen Weise zu verfahren.
Es ist jedoch auch denkbar, sowohl Lenkwinkel als auch Fahrgeschwindigkeit miteinander zu verknüpfen und in die Regelung einzubeziehen.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahr­ zeugen, insbesondere im Bereich der Kurvengrenzgeschwin­ digkeit, mit einer Einrichtung zur automatisch ge­ steuerten Reduzierung des Antriebsmomentes, mit einem Querbeschleunigungsgeber und mit einem Lenkwinkel­ geber und/oder Fahrgeschwindigkeitsgeber, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein Speicher (2) vorgesehen ist, in welchem bei Auftreten eines bestimmten Bewegungszustandes des Fahrzeuges der momentane Wert des Lenkwinkels oder der Fahrgeschwindigkeit speicherbar ist,
  • - daß an den Ausgang (2 c) des Speichers (2) zwei Schwellwertbildner (11, 12) parallel angeschlossen sind, die in Abhängigkeit von dem gespeicherten Wert je einen Schwellwert bilden,
  • - daß jedem Schwellwertbildner (11, 12) ein Kompara­ tor (13, 14) nachgeschaltet ist, in welchem der jeweilige Momentanwert des Lenkwinkels oder der Fahrgeschwindigkeit mit dem entsprechenden Schwell­ wert verglichen wird und
  • - daß eine bistabile Kippstufe (15) vorgesehen ist, die vom Ausgangssignal des ersten Komparators (13) gesetzt und vom Ausgangssignal des zweiten Kompara­ tors (14) gelöscht wird, deren Ausgangssignal auf die Einrichtung (17) zur Reduzierung des Antriebs­ momentes im Sinne einer Reduzierung des Antriebs­ momentes einwirkt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Speichervorgang auslösende bestimmte Bewegungszustand des Fahrzeuges gegeben ist, wenn auf eine bestimmte Lenkwinkeländerung keine Änderung der Querbeschleunigung erfolgt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein logisches Schaltglied (3) mit wenigstens zwei Eingängen vorgesehen ist, deren erster (3 a) ein H-Signal erhält, wenn eine bestimmte Lenkwinkelän­ derung erfolgt und deren zweiter (3 b) ein H-Signal erhält, wenn die Änderung der Querbeschleunigung einen bestimmten Wert unterschreitet, und welches ein Ausgangssignal an den Speicher abgibt, wenn beide Eingänge H-Signal führen.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Differenzierglied (4) vorgesehen ist, welchem das Lenkwinkelsignal zugeführt wird,
daß ein dritter Komparator (5) vorgesehen ist, der das Ausgangssignal des Differenziergliedes (4) mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht und ein Ausgangs­ signal abgibt, wenn das Signal den Schwellwert über­ schreitet,
daß eine monostabile Kippstufe (6) vorgesehen ist, die das Ausgangssignal des dritten Komparators (5) auf eine vorgegebene Zeitdauer verlängert und
daß das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe (6) dem ersten Eingang (3 a) des logischen Schaltgliedes zugeführt wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweites Differenzierglied (9) vorgesehen ist, welchem das Ausgangssignal des Querbeschleunigungs­ gebers (7) direkt oder über ein Tiefpaßfilter (8) zugeführt wird,
daß ein vierter Komparator (10) vorgesehen ist, der das Ausgangssignal des weiteren Differenziergliedes (9) mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht und ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Signal den Schwell­ wert unterschreitet und
daß das Ausgangssignal des vierten Komparators dem zweiten Eingang (3 b) des logischen Schaltgliedes (3) zugeführt wird.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite monostabile Kippstufe (22) vorgesehen ist, welche vom Beginn des Ausgangssignales der bi­ stabilen Kippstufe (15) angestoßen wird und für eine vorgegebene Zeit ein L-Ausgangssignal abgibt, welches einem dritten Eingang (3 c) des logischen Schaltglie­ des (3) zugeführt wird, das ein Ausgangssignal abgibt, wenn alle drei Eingänge H-Signal führen.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsglied (23) vorgesehen ist, welches vom Beginn des Ausgangssignales der bistabilen Kipp­ stufe (15) angestoßen wird und ein Ausgangssignal ab­ gibt, wenn nach Ablauf einer vorgegebenen Sicherheits­ zeit das Eingangssignal nicht verschwunden ist, wobei das Ausgangssignal des Sicherheitsgliedes (23) paral­ lel zum Ausgangssignal des zweiten Komparators (14) über ein logisches ODER-Glied (24) auf den Löschein­ gang der bistabilen Kippstufe (15) führt.
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