DE3545543C2 - - Google Patents

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DE3545543C2
DE3545543C2 DE3545543A DE3545543A DE3545543C2 DE 3545543 C2 DE3545543 C2 DE 3545543C2 DE 3545543 A DE3545543 A DE 3545543A DE 3545543 A DE3545543 A DE 3545543A DE 3545543 C2 DE3545543 C2 DE 3545543C2
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    • B60W2540/18—Steering angle

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 Antriebsschlupfregelung ausge­ rüstet ist. Die Fahrstabilität geht jedoch verloren, wenn z. B. die Kurvengrenzgeschwindigkeit überschritten wird. Wird nicht rechtzeitig das Gaspedal zurückgenommen, wird das Fahrzeug instabil.
Bei der Einrichtung nach der DE-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 vorgesehen.
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 tatsächlichen Fahrbahnzuständen zugeordnete Programm auszuwählen. Zur Erhöhung der Fahrstabilität von Fahrzeugen sind neben der bereits erwähnten Antriebsschlupfregelung auch Allrad­ antrieb und Antiblockiersystem bekannt. Alle diese Vor­ richtungen können aber ein Fahrzeug nicht in allen Fällen davor bewahren, die fahrdynamischen Grenzen zu über­ schreiten.
Aus der DE-PS 31 27 302 ist beispielsweise ein Antriebs­ schlupfregelsystem bekannt, bei welchem u. a. das An­ triebsmoment verringert wird,
wenn die angetriebenen Räder bei Kurvenfahrt und oberhalb einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit eine vorgegebene Schlupfwelle überschreiten, oder
wenn die Fahrzeuglängsbeschleunigung oberhalb des An­ fahrgeschwindigkeitsbereiches einen vorgegebenen Wert überschreitet. Dazu sind Sensoren für Lenkwinkel und Beschleunigung vorgesehen, ein Erkennen des Kurvengrenz­ bereiches eines Fahrzeuges, bei dem weder Radschlupf noch Längsbeschleunigung auftreten müssen, ist damit je­ doch nicht möglich.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die aus der DE-PS 19 02 944 bekannte Einrichtung dahingehend zu verbessern, daß mit einfacheren als den bekannten Mitteln ein in den Bereich der Kurvengrenzgeschwindigkeit geratenes Fahrzeug davor bewahrt werden kann, in den nicht mehr beherrsch­ baren instabilen Bereich zu gelangen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Paten­ anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Dabei wird von einem bestimmten Verlauf der Querbeschleunigung und des Lenkwinkels ausgegangen. Gerät das Fahrzeug mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit in den Bereich der Kurvengrenzgeschwindigkeit, so nimmt plötzlich die Quer­ beschleunigung 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 Verringern des Lenkwinkels, je nach der Auslegung des Fahrzeuges, d. h., je nach Über- oder Untersteuern desselben.
Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin, den Zustand "keine Veränderung der Querbeschleunigung trotz Änderung des Lenkwinkels" festzustellen und darauf mit Verringerung der Antriebsleistung zu reagieren. Vorausgesetzt wird dabei, daß in der relativ kurzen Meßdauer keine wesentliche Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit eintritt. Andernfalls müßte diese mitberücksichtigt werden, da die Querbe­ schleunigung ( = Fliehkraft) sich aus Fahrzeugmasse mal Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit, geteilt durch den Kurvenradius errechnet.
Weitere Einzelheiten 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 Speicherelementes 2 zuführbar ist, welches auf einen an seinen Steuereingang 2 b legbaren Befehl hin den momentanen Lenkwinkelwert 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 abgeleitet ist, welches in einem Differenzierglied 4 differenziert wird. Das Ausgangssignal des Differenziergliedes 4 wird in einem Komparator 5 mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Dieser Komparator 5 gibt ein Ausgangssignal ab, wenn das Ausgangssignal des Differenziergliedes 4 den Schwellwert überschreitet. Dem Komparator 5 ist eine monostabile Kippstufe 6 nachgeschaltet, welche das Aus­ gangssignal des Komparators von dessen Beginn an für eine vorgegebene Zeitdauer an den ersten Eingang 3 a des UND-Gliedes 3 anlegt.
Es ist weiterhin ein Querbeschleunigungsgeber 7 vor­ gesehen, dessen Ausgangssignal, in einem Tiefpaßfilter 8 gefiltert und in einem nachfolgenden weiteren Differenzier­ glied 9 differenziert wird. Das Ausgangssignal des Differenziergliedes 9 wird in einem nachfolgenden Komparator 10 mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen, der ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Ausgangssignal des Differenziergliedes 9 unterhalb 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 Ein­ gangssignale 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 Differenzierung des Lenkwinkels und anschließenden Vergleich ermittelt wird, und zweitens die erste Ableitung der Querbeschleunigung etwa Null ist, was durch Differenzierung des geglätteten Querbe­ schleunigungssignales und anschließenden Vergleich statt­ findet. Da eine Querbeschleunigung stets zeitverzögert als Reaktion auf eine Lenkwinkeländerung bei Kurvenfahrt auftritt, ist über die monostabile Kippstufe 6 gewähr­ leistet, daß "keine Querbeschleunigungsänderung als Reaktion auf eine Lenkwinkeländerung" im Kurvengrenz­ bereich feststellbar ist.
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 bzw. 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 Lenkwinkel­ gebers 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 unterschreitet.
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 darüberhinaus ein 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.
Darüberhinaus 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 Ausgangssignal, durch welches die bistabile Kippstufe 15 gesetzt wird. Deren Ausgangssignal leitet über das ODER-Glied 16 eine Ver­ stellung der Drosselklappe im Sinne einer Leistungsver­ minderung 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 Sicherheitszeit­ gliedes 23 beendet.
Es ist, wie bereits erwähnt, möglich, den Lenkwinkel­ geber 1 durch einen Fahrgeschwindigkeitsgeber zu er­ gänzen und damit Lenkwinkel und Fahrgeschwindigkeit miteinander zu verknüpfen und in die Regelung einzubeziehen.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen im Bereich der Kurvengrenzgeschwindigkeit, mit einer Ein­ richtung zur automatisch gesteuerten Reduzierung des An­ triebsmomentes, mit einem Querbeschleunigungsgeber und mit einem Lenkwinkelgeber, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein Speicher (2) vorgesehen ist, in welchem bei Auftreten eines bestimmten Bewegungszustandes des Fahr­ zeuges, der gegeben ist, wenn auf eine bestimmte Lenkwinkeländerung keine Änderung der Querbeschleunigung erfolgt, der momentane Wert des Lenkwinkels speicherbar ist,
  • - daß an den Ausgang (2 c) des Speichers (2) zwei Schwell­ wertbildner (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 je­ weilige Momentanwert des Lenkwinkels mit dem ent­ sprechenden Schwellwert 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) im Sinne einer Reduzierung des Antriebsmomentes einwirkt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein logisches Schaltglied (3) mit wenigstens zwei Eingängen vorgesehen ist, deren erster (3 a) ein H-Signal erhält, wenn eine bestimmte Lenkwinkeländerung 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.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 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 überschreitet, 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.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweites Differenzierglied (9) vorgesehen ist, welchem das Ausgangssignal des Querbeschleunigungs­ gebers (7) direkt oder über ein Tiefpaßfilter (8) zuge­ führt 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 Schwellwert unterschreitet und
daß das Ausgangssignal des vierten Komparators dem zweiten Eingang (3 b) des logischen Schaltgliedes (37) zugeführt wird.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, 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 Schaltgliedes (3) zugeführt wird, das ein Ausgangssignal abgibt, wenn alle drei Eingänge H-Signal führen.
6. 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 Löscheingang der bistabilen Kippstufe (15) führt.
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