DE3545715A1 - Einrichtung zur vortriebsregelung an kraftfahrzeugen - Google Patents
Einrichtung zur vortriebsregelung an kraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vortriebsregelung
an Kraftfahrzeugen im Sinne der Einhaltung
stabiler Fahrzustände nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1
bis 3.
Eine Einrichtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1
bis 3 ist aus der DE-PS 19 02 944 bekannt. Dabei
handelt es sich um eine Steuereinrichtung zum Vermeiden
von Kurvenschleudern bei Kraftfahrzeugen, welche mittels
eines Kreisels und mehrerer Sensoren aus einer Vielzahl
gemessener bzw. berechneter Größen in nicht dargestellter
Weise Steuersignale für die Bremsanlage sowie ein
Leistungsregelglied der Brennkraftmaschine gewinnt. Dabei
sind drei vom Fahrer auszuwählende Programme für unterschiedliche
Fahrbahnzustände vorgesehen.
Eine derartige Einrichtung kann weder herstellungstechnisch
befriedigen, da sie viel zu aufwendig ist,
noch bezüglich der Anwendung. Es ist vorhersehbar, was
passiert, wenn der Fahrer vergißt, das den tatsächlichen
Fahrbahnzuständen zugeordnete Programm auszuwählen.
Zur Stabilisierung eines in den fahrdynamischen Grenzbereich
gelangenden Fahrzeuges ist die Umschaltung
von Einachs- auf Mehrachsantrieb bekannt. Es sind auch
Antriebsschlupfregelungen (ASR) und Antiblockiersysteme
(ABS) 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, dieses Ziel besser und mit einfacheren
als den bekannten Mitteln zu erreichen und
eine Einrichtung zu schaffen, die ein Fahrzeug davor
bewahren kann, stabile Fahrzustände zu überschreiten und dabei
beschädigt oder zerstört zu werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1
angegebenen Merkmale gelöst. Nicht zu lösen
ist mit diesen Mitteln die Aufgabe für Fahrzeuge mit
Allradantrieb, wenn gleichzeitig eine Antriebsschlupfregelung
wirksam ist, da dann die Differenz der Vorderraddrehzahlen
keine praktisch verwertbaren Signale
liefert. Eine derartige Fahrzeugkonzeption ist jedoch
mit den in den Patentansprüchen 2 und 3 angegebenen Mitteln zu
stabilisieren, da in diesen Fällen auf die Raddrehzahlen
als Eingangsgrößen verzichtet werden kann und stattdessen
die Querbeschleunigung bzw. die Giergeschwindigkeit herangezogen
wird.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber
der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß mit wenigen,
leicht zu erhaltenden Eingangsgrößen eine Regelung des
Fahrzeuges bezüglich der Fahrstabilität erreicht werden
kann.
Dies geschieht dadurch, daß aus den gemessenen Größen
Lenkwinkel und Fahrgeschwindigkeit ein Wert bzw. ein
Toleranzbereich um den Wert der Drehzahldifferenz der
Vorderräder bzw. der Querbeschleunigung oder der Giergeschwindigkeit
nach bekannten Formeln berechnet wird und
mit dem gemessenen Wert dieser Größen verglichen wird.
Das Vergleichsergebnis, d. h., der Betrag, um den der
gemessene Wert den berechneten Wert übersteigt bzw. außerhalb
des Toleranzbereiches liegt, ist das Maß für den
Eingriff in die Bremsanlage bzw. das Leistungsregelglied
der Brennkraftmaschine.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Unteransprüchen
sowie der nachfolgenden Beschreibung zweier
Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer
Regelung nach der Drehzahldifferenz und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer Regelung nach
der Querbeschleunigung oder nach der Giergeschwindigkeit.
In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer
Einrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeuges dargestellt.
Vorausgesetzt sei ein Fahrzeug mit einer oder
zwei angetriebenen Achsen und gelenkter Vorderachse,
wobei auf die Vorderachse keine Antriebsschlupfregelung
einwirken soll. Von an sich bekannten, nicht dargestellten
Sensoren werden die Drehzahlen n HL ; n HR ;
n VL ; n VR von linkem und rechtem Hinterrad, linkem
und rechtem Vorderrad und der Lenkwinkel β als Eingangssignale
an eine adaptive Anpassungselektronik 1 herangeführt.
In dieser Anpassungselektronik werden diese Signale so justiert,
daß bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges alle Raddrehzahlsignale
gleich groß sind, auch bei unterschiedlichen
Reifendurchmessern, und das Lenkwinkelsignal 0° anzeigt. Die
justierten Signale und die übrigen zur Bestimmung des Sollwertes
nötigen Parameter, die im stabilen Bereich des Eigenlenkverhaltens
des Fahrzeuges justiert werden, in der Zeichnung
aber nicht dargestellt sind, bilden die Ausgangssignale
der Anpassungselektronik 1, sie sind mit einem Stern bezeichnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Fahrgeschwindigkeit V F
in der Vorrichtung 2 aus den Hinterraddrehzahlen entsprechend
der Formel
in bekannter Weise gewonnen.
Das Lenkwinkelsignal β* und das Fahrgeschwindigkeitssignal
V F werden einer Recheneinheit 3 zugeführt, welche
aus diesen beiden Größen anhand einer bekannten, die
Fahrdynamik des Fahrzeuges beschreibenden Formel den
zugeordneten Wert für die Drehzahldifferenz Δ n V
der Vorderräder errechnet.
Andererseits werden die Signale n* VL und n* VR der gemessenen
Vorderraddrehzahlen einer Meßeinheit 4 zugeführt,
welche die Differenz dieser beiden Drehzahlen
ermittelt und als Istwert an ihrem Ausgang zur Verfügung
stellt.
Vorausgesetzt, die verwendete Formel entspricht exakt
den tatsächlichen Gegebenheiten, müssten der errechnete
Sollwert und der gemessene Istwert miteinander übereinander
übereinstimmen. Da dies in der Praxis aber nicht
der Fall ist, sieht die Erfindung vor, daß anstelle des
gerechneten Wertes für die Drehzahldifferenz Toleranzbereiche
vorgegeben werden, innerhalb welcher sich der
Istwert befinden muß, wenn keine Abregelung des Drehmomentes
bzw. kein Bremseneingriff erfolgen soll.
Dabei ist vorgesehen, die Toleranzgrenzwerte mit steigender
Fahrgeschwindigkeit und größer werdendem Lenkwinkel zu
verändern was mit vorgegebenen Faktoren oder Kurven in
der formelmäßigen Berechnung in der Recheneinheit Berücksichtigung
finden kann, ohne daß weitere Eingangsgrößen
herangezogen werden müssen.
Die Ausgangssignale der Recheneinheit 3 einerseits, also
die Toleranzgrenzwerte T+ und T- der Vorderraddrehzahldifferenz
als Sollwerte und der der Meßeinheit 4
als Istwert werden einer Vergleichseinheit 5 zugeführt,
welche aus diesen Werten ebenfalls die Differenz bildet.
An ihrem Ausgang erscheint ein Steuersignal S, das umso
größer ist, je mehr der Istwert den Sollbereich über-
oder unterschreitet. Dieses Steuersignal wirkt auf die
Bremsanlage des Fahrzeuges oder auf das das Motordrehmoment
beeinflussende Leistungsstellglied dahingehend
ein, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bzw. dessen
Vortriebskraft herabgesetzt werden, um nicht außerhalb
des stabilen Fahrzustandes zu geraten.
Wie bereits erwähnt, ist diese Art der Regelung dann nicht
anwendbar, wenn auf die angetriebenen Räder der Vorderachse
eine Antriebsschlupfregelung einwirkt, weil dann das Signal
der Drehzahldifferenz nicht herangezogen werden kann.
In diesem Falle kann die Regelung durchgeführt werden,
wenn anstelle der Drehzahldifferenz der Vorderräder
die Querbeschleunigung oder die Giergeschwindigkeit ausgewertet wird,
wie in Fig. 2 schematisch dargestellt. Dabei wirkt die Fahrgeschwindigkeit
wie im Beispiel nach Fig. 1 von den
Hinterraddrehzahlen abgeleitet. Sie kann aber auch durch
einen separaten Geschwindigkeitsgeber ermittelt werden.
Von bereits bekannten Sensoren, die nicht dargestellt
sind, werden die Drehzahlen n HL und n HR von linkem
und rechtem Hinterrad und der Lenkwinkel β als Eingangssignale
an die adaptive Anpassungselektronik 1, die
bereits beschrieben wurde und die auch die übrigen Parameter
justiert, herangeführt. Die Fahrgeschwindigkeit wird,
wie bereits beschrieben, aus den justierten Hinterraddrehzahlen
in der Vorrichtung 2 gewonnen.
Das Lenkwinkelsignal b* und das Fahrgeschwindigkeitssignal
v F werden einer Recheneinheit 3 zugeführt, welche
aus diesen beiden Größen anhand einer ebenfalls bekannten
Formel den zugeordneten Wert für die Querbeschleunigung
oder die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges erreichnet.
Wie bereits beschrieben, werden auch in diesem Fall
Toleranzgrenzwerte T+ und T- errechnet und als Ausgangssignale
der Recheneinheit einer Vergleichseinheit 5
als Sollwerte zugeführt, in welcher sie mit dem von
einem Querbeschleunigungssensor oder Giergeschwindigkeitssensor direkt
ermittelten Istwert verglichen werden. Die Vergleichseinheit 5 bildet,
wie bereits erläutert, auch hier ein Steuersignal S, das
umso größer ist, je mehr der Istwert den oberen Grenzwert
T+ über- bzw. den unteren Grenzwert T- unterschreitet,
und das auf die Bremsanlage des Fahrzeuges oder auf das
das Motordrehmoment beeinflussende Leistungsstellglied
einwirkt.
Claims (7)
1. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen
im Sinne der Einhaltung stabiler Fahrzustände, mit den
Bewegungszustand der Fahrzeugräder ermittelnden Sensoren,
mit einer die Fahrgeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung,
mit einer den Lenkwinkel ermittelnden Vorrichtung und
mit einer Elektronikeinheit, welche die Ausgangssignale
der Sensoren und Vorrichtungen zu Steuersignalen für die
Bremsen der Räder und/oder für ein Leistungsstellglied
des Fahrzeugmotors verarbeitet,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß eine Recheneinheit (3) vorgesehen ist, welcher als Eingangsgrößen der Lenkwinkel (β) und die Fahrgeschwindigkeit (v F ) zugeführt werden und welche daraus ein Ausgangssignal für einen Sollwert oder für Toleranzgrenzwerte für die Differenz der Vorderraddrehzahlen erzeugt,
- - daß eine Meßeinheit (4) vorgesehen ist, welcher als Eingangsgrößen die Drehzahlsignale der Vorderräder zugeführt werden und welche daraus ein Ausgangssignal für den Istwert der Differenz (Δ n v ) der Vorderraddrehzahlen ermittelt, und
- - daß eine Vergleichseinheit (5) vorgesehen ist, der als Eingangssignale die Ausgangssignale der Recheneinheit (3) und der Meßeinheit (4) zugeführt werden und welche daraus die Steuersignale (S) bildet.
2. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen
im Sinne der Einhaltung stabiler Fahrzustände, mit einer
die Fahrgeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung, mit
einer den Lenkwinkel ermittelnden Vorrichtung, mit einer
die Querbeschleunigung ermittelnden Vorrichtung und mit
einer Elektronikeinheit, welche die Ausgangssignale der
Vorrichtungen zu Steuersignalen für die Bremsen der Räder
und/oder für ein Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors
verarbeitet,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß eine Recheneinheit (3) vorgesehen ist, welcher als Eingangsgrößen der Lenkwinkel (β) und die Fahrgeschwindigkeit (V F ) zugeführt werden und welche daraus ein Ausgangssignal für einen Sollwert oder für Toleranzgrenzwerte der Querbeschleunigung (a y ) erzeugt, und
- - daß eine Vergleichseinheit (5) vorgesehen ist, der als Eingangssignale die Ausgangssignale der Recheneinheit (3) und der die Querbeschleunigung ermittelnden Vorrichtung zugeführt werden und welche daraus die Steuersignale (S) bildet.
3. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen
im Sinne der Einhaltung stabiler Fahrzustände, mit einer
die Fahrgeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung, mit
einer den Lenkwinkel ermittelnden Vorrichtung, mit einer
die Giergeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung und mit
einer Elektronikeinheit, welche die Ausgangssignale der
Vorrichtungen zu Steuersignalen für die Bremsen der Räder
und/oder für ein Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors
verarbeitet,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß eine Recheneinheit (3) vorgesehen ist, welcher als Eingangsgrößen der Lenkwinkel (β) und die Fahrgeschwindigkeit (V F ) zugeführt werden und welche daraus ein Ausgangssignal für einen Sollwert oder für Toleranzgrenzwerte der Giergeschwindigkeit erzeugt, und
- - daß eine Vergleichseinheit (5) vorgesehen ist, der als Eingangssignale die Ausgangssignale der Recheneinheit (3) und der die Giergeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung zugeführt werden und welche daraus die Steuersignale (S) bildet.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Vergleichseinheit (5) gebildeten Steuersignale
(3) dem Betrag, um welchen der Eingangs-Istwert den Eingangs-
Sollwert übersteigt bzw. außerhalb des Toleranzbereiches
liegt, zugeordnet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Elektronikeinheit eine adaptiv arbeitende Anpassungselektronik
(1) vorgesehen ist, welche die zur Bestimmung
des Sollwertes nötigen Parameter im stabilen Bereich
des Eigenlenkverhaltens des Fahrzeuges justiert.
6. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Recheneinheit (3) so ausgebildet ist, daß der durch
die Toleranzgrenzwerte bestimmte Toleranzbereich mit steigender
Fahrgeschwindigkeit (V F ) und größer werdendem Lenkwinkel
(β) enger wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Recheneinheit (3) so ausgebildet ist, daß der Toleranzbereich
abhängig von der gemessenen Querbeschleunigung oder
Giergeschwindigkeit variiert wird.
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