DE4017694A1

DE4017694A1 - Lenksteuervorrichtung fuer motorfahrzeuge

Info

Publication number: DE4017694A1
Application number: DE4017694A
Authority: DE
Inventors: Yuji Soejima
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1990-12-13
Also published as: JPH035680U; GB9012194D0; DE4017694C2; US5052508A; GB2232941A; GB2232941B

Description

Die Erfindung betrifft Lenksteuervorrichtungen für Motorfahrzeuge und insbesondere Hinterradlenksteuervor richtungen für Motorfahrzeuge, deren Steuerung auf der Grundlage von Signalen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit darstellen, erfolgt.

In einer zum Stand der Technik gehörenden Steuer vorrichtung zum Lenken der Hinterräder eines Motorfahr zeugs werden die Hinterräder ansprechend auf die Ein schlag- oder Lenkwinkel der Vorderräder automatisch ge lenkt. Eine Steuervorrichtung dieser Art ist in der japa nischen Offenlegungsschrift 61-1 75 183 beschrieben, in der die Steuervorrichtung einen ersten und einen zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitssensor umfaßt, die an zwei Fahr zeugabschnitten angeordnet sind. Ferner sind Einrich tungen vorgesehen, die feststellen, ob ein Differenzwert zwischen den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Geschwindigkeitssensors oberhalb oder unterhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Weitere Einrichtungen sind vorgesehen, um die Übersteuerung der Hinterräder zu be schränken, wenn ein vorbestimmter Wert wie dieser Diffe renzwert zwischen den Ausgangssignalen beider Geschwin digkeitssensoren über diesem vorbestimmten Wert liegt.

Liegt jedoch in der Lenksteuervorrichtung dieser Art der Differenzwert zwischen den beiden Ausgangssignalen der Geschwindigkeitssensoren oberhalb des vorbestimmten Werts, so wird die Lenkung der Hinterräder auf die Fest stellung eines regelwidrigen Zustandes der beiden Ge schwindigkeitssensoren hin, die an zwei Abschnitten des Fahrzeugaufbaus angeordnet sind, unterbunden. Folglich wird für den Fall, daß der vorbestimmte Wert in einer Fahr zone des Fahrzeugs mit geringer Geschwindigkeit vorberei tend eingestellt wird, die Steuereinrichtung den Differenz wert leicht als regelwidrigen Wert einstufen, wobei dieser Wert für den Fall einer Fahrt des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit keinen regelwidrigen Differenzwert darstellen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, diese im Stand der Technik auftretenden oben er läuterten Fehler oder Nachteile zu überwinden und eine Lenksteuervorrichtung für Motorfahrzeuge anzugeben, die imstande ist, regelwidrige Zustände eines Fahrzeugge schwindigkeitssignals unabhängig von einer hohen oder geringen Fahrzeuggeschwindigkeit stetig und zuverlässig zu erfassen und die Lenkung der Hinterräder des Fahrzeugs zu beschränken bzw. zu unterbinden, wenn ein instabiler Zustand des Fahrzeugs festgestellt worden ist.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patent anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine Lenksteuervorrichtung für ein Motorfahrzeug angegeben, in der die Hinterräder in Abhängigkeit von oder ansprechend auf den Lenkwinkel oder Einschlagwinkel der Vorderräder und der Fahrzeuggeschwin digkeit gelenkt werden, wobei hierzu ein erster vorgese hener Sensor die Fahrzeuggeschwindigkeit in Verbindung mit oder auf der Grundlage der Drehung der Vorderräder erfaßt. Ein zweiter Geschwindigkeitssensor dient dazu, die Fahr zeuggeschwindigkeit in Verbindung mit oder auf der Grund lage der Drehung der Hinterräder zu erfassen, und eine Steuereinheit steuert bzw. regelt die Lenkung der Hinter räder in Abhängigkeit vom Verhältnis eines Fahrzeuggeschwin digkeitssignals vom ersten Sensor zum Fahrzeuggeschwin digkeitssignal vom zweiten Sensor.

Die Steuereinheit für den Lenkvorgang überträgt für den Fall, daß das Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeits signale vom ersten und zweiten Sensor innerhalb eines vor bestimmten Bereiches liegt, ein Signal zur Steuerung des Lenkvorgangs der Hinterräder ansprechend auf oder in Ab hängigkeit von dem Geschwindigkeitssignal vom zweiten Sensor.

Liegt das Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeits signale vom ersten und zweiten Sensor außerhalb eines vorbestimmten Bereichs und zwar fortwährend über ein vorbestimmtes Zeitintervall, so wird hierbei von der Steuereinheit ein Signal zur Steuerung der Lenkung der Hinterräder übertragen, das auf dem Signal der beiden Fahrzeuggeschwindigkeitssignale beruht, welches größer als das andere dieser beiden Signale ist.

Die Lenksteuereinheit überträgt ein Signal zur Einschränkung oder Unterbindung der Lenkung der Hinter räder für den Fall, daß ein Zustand, bei dem das Verhält nis der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale vom ersten und zweiten Sensor außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, über eine vorbestimmte Zeitdauer fortgesetzt angedauert hat.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Lenksteuervor richtung wird, wenn die Hinterräder blockiert sind und ein instabiler Zustand des Fahrzeugs während der Lenk steuerung erfaßt wird, der regelwidrige Zustand der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale vom ersten und zweiten Sensor ungeachtet und unabhängig von einer hohen oder niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von und ansprechend auf das Verhältnis der Fahrzeuggeschwin digkeitssignale exakt erfaßt und festgestellt, die vom ersten und zweiten Sensor übertragen werden, und die Lenksteuereinheit überträgt in diesem Fall ein Signal zum Beschränken oder Unterbinden der Lenkung der Hinter räder des Fahrzeugs.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeich nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht von oben auf ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, auf das die Erfindung angewandt ist;

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das die Funktionsweise der Lenksteuereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer logischen Schaltung der erfindungsgemäßen Lenksteuervorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, das mit einem Vierradantriebsmechanismus und einer Lenk steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist, wobei eine bekannte Zahn stangenlenkeinheit 3 in einer Vorderradlenkanordnung vorgesehen ist, die zwischen einem Lenkrad 1 und Vorderrädern 2 angeordnet ist. Ein Vorderradlenkwinkel sensor 4 oder -einschlagwinkelsensor 4 zum Übertragen eines Signals, das den Vorderradeinschlagwinkel dar stellt, ist betriebswirksam mit dieser Lenkeinheit 3 verbunden. Die Bezugszahl 5 bezeichnet einen ersten Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der ein auf die Fahrzeug geschwindigkeit ansprechendes Geschwindigkeitssignal V_f ausgibt und überträgt. Das Vorderradeinschlagwinkelsignal und das Geschwindigkeitssignal werden einer Steuereinheit zugeführt, die in Fig. 1 durch die Bezugszahl 6 angezeigt ist.

Die Steuereinheit 6 bestimmt ansprechend auf das Vorderradlenkwinkelsignal und das Geschwindigkeitssignal in Übereinstimmung mit vorbereitend festgelegten Charak teristiken für den Vorderradeinschlagwinkel - die Fahr zeuggeschwindigkeit - den Hinterradeinschlagwinkel einen Bezugswert für den Hinterradlenk- oder -einschlag winkel. Die Steuereinheit 6 überträgt ein Ausgangssignal zu einer Betätigungseinheit 7 beispielsweise in Form eines Elektromotors für die Hinterradlenkung in Abhängigkeit von und ansprechend auf den so bestimmten und festgeleg ten Bezugswert und um so den Lenkwinkel des Hinterrades 9 über einen Hinterradlenkmechanismus 8 zu ändern, der beispielsweise einen Geschwindigkeitsreduktionsmechanis mus umfaßt, der ein Schneckengetriebe und einen Lenker mechanismus oder Lenkgestängenmechanismus verwendet, wodurch die Hinterräder 9 mit dem Bezugseinschlagwinkel entsprechend einer Rückkopplungssteuerung (Regelung) ansprechend auf das Hinterradeinschlagwinkelsignal von einem Hinterradeinschlagwinkelsensor 10 in der Lenk richtung verstellt werden.

In Fig. 1 ist ferner ein Sensor 7a zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit eines Motors wie der Betäti gungseinheit 7 vorgesehen, der ein Signal erzeugt, das die Motorrotationsgeschwindigkeit darstellt, die an sprechend auf das Ausgangssignal von der Steuereinheit 6 gesteuert bzw. geregelt wird.

Eine Motor- oder Antriebseinheit 11 umfaßt einen Motor (E für Engine) und eine Transmission (T), woei das Drehmoment bzw. die Verdrehkraft der Ausgangswelle der Antriebseinheit 11 jeweils zu einer vorderen Antriebs welle 12 und einer hinteren Antriebswelle 14 über eine zentrale Differentialeinheit 13 übertragen werden, wodurch die Vorder- und Hinterräder 2 und 9 angetrieben werden.

Die vorliegende Erfindung ist auf das oben beschrie bene Fahrzeug mit Vierradantrieb angewandt. Dabei ist erfindungsgemäß ein zweiter Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 15 vorgesehen, der die Rotation oder Drehung der hinteren Antriebswelle 14 erfaßt und ansprechend auf die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit ein Geschwindigkeits signal V_r überträgt. Die Steuereinheit 6 umfaßt eine logische Schaltungseinrichtung 6a, die in der folgenden, in Fig. 2 angezeigten Weise wirkt. Die Hinterradlenkung wird ansprechend auf das Geschwindigkeitssignal V_r vom zweiten Geschwindigkeitssensor 15 für einen Fall gesteu ert, daß das Verhältnis (V_r/V_f) des Geschwindigkeits signals V_r vom zweiten Geschwindigkeitssensor 15 bezüg lich des Geschwindigkeitssignals V_f vom ersten Geschwin digkeitssensor 5 innerhalb eines vorbestimmten Verhält niswertbereichs (beispielsweise 0,7 bis 1,3) liegt. Ändert sich jedoch dieses Verhältnis auf einen Wert, der außerhalb dieses vorbestimmten Verhältniswertbe reichs liegt, so wird die Hinterradlenkung ansprechend bzw. in Abhängigkeit von dem einen Signal der Signale V_r und V_f gesteuert, welches größer als das andere ist. Darüber hinaus unterbricht die logische Schaltungsein richtung 6a die Steuerung der Hinterradlenkung für den Fall, daß der Zustand, daß das Verhältnis vom vorbestimm ten Verhältniswertbereich abweicht, über eine vorbestimm te Zeit (beispielsweise 3,5 s) anhält. Diese Funktionen gehen im einzelnen aus dem Flußdiagramm der Fig. 2 hervor.

Im Blockschaltbild der Fig. 3 ist ein Ausführungs beispiel für die logische Schaltungseinrichtung 6a de tailliert dargestellt.

Die logische Schaltungseinrichtung 6a umfaßt eine Fahrzeuggeschwindigkeitseinstellschaltung 104, eine Fehlerbestimmungsschaltung 105, eine Hinterradeinschlag winkel-Bezugswertberechnungseinrichtung 103, eine Hinter radlenkwinkel-Abweichungsberechnungseinrichtung 106, eine Hinterradlenkgeschwindigkeits-Bezugswertberechnungsein richtung 107, eine Hinterradlenkwinkel-Geschwindigkeitsab weichungsberechnungseinrichtung 109, eine Motorspannungssteu er- oder -vorgabeschaltung 110 und eine Zeit- oder Taktgeber schaltung 108.

Gemäß Fig. 3 wird ein Lenk- oder Einschlagwinkel signal S1, das von einem Vorderradlenkwinkel- oder -einschlagwinkelsensor 100 übertragen wird, zur Hinter radlenkwinkel-Bezugswertberechnungseinrichtung 103 der logischen Schaltungseinrichtung 6a geführt. Das Geschwin digkeitssignal V_f wird von dem ersten Fahrzeuggeschwin digkeitssensor 5 zur Fahrzeuggeschwindigkeitseinstell schaltung 104 und der Fehlerbestimmungsschaltung 105 übertragen. Das Geschwindigkeitssignal V_r wird vom zwei ten Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 15 zur Fahrzeug geschwindigkeitseinstellschaltung 104 und der Fehler bestimmungsschaltung 105 übertragen. In der Fehler bestimmungsschaltung 105 wird festgestellt, ob das Ver hältnis V_r/V_f innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, beispielsweise im Bereich von 1,3 < V_r/V_f < 0,7 liegt. Liegt dieses Verhältnis außerhalb des vorbestimmten Bereichs, so wird ein Signal S4, das einen Fehler der Sensoren 5, 15 repräsentiert, zur Zeitgeberschaltung 108 und der Fahrzeuggeschwindigkeitseinstellschaltung 104 geführt. Infolgedessen setzt die Fahrzeuggeschwindigkeits einstellschaltung 104 einen größeren Wert der beiden Geschwindigkeitssignale V_f und V_r als Fahrzeuggeschwin digkeit fest, welcher zur Lenksteuerung verwendet wird, und erzeugt ein Signal S6.

Darüber hinaus "zählt", d. h. erfaßt die Zeitgeber schaltung 108 die vorbestimmte Zeitdauer und erzeugt daraufhin ein Signal S13, um die Unterbrechung der Lenksteuerung anzuzeigen.

Liegt hingegen das Verhältnis innerhalb des vorbe stimmten Bereichs, so wird ein Signal S4, das den nor malen Zustand der Sensoren 5, 15 repräsentiert, zu den Schaltungen 108, 104 übertragen. Ansprechend auf dieses Signal S4 setzt die Fahrzeuggeschwindigkeitseinstell schaltung 104 das Geschwindigkeitssignal V_r vom zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 15 als Fahrzeuggeschwin digkeit fest, die in der Lenksteuervorrichtung verwendet wird. In der Hinterradeinschlagwinkel-Bezugswertberech nungseinrichtung 103 wird der Bezugswert in Abhängigkeit der Signale S1 und S6 berechnet. Ein Signal S7, das den berechneten Bezugswert darstellt, wird der Hinterrad lenkwinkel-Abweichungsberechnungseinrichtung 106 zuge führt. Ein Signal S10, das den Hinterradeinschlagwinkel darstellt, der von einem Hinterradeinschlagwinkelsensor 111 erfaßt wird, welcher an eine Hinterradbetätigungs einheit, beispielsweise einen Elektromotor 113 ange schlossen ist, wird ebenfalls der Hinterradeinschlagwinkel- Abweichungsberechnungseinrichtung 106 zugeführt, in der daraufhin die Berechnung der Hinterradeinschlag winkelabweichung ausgeführt wird. Ein Signal S8, das den auf diese Weise berechneten Abweichungswert dar stellt, wird der Hinterradlenkwinkelgeschwindigkeits- Bezugswertberechnungseinrichtung 107 zugeführt. Ein Signal S9, das den Hinterradlenkgeschwindigkeitsbezugs wert darstellt, wird der Hinterradlenkgeschwindig keits-Abweichungsberechnungseinrichtung 109 von der Hinterradlenkwinkelgeschwindigkeits-Bezugswertberech nungseinrichtung 107 zugeführt. In der Einrichtung 109 zur Berechnung der Hinterradlenkwinkelgeschwindigkeits abweichung wird diese in Abhängigkeit vom Signal S9 und einem Signal S11 berechnet, das von einer Hinterradlenk winkelgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 112 gelie fert wird, die mit der Hinterradlenkbetätigungseinheit 113 verbunden ist. Ein Signal S12, das den auf diese Weise berechneten Abweichungswert für die Hinterradlenkwinkel geschwindigkeit darstellt, wird daraufhin der Motor spannungssteuerschaltung 110 zugeführt, der das Signal S13 von der Zeitgeberschaltung 108 zugeführt wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Ansprechend auf das Signal S12 überträgt die Motorspannungssteuerschal tung 110 ein Signal S14, das die Spannung der Betäti gungseinheit 113 darstellt, zur Hinterradlenkbetäti gungseinheit 113, um die Hinterräder zu lenken bzw. einzuschlagen. Ansprechend auf das Signal S13 unterbindet die Steuerschaltung 110 die Lenksteuerung, so daß die Hinterräder in gerader Stellung gehalten werden.

Durch die Einbeziehung der logischen Schaltungs einrichtung 6a in die Steuereinheit 6 mit den hierdurch gelieferten obigen Funktionen kann ein abnormaler, regelwidriger Zustand des Fahrzeuggeschwindigkeits signals, welches für die Hinterradlenksteuerung des Fahrzeugs einen signifikanten Faktor darstellt, stetig ungeachtet des jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeitszu standes wir einer hohen oder niedrigen Geschwindigkeit erfaßt oder festgestellt werden. Blockieren die Hinter räder während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs und unterliegt das Fahrzeug einem instabilen Betriebszustand bzw. Fahrzustand, so wird die elektrische Übertragung zur Betätigungseinheit 7 zur Lenkung der Hinterräder 9 eingeschränkt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Hinterrä der 9 in nicht gelenkter Stellung gehalten, wodurch die unerwünschte Bewegung der Hinterräder wesentlich herab gesetzt wird und infolgedessen die Ausübung der unnöti gen Last auf das Hinterradlenksystem vermindert wird.

Im bevorzugten, zuvor beschriebenen Ausführungsbei spiel ist der zweite Sensor 15 zum Erfassen der Drehung der hinteren Antriebswelle 14 auf der hinteren Antriebs welle 14 eines Vierradantriebsfahrzeugs angebracht, das mit einem Vierradantriebsmechanismus ausgerüstet ist. Jedoch umfaßt die vorliegende Erfindung auch ein Aus führungsbeispiel, bei dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeiten bilateral an zwei Rädern vorgesehen sind, wenn die vorliegende Erfindung auf ein Vorderradantriebsfahrzeug angewandt wird, d. h. die Hinterräder den Vorderrädern folgen. In diesem Aus führungsbeispiel kann ein Mittelwert der Ausgangssignale beider Sensoren als das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal vom zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der im voran gegangenen Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, abge schätzt und gewertet werden.

Die Erfindung wurde an Hand bevorzugter Ausführungsbei spiele näher erläutert, es sind jedoch zahlreiche Ände rungen und Abwandlungen denkbar, ohne von der Erfindungs idee abzuweichen, oder den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Lenksteuervorrichtung für ein Motorfahrzeug, in der die Hinterräder in Abhängigkeit vom Einschlagwinkel der Vorderräder und der Fahrzeuggeschwindigkeit gelenkt werden, gekennzeichnet durch
eine erste Sensoreinrichtung (5) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V_f) in Verbindung mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Vorderräder;
eine zweite Sensoreinrichtung (15) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V_r) in Verbindung mit der Um drehungsgeschwindigkeit der Hinterräder; und
eine Steuereinrichtung (6) zum Lenken der Hinterräder in Abhängigkeit von dem Verhältnis eines Fahrzeugge schwindigkeitssignals von der ersten Sensoreinrichtung zum Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von der zweiten Sensoreinrichtung.

2. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fahrzeug einen Vierradantriebsmechanismus umfaßt (Fig. 1) und
daß die zweite Sensoreinrichtung (15) auf der hinteren Antriebswelle (14) des Vierradantriebsmechanismus zur Erfassung der Drehung der hinteren Antriebswelle angebracht ist.

3. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6) für den Fall, daß ein Ver hältnis der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale von der ersten und zweiten Sensoreinrichtung (5, 15) innerhalb eines vor bestimmten Bereichs liegt, ein Signal zur Steuerung der Lenkung der Hinterräder auf der Grundlage des Fahrzeugge schwindigkeitssignals (V_r) von der zweiten Sensoreinrich tung (15) überträgt.

4. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Verhältnis in einem Bereich liegt, der größer als 0,7 und kleiner als 1,3 ist.

5. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6) für den Fall, daß ein Ver hältnis der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale von der ersten und zweiten Sensoreinrichtung (5, 15) außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, ein Signal zur Steuerung der Lenkung der Hinterräder auf der Grundlage des Signals der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale von der ersten und zweiten Sensoreinrichtung überträgt, welches größer als das andere dieser beiden Signale ist.

6. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6) das Signal zur Steuerung der Lenkung der Hinterräder überträgt, wenn dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeitdauer anhält.

7. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoreinrichtung (15) zwei Sensoren umfaßt, die jeweils die Geschwindigkeiten bilateraler Hinterräder erfassen, und daß das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von der zweiten Sensoreinrichtung ein durchschnittlicher Wert der Geschwindigkeitssignale dieser beiden Sensoren ist.