DE4017694C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenksteuervorrichtung für Motorfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

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 Werts 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 unterbunden. Folglich wird für den Fall, daß der vorbestimmte Wert in einer Fahrzone des Fahrzeugs mit geringer Geschwindigkeit vorab eingestellt ist, die Steuereinrichtung den Differenzwert leicht als regelwidrigen Wert einstufen, wobei dieser Wert für den Fall einer Fahrt des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit keinen regelwidrigen Differenzwert darstellen kann.

Aus der DE 36 12 122 C2 ist ferner eine Lenksteuer­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, in der die Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder in bezug auf den Boden be­ stimmt wird. Die Steuervorrichtung für die Hinterräder steuert ein entsprechendes Betätigungsglied derart an, daß die genannte Differenz Null wird, um zu gewähr­ leisten, daß Vorder- und Hinterräder im wesentlichen den gleichen Kurvenradien folgen. Auf diese Weise sollen Gierbewegungen des Fahrzeuges möglichst vermieden werden.

Der Erfindung hingegen liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenksteuervorrichtung der genannten Art anzugeben, die regelwidrige Zustände wie das Blockieren der Hinter­ räder zuverlässig erfaßt und dabei für alle möglichen Fahrzeuggeschwindigkeiten unnötige Unterbindungen der Hinterradlenksteuerung vermeidet.

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

Danach wird für den Fall, daß das Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale vom ersten und zweiten Sensor innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, ein Signal zur Steuerung des Lenkvorgangs der Hinter­ räder auf der Grundlage des Geschwindigkeitssignals vom zweiten Sensor erzeugt.

Liegt das Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeits­ signale vom ersten und zweiten Sensor außerhalb eines vorbestimmten Bereichs, und zwar vorzugsweise über eine vorbestimmte Zeitspanne, 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. Auf diese Weise wird auch dann, wenn das Verhältnis einmal außer­ halb des vorbestimmten Bereiches liegt, noch eine zu­ verlässige Hinterradlenkung auf der Grundlage des höheren Sensorsignals ausgeführt.

Die Lenksteuereinheit überträgt vorzugsweise ein Signal zur Unterbindung oder zum Abbrechen der Lenkung der Hinterräder dann, wenn der Zustand, bei dem das Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale vom ersten und zweiten Sensor außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, über ein vorbestimmtes Zeitintervall fortgesetzt angedauert hat.

Entsprechend dieser Ausgestaltung der Er­ findung wird folglich, wenn die Hinterräder blockiert sind und ein instabiler Zustand des Fahrzeugs während der Lenksteuerung erfaßt wird, der regelwidrige Zustand ungeachtet und unabhängig von einer hohen oder niedri­ gen Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Ver­ hältnis der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale, die vom ersten und zweiten Sensor übertragen werden, exakt fest­ gestellt, und die Lenksteuereinheit überträgt in diesem Fall ein Signal zum Unterbinden der Lenkung der Hinter­ räder des Fahrzeugs.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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 und den Hinterradeinschlagwinkel einen Bezugswert für den Hinterradeinschlag­ winkel. Die Steuereinheit 6 überträgt ein Ausgangssignal zu einer Betätigungseinheit 7 beispielsweise in Form eines Elektromotors für die Hinterradlenkung in Abhängigkeit vom so bestimmten Bezugswert, 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 Drehzahl eines Motors wie der Betäti­ gungseinheit 7 vorgesehen, der ein Signal erzeugt, das die Motordrehzahl 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), wobei 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 ein zweiter Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 15 vorgesehen, der die 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 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 Vorderrad­ 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 erfaßt die Zeitgeber­ schaltung 108 die vorbestimmte Zeitdauer durch einen Zählvorgang 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 wie einer hohen oder niedrigen Geschwindigkeit erfaßt oder festgestellt werden. Blockieren die Hinter­ räder während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs und unterliegt das Fahrzeug einem instabilen 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 gelenktem Zustand gehalten, wodurch eine unerwünschte Bewegung der Hinterräder wesentlich herab­ gesetzt wird und infolgedessen die Ausübung einer unnöti­ gen Last auf das Hinterradlenksystem vermindert wird.

Im bevorzugten, zuvor beschriebenen Ausführungsbei­ spiel ist der zweite Sensor 15 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, 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 (6)

1. Lenksteuervorrichtung für ein Motorfahrzeug, in der die Hinterräder in Abhängigkeit vom Einschlagwinkel der Vorderräder und der Fahrzeuggeschwindigkeit gelenkt werden und die aufweist:
eine erste Sensoreinrichtung (5) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V_f) in Verbindung mit der Drehzahl der Vorderräder;
eine zweite Sensoreinrichtung (15) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V_r) in Verbindung mit der Drehzahl der Hinterräder; und
eine Steuereinrichtung (6) zum Lenken der Hinterräder in Abhängigkeit vom Verhältnis des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals der ersten Sensoreinrichtung (5) zum Fahrzeuggeschwindigkeitssignal der zweiten Sensoreinrichtung (15),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (6) für den Fall, daß das Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale der ersten und zweiten Sensoreinrichtung (5, 15) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, ein Signal zur Steuerung der Lenkung der Hinterräder auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals (V_r) der zweiten Sensoreinrichtung (15) liefert, und daß die Steuereinrichtung (6) für den Fall, daß ein Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale der ersten und zweiten Sensoreinrichtung (5, 15) außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, ein Signal zur Steuerung der Lenkung der Hinterräder auf der Grundlage des größeren Signals der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale der ersten und zweiten Sensoreinrichtung (5, 15) liefert.

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 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Verhältnis in einem Bereich liegt, der größer als 0,7 und kleiner als 1,3 ist.

4. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6) das größere Signal zur Steuerung der Lenkung der Hinterräder liefert, wenn dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeitspanne anhält.

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

6. Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6), nachdem ein vorbestimmtes Zeitintervall verstrichen ist, in dem das Verhältnis außerhalb des vorbestimmten Bereiches gelegen hat, die Steuerung der Lenkung der Hinterräder abbricht.