DE4333161C2 - Steering device for vehicles - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge.The invention relates to a steering device for vehicles.
Eine Lenkeinrichtung mit variablem Lenkverhältnis ist in der DE 43 26 355 A1 beschrieben. Dabei sind in einem Speicher bzw. einer Tabelle T1, der als Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeitsbe stimmer dient, vorbestimmte Ziel-Gierwinkelgeschwindkeitsdaten in Beziehung zu Drehwinkeln des Lenkrades und der Fahrzeugge schwindigkeit abgespeichert. Ein Gierwinkelgeschwindigkeits detektor erfasst die aktuelle Gierwinkelgeschwindigkeit. In einem Subtrahierer wird die Differenz zwischen einer Ziel- Gierwinkelgeschwindigkeit aus der Tabelle und der aktuellen Gierwinkelgeschwindigkeit gebildet und diese Differenz einer weiteren Tabelle zugeführt. Wenn sich die Gierwinkelgeschwind igkeit des Kraftfahrzeugs in Bezug auf eine Ziel-Gierwinkelge schwindigkeit infolge einer Änderung der Fahrzeuggeschwindig keit und des Rutschens des Straßenrades ändert, während das Fahrzeug eine kreisförmige Wende mit konstantem Radius macht, werden die Ausgangsdaten einer dritten Tabelle auf der Basis eines Koeffizienten der weiteren Tabelle T4 korrigiert, d. h. vergrößert oder verkleinert.A steering device with variable steering ratio is in the DE 43 26 355 A1 described. Thereby, in a memory or a table T1 which is used as the target yaw rate predetermined target yaw rate data in relation to the angles of rotation of the steering wheel and the vehicle speed saved. A yaw rate detector detects the current yaw rate. In a subtractor, the difference between a target Yaw rate from the table and the current one Yaw rate formed and this difference one fed another table. If the yaw rate of the motor vehicle in relation to a target yaw rate speed due to a change in vehicle speed speed and slipping of the road bike changes while that Vehicle makes a circular turn with constant radius, will base the output data on a third table corrected a coefficient of the further table T4, d. H. enlarged or reduced.
Die DE 41 06 400 C2 gibt ein Hinterrad-Einschlagsystem für ein vierradgelenktes Fahrzeug an. Über Beschleunigungsfühler wird die Gierbeschleunigung und Giergeschwindigkeit erfasst, über einen Sensor die Fahrzeuggeschwindigkeit und über einen Detek tor der Einschlagwinkel der Vorderräder. In einer Regeleinheit wird durch eine gewichtete Summe aus dem Einschlagwinkel, dem Produkt aus Fahrzeuggeschwindigkeit und Giergeschwindigkeit sowie dem Produkt aus Fahrzeuggeschwindigkeit und Gierbe schleunigung der Soll-Hinterrad-Einschlagwinkel berechnet.DE 41 06 400 C2 specifies a rear wheel turning system for four-wheel steered vehicle. About accelerometer the yaw acceleration and yaw rate recorded over a sensor the vehicle speed and a detector the steering angle of the front wheels. In a control unit is determined by a weighted sum of the steering angle, the Product of vehicle speed and yaw rate as well as the product of vehicle speed and yaw acceleration of the target rear wheel turning angle is calculated.
Die DE 41 02 595 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Regelung eines Lenkungssystems. Über einen Kreisel oder Gyroskop wird der aktuelle Giergrad gemessen. Aus der Fahrzeuggeschwindig keit und dem Lenkwinkel, die über Sensoren ermittelt werden, wird ein gewünschter Giergrad berechnet. In einem Steuergerät wird dann die Abweichung des aktuellen Giergrades von dem gewünschten Giergrad ermittelt und entsprechend ein Magnet- Dreiwegventil angesteuert. Dadurch werden die Räder unabhängig von der Stellung des Lenkrades verschwenkt und die notwendige Korrektur des Laufwinkels durchgeführt.DE 41 02 595 A1 describes a control device of a steering system. Using a gyroscope or gyroscope the current yaw rate is measured. Out of the vehicle speed speed and the steering angle, which are determined by sensors, a desired degree of yaw is calculated. In a control unit then the deviation of the current yaw rate from the desired degree of yaw and a magnetic Three-way valve activated. This makes the wheels independent pivoted from the position of the steering wheel and the necessary Correction of the running angle carried out.
Die DE 39 30 445 C2 beschreibt eine Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge. Hierbei wird mit einem Giergeschwindigkeits sensor oder mit Querbeschleunigungssensoren eine Ist- Giergeschwindigkeit erfasst und aus dem Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Soll-Giergeschwindigkeit er rechnet. Der Radwinkel wird dann entsprechend der Abweichung von Ist-Giergeschwindigkeit zu Soll-Giergeschwindigkeit durch eine Steuereinheit eingestellt.DE 39 30 445 C2 describes a steering device for Motor vehicles. This is done with a yaw rate sensor or with transverse acceleration sensors an actual Yaw rate recorded and from the steering angle and the Vehicle speed is a target yaw rate expects. The wheel angle is then according to the deviation from actual yaw rate to target yaw rate set a control unit.
Eine Hinterradlenkvorrichtung vom Typ einer gierratenab hängigen bzw. gierwinkelabhängigen Regelung gewährleistet die Richtungsstabilität eines Fahrzeugs dadurch, dass die Hinter räder derart angesteuert werden, dass das Lenkverhältnis bei mittleren und hohen Geschwindigkeiten positiv, d. h. gleich phasig, wird. Da die Lenkvorrichtung die Steuerung z. B. nach der Proportionalsteuerung durchführt, dreht sie zu Beginn des Lenkeinschlags die Hinterräder gleichzeitig mit den Vorder rädern in Phase, dadurch wird jedoch keine ausreichende Dreh fähigkeit der Wagenvorderseite erreicht. A yaw rate type rear wheel steering device dependent or yaw angle-dependent regulation ensures Directional stability of a vehicle in that the rear wheels are controlled so that the steering ratio at medium and high speeds positive, d. H. equal phase, will. Since the steering device controls z. B. after the proportional control, it rotates at the beginning of the Steering the rear wheels simultaneously with the front wheel in phase, but this does not provide sufficient rotation ability of the front of the car reached.
Fig. 1 zeigt die durch die Gierratenrückkopplung erzielte Steuerung gemäß der JP 3-193558 A, in der der Steuerzuwachs (K2) mit dem Absolutwert der Winkelge schwindigkeit (Θ') (Θ: Lenkwinkel; Θ': zeitliche Ableitung von Θ) des Lenkeinschlags ansteigt. Bei einem Lenkeinschlag mit geringerer Winkelgeschwindigkeit werden die Hinterräder in die entgegengesetzte Phase zu den Vorderrädern gedreht, um die Drehfähigkeit der Wagenvorderseite beim Lenken aus der Kurve in die Gerade zu gewährleisten. Fig. 1 shows the control achieved by the yaw rate feedback according to JP 3-193558 A, in which the tax increase (K 2 ) with the absolute value of the Winkelge speed (Θ ') (Θ: steering angle; Θ': time derivative of Θ) of Steering angle increases. With a steering angle at a lower angular speed, the rear wheels are turned in the opposite phase to the front wheels in order to ensure the ability of the front of the car to turn when steering out of the curve into the straight line.
In der Einstellung des Steuerzuwachses der gierratenrück gekoppelten Steuerung wird bei schnellerem Lenkeinschlag (Θ' ist größer) gemäss Fig. 1 der Steuerzuwachs größer und damit das Lenkverhältnis derart korrigiert, dass es in Inphasen richtung ansteigt. Eine solche Korrektur legt mehr Wert auf die Fahrstabilität als auf die Drehfähigkeit der Wagenvorder seite. In the setting of the control increase of the yaw rate feedback control, the control increase becomes greater with faster steering lock (Θ 'is larger) according to FIG. 1 and thus the steering ratio is corrected such that it increases in the in-phase direction. Such a correction places more emphasis on driving stability than on the ability to turn the front of the car.
Die Art des Lenkeinschlags hängt jedoch von den Fahrbedingungen ab. In bestimmten Fällen wie zum Beispiel in Grenzsituationen muß der Fahrer schlagartig lenken, um Gefahr zu vermeiden.The type of steering lock depends on the driving conditions from. In certain cases, such as in borderline situations the driver must steer suddenly to avoid danger.
In derartigen Grenzsituationen verursacht die Inphasensteuerung
der Hinterräder folgende Probleme:
In such limit situations, the in-phase control of the rear wheels causes the following problems:
- 1. Eine Kraft, die die Haltekraft der Vorderräder auf der Straßenoberfläche übersteigt, wirkt auf die Reifen.1. A force that the holding force of the front wheels on the Exceeds the road surface, affects the tires.
- 2. Der Fahrer verspürt ein Gefühl der Unverträglichkeit durch den Verlust der Drehfähigkeit der Wagenvorderseite.2. The driver feels a feeling of intolerance loss of turning ability of the front of the car.
Diese Probleme treten nicht nur bei der Steuerung der Hinter radlenkung (Vierradlenksteuerung), sondern auch bei einem Fahr zeug mit gewöhnlicher Vorderradlenkung und mit einer durch die Gierrate rückgekoppelten Steuerung auf. Bei letzterem Fahrzeug stellt die gierratenrückgekoppelte Steuerung im Falle eines schnellen Lenkeinschlages den Lenkwinkel der Vorderräder in eine Richtung derart ein, daß die Drehfähigkeit der Wagenvor derseite unterdrückt wird. In Grenzsituationen treten jedoch ebenfalls die obigen Probleme (1) und (2) auf.These problems occur not only in the control of the rear wheel steering (four-wheel steering control), but also in a vehicle with ordinary front wheel steering and with a control fed back by the yaw rate. In the latter vehicle, the yaw rate feedback control sets the steering angle of the front wheels in one direction in the event of a rapid steering lock in such a way that the turning ability of the front of the car is suppressed. However, problems ( 1 ) and ( 2 ) above also occur in borderline situations.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend be schriebenen Probleme zu beseitigen und eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, welche die Drehfähigkeit der Wagen vorderseite zu Beginn der Drehung, die Fahrstabilität bei schnellem Lenkeinschlag und eine Feinabstimmung der Drehfähig keit der Wagenvorderseite sowie einen hervorragenden Lenkmecha nismus bei Kurvenfahrt in Grenzsituationen ermöglicht.The invention is based, be the above to eliminate problems written and a steering device for to create a vehicle which is the turning ability of the car front at the beginning of the turn, the driving stability at quick steering lock and fine tuning of the turning ability front of the car and an excellent steering mechanism system when cornering in borderline situations.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the in the characterizing Part of claim 1 specified features solved.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen.Further refinements of the invention result from the Un dependent claims.
Die Erfindung schafft eine Lenkvorrichtung zur Steuerung der Vorder/Hinterräder eines Fahrzeuges durch Verwendung der Ände rungsrate des Gierens der Fahrzeugkarosserie (Gier-Rate) als Parameter und insbesondere eine Verbesserung bezüglich der Fahrzeugstabilität in kritischen Kurvenfahrten.The invention provides a steering device for controlling the Front / rear wheels of a vehicle using the changes yaw rate of the vehicle body (yaw rate) as Parameters and especially an improvement in terms of Vehicle stability in critical cornering.
Eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge, welche eine Steuerung der
Vorderrad/Hinterradlenkung durch Rückführung bzw. Regelung mit
tels eines Gierwinkels als Parameter ausführt, um das Gieren
der Fahrzeugkarosserie zu verhindern, weist folgende Merkmale
auf:
Eine Detektorvorrichtung zum Erfassen des Änderungswertes
des Lenkwinkels entweder der Vorder- oder der Hinterräder;
eine Speichervorrichtung zur Vorabspeicherung eines Gierraten
zuwachses als Funktion der Änderungsrate des Lenkwinkels, wobei
die Funktion die Eigenschaft hat, daß bei einem Anstieg der
Änderungsrate der Gierratenzuwachs bis zu einem gewissen Punkt
ansteigt und dann abnimmt;
eine Lenksteuervorrichtung zur Rückführungsregelung der Lenkung
entweder der Vorder- oder der Hinterräder in Übereinstimmung
mit dem Gierratenzuwachs, welcher der aus der Speichervorrich
tung ausgelesenen Änderungsrate des durch die Detektorvorrich
tung erfaßten Lenkwinkels entspricht.A steering device for vehicles which controls the front wheel / rear wheel steering by means of feedback or regulation by means of a yaw angle as a parameter in order to prevent yawing of the vehicle body, has the following features:
A detector device for detecting the change value of the steering angle of either the front or rear wheels;
a storage device for pre-storing a yaw rate increase as a function of the rate of change of the steering angle, the function having the property that with an increase in the rate of change the yaw rate increase increases to a certain point and then decreases;
a steering control device for feedback control of the steering of either the front or rear wheels in accordance with the yaw rate increase corresponding to the rate of change read from the storage device by the steering angle detected by the detector device.
Der Gierratenzuwachs hat eine Charakteristik, die mit zunehmen der Änderung des Lenkwinkelwertes und damit der Geschwindigkeit des Lenkeinschlags zunächst ansteigt und dann abnimmt. Insbe sondere kann im Falle eines vergleichsweise schnellen Lenkein schlages der Gierratenzuwachs auf einem hohen Wert eingestellt werden, um das Gieren der Fahrzeugkarosserie zu verhindern und damit Fahrstabilität zu gewährleisten. Bei schnellerem Lenkein schlag wird der Gierratenzuwachs auf einem niedrigen Wert ein gestellt, derart, daß die Unterdrückung des Gierens verhindert und damit eine Drehfähigkeit der Wagenvorderseite erzielt wird. Ist die Geschwindigkeit des Lenkeinschlages kritisch, wird der Zuwachs auf einen niedrigeren Wert eingestellt, so daß der Lenkwinkel der Vorderräder und der Hinterräder in zueinander entgegengesetzter Phasenbeziehung eingestellt wird und damit die Drehfähigkeit der Wagenvorderseite gewährleistet wird.The yaw rate increase has a characteristic that increases with it the change in the steering angle value and thus the speed the steering angle first increases and then decreases. in particular special can be in the case of a comparatively fast steering the yaw rate increase is set to a high value to prevent yawing of the vehicle body and thus ensuring driving stability. When driving faster the yaw rate increase will drop to a low value placed in such a way that the suppression of greed is prevented and thus a rotatability of the front of the car is achieved. If the speed of the steering lock is critical, the Growth set to a lower value so that the Steering angle of the front wheels and the rear wheels in relation to each other opposite phase relationship is set and thus the turning ability of the front of the car is guaranteed.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben.A preferred embodiment of the invention is described below device according to the invention with reference to the drawings for explanation described further features.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Graphen zur Verdeutlichung der bekannten Pro bleme, Fig. 1 is a graph for explaining problems of the known Pro,
Fig. 2 ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Vierradlenk systems als eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, Fig. 2 shows a block diagram of a four-wheel steering system the structure as an embodiment of the invention,
Fig. 3 in Perspektive den Aufbau des wesentlichen Teils der Hinterradlenkvorrichtung der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, Fig. 3 in perspective the construction of the essential part of the rear wheel steering apparatus of the embodiment shown in Fig. 2,
Fig. 4 einen Teil-Querschnitt, der den Aufbau des wesentli chen Teils der Vorrichtung zur Einstellung des Lenk winkelverhältnisses der in Fig. 2 gezeigten Ausfüh rungsform zeigt, Fig. 4 shows a partial cross-section, the angle ratio the structure of the wesentli chen part of the device for adjusting the steering of the Implementing shown in Fig. 2 shows approximate shape,
Fig. 5 ein Diagramm zur Erklärung des Funktionsprinzips der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung zur Einstellung des Lenkwinkelverhältnisses, Fig. 5 is a diagram for explaining the operating principle of the apparatus in Fig. 3 shown for adjusting the steering angle ratio,
Fig. 6 ein funktionelles Blockdiagramm, das die Steuerlogik der Ausführungsform zeigt, Fig. 6 is a functional block diagram showing the control logic of the embodiment,
Fig. 7 ein funktionelles Blockdiagramm, das die Steuerlogik der Ausführungsform zeigt, Fig. 7 is a functional block diagram showing the control logic of the embodiment,
Fig. 8 ein funktionelles Blockdiagramm, das die Steuerlogik der Ausführungsform zeigt, Fig. 8 is a functional block diagram showing the control logic of the embodiment,
Fig. 9 einen Graphen, der die Charakteristik des Steuerzu wachses J2 zeigt, und Fig. 9 is a graph showing the characteristic of Steuerzu growth J 2 , and
Fig. 10 einen Graphen, der die modifizierte Charakteristik des Steuerzuwachses J2 zeigt. Fig. 10 is a graph showing the modified characteristic of the tax increase J 2 .
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Ausfüh rungsform findet Anwendung bei einer Hinterrad-Lenkvorrichtung als Vierradlenkvorrichtung, die eine "gierratenabhängige Steu erung" ausführt. Es ist zu beachten, daß das Lenkverhältnis ΘS definiert ist als das Verhältnis des Vorderradlenkwinkels ΘF zum Hinterradlenkwinkel ΘR, d. h. (ΘS = ΘF : ΘR). A preferred embodiment of the invention is explained below with reference to the drawings. The embodiment is used in a rear-wheel steering device as a four-wheel steering device which executes a "yaw rate-dependent control". It should be noted that the steering ratio Θ S is defined as the ratio of the front wheel steering angle Θ F to the rear wheel steering angle Θ R , ie (Θ S = Θ F : Θ R ).
Fig. 2 erläutert den Aufbau des Vierrad-Lenksystems nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 explains the structure of the four-wheel steering system according to a preferred embodiment of the invention.
Die Hinterrad-Lenkvorrichtung 10 enthält einen Hinterradlenkme chanismus 18, welcher mechanisch mit dem Vorderradlenkmechanis mus 14 zur Lenkung der Vorderräder 12 über eine Übertragungs welle 52 verbunden ist, und der die mit der Vorderradlenkung durch den Vorderrad-Lenkmechanismus 14 gesperrten Hinterräder 16 derart lenkt, daß ein vorbestimmter Sollwert für den Hinter rad-Lenkwinkel TGΘR erreicht wird entsprechend dem vom Vorder radlenkmechanismus 14 eingegebenen Vorderrad-Lenkwinkel ΘF. Die Hinterradlenkvorrichtung 10 enthält weiter einen Mechanismus 20 zur Einstellung des Lenkwinkelverhältnisses, der im Hinterrad- Lenkmechanismus 18 vorgesehen ist, und der ein Lenkwinkelver hältnis ΘSL, das durch das Verhältnis des Vorderradlenkwinkels ΘF zum Hinterradlenkwinkel ΘR gegeben ist, einstellt und verän dert, sowie eine Steuereinheit 22 zur Steuerung des Einstell mechanismusses 20. Die Steuereinheit 22 empfängt ein Geschwin digkeitssignal V des Fahrzeuges vom Geschwindigkeitssensor 24, ein Vorderrad-Lenkwinkelsignal ΘF vom Vorderrad-Lenksensor 26 (vorgesehen auf der Lenkwelle), ein Signal für das Lenkwinkel- Verhältnis ΘSD vom Sensor für das Lenkwinkelverhältnis 28, und ein Signal ϕ für die Gierrate bzw. den Gierwinkel vom Sensor für die Gierrate 25.The rear wheel steering device 10 includes a rear wheel steering mechanism 18 , which is mechanically connected to the front wheel steering mechanism 14 for steering the front wheels 12 via a transmission shaft 52 , and which steers the rear wheels 16 locked to the front wheel steering by the front wheel steering mechanism 14 such that a predetermined setpoint value for the wheel steering angle reaches rear TGΘ R is according to the front wheel steering angle wheel steering mechanism 14 entered by the front Θ F. The rear wheel steering device 10 further includes a mechanism 20 for adjusting the steering angle ratio, which is provided in the rear wheel steering mechanism 18 , and which adjusts and changes a steering angle ratio Θ SL , which is given by the ratio of the front wheel steering angle Θ F to the rear wheel steering angle Θ R , and a control unit 22 for controlling the setting mechanism 20 . The control unit 22 receives a speed signal V of the vehicle from the speed sensor 24 , a front wheel steering angle signal Θ F from the front wheel steering sensor 26 (provided on the steering shaft), a signal for the steering angle ratio Θ SD from the steering angle ratio sensor 28 , and a Signal ϕ for the yaw rate or the yaw angle from the sensor for the yaw rate 25 .
Die Steuereinheit 22 führt eine "Phasenumkehrsteuerung" in der Weise aus, daß bei mittleren und hohen Geschwindigkeiten, wenn die Vorderräder 12 vom Lenkwinkel "Null" weggedreht werden, die Einstellvorrichtung 20 das Lenkwinkelverhältnis ΘS sofort nach Beginn der Vorderradlenksteuerung auf einen negativen Wert ein stellt, und danach der Einstellmechanismus 20 das Lenkwinkel verhältnis ΘS auf einen positiven Wert einstellt.The control unit 22 carries out a "phase reversal control" in such a way that at medium and high speeds when the front wheels 12 are turned away from the steering angle "zero", the adjusting device 20 sets the steering angle ratio Θ S to a negative value immediately after the start of the front wheel steering control , and then the adjusting mechanism 20 sets the steering angle ratio Θ S to a positive value.
Fig. 3 zeigt den Hinterrad-Lenkmechanismus 18, und Fig. 4 zeigt den Mechanismus 20 zur Einstellung des Lenkwinkelverhäl tnisses in der Richtung V-V des in Fig. 3 gezeigten Hinterrad lenkmechanismus 18. Fig. 3 shows the rear wheel steering mechanism 18, and Fig. 4 shows the mechanism 20 for adjusting the Lenkwinkelverhäl tnisses in the direction VV of the rear shown in FIG. 3, the steering mechanism 18.
Der Hinterrad-Lenkmechanismus 18 enthält den Mechanismus 20 zur Einstellung des Lenkwinkelverhältnisses, ein hydraulisches Schaltventil 32, eine Hinterradlenkstange 34, einen Verschiebe übertragungsmechanismus 36 und einen hydraulischen Antriebszy linder 38.The rear wheel steering mechanism 18 includes the steering angle ratio adjusting mechanism 20 , a hydraulic switching valve 32 , a rear wheel steering rod 34 , a shift transmission mechanism 36, and a hydraulic cylinder 38 .
Der Mechanismus 20 zur Einstellung des Lenkwinkelverhältnisses hat eine Abtriebsstange 40, ein Kegelrad 42, eine Gier-Welle 44, einen Pendelarm 46 und eine Kupplungsstange 48. Gemäß Fig. 4 enthält ein Gehäuse 50 diese Teile.The mechanism 20 for adjusting the steering angle ratio has an output rod 40 , a bevel gear 42 , a yaw shaft 44 , a pendulum arm 46 and a coupling rod 48 . According to Fig. 4 includes a housing 50, these parts.
Das Gehäuse 50 lagert die in Achsrichtung L3 gleitfähige Ab triebsstange 40. Eine Hub-Versetzung der Ausgangsstange 40 in Richtung der Achse L3 verursacht eine Verschiebung der Hinter radlenkstange 34 in Richtung ihrer Achse (Richtung Wagenseite) über den Übertragungsmechanismus 36 und somit eine Lenkung der Hinterräder, die mit beiden Enden der Hinterrad-Lenkstange 34 verbunden sind.The housing 50 supports the axially L 3 sliding rod 40 from . A stroke-displacement of the output rod 40 in the direction of the axis L 3 causes a shift of the rear radlenkstange 34 in the direction of its axis (direction of the car side) via the transmission mechanism 36 and therefore a steering of the rear wheels which are connected to both ends of the rear-wheel steering rod 34 ,
Das Gehäuse 50 lagert auch das Kegelrad 42, welches um die Ach se L3 der Ausgangsstange 40 und um die koaxial zur Achse L3 lie gende Achse L1 drehbar ist. Ein Ritzel 52a am rückwärtigen Ende der Übertragungswelle 52, die mit dem Kegelrad 42 in Eingriff steht, dreht sich bei Drehung des Lenkrades 30 um die Achse L1. Der Vorderrad-Lenkwinkel ΘF wird vom Vorderradlenkmechanismus 14 über die Übertragungswelle 52 in den Hinterradlenkmechanis mus 18 eingegeben.The housing 50 also supports the bevel gear 42, which the Ach se L3 of the output rod 40 and is rotatable about the coaxial lie to the axis L 3 constricting axis L1. A pinion 52 a at the rear end of the transmission shaft 52 , which is in engagement with the bevel gear 42 , rotates when the steering wheel 30 rotates about the axis L 1 . The front wheel steering angle Θ F is input from the front wheel steering mechanism 14 via the transmission shaft 52 into the rear wheel steering mechanism 18 .
Das Gierwellenglied 44 weist eine Achse L2 auf, die koaxial zur Achse L3 der Abtriebsstange 40 (vergleiche Fig. 4) angeordnet werden kann. Die Gierwelle 44 ist mit einem Giergetriebe 54 verbunden, das mit einem Schraubengetriebe 58 in Eingriff steht. Das Schraubengetriebe 58 dreht sich durch Antrieb mit einem Servomotor 56, der durch die Steuereinheit 22 gesteuert wird. Die Gierwelle 54 dreht sich um eine die Achse L2 schnei dende vertikale Achse, was bewirkt, daß sich zur gleichen Zeit das Gierwellenglied 44 dreht. Wie es sich aus den folgenden Beschreibungen ergibt, kann der Servomotor 56 das Lenkwinkel verhältnis aufgrund der gedrehten Winkelposition veränderbar einstellen.The yaw shaft member 44 has an axis L 2 , which can be arranged coaxially to the axis L 3 of the output rod 40 (see FIG. 4). The yaw shaft 44 is connected to a yaw gear 54 which is in engagement with a screw gear 58 . The worm gear 58 rotates by being driven by a servo motor 56 which is controlled by the control unit 22 . The yaw shaft 54 rotates about an axis L 2 cutting vertical axis, causing the yaw shaft member 44 to rotate at the same time. As is apparent from the following descriptions, the servo motor 56 can adjust the steering angle ratio due to the rotated angular position.
Der Pendelarm 46 ist gierend um die Achse L2 des Gierwellen gliedes 44 mit dem Gierwellenglied 44 verbunden. Die Verbin dungsposition von Pendelarm 46 und Gierwellenglied 44 ist der art gewählt, daß die Achse L4 des Pendelarms 46 durch den Schnittpunkt der Rotationsachse des Gierwellengliedes 44 mit der Achse L2 des Gierwellengliedes 44 verläuft.The pendulum arm 46 is yawing about the axis L 2 of the yaw shaft member 44 with the yaw shaft member 44 . The connec tion position of pendulum arm 46 and yaw shaft member 44 is chosen in such a way that the axis L 4 of the pendulum arm 46 passes through the intersection of the axis of rotation of the yaw shaft member 44 with the axis L 2 of the yaw shaft member 44 .
Die Kupplungsstange 48 weist eine zur Achse L3 der Ausgangsstan ge 40 parallele Achse L5 auf und ist mit der Abtriebsstange 40, dem Kegelrad 42 und dem Pendelarm 46 verbunden. Die Kupplungs stange 48 ist durch Verschraubung des einen Endabschnitts der Kupplungsstange 48 mit dem am Ende der Abtriebsstange 40 befes tigten Hebel 40a mit der Abtriebsstange 40 verbunden. Der an dere Endabschnitt der Kupplungsstange 48 durchsetzt ein Loch 42a, das sich im Abstand r von der Achse L1 des Kegelrades 42 befindet. Die Verbindung der Kupplungsstange 48 mit dem Pendel arm 46 ist durch Einführen des Pendelarms 46 in ein Loch 60a eines Gelenkgliedes 60 hergestellt, das in allen Richtungen drehbar am Endabschnitt der Kupplungsstange 48 angeordnet ist. Die Kupplungsstange 48 ist daher mit der Abtriebsstange 40 ver bunden, sie ist jedoch sowohl bezüglich des Kegelrades 42 in Richtung der Achse L5 (und damit der Achse L3) als auch bezüg lich des Pendelarms 46 in Richtung der Achse L4 (vergleiche Fig. 4, Richtung senkrecht zur Achse L3) verschiebbar. Die Achse L4 des Pendelarms 46 neigt sich in Folge der Rotation der Gierwelle 44 in einer Richtung senkrecht zur Achse L2 und der Pendelarm 46 bewegt sich in dieser geneigten Richtung. In die sem Fall beinhaltet die Bewegung den Gleitanteil in Richtung senkrecht zur Achse L3 und absorbiert eine Änderung des Nei gungswinkels der Achsen L4 und L5 durch Drehung des Kugelgelenk gliedes 60. Der Anteil der vom Pendelarm 46 auf die Kupplungs stange 48 übertragenen, in Richtung senkrecht zur Achse L3 wir kenden Kraft wird am Verbindungspunkt absorbiert und ermöglicht damit eine relative Verschiebung in der oben erläuterten Rich tung.The coupling rod 48 has a ge to the axis L3 of the output Stan 40 parallel to the axis L 5, and is connected to the output rod 40, bevel gear 42 and the pendulum arm 46th The coupling rod 48 is connected by screwing one end portion of the coupling rod 48 to the end of the output rod 40 fixed lever 40 a with the output rod 40 . At the other end portion of the coupling rod 48 passes through a hole 42 a, which is located at a distance r from the axis L 1 of the bevel gear 42 . The connection of the coupling rod 48 with the swing arm 46 is made by inserting the pendulum arm 46 in a hole 60 a of a link member 60 which is disposed rotatably in all directions at the end portion of the coupling rod 48th The coupling rod 48 is therefore ver connected to the output rod 40 , but it is both with respect to the bevel gear 42 in the direction of the axis L 5 (and thus the axis L 3 ) and bezüg Lich of the pendulum arm 46 in the direction of the axis L 4 (see FIG . 4, the direction perpendicularly to the axis L 3). The axis L 4 of the pendulum arm 46 inclines as a result of the rotation of the yaw shaft 44 in a direction perpendicular to the axis L 2 and the pendulum arm 46 moves in this inclined direction. In this case, the movement includes the sliding portion in the direction perpendicular to the axis L 3 and absorbs a change in the inclination angle of the axes L 4 and L 5 by rotating the ball joint member 60 . The proportion of the rod from the pendulum arm 46 transmitted to the clutch 48 , in the direction perpendicular to the axis L 3 we kenden force is absorbed at the connection point and thus allows a relative displacement in the Rich explained above direction.
Da die Verbindung des Pendelarms 46 mit der Kupplungsstange 48 im Mechanismus 20 zur Einstellung des Lenkwinkelverhältnisses der relativen Verschiebung in Richtung senkrecht zur Achse L3 entspricht, wird die Ortskurve des Verbindungspunktes des Pen delarms 46 mit der Kupplungsstange 48 bei einer Drehung des Pendelarms 46 kreisförmig oder elliptisch auf der äußeren Um fangsfläche des Zylinders mit einem Radius r und der Achse L3 als Mittelpunkt.Since the connection of the pendulum arm 46 with the coupling rod 48 in the mechanism 20 for adjusting the steering angle ratio corresponds to the relative displacement in the direction perpendicular to the axis L 3 , the locus of the connecting point of the pen delarms 46 with the coupling rod 48 becomes circular when the pendulum arm 46 rotates or elliptical on the outer circumferential surface of the cylinder with a radius r and the axis L 3 as the center.
Fig. 5 zeigt die Verschiebung der Stange 40, wenn die Achse L2 des Gierwellengliedes 44 zur Achse L3 der Stange 40 um Θ Grad geneigt ist (wenn die Achse L4 des Pendelarms 46 zur Richtung senkrecht zur Achse L3 um Θ geneigt ist). Wie aus Fig. 5 er sichtlich hat bei gleichem Gierwert in dem Fall, daß der Pen delarm 46 entweder nach rechts oder nach links giert, die Ver schiebung des Verbindungspunktes des Pendelarms 46 zur Kupp lungsstange 48 den Wert "S" in Richtung der Achse L3, und die Verschiebung der Stange 40 in Richtung der Achse L3 ist eben falls "S", da die Abtriebsstange 40 und die Kupplungsstange 48 fest verbunden sind. Fig. 5 shows the displacement of the rod 40 when the axis L of the yaw shaft member 44 is inclined to the axis L3 of the rod 40 by Θ degrees 2 (when the axis L4 of the pendulum arm 46 perpendicular to the direction inclined to the axis L 3 to Θ ). As shown in Fig. 5, he clearly has the same yaw value in the event that the pen delarm 46 yaws either to the right or to the left, the shifting of the connecting point of the pendulum arm 46 to the coupling rod 48 has the value "S" in the direction of the axis L. 3, and the displacement of the rod 40 in the direction of the axis L 3 is flat, if "S" because the output rod 40 and the coupling rod are fixedly connected 48th
Wenn die Werte für links- und rechtsseitiges Gieren des Pendel arms 46 gleich sind, haben wie oben ausgeführt die rechts- und linksseitigen Verschiebungen der Abtriebsstange 40 den jeweils gleichen Wert "S". Der Verschiebewert "S" variiert jedoch je nach Winkel Θ, selbst wenn die Größe des Lenkeinschlags in Rechts- und Linksrichtung sowie die Größe der begleitenden Dre hung des Kegelrades 42 gleich sind. Das Lenkwinkelverhältnis ΘS kann daher durch Wahl und Änderung des Neigungswinkels Θ des Gierwellengliedes 44 durch Steuerung mit dem Servomotor 56 ein gestellt und verändert werden. Das Gierwellenglied 44 neigt sich zudem sowohl im als auch entgegen des Uhrzeigersinns. In diesem Fall ist die Gleitrichtung der Antriebsstange 40 bezüg lich des Kegelrades 42 der oben erläuterten Richtung entgegengesetzt, was eine Hinterradlenkung in Phase und in Gegenphase zum Lenkeinschlag oder zur Stellung der Vorderräder ermöglicht.If the values for left and right-hand yawing of the pendulum arm 46 are the same, the right and left-hand displacements of the output rod 40 have the same value “S”, as stated above. However, the shift value "S" varies depending on the angle Θ, even if the size of the steering angle in the right and left direction and the size of the accompanying rotation of the bevel gear 42 are the same. The steering angle ratio Θ S can therefore be set and changed by choosing and changing the inclination angle Θ of the yaw shaft member 44 by control with the servo motor 56 . The yaw shaft member 44 also tilts both clockwise and counterclockwise. In this case, the sliding direction of the drive rod 40 is bezüg Lich the bevel gear 42 opposite to the direction explained above, which allows rear wheel steering in phase and in phase opposition to the steering angle or the position of the front wheels.
Nach Fig. 2 detektiert der am Gierwellenglied 44 angebrachte Sensor zur Einstellung des Lenkwinkelverhältnisses 28 das durch den das Lenkwinkelverhältnis einstellenden Mechanismus 20 ein gestellte oder geänderte Lenkwinkelverhältnis ΘS je nach der Neigung Θ des Gierwellengliedes 44.According to Fig. 2 of the attached to the yaw shaft member 44 sensor detects the setting of the steering angle ratio 28, the adjusting by the steering angle ratio mechanism 20, a detected or changed steering angle ratio Θ S, depending on the inclination Θ of the yaw shaft member 44.
Im folgenden werden andere Elemente als der Mechanismus 20 zur Einstellung des Lenkwinkelverhältnisses im Hinterradlenkmecha nismus 18 beschrieben.In the following, elements other than the mechanism 20 for adjusting the steering angle ratio in the rear wheel steering mechanism 18 will be described.
Das hydraulische Schaltventil 32 enthält ein Ventilgehäuse 62 und eine Wicklung 64, die im Gehäuse 62 verschiebbar bezüglich des Gehäuses 62 in Achsenrichtung L6 parallel zur Achse L3 der Ausgangsstange 40 untergebracht ist. Die Ausgangsstange 40 und die Hinterradlenkstange 34 verschieben die Wicklung 64 über den Verschiebeübertragungsmechanismus 36. Die Verschiebung der Wicklung 64 steuert die Zuführung von Hydraulikdruck zum hy draulischen Antriebszylinder 38. Wenn sich die Wicklung 64 von einer bezüglich des Ventilgehäuses 62 neutralen Position wie in Fig. 3 gezeigt nach rechts bewegt, wirkt der Hydraulikdruck auf die rechte Ölkammer 66 des hydraulischen Antriebszylinders 38, und wenn sich die Wicklung 64 in die linke Richtung bewegt, wirkt der Hydraulikdruck auf die linke Ölkammer 68 des hydrau lischen Antriebszylinders 38.The hydraulic switching valve 32 contains a valve housing 62 and a winding 64 which is accommodated in the housing 62 so as to be displaceable with respect to the housing 62 in the axial direction L 6 parallel to the axis L 3 of the output rod 40 . The output rod 40 and the rear wheel steering rod 34 shift the winding 64 via the shift transmission mechanism 36 . The displacement of the winding 64 controls the supply of hydraulic pressure to the hydraulic drive cylinder 38 . When the winding 64 moves shown by a relative to the valve housing 62 neutral position as shown in Fig. 3 to the right, the hydraulic pressure acts on the right oil chamber 66 of the hydraulic drive cylinder 38, and when the coil moves in the left direction 64, acts of Hydraulic pressure on the left oil chamber 68 of the hy metallic drive cylinder 38th
Die Hinterradlenkstange 34 erstreckt sich in Richtung der Wa genbreitseite parallel zur Achse L3 der Abtriebsstange 40 und verschiebt sich in dieser Richtung so, daß die Hinterräder, die an ihren beiden Enden über eine Zugstange (nicht eingezeichnet) und einen Gelenkarm (nicht eingezeichnet) verbunden sind, ge lenkt werden. Die Verschiebung der Hinterradlenkstange 34 er folgt durch den Hydraulikdruck des hydraulischen Antriebszylin ders 38. Die Hinterradlenkstange 34 hat eine Zentrierfeder 70. In den Fällen, in welchen das Hydraulikdrucksystem des hydraulischen Schaltventils 32 ausfällt oder Probleme macht, oder der hydraulische Antriebszylinder 38 und der Hydraulikdruck des hydraulischen Antriebszylinders 38 aussetzt, oder wenn das me chanische System der Hinterradlenkvorrichtung 10 ausfällt oder Probleme bereitet und der Hydraulikdruck in dem hydraulischen Antriebszylinder 38 durch ein Leck im hydraulischen Drucksystem aussetzt, richtet die Zentrierfeder 70 die Hinterradlenkstange 34 in neutraler Position aus, das heißt in einer Position für Geradeausfahrten, in der die Hinterräder nicht gedreht sind, und wirkt daher als Fehlersicherung.The rear wheel steering rod 34 extends in the direction of the Wa broadside parallel to the axis L 3 of the output rod 40 and moves in this direction so that the rear wheels, which are connected at their two ends via a tie rod (not shown) and an articulated arm (not shown) are directed. The displacement of the rear wheel steering rod 34, it follows 38 by the hydraulic pressure of the hydraulic Antriebszylin. The rear wheel steering rod 34 has a centering spring 70 . In the cases where the hydraulic pressure system of the hydraulic switching valve 32 fails or causes problems, or the hydraulic drive cylinder 38 and the hydraulic pressure of the hydraulic drive cylinder 38 fail, or if the mechanical system of the rear wheel steering device 10 fails or causes problems and the hydraulic pressure in the hydraulic If the drive cylinder 38 is exposed to a leak in the hydraulic pressure system, the centering spring 70 aligns the rear wheel steering rod 34 in a neutral position, that is to say in a straight-ahead position in which the rear wheels are not rotated, and therefore acts as a fault lock.
Der Antriebszylinder 38 verschiebt die Hinterradlenkstange 34 in Richtung der Wagenbreitseite durch eine hydraulische Kom pressionskraft. Ein Kolben 72 ist direkt mit der Hinterradlenk stange 34 verbunden, und Abdichtungen 74 und 76, die die rech ten und linken Ölkammern 66 und 68 bilden, sind auf den rechten und linken Seiten des Kolbens 72 vorgesehen. Die Abdichtungen 74 und 76 sind mit dem Gehäuse 78 des hydraulischen Abtriebs zylinders 38 verbunden und sind bezüglich der Hinterradlenk stange 34 verschiebbar.The drive cylinder 38 moves the rear wheel steering rod 34 in the direction of the broad side of the wagon by a hydraulic compression force. A piston 72 is directly connected to the rear wheel steering rod 34 , and seals 74 and 76 , which form the right and left oil chambers 66 and 68 , are provided on the right and left sides of the piston 72 . The seals 74 and 76 are connected to the housing 78 of the hydraulic output cylinder 38 and are rod 34 displaceable with respect to the rear wheel steering.
Der Verschiebeübertragungsmechanismus 36 steht mit der Ab triebsstange 40, der Wicklung 64 und der Hinterradlenkstange 34 im Eingriff. Der Verschiebeübertragungsmechanismus 36 arbeitet derart, daß er die Wicklung 64 in einer vorbestimmten Richtung durch Verschiebung der Abtriebsstange 40 verschiebt, und er arbeitet derart, daß er die Wicklung 64 in entgegengesetzter Richtung zur vorbestimmten Richtung durch Verschiebung der Hin terradlenkstange 34, welche durch die Verschiebung der Wicklung 64 verursacht wird, verschiebt.The shift transmission mechanism 36 is from the drive rod 40 , the winding 64 and the rear handlebar 34 in engagement. The shift transmission mechanism 36 operates to shift the winding 64 in a predetermined direction by shifting the output rod 40 , and operates to shift the winding 64 in the opposite direction to the predetermined direction by shifting the rear steering rod 34 which is caused by the shifting of the Winding 64 is caused to move.
Der Verschiebeübertragungsmechanismus 36 enthält einen kreuz förmigen Hebel mit einem vertikalen und einem lateralen Hebel. Ein Ende A des vertikalen Hebels steht mit der Ausgangsstange 40, und das andere Ende B mit der Hinterradlenkstange 34 im Eingriff. Ein Ende C des lateralen Hebels steht mit dem Gehäuse der an der Wagenkarosserie befestigten Hinterradlenkvorrichtung 10 und das andere Ende D mit der Wicklung 64 in Eingriff. Die Enden A, B und D stehen entsprechend mit der Abtriebsstange 40, der Hinterradlenkstange 34 und der in Achsenrichtung gleitfähi gen sowie in anderen Richtungen gleitfähige und drehbaren Wick lung 64 in Eingriff. Das Ende C steht in drehfähigem Eingriff mit dem Gehäuse, jedoch nicht bewegbar über das Kugelgelenk.The shift transmission mechanism 36 includes a cross-shaped lever with a vertical and a lateral lever. One end A of the vertical lever is engaged with the output rod 40 and the other end B is engaged with the rear handlebar 34 . One end C of the lateral lever engages the housing of the rear wheel steering device 10 attached to the car body and the other end D engages the winding 64 . The ends A, B and D are correspondingly with the output rod 40 , the rear wheel steering rod 34 and the axially gleitligi gene and in other directions slidable and rotatable winding development 64 in engagement. The end C is rotatably engaged with the housing, but cannot be moved via the ball joint.
Eine Hubversetzung der Ausgangsstange 40 in Achsenrichtung L3 verursacht eine Verschiebung der Hinterradlenkstange 34 entlang ihrer Achsenrichtung über den Verschiebeübertragungsmechanismus 36, der die Hinterräder (nicht eingezeichnet), die mit beiden Enden der Hinterradlenkstange 34 verbunden sind, lenkt. Es wird darauf hingewiesen, daß das Prinzip der Übertragung eines Lenkwerts sich nicht auf die Erfindung bezieht, und das Prinzip bereits durch die JP 1-273772 A bekannt ist, so daß die Beschreibung des Prinzips ausgelassen wird.A Hubversetzung the output rod 40 in the axial direction L 3 causes a shift of the rear-wheel steering rod 34 along its axis direction via the displacement transfer mechanism 36 (not shown) the rear wheels, which are connected to both ends of the rear-wheel steering rod 34, articulated. It is pointed out that the principle of transferring a steering value does not relate to the invention, and the principle is already known from JP 1-273772 A, so that the description of the principle is omitted.
Die Hinterradlenkvorrichtung 10 einer bevorzugten Ausführungs form führt die Steuerung der Phasenumkehr dadurch aus, daß sie den Mechanismus 20 zur Einstellung eines Lenkwinkelverhältnis ses steuert, welcher in dem Hinterradlenkmechanismus 18 vorge sehen ist, der mechanisch mit dem Vorderradlenkmechanismus 14 verbunden ist. Wenn die Vorderräder 12 einen Lenkwinkel "Null" haben, kann die Vorrichtung 10 exakt den Hinterradlenkwinkel "Null" einhalten.The rear wheel steering device 10 of a preferred embodiment carries out the control of the phase reversal by controlling the mechanism 20 for setting a steering angle ratio ses, which is provided in the rear wheel steering mechanism 18 , which is mechanically connected to the front wheel steering mechanism 14 . If the front wheels 12 have a steering angle "zero", the device 10 can exactly maintain the rear wheel steering angle "zero".
Es wird nunmehr die Steuerung nach einer bevorzugten Ausfüh rungsform beschrieben.It will now be the controller according to a preferred embodiment described.
Die Fig. 6, 7 und 8 sind Funktionsblockschaltbilder, die die Hinterradlenksteuerung durch die Steuereinheit 22 zeigen. Die in das Steuersystem eingegebenen Hauptsignale sind das vom Ge schwindigkeitssensor 24 detektierte Fahrzeuggeschwindigkeits signal V, das vom Gierratensensor 25 detektierte Gierratensig nal ϕ und der Vorderradlenkwinkel ΘF. Die Steuereinheit 22 gibt ein Sollwertsignal für das Lenkwinkelverhältnis ΘSL aus. Da in Fig. 8 eine Grenzwertstufe eine Grenzwertkorrektur des Sollwertes des Lenkwinkelverhältnisses ΘS ausführt, um ein Sig nal ΘSL zu erhalten, besteht die wesentliche Berechnung der Steuereinheit 22 darin, den Sollwert für das Lenkwinkelverhält nis ΘS zu bestimmen. FIGS. 6, 7 and 8 are functional block diagrams showing the rear wheel steering control by the control unit 22. The main signals input into the control system are the vehicle speed signal V detected by the speed sensor 24 , the yaw rate signal 25 detected by the yaw rate sensor 25, and the front wheel steering angle Θ F. The control unit 22 outputs a setpoint signal for the steering angle ratio Θ SL . Since a limit value step in FIG. 8 carries out a limit value correction of the target value of the steering angle ratio Θ S in order to obtain a signal Θ SL , the essential calculation of the control unit 22 consists in determining the target value for the steering angle ratio Θ S.
Die in Fig. 6 bis 8 gezeigte Steuerlogik arbeitet nach fol
gender Gleichung:
The control logic shown in FIGS. 6 to 8 operates according to the following equation:
ΘS = G4.f4(V) (1)
Θ S = G 4 .f 4 (V) (1)
-G1.f1(V).ΘFSC (2)
-G 1 .f 1 (V) .Θ FSC (2)
+G2.K2(ΘF).J2(|(Θ'F|).f2(V).ΘFYW (3)
+ G 2 .K 2 (Θ F ) .J 2 (| (Θ ' F |) .f 2 (V) .Θ FYW (3)
-G3.K3(ΘF).f3(V).ΘFVC (4)-G 3 .K 3 (Θ F ) .f 3 (V) .Θ FVC (4)
Normalerweise hat jeder Sensor seine eigene Charakteristik für Offset und Hysterese. Aus diesem Grund wird in den Fig. 6 bis 8 das Giersignal ϕ für die Gierrate und das Signal ΘF für den Winkel des Lenkeinschlages jeweils im Block (b) Offset-auf bereitet und im Block (c) Hysterese aufbereitet (Fig. 6), dann im Block (h) Offset-aufbereitet und im Block (1) Hysterese auf bereitet (Fig. 7). Aus Gründen der Vereinfachung werden in den Erklärungen und Figuren die nach ihrem Offset und nach ihrer Hysterese aufbereiteten ϕ und ΘF Signale in den obigen Ausdrüc ken wiederum mit ϕ und ΘF bezeichnet. ΘFSC in Ausdruck (2) ist ein in Block (j) korrigierter Lenkwinkel (Fig. 7); ΘFYW in Aus druck (3) ist ein entsprechend der Gierrate in Block (d) der Fig. 6 korrigierter Lenkwinkel; ΘFVC in Ausdruck (4) ist ein Lenkwinkel in Übereinstimmung mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit in Block (o) in Fig. 7.Usually, each sensor has its own characteristic for offset and hysteresis. For this reason, in FIGS . 6 to 8 the yaw signal ϕ for the yaw rate and the signal Θ F for the angle of the steering lock are each prepared in block (b) offset and in block (c) hysteresis is processed ( FIG. 6) , then in block (h) prepared for offset and in block ( 1 ) hysteresis prepared ( Fig. 7). For the sake of simplicity, the ϕ and Θ F signals prepared in accordance with their offset and their hysteresis are again referred to as ϕ and Θ F in the above expressions in the explanations and figures. Θ FSC in expression ( 2 ) is a steering angle corrected in block (j) ( FIG. 7); Θ FYW in printout ( 3 ) is a steering angle corrected in accordance with the yaw rate in block (d) of FIG. 6; Θ FVC in expression ( 4 ) is a steering angle in accordance with the steering angular velocity in block (o) in FIG. 7.
Der Ausdruck (1) ist der Ausgangsterm; (2) ist ein Term zur Korrektur des Lenkwinkels; (3) ist ein Term zur Korrektur der Gierrate; und (4) ist ein Term zur Korrektur der Lenkwinkelge schwindigkeit.Expression ( 1 ) is the starting term; ( 2 ) is a term for correcting the steering angle; ( 3 ) is a yaw rate correction term; and ( 4 ) is a term for correcting the steering angle speed.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in der Hinterradlenksteuerung ein Steuerzuwachs J2 mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit Q'F, als Variable verwendet wird für die in Block (g) (Fig. 6) gezeigte Steuervariable W.The essential feature of the invention is that in the rear wheel steering control a control increase J 2 with the steering angular velocity Q ' F is used as a variable for the control variable W shown in block (g) ( FIG. 6).
Der sensitive Zuwachs J2 der Lenkwinkelgeschwindigkeit in dem Term 3 zur Korrektur der Gierrate wird immer auf einen positi ven Wert eingestellt und die Korrektur (3) wirkt daher als Kor rektur des Anwachsens in einer In-Phasenrichtung.The sensitive increase J 2 of the steering angular velocity in the term 3 for correcting the yaw rate is always set to a positive value and the correction ( 3 ) therefore acts as a correction of the increase in an in-phase direction.
Fig. 9 zeigt die Charakteristik des Zuwachses J2 als Funktion des Absolutwertes |Θ'F| der Lenkwinkelgeschwindigkeit. Gemäß Fig. 9 ist der Steuerzuwachs J2 "1", wenn der Absolutwert |Θ'F| sich zwischen "0" und |Θ'F0| befindet; der Zuwachs J2 steigt mit dem Wert |Θ'F| im Bereich von |Θ'F0| bis |Θ'F1| der Zuwachs J2 ist größer als "1", wenn der Wert |Θ'F| zwischen |Θ'F1| und |Θ'F2| liegt; der Zuwachs J2 nimmt ab, wenn der Wert |Θ'F| zwi schen |Θ'F2| und |Θ'F3| liegt; und der Wert J2 ist kleiner als "1", wenn der Wert |Θ'F| größer ist als |Θ'F3|. Fig. 9 shows the characteristic of the increment J 2 as a function of the absolute value | Θ ' F | the steering angular velocity. Referring to FIG. 9, the control gain J 2 is "1" when the absolute value | Θ 'F | between "0" and | Θ ' F0 | is; the increase J 2 increases with the value | Θ ' F | in the range of | Θ ' F0 | to | Θ ' F1 | the increment J 2 is greater than "1" if the value | Θ ' F | between | Θ ' F1 | and | Θ ' F2 | lies; the increment J 2 decreases when the value | Θ ' F | between | Θ ' F2 | and | Θ ' F3 | lies; and the value J 2 is less than "1" when the value | Θ ' F | is greater than | Θ ' F3 |.
Ein Konstanthalten des Zuwachses J2 auf "1" bei den Absolutwer ten |Θ'F| von "0" bis |Θ'F0| schaltet die durch die Gierrate rückgekoppelte Steuerung in Übereinstimmung mit der Änderung der Lenkwinkelgeschwindigkeit ab. Statt dessen ist die Phasen umkehrsteuerung nach Ausdruck (1) zu Beginn des Lenkvorgangs in Gegenphasenrichtung wirksam.Keeping the increase J 2 constant at "1" for the absolute values | Θ ' F | from "0" to | Θ ' F0 | turns off the control fed back by the yaw rate in accordance with the change in the steering angular velocity. Instead, the phase reversal control according to expression ( 1 ) is effective at the beginning of the steering process in the opposite phase direction.
Wenn sich die Absolutwerte |Θ'F| zwischen |Θ'F0| und |Θ'F1| be finden, das heißt, wenn der Lenkeinschlag vergleichsweise schnell erfolgt, steigt der Zuwachs J2 an, so daß die durch die Gierrate rückgekoppelte Steuerung eine Einstellung in der Inphasenrichtung bewirkt und damit die Fahrstabilität erhöht. Wenn der Absolutwert |Θ'F| sich zwischen |Θ'F1| und |Θ'F2| befin det, das heißt, wenn der Lenkeinschlag schneller ist, bleibt der Zuwachs J2 größer als "1", so daß eine schnelle Korrektur steuerung in Richtung entgegengesetzter Phase unterdrückt wird. Wenn sich der Absolutwert |Θ'F| zwischen |Θ'F2| und |Θ'F3| befin det, das heißt, wenn die Schnelligkeit des Lenkeinschlages ei ner Grenzsituation entspricht, nimmt der Zuwachs J2 ab, so daß die Drehfähigkeit der Wagenvorderseite erhöht wird, um Gefahr zu verhindern. In dem Fall, in dem der Absolutwert |Θ'F| größer ist als |Θ'F3| würde jedoch die Korrektur in Gegenphasenrich tung eine übermäßige Drehfähigkeit der Wagenfront hervorrufen, weshalb der Zuwachs J2 unter "1" gehalten wird.If the absolute values | Θ ' F | between | Θ ' F0 | and | Θ ' F1 | be find, that is, if the steering lock takes place comparatively quickly, the increase J 2 increases, so that the control fed back by the yaw rate causes an adjustment in the in-phase direction and thus increases driving stability. If the absolute value | Θ ' F | between | Θ ' F1 | and | Θ ' F2 | befin det, that is, if the steering angle is faster, the increase J 2 remains greater than "1", so that a quick correction control in the direction of the opposite phase is suppressed. If the absolute value | Θ ' F | between | Θ ' F2 | and | Θ ' F3 | be det, that is, when the speed of the steering angle corresponds to a limit situation, the increase J 2 decreases, so that the turning ability of the front of the car is increased to prevent danger. In the case where the absolute value | Θ ' F | is greater than | Θ ' F3 | However, the correction in the opposite phase direction would cause excessive rotation of the front of the car, which is why the increase J 2 is kept below "1".
Bei der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich. In der bevorzugten Ausführungsform hat der Steuerzuwachs J2 eine Stu fencharakteristik, er kann jedoch auch eine flache Charakteris tik entsprechend Fig. 10 besitzen.Various changes are possible in the invention. In the preferred embodiment, the tax increase J 2 has a step characteristic, but it can also have a flat characteristic as shown in FIG. 10.
Die beschriebene bevorzugte Ausführungsform findet Anwendung bei einer Hinterradlenkung, die Erfindung ist jedoch auch für einen Wagen einsetzbar, der die durch die Gierrate rückgekop pelte Steuerung für die Vorderradlenkung verwendet. Die durch die Gierrate rückgekoppelte Steuerung wirkt korrigierend der art, daß die Drehfähigkeit der Wagenvorderseite unterdrückt wird, wenn eine Gierrate auftritt, und daß die Steuerung bei extrem hoher Geschwindigkeit des Lenkeinschlages, das heißt bei Lenkung in Grenzsituationen, die Korrektur des Lenkwinkelver hältnisses in Phasenrichtung wunschgemäß unterdrückt.The preferred embodiment described applies in a rear wheel steering, but the invention is also for a car can be used, which is fed back by the yaw rate pelte control used for the front wheel steering. By the yaw rate feedback control has a corrective effect art that suppresses the ability to turn the front of the car when a yaw rate occurs and that the control at extremely high speed of the steering lock, that is at Steering in borderline situations, the correction of the steering angle ver ratio suppressed in the phase direction as desired.
Eine Hinterradlenkvorrichtung erzeugt einen Gierratenzuwachs in Übereinstimmung mit einer Änderungsrate des Lenkwinkels der Vorderräder und steuert über Rückkopplung den Hinterradlenkwin kel derart, daß ein Gieren der Fahrzeugkarosserie verhindert wird. Der Gierratenzuwachs hat eine Charakteristik, daß er an steigt und dann abnimmt, wenn der Wert der Änderung des Lenk winkels ansteigt. Wenn der Lenkeinschlag vergleichsweise schnell erfolgt, wird der Zuwachs auf einen großen Wert einge stellt, damit das Gieren unterdrückt wird und man Fahrstabili tät erhält. Wenn der Lenkeinschlag schneller ist, wird der Zu wachs auf einen niedrigen Wert eingestellt, damit die Verhinde rung des Gierens verhältnismäßig unterdrückt wird, und man eine Drehfähigkeit der Wagenfront erhält. Wenn der Lenkeinschlag noch schneller ist, wird der Zuwachs auf einen niedrigeren Wert eingestellt, um die Lenkwinkel der Vorderräder und der Hinterräder in entgegengesetzte Phasenrichtung zueinander zu bringen, und damit die Drehfähigkeit der Wagenfront sicherzustellen.A rear wheel steering device produces a yaw rate increase in Agreement with a rate of change of the steering angle of the Front wheels and controls the rear wheel steering via feedback such that yawing of the vehicle body is prevented becomes. The yaw rate increase has a characteristic that it is increases and then decreases when the value of the change in steering angle increases. If the steering lock is comparatively is done quickly, the growth is set to a great value provides so that the yaw is suppressed and one stabilizes driving activity receives. If the steering angle is faster, the Zu wax set to a low value so the prevention greed is suppressed relatively, and one The turnability of the front of the car is maintained. If the steering lock is even faster, the growth will be lower adjusted to the steering angle of the front wheels and the rear wheels bring in opposite phase direction to each other, and thus to ensure that the front of the wagon can rotate.
Claims (9)
eine Vorder-/Hinterradlenkung, die über Rückkopplung mit der Gierrate als Parameter gesteuert wird, derart, daß
ein Gieren der Fahrzeugkarosserie verhindert wird,
eine Detektorvorrichtung zur Erfassung eines Änderungs betrages des Lenkwinkels (ΘF; ΘR) entweder der Vorderräder (12) oder der Hinterräder (16),
eine Speichervorrichtung zur Vorabspeicherung eines Gier ratenzuwachses (J2) als Funktion der Änderungsrate des Lenkwinkels (ΘF'; ΘR'), wobei die Funktion die Charakteri stik hat, daß bei einem Anstieg der Änderungsrate (ΘF'; ΘR') der Gierratenzuwachs (J2) bis zu einem Punkt ansteigt und dann abnimmt, und durch
eine Lenksteuervorrichtung (22) zur Rückkopplungs-Steue rung der Lenkung entweder der Vorderräder (12) oder der Hinterräder (16) in Übereinstimmung mit dem Gierratenzuwachs (J2), welcher der Änderungsrate des Lenkwinkels (ΘF'; ΘR') entspricht, die durch die Detektorvorrichtung detektiert wird, wobei der Gierratenzuwachs (J2) aus der Speichereinrichtung ausgelesen wird.1. Steering device for vehicles, characterized by
a front / rear wheel steering, which is controlled via feedback with the yaw rate as a parameter, such that
yawing of the vehicle body is prevented,
a detector device for detecting a change in the steering angle (Θ F ; Θ R ) of either the front wheels ( 12 ) or the rear wheels ( 16 ),
a storage device for pre-storing a yaw rate increase (J 2 ) as a function of the rate of change of the steering angle (Θ F '; Θ R '), the function having the characteristic that with an increase in the rate of change (Θ F '; Θ R ') the yaw rate increase (J2) increases to a point and then decreases, and through
a steering control device ( 22 ) for feedback control of the steering of either the front wheels ( 12 ) or the rear wheels ( 16 ) in accordance with the yaw rate increase (J2) which corresponds to the rate of change of the steering angle (Θ F '; Θ R ') which is detected by the detector device, the yaw rate increase (J2) being read out from the memory device.
daß der in der Speichervorrichtung gespeicherte Gierra tenzuwachs (J2) einen ersten vorbestimmten Zuwachswert annimmt, wenn die Änderungsrate des Lenkwinkels (ΘF'; ΘR') gleich oder geringer ist als ein erster vorbestimmter Wert (Θ0'),
daß der Gierratenzuwachs (J2) dann ansteigt, wenn die Änderungsrate des Lenkwinkels (ΘF'; ΘR') zwischen dem er sten vorbestimmten Wert (Θ0') und einem zweiten vorbe stimmten Wert (Θ1') liegt,
und daß der Gierratenzuwachs (32) einen zweiten vorbe stimmten Zuwachswert annimmt, wenn die Änderungsrate des Lenkwinkels (ΘF'; ΘR') sich zwischen dem zweiten vorbe stimmten Wert (Θ1') und einem dritten vorbestimmten Wert (Θ2') befindet,
daß der Gierratenzuwachs (J2) abnimmt, wenn die Ände rungsrate des Lenkwinkels (ΘF'; ΘR') sich zwischen dem dritten vorbestimmten Wert (Θ2') und einem vierten vorbe stimmten Wert (Θ3') befindet, und
daß der Gierratenzuwachs (J2) einen dritten Zuwachswert annimmt, wenn und nachdem die Änderungsrate des Lenkwin kels (ΘF'; ΘR') größer wird als der vierte vorbestimmte Wert (Θ3'). 3. Device according to claim 1, characterized in
that the yaw rate increase (J2) stored in the memory device assumes a first predetermined increase value if the rate of change of the steering angle (Θ F '; Θ R ') is equal to or less than a first predetermined value (Θ 0 '),
that the yaw rate increase (J2) increases when the rate of change of the steering angle (Θ F '; Θ R ') is between the first predetermined value (Θ 0 ') and a second predetermined value (Θ 1 '),
and that the yaw rate increase ( 32 ) assumes a second predetermined increase value when the rate of change of the steering angle (Θ F '; Θ R ') is between the second predetermined value (Θ 1 ') and a third predetermined value (Θ 2 ') is,
that the yaw rate increase (J2) decreases when the rate of change of the steering angle (Θ F '; Θ R ') is between the third predetermined value (Θ 2 ') and a fourth predetermined value (Θ 3 '), and
that the yaw rate increase (J2) assumes a third increase value when and after the rate of change of the steering angle (Θ F '; Θ R ') becomes greater than the fourth predetermined value (Θ 3 ').
daß die Lenk-Steuervorrichtung (22) eine Einrichtung ent hält zur Berechnung eines Zuwachses der Fahrzeuggeschwin digkeit für die Steuerung des Lenkwinkelverhältnisses (ΘS) zwischen den Vorderrädern (12) und den Hinterrädern (14), und daß der Gierratenzuwachs (J2) in der Lenk-Steuervor richtung (22) verwendet wird für den Zuwachs der Fahr zeuggeschwindigkeit, so daß ein Zuwachs der Fahrzeugge schwindigkeit (v) verhindert wird,
und daß der erste vorbestimmte Wert (Θ0') ein Indikator zum Sperren des Zuwachses (J2) der Gierrate ist,
und daß der zweite vorbestimmte Wert (Θ1') ein Indikator zur Einstellung des Lenkwinkelverhältnisses (ΘS) in einer weiteren Gegen-Phasen-Richtung ist, indem der zweite vor bestimmte Wert (Θ1') der Änderungsrate für den Zuwachs an Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet wird.8. The device according to claim 4, characterized in
that the steering control device ( 22 ) includes a device for calculating an increase in the vehicle speed for controlling the steering angle ratio (Θ S ) between the front wheels ( 12 ) and the rear wheels ( 14 ), and that the yaw rate increase (J2) in the Steering control device ( 22 ) is used for the increase in vehicle speed, so that an increase in vehicle speed (v) is prevented.
and that the first predetermined value (Θ 0 ') is an indicator for blocking the increase (J2) in the yaw rate,
and in that the second predetermined value (Θ 1 ') is an indicator for the steering angle ratio (Θ S) adjustment in another is counter-phase direction that the second (1 Θ before determined value') uses the rate of change of the increase in vehicle speed becomes.
daß die Gierrate als Parameter verwendet wird, um ein Gieren der Fahrzeugkarosserie zu verhindern, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Detektieren einer Änderungsrate (ΘF') des Vorderradlenk winkels (ΘF);
Erzeugen eines Gierraten-Zuwachses (J2) in Übereinstim mung mit der detektierten Änderungsrate (ΘF') des Vorder radlenkwinkels, wobei der Gierratenzuwachs (J2) die Cha rakteristik hat, daß er bis zu einem Punkt ansteigt und dann abnimmt, wenn die Änderungsrate (ΘF') ansteigt; und
Steuerung der Hinterradlenkung über Rückkopplung basie rend auf dem erzeugten Zuwachs (J2) an Gierrate.9. A method for feedback control of a rear wheel steering, characterized in that
that the yaw rate is used as a parameter to prevent yawing of the vehicle body, that the method comprises the following steps:
Detecting a rate of change (Θ F ') of the front wheel steering angle (Θ F );
Generating a yaw rate increase (J2) in accordance with the detected rate of change (Θ F ') of the front wheel steering angle, the yaw rate increase (J2) having the characteristic that it increases to a point and then decreases when the rate of change ( Θ F ') increases; and
Control of the rear wheel steering via feedback based on the generated increase (J2) in yaw rate.
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