DE4404098C2 - Fahrzeugregeleinrichtung - Google Patents

Fahrzeugregeleinrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugregeleinrichtung zur Regelung eines Fahrzustands eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der JP 2-70561 A ist eine Fahrzeugregeleinrichtung offenbart, die (a) eine Giergeschwindigkeit-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer beabsichtigten Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs aufgrund des Stellwinkels des Lenkrades des Fahrzeugs, (b) einen Giergeschwindigkeitsdetektor, der eine Ist- Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs erfaßt, (c) eine Fahrzustand-Änderungseinrichtung, die einen Fahrzustand des Fahrzeugs ändert, und (d) eine Fahrzustand-Steuereinrichtung enthält, die die Fahrzustand-Änderungseinrichtung gemäß einer Differenz zwischen der durch die Giergeschwindigkeit- Bestimmungseinrichtung bestimmten Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs und der durch den Giergeschwindigkeitsdetektor erfaßten Ist-Giergeschwindigkeit steuert, um dadurch den Fahrzustand des Fahrzeugs einzuregeln.
Wenn das Fahrzeug eine Kurve mit einer Ist- Giergeschwindigkeit durchfährt, die niedriger als die Soll- Giergeschwindigkeit ist, wird von der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Regeleinrichtung die an den Innenrädern aufgebrachte Bremskraft verstärkt, während dann, wenn das Fahrzeug eine Kurve mit einer Ist- Giergeschwindigkeit durchfährt, die höher als die Soll- Giergeschwindigkeit ist, die herkömmliche Regeleinrichtung die an den Innenrädern aufgebrachte Bremskraft verringert. Auf diese Weise wird von der herkömmlichen Regeleinrichtung die Ist-Giergeschwindigkeit der Soll-Giergeschwindigkeit nachgeregelt.
Durch das einfache Nachregeln der Ist-Giergeschwindigkeit auf die Soll-Giergeschwindigkeit kann jedoch durch die herkömmliche Regeleinrichtung das Fahrzeug nicht derart gesteuert werden, daß es eine Sollage erreicht, die das Fahrzeug nach dem Bestreben oder der Absicht des Fahrers erreichen soll. Die erwünschte oder beabsichtigte Sollage entspricht dem Winkel der Betätigung bzw. Drehung des Lenkrades durch den Fahrer. Da der Fahrer das Lenkrad in dem Glauben betätigt, daß das Fahrzeug ausschließlich entsprechend dem Stellwinkel des Lenkrades fahren wird, kann man sagen, daß eine dem Stellwinkel des Lenkrades entsprechende Lage eine Lage ist, die der Fahrer erreichen möchte. Falls jedoch beispielsweise durch Seitenwind das Fahrzeug in dessen Querrichtung versetzt oder verschoben wird, kann das Fahrzeug selbst dann, wenn die Ist-Gierrate auf die Soll-Gierrate eingeregelt werden könnte, das Fahrzeug nicht die beabsichtigte Sollage erreichen. Wenn das Fahrzeug nur in der seitlichen Richtung versetzt wird, beginnt die herkömmliche Regeleinrichtung nicht das Nachregeln der Ist-Giergeschwindigkeit auf die Soll-Giergeschwindigkeit, da bei diesem Fahrzustand des Fahrzeugs die Ist-Giergeschwindigkeit nicht von der Soll- Giergeschwindigkeit verschieden ist.
Aus der gattungsbildenden Druckschrift DE 41 02 595 A1 ist eine Vorrichtung zum Regeln eines Lenksystems bekannt, bei welcher beabsichtigt ist, die Lenkstabilität des sich bewegenden Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. Ein gewünschter Giergrad wird mittels eines Steuergeräts gemäß vorgegebener rechnerischer Beziehungen bestimmt und es wird ferner ein tatsächlich auftretender Giergrad des Fahrzeugs gemessen. Das Steuergerät vergleicht den errechneten mit dem tatsächlichen Giergrad, und der Lenkwinkel von lenkbaren Rädern des Fahrzeugs wird in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis im Sinne einer Stabilisierung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs verändert bzw. geregelt, wobei der gemessene Giergrad mit dem zuvor bestimmten Giergrad in Übereinstimmung gebracht wird.
Aus der Druckschrift DE 41 12 284 A1 ist ferner eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Fahrzeuglenkverhaltens bekannt, bei der eine elektronische Steuerungseinheit Eingangssignale zur Angabe des Fahrverhaltens des Fahrzeugs, insbesondere des Lenkverhaltens verarbeitet. In Abhängigkeit von diesen Signalen wird ein Giermoment zwischen den innenliegenden und außenliegenden Fahrzeugrädern des um eine Kurve fahrenden Fahrzeugs erzeugt zur Unterstützung der Lenkung des Fahrzeugs. Zusätzlich wird die auf das außenliegende Fahrzeugrad aufgebrachte Bremskraft im Rahmen einer Regelung eines Antiblockiersystems geregelt, so dass das Richtungsänderungsverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
Die Druckschrift DE 40 41 404 A1 offenbart des weiteren ein Steuersystem für die Hinterradlenkung eines Kraftfahrzeugs, das ein Antiblockiersystem aufweist, das die von Bremseinrichtungen auf die ihnen zugeordnete Räder ausgeübten Bremskräfte in Abhängigkeit von der Verlangsamung des jeweiligen Rads derart steuert, dass ein Blockieren des Rads beim Bremsen verhindert wird. Im einzelnen wird der Lenkeinschlag der Hinterräder im Verhältnis zu dem Lenkeinschlag der Vorderräder ermittelt und es wird in Abhängigkeit von dem Steuerungszustand der Bremseinrichtung für die Räder während des Einsatzes des Blockiersystems eine vorbestimmte Lenkverhältnischarakteristik korrigiert.
Die Druckschrift DE 40 10 332 A1 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur Lenkungs- und Bremsenregelung, wobei unabhängig voneinander der Lenkwinkel und/oder das Bremsmoment entsprechend einer erfassten Querbeschleunigung oder einer tatsächlichen Giergeschwindigkeit geregelt wird. Eine auf das Fahrzeug einwirkende Querbeschleunigung oder die Ist- Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs werden erfasst. Ferner werden eine Soll-Querbeschleunigung oder eine Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs zum Erzeugen eines Ausgangssignals durch einen Vergleich der Soll-Querbeschleunigung oder Soll- Giergeschwindigkeit mit der Ist-Querbeschleunigung oder Ist- Giergeschwindigkeit ermittelt. Das durch den Vergleich gebildete Ausgangssignal wird zur Lenkungs- und Bremsenregelung verwendet.
Die Druckschrift DE 39 30 445 A1 offenbart des weiteren ein Verfahren und eine Einrichtung zur Lenkungssteuerung, mittels der die Fahrstabilität eines Fahrzeugs aufrechterhalten wird. Eine Ist-Giergeschwindigkeit und eine Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs werden bestimmt. Ein Ausgangssignal wird gemäß einem Vergleich der Soll-Giergeschwindigkeit und der Ist- Giergeschwindigkeit gebildet, wobei ein Lenkmechanismus entsprechend dem Ausgangssignal einen Winkel der lenkbaren Räder in der Weise erzeugt, dass die gewünschte Fahrzeugsstabilität erzielt wird.
Aus der Druckschrift DE 33 00 640 A1 ist des weiteren eine Zusatzlenkung für mehrachsige Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen bekannt, bei welcher die Räder mindestens einer Fahrzeugsachse mittels einer Lenkvorrichtung lenkbar sind. Den lenkbaren Rädern ist eine Stellvorrichtung zugeordnet, die während eines Lenkvorgangs zur Erzeugung überlagerter Lenkbewegungen unabhängig von der Lenkvorrichtung und in Abhängigkeit zumindest einer aus Fahr- und/oder Lenk- und/oder Beladungszuständen resultierenden Steuergröße ansteuerbar ist. Während des Lenkvorgangs wird somit eine je Rad individuelle Lenkung zusätzlich zu der von der Fahrer willkürlich veranlassten Lenkungsstellung vorgenommen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugregeleinrichtung der eingangs genannten Art zum Regeln eines Fahrzustands eines Fahrzeugs derart auszugestalten, dass das Erreichen einer vom Fahrer gewünschten Solllage gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.
Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Fahrzeugregeleinrichtung werden mittels eines Fahrzustandsdetektors der Fahrzustand des Fahrzeugs, der von mehrfachen steuerbaren und nichtsteuerbaren Parametern (Seitenwind, Minderung des Haftreibungskoeffizienten zwischen den Fahrzeugrädern und der Straßenoberfläche) beeinflusst wird, und mittels eines Lenkwinkelsensors der Lenkwinkel des Fahrzeugs erfasst.
Aus den Lenkwinkeldaten, die die vom Fahrer des Fahrzeugs gewünschte Richtungsänderung angeben, wird eine Zielsolllage (d. h. die gewünschte und bei Fehlen fremder Einflüsse erreichbare Solllage) bestimmt, und es wird eine Schätzungs- Solllage aus dem ermittelten Fahrzustand bestimmt, der auch von außen auf das Fahrzeug einwirkende Einflüsse (nichtsteuerbare Einflüsse) berücksichtigt.
Nach Ermittlung einer Differenz zwischen den beiden Solllage- Werten durch eine Fahrzustand-Steuereinrichtung wird eine Fahrbedingungs-Änderungseinrichtung derart angesteuert, dass diese die Fahrbedingungen, d. h. die beeinflussbaren (steuerbaren) Parameter in Abhängigkeit von der Größe der Differenz entsprechend ändert.
Dabei können eine oder mehrere Fahrbedingungen, wie beispielsweise der Lenkwinkel der Hinterräder, die Fahrgeschwindigkeit oder die Bremskraft des Fahrzeugs entsprechend verändert (geregelt) werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird von der Fahrzustand-Steuereinrichtung die Fahrzustand- Änderungseinrichtung nicht gesteuert, wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der beabsichtigten und der geschätzten Solllage des Fahrzeugs kleiner als ein Bezugswert ist, und dagegen die Fahrzustand-Änderungseinrichtung dann gesteuert, wenn der Absolutwert der Differenz nicht kleiner als der Bezugswert ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Gestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugregeleinrichtung.
Fig. 2 ist eine grafische Darstellung einer Nachschlagetabelle, die im voraus in einem Festspeicher einer elektronischen Steuereinheit der Regeleinrichtung nach Fig. 1 gespeichert ist.
Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Steuerprogramms, das im voraus in dem Festspeicher der elektronischen Steuereinheit der Regeleinrichtung nach Fig. 1 gespeichert ist.
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, die eine beabsichtigte und eine veranschlagte Sollage eines Fahrzeugs veranschaulicht, welche durch die Regeleinrichtung nach Fig. 1 bestimmt sind.
Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, die einen Zusammenhang zwischen einer Neutralsteuerungseigenschaft, einer Übersteuerungseigenschaft oder einer Untersteuerungseigenschaft eines Fahrzeugs und einer Querversetzungsgeschwindigkeit v des Fahrzeugs veranschaulicht.
Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, die die Differenz zwischen einer beabsichtigten und einer veranschlagten Querversetzung eines Fahrzeugs zeigt, wobei die Differenz anzeigt, daß das Fahrzeug nicht allein entsprechend dem Winkel der Bedienung des Lenkrades durch den Fahrer fährt und daher dem Fahrer das Gefühl von Unsicherheit gibt.
Als erstes ist in Fig. 1 schematisch eine Regeleinrichtung für ein vierrädriges Kraftfahrzeug dargestellt, in welchem die erfindungsgemäße Einrichtung eingesetzt ist.
In Fig. 1 sind mit 10, 14 und 16 jeweils ein Fahrgeschwindigkeitssensor, ein Querbeschleunigungssensor und ein Lenkwinkelsensor bezeichnet. Die drei Sensoren 10, 14 und 16 sind an die Eingabeeinheit einer elektronsichen Steuereinheit 18 angeschlossen, welche im wesentlichen durch einen Computer mit einer Zentraleinheit (CPU), einem Schreib/Lesespeicher (RAM), einem Festspeicher (ROM), einer Eingabe/Ausgabeeinheit, einem Bus usw. gebildet ist. Die Ausgabeeinheit der Steuereinheit 18 ist mit einem Hinterrad- Lenkantrieb 20 und einem Fahrgeschwindigkeit-Verstellglied 22 verbunden.
Der Fahrgeschwindigkeitssensor 10 erfaßt oder berechnet eine Fahrgeschwindigkeit V der Schwerpunktsmitte des Fahrzeugs aus der Drehzahl der Ausgangswelle der (nicht gezeigten) Maschine des Fahrzeugs.
Die Fahrgeschwindigkeit V der Schwerpunktsmitte des Fahrzeugs besteht aus einer ersten Geschwindigkeitskomponen­ te u in der Längsrichtung des Fahrzeugs und einer zweiten Geschwindigkeitskomponente v in einer zur Längsrichtung senkrechten Querrichtung des Fahrzeugs.
Im Falle von v = 0, d. h., wenn das Fahrzeug nicht in seitlicher Richtung desselben versetzt wird, stimmt die Fahrtrichtung der Schwerpunktsmitte des Fahrzeugs mit der Längsrichtung des Fahrzeugs überein, so daß daher die Schwerpunkt-Geschwindigkeit V gleich der Längsrichtung- Geschwindigkeit u ist.
Falls andererseits v von 0 verschieden ist, nämlich das Fahrzeug in seitlicher Richtung versetzt wird, ist die Schwerpunkt-Geschwindigkeit V nicht gleich der Längsrichtung-Geschwindigkeit u. Da jedoch der Unterschied zwischen der Fahrtrichtung des Schwerpunktes des Fahrzeugs und der Längsrichtung des Fahrzeugs sehr gering ist, ist anzunehmen, daß die durch das Ausgangssignal des Fahrgeschwindigkeitssensors 10 dargestellte Geschwindigkeit V des Schwerpunkts des Fahrzeugs gleich der Längsrichtung- Geschwindigkeit u ist. Nachfolgend wird die Geschwindigkeit V des Schwerpunkts des Fahrzeugs als Fahrgeschwindigkeit V bezeichnet, während die Geschwindigkeit v in seitlicher Richtung als Querversetzungsgeschwindigkeit v bezeichnet wird.
Der Querbeschleunigungssensor 14 erfaßt eine Beschleunigung Gy des Fahrzeugs in dessen seitlicher Richtung. Der Sensor 14 kann durch einen bekannten Beschleunigungssensor gebildet sein.
Der Lenkwinkelsensor 16 erfaßt einen Winkel Θ der Betätigung bzw. Drehung des (nicht gezeigten) Lenkrades durch den Fahrer für das Auslenken der (nicht gezeigten) Vorderräder aus einer Neutralstellung (Θ = 0) des Lenkrades heraus, bei der das Fahrzeug in dessen Längsrichtung geradeaus vorwärts fahren kann.
Falls gemäß den nachfolgenden Ausführungen das Fahrzeug eine Kurve mit einem bestimmten Kreisradius R bei einem gleichmäßigen Fahrzustand durchfährt, bei dem die Querversetzungsgeschwindigkeit v gleich 0 ist, ist die Querbeschleunigung Gy auf die Mitte des Wendekreises gerichtet und das Ausmaß der Querbeschleunigung Gy ist gleich dem Produkt aus der Fahrgeschwindigkeit V und einer Giergeschwindigkeit γ des Fahrzeugs, d. h., es gilt Gy = Vγ.
Falls andererseits das Fahrzeug eine Kurve in einem ungleichmäßigen Fahrzustand durchfährt, bei dem auf das Fahrzeug in seitlicher Richtung desselben eine externe Kraft wie Seitenwind einwirkt, ist das Ausmaß der Querbeschleunigung Gy gleich der Summe aus dem vorangehend genannten Produkt Vγ und einer Querversetzung-Beschleunigung v', nämlich der Ableitung der Querversetzungsgeschwindigkeit v, d. h., es gilt Gy = Vγ + v'.
Der Hinterrad-Lenkantrieb 20 ist beispielsweise durch ein Servoventil einer (nicht gezeigten) Hinterrad- Lenkvorrichtung des Fahrzeugs gebildet. Die Hinterrad- Lenkvorrichtung ändert den Lenkwinkel der (nicht gezeigten) Hinterräder des Fahrzeugs. Falls die Hinterrad- Lenkvorrichtung einen Hydraulikzylinder und ein Servoventil für das Steuern des Zuführens und Auslassen von Arbeitsfluid in bzw. aus der Druckkammer des Hydraulikzylinders enthält, wird das Servoventil an die Steuereinheit 18 angeschlossen und der Hydraulikzylinder über das Servoventil mit einer (nicht gezeigten) Fluidquelle verbunden. Das Servoventil wird durch die Steuereinheit 18 derart gesteuert, daß es die Arbeitsflüssigkeit in die Druckkammer des Hydraulikzylinders leitet bzw. aus dieser ausläßt, um dadurch den Lenkwinkel der Hinterräder des Fahrzeugs zu ändern.
Das Fahrgeschwindigkeit-Verstellglied 22 ist beispielsweise durch eine Stellvorrichtung gebildet, die eine in dem (nicht gezeigten) Einlaßverteiler der Maschine des Fahrzeugs angebrachte zweite Drosselklappe betätigt. Falls in dem Einlaßverteiler der Maschine hintereinander eine Hauptdrosselklappe und eine zweite Drosselklappe angeordnet sind, ist die Hauptdrosselklappe mit dem Fahrpedal des Fahrzeugs verbunden, während die zweite Drosselklappe mit der Steuereinheit 18 verbunden ist. Wenn der Öffnungsgrad der zweiten Drosselklappe kleiner wird, wird unabhängig von dem von dem Fahrer hervorgerufenen Grad der Betätigung des Fahrpedals die Menge des der Brennkammer der Maschine zugeführten Luft/Brennstoffgemisches verringert, so daß die Fahrgeschwindigkeit V gesenkt wird.
Der Festspeicher der Steuereinheit 18 speichert eine in Fig. 2 grafisch dargestellte Nachschlagetabelle und ein durch das Ablaufdiagramm in Fig. 3 dargestelltes Fahrzustand- Steuerprogramm.
Die Steuereinheit 18 ermittelt aus den Ausgangssignalen der vorstehend beschriebenen drei Sensoren 10, 14 und 16 eine beabsichtigte Sollage und eine veranschlagte Sollage des Fahrzeugs und steuert den Hinterrad-Lenkantrieb 20 oder das Fahrgeschwindigkeit-Verstellglied 22 gemäß der Differenz zwischen der beabsichtigten und der veranschlagten Sollage.
Nachstehend wird beschrieben, wie durch diese Fahrzeugregeleinrichtung die beabsichtigte und die veranschlagte Sollage bestimmt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die beabsichtigte Sollage des Fahrzeugs als eine Lage definiert, die das Fahrzeug nach dem Zeitpunkt (t = 0) der Erfassung der Fahrgeschwindigkeit V, des Lenkwinkels Θ und der Querbeschleunigung Gy gemäß der Absicht des Fahrers in einem Zeitabschnitt τ (t = τ) erreichen soll, während die veranschlagte Sollage des Fahrzeugs als eine Lage definiert ist, die das Fahrzeug gemäß einer Schätzung bzw. Berechnung zu dem Zeitpunkt t = τ erreicht.
Gemäß der Darstellung in Fig. 4 kann die beabsichtigte Sollage durch eine Querversetzungsgröße y1 dargestellt werden, um die das Fahrzeug nach der Absicht des Fahrers in dem Zeitabschnitt τ (d. h., t = τ) von der X-Achse weg parallel zur Y-Achse eines orthogonalen XY- Koordinatensystems abweichen soll, welches an dem Fahrzeug zum Zeitpunkt 0 festgelegt ist (d. h., t = 0). Die X-Achse und die Y-Achse des XY-Koordinatensystems stehen senkrecht zueinander und entsprechen jeweils der Längsrichtung und der Querrichtung des Fahrzeugs zum Zeitpunkt t = 0. Gleichermaßen kann die veranschlagte Sollage durch eine Querversetzungsgröße y2 dargestellt werden, um die das Fahrzeug schätzungsweise zum Zeitpunkt t = τ von der X- Achse weg parallel zu der Y-Achse abweicht. In der folgenden Beschreibung ist angenommen, daß während der Zeitdauer sich die Fahrgeschwindigkeit V, der Lenkwinkel Θ, die Giergeschwindigkeit γ und die Querbeschleunigung Gy nicht ändern und daß das Fahrzeug nicht in einen kritischen Fahrzustand gebracht worden ist, bei welchem kein linearer Zusammenhang zwischen dem Lenkwinkel Θ und der Giergeschwindigkeit γ aufrecht erhalten ist.
Nimmt man an, daß das Fahrzeug entsprechend dem Lenkwinkel Θ des von dem Fahrer betätigten Lenkrades einen Kreisbogen bei dem gleichmäßigen Fahrzustand durchfährt, bei dem die Querverschiebungsgeschwindigkeit v 0 ist (v = 0), so wird die beabsichtigte Querversetzung y1 gemäß dem Radius R des Wendekreises nach folgender Gleichung bestimmt:
y1 = R{1 - cos(γt)} (1)
Die Zeit t = τ wird entsprechend einem "Vorwärtsblick- und Lenkmodell" bestimmt, bei dem angenommen ist, daß der Fahrer das Lenkrad betätigt, während er zum Zeitpunkt t = 0 auf eine geradeaus vorwärts liegende Stelle auf der X-Achse des XY- Koordinatensystems schaut. In diesem Fall wird die Zeit dadurch ermittelt, daß die Strecke zwischen der Stelle, an der der Fahrer das Lenkrad im Fahrzeug betätigt, und der geradeaus vorwärts liegenden Stelle, auf die der Fahrer durch die Windschutzscheibe blickt, durch die Fahrgeschwindigkeit V geteilt wird (V = u). Die Zeit τ fällt gewöhnlich in den Bereich von ungefähr 0,1 bis 1,5 s. Die die vorstehend genannte Vorwärtsstrecke (Lp, Fig. 6) anzeigende Daten werden im voraus in dem Festspeicher der Steuereinheit 18 gespeichert. Da die Zeit τ und die Giergeschwindigkeit γ als sehr klein in bezug auf den Radius R des Wendekreises anzusehen sind, kann der Wert cos(γt) in der Gleichung (1) durch einen Wert {1 - (γt)2/2} angenähert werden. Daher wird die beabsichtigte Querversetzung y1 nach folgender Gleichung ermittelt:
y1 = R(γt)2/2 (2)
Die veranschlagte bzw. geschätzte Querversetzung y2 wird gemäß dem gegenwärtigen Fahrzustand des Fahrzeugs bestimmt.
Da sich gemäß Fig. 4 die Längsrichtung und die Querrichtung des Fahrzeugs in bezug auf die X-Achse und die Y-Achse des XY-Koordinatensystems zum Zeitpunkt t = 0 bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs während der Zeitdauer τ ändern, kann die veranschlagte Querversetzung y2 nicht auf genaue Weise durch einfaches Integrieren der Querverschiebungsgeschwindigkeit v von dem Zeitpunkt t = 0 bis zu dem Zeitpunkt t = τ bestimmt werden. Es ist daher erforderlich, die Y- Richtungskomponenten sowohl der Querverschiebungsgeschwin­ digkeit v als auch der Längsrichtungsgeschwindigkeit u der Fahrgeschwindigkeit V zu einem Zeitpunkt t = t zwischen dem Zeitpunkt t = 0 und dem Zeitpunkt t = τ zu berücksichtigen. Die zusammengesetzte Y-Richtungsgeschwindigkeit VY aus den jeweiligen Y-Richtungskomponenten der vorstehend genannten beiden Geschwindigkeiten v und u wird durch die folgende Gleichung erhalten:
VY = vcos(γt) + usin(γt) (3)
Gemäß der vorangehenden Beschreibung kann dabei die Längsrichtungsgeschwindigkeit u annähernd durch die Fahrgeschwindigkeit V ersetzt werden. Daher kann dann, wenn die Giergeschwindigkeit γ und die Zeitdauer τ jeweils sehr klein sind, der Wert sin(γt) durch einen Wert γt und der Wert cos(γt) durch einen Wert 1 angenähert werden. Auf diese Weise kann die Y-Richtungsgeschwindigkeit Vy nach folgender Gleichung ermittelt werden:
Vy = v + Vγt (4)
Nimmt man an, daß sich die Querverschiebungsgeschwindigkeit v während der Zeitdauer τ zwischen dem Zeitpunkt t = 0 und dem Zeitpunkt t = τ nicht ändert, so wird die Querversetzungsgröße y2 entsprechend der folgenden Gleichung (5) veranschlagt bzw. berechnet, welche durch Integrieren der Y-Richtungsgeschwindigkeit VY von dem Zeitpunkt t = 0 bis zu dem Zeitpunkt t = τ erhalten wird:
y2 = vt + Vγτ2/2 (5)
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch die Querverschiebungsgeschwindigkeit v nicht auf direkte Weise erfaßt, sondern es wird gemäß den nachfolgenden Ausführungen das Ausgangssignal Gy des Querbeschleunigungssensors 14 herangezogen. Alternativ kann die Fahrzeugregeleinrichtung einen Querverschiebungsgeschwindigkeit-Sensor enthalten, mit dem die Querverschiebungsgeschwindigkeit v des Fahrzeugs direkt erfaßt wird.
Gemäß der vorangehenden Beschreibung zeigt das Ausgangssignal Gy des Querbeschleunigungssensors 14 die Summe aus der sich durch die Kurvenfahrt des Fahrzeugs ergebenden Beschleunigung Vγ und der sich aus einer externen Störung wie Seitenwind ergebenden Querverschiebungsbeschleu­ nigung v' an. Nimmt man an, daß eine anfängliche seitliche Lage y0 und eine anfängliche Querverschiebungsgeschwindig­ keit v0 zum Zeitpunkt t = 0 beide "0" sind und daß sich eine anfängliche Signalamplitude Gy0 zum Zeitpunkt t = 0 plötzlich von "0" auf den Wert GY ändert (d. h., ansteigt oder abfällt) und sich die Amplitude während der Zeitdauer τ nicht ändert, so wird die Querversetzungsgröße y2 nach folgender Gleichung (6) bestimmt, die durch zweimaliges Integrieren des Ausgangssignals Gy von dem Zeitpunkt t = 0 bis zu dem Zeitpunkt t = τ erhalten wird:
y2 = Gyτ2/2 (6)
Nimmt man an, daß die Querverschiebungsbeschleunigung v' und die Querverschiebungsgeschwindigkeit v beide "0" sind, so ist die Querbeschleunigung Gy gleich dem Wert Vγ und die veranschlagte Querversetzung y2 ist gleich einem Wert Vγτ2/2. Da die Fahrgeschwindigkeit V gleich dem Produkt aus dem Wendekreisradius R und der Giergeschwindigkeit γ ist, wird die Gleichung (6) zu folgender Gleichung (7) umgeschrieben:
y2 = R(γ.τ)2/2 (7)
Diese Gleichung (7) ist die gleiche wie die Gleichung (2), aus der hervorgeht, daß dann, wenn die Ist- Giergeschwindigkeit so geregelt wird, daß sie gleich der Soll-Giergeschwindigkeit ist, die veranschlagte Querversetzung y2 fortgesetzt mit der beabsichtigten Querversetzung y1 übereinstimmt.
Wenn jedoch das Fahrzeug durch eine externe Störung wie Seitenwind oder eine plötzliche Änderung des Reibungskoeffizienten µ der von dem Fahrzeug befahrenen Straßenfläche in der Querrichtung verschoben wird oder wenn das Fahrzeug Untersteuerungseigenschaft oder Übersteuerungseigenschaft hat, ist die Querverschiebungs­ geschwindigkeit v oder die Querverschiebungsbeschleunigung v' nicht "0".
Gemäß der Darstellung in Fig. 5 ist bei einem Fahrzeug mit neutraler Steuerungseigenschaft die Fahrgeschwindigkeit V gleich der Längsrichtungsgeschwindigkeit u. Bei einem Fahrzeug mit Untersteuerungs- oder Übersteuerungseigenschaft sind die beiden Geschwindigkeiten V und u einander nicht gleich. D. h., die Querrichtungsgeschwindigkeit v ist nicht 0. Bei einem Fahrzeug mit Übersteuerungseigenschaft ist die Querrichtungsgeschwindigkeit v kleiner als 0, nämlich v < 0, wobei v negativ in bezug auf die Y-Achse des XY- Koordinatensystems ist. Andererseits ist bei einem Fahrzeug mit Untersteuerungseigenschaft die Querrichtungsgeschwin­ digkeit v größer als 0, nämlich V < 0, wobei v positiv in bezug auf die Y-Achse ist.
Falls die Querverschiebungsgeschwindigkeit v oder die Querverschiebungsbeschleunigung v' nicht 0 ist, stimmt die veranschlagte Querversetzung y2 mit der beabsichtigten Querversetzung y1 selbst dann nicht überein, wenn die Ist- Giergeschwindigkeit so geregelt wird, daß sie gleich der Soll-Giergeschwindigkeit ist. Gemäß der nachfolgenden Beschreibung ist dagegen die erfindungsgemäße Fahrzeugregeleinrichtung dazu geeignet, selbst dann, wenn die Querverschiebungsgeschwindigkeit v oder die Querver­ schiebungsbeschleunigung v' nicht 0 ist, mindestens einen Fahrzustand des Fahrzeugs derart zu steuern, daß die Differenz zwischen der beabsichtigten und der veranschlagten Querversetzung y1 bzw. y2 zu 0 wird. Diese Regeleinrichtung kann die Fahrzustandssteuerung beginnen, bevor das Fahrzeug in einen vorkritischen Fahrzustand gebracht wird, bei dem die herkömmliche Regeleinrichtung das Nachregeln der Ist- Giergeschwindigkeit auf die Soll-Giergeschwindigkeit beginnt.
Gemäß der Darstellung in Fig. 6 spürt der Fahrer die Differenz (y2 - y1) zwischen der beabsichtigten Querversetzung y1 und der veranschlagten Querversetzung y2. Normalerweise betätigt der Fahrer das Lenkrad unter Wahrnehmung des Abstandes y1 eines beabsichtigten Sollpunktes R1 von der Längsachse des Fahrzeugs, nämlich der X-Achse des XY-Koordinatensystems zum Zeitpunkt t = 0. Im einzelnen bestimmt der Fahrer zum Zeitpunkt t = 0, nämlich zum gegenwärtigen Zeitpunkt die beabsichtigte Sollage bzw. den beabsichtigten Sollpunkt R1 und erkennt die seitliche Versetzung y1 des beabsichtigten Sollpunktes R1 von einem geradeaus vorne liegenden Punkt, welchen der das Lenkrad des Fahrzeugs betätigende Fahrer anblickt und der von dem Fahrer im Fahrzeug um eine Strecke Lp beabstandet ist. Nimmt man an, daß das Fahrzeug auf einer durch eine ausgezogene Linie dargestellten ersten Bahn fährt, so bewegt sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs von einem Anfangspunkt R0 zu dem Punkt R1 und dann zu einem Punkt R2. Wenn zwischen den Punkten R0 und R2 der Fahrer nicht den Lenkwinkel Θ ändert und das Fahrzeug nicht durch eine externe Störung wie Seitenwind in der Querrichtung geschoben wird, so ist die beabsichtigte Querversetzung y1 an dem Punkt R2 gleich derjenigen an dem Anfangspunkt R0.
Nimmt man andererseits an, daß das Fahrzeug auf einer durch eine strichpunktierte Linie dargestellten zweiten Bahn fährt, ohne daß sich der Lenkwinkel Θ ändert, aber dabei eine externe Störung einwirkt, so ist zu schätzen, daß sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs von dem Anfangspunkt R0 zu einem Punkt R3 bewegt. In diesem Fall ist die veranschlagte Querversetzung y2 auf der Vorwärtsstrecke Lp von der beabsichtigten Querversetzung y1 verschieden, da durch die externe Störung das Fahrzeug in der Querrichtung verschoben wird. Somit nimmt der Fahrer die Differenz (y2 - y1) zwischen den beiden Querversetzungen y1 und y2 wahr.
Um das durch die vorstehend genannte Differenz zwischen den beiden Querversetzungen y1 und y2 verursachte Unsicherheitsempfinden des Fahrers zu verhindern, wird von der erfindungsgemäßen Fahrzeugregeleinrichtung der mindestens eine Fahrzustand des Fahrzeugs auf die nachstehend beschriebene Weise gesteuert.
Es wird nun die Art und Weise der durch die Regeleinrichtung ausgeführten Steuerung des Fahrzeugs beschrieben:
Falls der Absolutwert |y2 - y1| der Differenz zwischen den beiden Querversetzungen y1 und y2 kleiner als ein Bezugswert A (< 0) ist, fallen die Koordinaten (y1, y2) in einen Bereich (n) der grafischen Darstellung in Fig. 2 und es wird durch die Regeleinrichtung keine Steuerung an dem Fahrzeug vorgenommen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Bezugswert A im voraus auf einen Wert gewählt, der gleich einer Breite d einer Fahrspur ist, und die Daten für den Wert A oder d werden in dem Festspeicher der Steuereinheit 18 gespeichert. Wenn der Wert |y2 - y1| kleiner als der Bezugswert d ist, weicht das Fahrzeug nicht aus der Fahrspur ab und es ist daher nicht erforderlich, eine Fahrzustandsteuerung vorzunehmen:
Falls die Vorzeichen der beiden Querversetzungen y1 und y2 beide positiv sind und zugleich die Differenz (y2 - y1) kleiner als ein Bezugswert -d/2 ist oder falls die Vorzeichen der beiden Querversetzungen y1 und y2 beide negativ sind und zugleich die Differenz (y2 - y1) größer als ein Bezugswert d/2 ist, fallen die Koordinaten (y1, y2) in einen Bereich (a) der grafischen Darstellung in Fig. 2. In einem jeden dieser Fälle wird der Hinterrad-Lenkantrieb 20 derart betätigt, daß die Hinterräder in Gegenrichtung zu der Richtung ausgelenkt werden, in welcher die Vorderräder durch Betätigen des Lenkrades ausgelenkt werden. Da in diesen Fällen die veranschlagte Querversetzung y2 im Vergleich zu der beabsichtigten Querversetzung y1 unzureichend klein ist, wird das Gieren des Fahrzeugs verstärkt.
Falls dagegen die Vorzeichen der beiden Querversetzungen y1 und y2 beide positiv sind und zugleich die Differenz (y2 - y1) größer als der Bezugswert d/2 ist oder falls die Vorzeichen der beiden Querversetzungen y1 und y2 beide negativ sind und zugleich die Differenz (y2 - y1) kleiner als ein Bezugswert -d/2 ist, fallen die Koordinaten (y1, y2) in einen Bereich (b) der grafischen Darstellung in Fig. 2. In einem jeden dieser Fälle wird der Hinterrad-Lenkantrieb 20 derart betätigt, daß die Hinterräder in der gleichen Richtung ausgelenkt werden, in welcher die Vorderräder durch das Betätigen des Lenkrades ausgelenkt werden. Da in diesen Fällen die veranschlagte Querversetzung y2 im Vergleich zu der beabsichtigten Querversetzung y1 übermäßig groß ist, wird das Gieren des Fahrzeugs verringert.
Ein Winkel δ der Auslenkung der Hinterräder durch die Hinterrad-Lenkvorrichtung wird nach folgender Gleichung bestimmt:
δ = K1|y2 - y1| + K2Θ (8)
wobei K1 und K2 Faktoren sind.
Der Faktor K1 ist nicht ein konstanter Wert, sondern wird entsprechend einer im voraus in dem Festspeicher der Steuereinheit 18 gespeicherten (nicht gezeigten) Nachschlagetabelle größer, wenn der Absolutwert |y2 - y1| größer wird. Der Faktor K2 ist ein konstanter Wert, aber aus der Gleichung (8) kann das zweite Glied K2Θ weggelassen werden.
Falls die Koordinaten (y1, y2) nicht in einen der Bereiche (n), (a) und (b), sondern in einen Bereich (c) der grafischen Darstellung in Fig. 2 fallen, wird das Fahrgeschwindigkeit-Verstellglied 22 derart betätigt, daß der Öffnungsgrad der in dem Einlaßverteiler der Maschine angebrachten zweiten Drosselklappe verringert wird. D. h., falls die Vorzeichen der beiden Querversetzungen y1 und y2 voneinander verschieden sind und zugleich der Absolutwert |y2 - y1| größer als der Bezugswert d/2 ist, ist daraus zu schließen, daß der Fahrzustand des Fahrzeugs instabil ist.
Daher wird die Fahrgeschwindigkeit V verringert, um die Fahrsicherheit zu verbessern.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die erfindungsgemäße Fahrzeugregeleinrichtung entsprechend der Differenz zwischen der beabsichtigten und der veranschlagten Querversetzung y1 und y2 mindestens einen gegenwärtigen Fahrzustand des Fahrzeugs derart steuert, daß die veranschlagte Querversetzung y2 gleich der beabsichtigten Querversetzung y1 wird, nämlich die Differenz zwischen den beiden Querversetzungen y1 und y2 zu 0 wird. Da die herkömmliche Regeleinrichtung die Ist-Giergeschwindigkeit derart regelt, daß sie gleich der Soll-Giergeschwindigkeit wird, kann die Differenz bzw. der Abstand zwischen der beabsichtigten Sollage und der geschätzten bzw. veranschlagten Sollage größer werden, wenn das Fahrzeug in der Querrichtung geschoben wird. Im Gegensatz dazu steuert die erfindungsgemäße Regeleinrichtung das Fahrzeug derart, daß die Differenz zwischen der beabsichtigten und der veranschlagten Sollage zu 0 wird.
Wenn die Differenz zwischen der beabsichtigten und der veranschlagten Querversetzung y1 und y2 kleiner als der der Breite einer Fahrspur entsprechende Bezugswert d ist, wird von dieser Regeleinrichtung die Fahrzustandssteuerung nicht begonnen. Wenn das Fahrzeug auf normale Weise beispielsweise unter normaler Änderung des Lenkwinkels des Lenkrades fährt, liegt im wesentlichen kein Fall vor, bei dem der Absolutwert |y2 - y1| größer als der Bezugswert d wird. Wenn an dem Fahrzeug eine plötzliche Störung wie ein plötzlicher Seitenwind oder eine abrupte oder große Änderung des Reibungskoeffizienten µ der Fahrbahn auftritt, kann der Absolutwert |y2 - y1| größer als der Bezugswert d werden, so daß die erfindungsgemäße Regeleinrichtung das Steuern des Fahrzustands beginnt.
Die Funktion der auf die vorstehend beschriebenen Weise gestalteten Fahrzeugregeleinrichtung wird nun unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in Fig. 3 beschrieben.
Als erstes werden bei einem Schritt S1 von der Zentraleinheit der Steuereinheit 18 durch die Ausgangssignale der jeweiligen Sensoren 10, 14 und 16 die gegenwärtige Fahrgeschwindigkeit V, der Lenkwinkel Θ und die Querbeschleunigung Gy (zum Zeitpunkt t = 0) eingelesen. Auf den Schritt S1 folgt ein Schritt S2, bei dem eine beabsichtigte Querversetzung y1 und eine veranschlagte Querversetzung y2 bestimmt werden und die Differenz (y2 - y1) zwischen den beiden Querversetzungen y1 und y2 ermittelt wird.
Die beabsichtigte Querversetzung y1 wird entsprechend der vorangehend angegebenen Gleichung (2) zu y1 = R(γt)2/2 bestimmt. Der Radius R des Wendekreises wird nach folgender Gleichung bestimmt:
R = LN(1 + KV2)/Θ (9)
wobei L der Achsstand des Fahrzeugs ist, K ein Stabilitätsfaktor des Fahrzeugs ist und N ein Lenkgetriebe­ verhältnis des Fahrzeugs ist. Jeder der Werte L, K und N ist ein konstanter Wert. Die Giergeschwindigkeit γ kann dabei durch V/R, nämlich zu γ = V/R als Gleichung (10) ausgedrückt werden. Der Radius R und die Giergeschwindigkeit γ in der Gleichung (2) werden durch die Gleichungen (9) und (10) ersetzt, wodurch die beabsichtigte Querversetzung y1 nach folgender Gleichung (11) ermittelt wird:
y1 = Θ(Vτ)2/{2LN(1 + KV2)} (11)
Da die Daten für die bekannten Werte L, N und K im voraus in dem Festspeicher der Steuereinheit 18 gespeichert sind, kann die beabsichtigte Querversetzung y1 dadurch ermittelt werden, daß die unbekannten Werte V und Θ in der Gleichung (11) durch die entsprechende Ist-Fahrgeschwindigkeit V und den Lenkwinkel Θ ersetzt werden, die jeweils bei dem Schritt S1 erfaßt wurden. Die Zeit τ kann auf die vorangehend beschriebene Weise bestimmt werden.
Dabei wird die veranschlagte Querversetzung y2 dadurch ermittelt, daß in der vorangehend angeführten Gleichung (6) y2 = Gyτ2/2 statt der unbekannten Werte τ und Gy, die Zeit τ und die Ist-Querbeschleunigung Gy eingesetzt werden, die bei dem Schritt S1 erfaßt werden.
Auf den Schritt S2 folgt ein Schritt S3, bei dem ermittelt wird, ob der Absolutwert |y2 - y1| der bei dem Schritt S2 ermittelten Differenz (y2 - y1) kleiner als der Bezugswert A, nämlich kleiner als d ist. Falls der Schritt S3 die Antwort "JA" ergibt, bedeutet dies, daß die Koordinaten (y1, y2) in den Bereich (n) der grafischen Darstellung in Fig. 2 fallen, so daß die Regeleinrichtung keinerlei Steuerung des Fahrzustands vornimmt. Falls andererseits der Schritt S3 die Antwort "NEIN" ergibt, schreitet die Steuerung der Steuereinheit 18 zu einem Schritt S4 weiter, bei dem ermittelt wird, ob die beabsichtigte und die veranschlagte Querversetzung y1 und y2 das gleiche Vorzeichen haben. Wenn dies bei dem Schritt S4 zutrifft, schreitet die Steuerung zu einem Schritt S5 weiter, bei dem aufgrund des Wertes der Differenz (y2 - y1) und der jeweiligen Vorzeichen der beiden Querversetzungen y1 und y2 ermittelt wird, ob die Koordinaten (y1, y2) in dem Bereich (a) oder (b) der grafischen Darstellung in Fig. 2 fallen. Gemäß der vorangehenden Beschreibung schreitet dann, wenn bei dem Schritt S5 ermittelt wird, daß die Koordinaten (y1, y2) in den Bereich (a) fallen, die Steuerung der Steuereinheit 18 zu einem Schritt S6 weiter, bei dem der Hinterrad- Lenkantrieb 20 derart betätigt wird, daß die Hinterräder in Gegenrichtung zu der Richtung ausgelenkt werden, in welcher durch die Drehung des Lenkrades durch den Fahrer die Vorderräder gerade gelenkt sind. Falls andererseits bei dem Schritt S5 ermittelt wird, daß die Koordinaten (y1, y2) in den Bereich (b) fallen, schreitet die Steuerung der Steuereinheit 18 zu einem Schritt S7 weiter, bei dem der Hinterrad-Stellantrieb 20 derart betrieben wird, daß die Hinterräder in der gleichen Richtung wie die von dem Fahrer gelenkten Vorderräder gelenkt werden.
Falls andererseits die beabsichtigte und die veranschlagte Querversetzung y1 und y2 unterschiedliche Vorzeichen haben, nämlich der Schritt S4 die Antwort "NEIN" ergibt, bedeutet dies, daß die Koordinaten (y1, y2) in den Bereich (c) der grafischen Darstellung in Fig. 2 fallen. In diesem Fall schreitet die Steuerung der Steuereinheit 18 zu einem Schritt S8 weiter, bei dem das Fahrgeschwindigkeit- Verstellglied 22 zu einer Verringerung des Öffnungsgrades der in dem Einlaßverteiler der Maschine angebrachten zweiten Drosselklappe betätigt wird und dadurch die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs verringert wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Fahrzeugregeleinrichtung mindestens einen gegenwärtigen Fahrzustand des Fahrzeugs gemäß der Differenz (y2 - y1) derart steuert, daß das Fahrzeug tatsächlich seitlich um die von dem Fahrer beabsichtigte Strecke y1 versetzt wird. Außerdem wird dann, wenn das Verhalten des Fahrzeugs als instabil festgestellt wird, von der Regeleinrichtung automatisch die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs verringert.
Falls durch Seitenwind, der auf das Fahrzeug beispielsweise bei dem Ausfahren aus einem Tunnel auf eine freie Fahrbahn einwirkt, das Fahrzeug in seitlicher Richtung geschoben wird, wird durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung auf wirkungsvolle Weise verhindert, daß das Fahrzeug aus der befahrenen Fahrspur heraus abweicht, ohne daß ein schnelles Reagieren oder Einwirken des Fahrers erforderlich ist. Falls ferner das Fahrzeug durch eine plötzliche und starke Änderung des Reibungskoeffizienten µ der befahrenen Straßenfläche das Fahrzeug in seitlicher Richtung rutscht, wird durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung auf vorteilhafte Weise verhindert, daß das Fahrzeug stark von einer von dem Fahrer beabsichtigten Sollage weg abweicht.
Falls darüberhinaus das Fahrzeug beispielsweise auf einer verschneiten oder eisigen Fahrbahn in einer Richtung fährt, die zu der Richtung entgegengesetzt ist, in welcher der Fahrer das Lenkrad dreht, und die Differenz zwischen den beiden Richtungen groß wird, wird von der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs verringert und dadurch die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessert.
Die Erfindung wurde zwar anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels ausführlich beschrieben, kann aber auch anderweitig ausgeführt werden.
Beispielsweise sind zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die beabsichtigte und die veranschlagte Sollage jeweils durch die Querversetzungen y1 und y2 dargestellt, es ist aber auch möglich, daß die jeweilige beabsichtigte und veranschlagte Sollage durch eine Tangente ϕ dargestellt wird, welche dadurch erhalten wird, daß die entsprechende Querversetzung y1 und y2 durch die Vorwärtsstrecke Lp dividiert wird. Während darüberhinaus bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Regeleinrichtung jeweils eine einzelne beabsichtigte oder veranschlagte Sollage bestimmt, kann die Regeleinrichtung dazu gestaltet werden, eine beabsichtigte oder veranschlagte Sollbahn zu bestimmen, die aus einer Vielzahl von beabsichtigten oder veranschlagten Sollagen besteht.
Obgleich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die beabsichtigte und die veranschlagte Querversetzung y1 und y2 unter der Annahme bestimmt werden, daß während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt t = 0 bis zu dem Zeitpunkt t = τ sich die Fahrgeschwindigkeit V, die Querbeschleunigung Gy, der Lenkwinkel Θ und die Giergeschwindigkeit γ nicht ändern, kann die Regeleinrichtung derart abgewandelt werden, daß die Querversetzungen y1 und y2 unter der Annahme bestimmt werden, daß sich mindestens einer der Parameter V, Gy, Θ und γ gemäß einer entsprechenden vorbestimmten Funktion ändert.
In diesem Fall kann die Regeleinrichtung derart ausgelegt werden, daß die mindestens eine Funktion gemäß den gespeicherten Daten für die vor dem Zeitpunkt t = 0 erfaßten Parameter V, Gy, Θ und γ bestimmt wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel steuert die Regeleinrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs durch Betätigen des Hinterrad-Lenkantriebs 20, wenn die Koordinaten (y1, y2) in den Bereich (a) oder (b) der grafischen Darstellung in Fig. 2 fallen. Es ist jedoch auch möglich, die Regeleinrichtung derart zu gestalten, daß zum jeweiligen Steuern des Gierens des Fahrzeugs eine Bremskraft-Steuervorrichtung, eine Antriebskraft- Steuervorrichtung oder eine (nicht gezeigte) Aufhängungs- Steuervorrichtung des Fahrzeugs betätigt wird.
Im Falle der Betätigung der Bremskraft-Steuervorrichtung kann die Regeleinrichtung derart gestaltet werden, daß in den jeweils den vier Rädern des Fahrzeugs zugeordneten Radzylindern der Hydraulikdruck geregelt wird. Dies wird als "Bremskraft-Verteilung" bezeichnet. Wenn die Koordinaten (y1, y2) in den Bereich (a) der grafischen Darstellung in Fig. 2 fallen, wird ein erhöhter Anteil der Bremskraft auf die Hinterräder verteilt, um den Radius R des Wendekreises zu verringern. Es ist auch möglich, unterschiedliche Anteile der Bremskraft jeweils auf die linken und rechten vorderen oder hinteren Räder zu verteilen. In diesen Fällen kann für die Bremskraftverteilung ein (nicht gezeigtes) Antiblockier- Bremssystem des Fahrzeugs benutzt werden. Da dann als Fahrzustand-Änderungsvorrichtung keine besondere Bremskraft- Verteilungsvorrichtung erforderlich ist, können die Herstellungskosten für diese Regeleinrichtung verringert werden.
Im Falle des Betätigens der Antriebskraft-Steuervorrichtung kann die Regeleinrichtung dazu ausgelegt werden, die einer (nicht gezeigten) Differentialbegrenzungsvorrichtung eines (nicht gezeigten) Zentraldifferentials des Fahrzeugs zugeführte Arbeitsflüssigkeit derart zu regeln, daß die jeweils zu den Vorderrädern und den Hinterrädern übertragenen Antriebskräfte gesteuert werden. Wenn die der Differentialbegrenzungsvorrichtung zugeführte Menge an Arbeitsflüssigkeit erhöht wird, wird die Drehung der Vorderräder oder der Hinterräder in zunehmendem Ausmaß vermindert, so daß der Radius R des Wendekreises größer wird. Wenn andererseits die zugeführte Menge an Arbeitsflüssigkeit verringert wird, wird der Wendekreisradius R verkleinert. Falls die Koordinaten (y1, y2) in den Bereich (a) der grafischen Darstellung in Fig. 2 fallen, wird von der Fahrzeugregeleinrichtung die Menge an zugeführter Arbeitsflüssigkeit verringert und dadurch der Wendekreisradius R verkleinert.
Im Falle der Betätigung der Aufhängungs-Steuervorrichtung kann die Fahrzeugregeleinrichtung derart gestaltet werden, daß die Rollsteifigkeit eines jeden der Räder geändert wird. Wenn die Koordinaten (y1, y2) in den Bereich (a) fallen, wird durch die Regeleinrichtung die Rollsteifigkeit des jeweiligen Rades erhöht und dadurch eine starke Rollbewegung des Fahrzeugs verhindert. Dies ergibt eine Verringerung des Wendekreisradius R. Das Verringern des Wendekreisradius R kann dadurch herbeigeführt werden, daß eine verringerte Rollsteifigkeit auf die Hinterräder verteilt wird oder die Torsionssteifigkeit des (nicht gezeigten) Stabilisators bzw. Drehstabstabilisators der Hinterräder verringert wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verringert die Fahrzeugregeleinrichtung den Öffnungsgrad des zweiten Drosselventils, weil die Koordinaten (y1, y2) in den Bereich (c) der grafischen Darstellung in Fig. 2 fallen. Die Regeleinrichtung kann jedoch dazu ausgelegt werden, das Untersetzungsverhältnis eines (nicht gezeigten) automatischen Getriebes des Fahrzeugs zu vergrößern. Wenn das Untersetzungsverhältnis gegenüber der gegenwärtigen Fahrgeschwindigkeit V bzw. dem gegenwärtigen Öffnungsgrad des Hauptdrosselventils erhöht wird, wird die Fahrgeschwindigkeit V verringert.
Der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eingesetzte Querbeschleunigungssensor 14 kann gemäß der vorangehenden Beschreibung durch einen Querverschiebungs-Geschwindigkeits­ sensor ersetzt werden. Für das Definieren des Bereichs (n) der grafischen Darstellung in Fig. 2 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im voraus der Wert gewählt, der der Breite d einer Fahrspur entspricht. Es ist jedoch auch möglich, als Wert d einen anderen Wert wie 70 oder 80% der Breite einer Fahrspur anzusetzen.
Darüberhinaus kann die Fahrzeugregeleinrichtung dazu ausgelegt werden, die beabsichtigte oder die veranschlagte Sollage unter Berücksichtigung einer Verzögerungszeit zwischen der Einwirkung einer externen Störung wie von Seitenwind oder einer Reibungskoeffizientänderung und der tatsächlichen Änderung des Fahrzustands oder der Fahrzustände des Fahrzeugs zu bestimmen.

Claims (15)

1. Fahrzeugregeleinrichtung zur Regelung eines Fahrzustands eines Fahrzeugs, mit
einem Fahrzustandsdetektor (10, 14) zur Ermittlung eines Fahrzustands des Fahrzeugs und einem Lenkwinkelsensor (16) zur Bestimmung eines Lenkwinkels (Θ) des Fahrzeugs, und
einer Fahrbedingungs-Änderungseinrichtung (20, 22) zur Änderung einer Fahrbedingung des Fahrzeugs,
gekennzeichnet durch
eine Ziel-Solllage-Bestimmungseinrichtung (18; S2) zur Bestimmung einer Ziel-Solllage (Y1) des Fahrzeugs gemäß dem ermittelten Lenkwinkel (Θ) des Fahrzeugs,
eine Schätzungs-Solllage-Bestimmungseinrichtung (18; S2) zur Abschätzung einer Solllage (Y2) des Fahrzeugs gemäß dem vom Fahrzustandsdetektor (10, 14) erfassten Fahrzustand, und
eine Fahrzustand-Steuereinrichtung (18, S6-S8), die die Fahrbedingungs-Änderungseinrichtung (20, 22) gemäß einer Differenz (Y2 - Y1) zwischen der von der Ziel- Solllage-Bestimmungseinrichtung bestimmten beabsichtigten Solllage des Fahrzeugs und der von der Schätzungs-Solllage- Bestimmungseinrichtung bestimmten geschätzten Solllage des Fahrzeugs steuert, um dadurch den Fahrzustand des Fahrzeugs zu steuern.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Solllage-Bestimmungseinrichtung (18) als beabsichtigte Solllage (Y1) des Fahrzeugs eine Lage bestimmt, die das Fahrzeug in einer bestimmten Zeitdauer τ nach einem Zeitpunkt des Erfassens des Lenkwinkels (Θ) und des Fahrzustands des Fahrzeugs erreichen soll, und dass die Schätzungs-Solllage-Bestimmungseinrichtung (18) als veranschlagte Solllage (Y2) des Fahrzeugs eine Lage bestimmt, die das Fahrzeug voraussichtlich in der bestimmten Zeitdauer τ erreicht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Solllage- Bestimmungseinrichtung (18) als beabsichtigte Solllage des Fahrzeugs eine Querversetzungsgröße Y1 bestimmt, um die das Fahrzeug von einer geradeaus vorwärts liegenden Stelle weg versetzt sein soll, die der das Lenkrad des Fahrzeugs bedienende Fahrer zum Zeitpunkt des Erfassens des Lenkwinkels und des Fahrzustands des Fahrzeugs anblickt, und dass die Schätzungs-Solllage-Bestimmungseinrichtung (18) als veranschlagte Solllage des Fahrzeugs eine Querversetzungsgröße Y2 bestimmt, um die das Fahrzeug voraussichtlich von der geradeaus vorwärts liegenden Stelle weg versetzt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
einen Fahrgeschwindigkeitssensor (10), der eine Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs erfasst, und
einen Lenkwinkelsensor (16), der als Lenkwinkel des Fahrzeugs einen Drehwinkel Θ des Lenkrades des Fahrzeugs erfasst,
wobei die Ziel-Solllage-Bestimmungseinrichtung (18) die Querversetzungsgröße gemäß der durch den Fahrgeschwindigkeitssensor erfassten Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs und gemäß dem durch den Lenkwinkelsensor erfassten Drehwinkel Θ des Lenkrades bestimmt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Solllage-Bestimmungseinrichtung (18) die Querversetzungsgröße Y1, um die das Fahrzeug in einer Zeitdauer τ, die durch Teilen eines vorbestimmten Abstandes Lp zwischen dem das Lenkrad bedienenden Fahrer und der geradeaus vorwärts liegenden Stelle durch die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs erhalten wird, nach dem Zeitpunkt des Erfassens der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und des Drehwinkels Θ des Lenkrades versetzt sein soll, nach folgender Gleichung bestimmt:
Y1 = Θ(Vτ)2/{2LN(1 + KV2)}
wobei L der Achsstand des Fahrzeugs ist, K ein Stabilitätsfaktor des Fahrzeugs ist und N das Lenkungsübersetzungsverhältnis des Fahrzeugs ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzustandsdetektor einen Querbeschleunigungssensor (14) aufweist, der eine Querbeschleunigung (Gy) des Fahrzeugs in seitlicher Richtung zum Fahrzeug erfasst, wobei die Schätzungs- Solllage-Bestimmungseinrichtung (18) die Querversetzungsgröße Y2 gemäß der von dem Querbeschleunigungssensor erfassten Querbeschleunigung Gy des Fahrzeugs bestimmt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzungs-Solllage-Bestimmungseinrichtung (18) die Querversetzungsgröße Y2, um die das Fahrzeug voraussichtlich in einer Zeitdauer τ, die durch Teilen einer vorbestimmten Strecke Lp zwischen dem das Lenkrad des Fahrzeugs bedienenden Fahrer und der geradeaus vorwärts liegenden Stelle durch eine Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs erhalten wird, nach dem Zeitpunkt des Erfassens der Querbeschleunigung Gy und der Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs versetzt wird, nach folgender Gleichung bestimmt:
Y2 = Gyτ2/2
8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbedingungs- Änderungseinrichtung ein Stellglied (20) aufweist, das einen Lenkwinkel der Hinterräder des Fahrzeugs verändert, wobei die Fahrzustand-Steuereinrichtung (18) das Stellglied steuert, um dadurch das Gieren des Fährzeugs zu steuern.
9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbedingungs- Änderungseinrichtung ein Stellglied (22) aufweist, das die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs verringert, wobei die Fahrzustand-Steuereinrichtung (18) das Stellglied steuert, um dadurch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern.
10. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbedingungs- Änderungseinrichtung eine Bremskraft-Verteilungsvorrichtung aufweist, die eine Bremskraft an dem Fahrzeug auf die Vorderräder und die Hinterräder des Fahrzeugs verteilt, wobei die Fahrzustand-Steuereinrichtung (18) die Bremskraft-Verteilungsvorrichtung steuert, um dadurch das Gieren des Fahrzeugs zu steuern.
11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbedingungs- Änderungseinrichtung eine Antriebskraft- Verteilungsvorrichtung aufweist, die eine Antriebskraft des Fahrzeugs auf die Vorderräder und die Hinterräder des Fahrzeugs verteilt, wobei die Fahrzustand-Steuereinrichtung (18) die Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung steuert, um dadurch das Gieren des Fahrzeugs zu steuern.
12. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbedingungs- Änderungseinrichtung eine Rollsteifigkeit- Änderungsvorrichtung aufweist, die eine Rollsteifigkeit des Fahrzeugs ändert, wobei die Fahrzustand-Steuereinrichtung (18) die Rollsteifigkeit-Änderungsvorrichtung steuert, um dadurch das Gieren des Fahrzeugs zu steuern.
13. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzustand- Steuereinrichtung (18) die Fahrbedingungs- Änderungseinrichtung (20, 22) zum Steuern des mindestens einen Fahrzustands des Fahrzeugs derart steuert, dass die Differenz zwischen der beabsichtigten und der veranschlagten Solllage zu 0 wird.
14. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzustand- Steuereinrichtung (18) die Fahrbedingungs- Änderungseinrichtung (20, 22) nicht steuert, wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der beabsichtigten und der veranschlagten Solllage des Fahrzeugs kleiner als ein Bezugswert (d) ist, bzw. die Fahrbedingungs- Änderungseinrichtung steuert, wenn der Absolutwert der Differenz nicht kleiner als der Bezugswert ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbedingungs-Änderungseinrichtung (20, 22) einen oder mehrere Betätigungsglieder (20, 22) aufweist zum Ändern zweier oder mehrerer Fahrbedingungen des Fahrzeugs, die aus der Gruppe mit (a) einem Lenkwinkel der Hinterräder des Fahrzeugs, (b) einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, (c) einer Bremskraft des Fahrzeugs, (d) einer Antriebskraft des Fahrzeugs, und (e) einer Rollsteifigkeit des Fahrzeugs ausgewählt werden.
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