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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Regelung der Lenkung der Hinterräder eines Kraftfahrzeugs, nach
den Oberbegriffen der Ansprüche
1 und 7.
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Beschreibung
des zugehörigen
Stands der Technik
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Um
die Manövrierbarkeit
und Stabilität
eines Kraftfahrzeugs zu verbessern, ist es im Stand der Technik
bekannt, alle Vorder- und Hinterräder in Übereinstimmung mit einer Betätigung des
Lenkrads zu lenken. Bei einem typischen Beispiel der Vierradlenkung
werden die Hinterräder
zur selben Phasenseite wie die Vorderräder gelenkt, wenn das Fahrzeug
im Mittel- oder Hochgeschwindigkeitsbereich wendet. Gemäß der Vierradlenkung
wird die Schleuderbewegung des Fahrzeugs (die Wendebewegung des
Vorderteils) in seitliche Bewegung umgewandelt, und der Einfluß des Trägheitsmoments
verringert sich somit, wodurch die Ansprechverzögerung und das Hochschwingen
(Schwanken) während
des Wendens des Fahrzeugs vermindert sind, wobei die Fahrzeugfahrstabilität verbessert
wird.
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Jedoch
kann, selbst wenn die Vierradlenkungstechnik angewandt wird, die
Fahrzeugfahrstabilität
vermindert werden, wenn das Ladegewicht des Fahrzeugs erhöht wird.
Dies ist der Fall, weil die Grundlast auf der Hinterradseite groß verglichen
mit der Vorderseite ist.
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Um
solch eine Verminderung der Fahrstabilität, die auf Erhöhung des
Ladegewichts zurückzuführen ist,
zu vermeiden, ist es bekannt, das Lenkverhältnis (das Verhältnis des
Hinterradlenkwinkels zum Vorderradlenkwinkel) mit Erhöhung des
Ladegewichts zu erhöhen,
wie in der geprüften
japanischen Patentveröffentlichung
JP Nr. 5-25710 und in der
DE 33
006 40 A1 geoffenbart.
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In
der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
JP Nr. 2-81771 wird eine Vorrichtung zum Erhalten eines Hinterradlenksollwinkels θr* gemäß der Formel θr = (a × θt) + b × θf(t – Δ)/(a + b)
geoffenbart. Bei dieser Vorrichtung wird, wenn das Ladegewicht anwächst, der
Wert des Koeffizienten "a" erhöht und gleichzeitig
der Wert des Koeffizienten "b" verringert. Folglich
wird, wenn das Ladegewicht niedrig ist, das Verhältnis der Lenkgrößenkomponente
b × θf(t – Δ)/(a + b),
die bezüglich
der Vorderradlenkung um die Zeit Δt
verzögert
ist, bezüglich
des Hinterradlenksollwinkels θr*
größer, wobei
es dadurch das Lenkansprechen des Fahrzeugs vergrößert. Wenn
das Ladegewicht hoch ist, wird andererseits das Verhältnis der
Lenkgrößenkomponente
a × f(t)/(a
+ b), das keine Verzögerung
bezüglich
der Vorderradlenkung hat, größer. Dies
schränkt
dadurch einen Zusammenstoß der
Güter auf
dem Fahrzeug ein. und bewahrt die Fahrgäste davor, ein unangenehmes
Gefühl
zu empfinden.
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Jedoch
vergrößert sich,
wie in der japanischen Patentveröffentlichung
JP Nr. 5-25710, die seitliche Bewegungskomponente, während die Schleuderbewegungskomponente
(Wendebewegungskomponente) abnimmt. Dies verdirbt möglicherweise
das Lenkgefühl
(vermittels dem Fahrer das Gefühl,
daß es
schwierig ist, zu wenden). Weiterhin steigt der Eigenverbrauch.
Eine weitere Offenbarung, daß die
Hinterräder
bezüglich
der Vorderräder verzögert gelenkt
werden, ist in der
DE
38 071 01 C1 zu finden.
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In
der japanischen Patentveröffentlichung
JP Nr. 2-81771 wird die wesentliche Ansprechverzögerungszeit für das Hinterradlenken
verkürzt,
wenn das Ladegewicht ansteigt. Dies regelt dadurch das Lenkansprechen
(Schwankansprechen) des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dem Ladegewicht. Wenn
das Ladegewicht niedrig ist, wird jedoch das Lenkansprechen unnötig groß, selbst
wenn der Fahrer das Lenkrad langsam betätigt. Andererseits ist, wenn
das Ladegewicht hoch ist, großes Lenkansprechen
nicht verfügbar,
selbst wenn der Fahrer das Lenkrad schnell betätigt. Somit ändert sich,
in diesen bekannten Systemen, das Lenkansprechen gleichförmig in Übereinstimmung
mit dem Ladegewicht, und die Lenkbetätigung des Fahrers (Lenkfrequenz) wird überhaupt
nicht in Betracht gezogen.
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In
der
DE 38 07 101 C1 wirkt
ein Vierradlenksystem zum Steuern einer Lenkung von Hinterrädern in
solcher Weise, daß die
Hinterräder
mit einer Verzögerungszeit
bezüglich
dem Lenken der Vorderräder gelenkt
werden, wenn das Lenkrad vom Fahrer von seiner neutralen Position
zu einem bestimmten Lenkwinkel gedreht wird, und daß die Hinterräder ohne solch
eine Verzögerung
gelenkt werden, wenn das Lenkrad von der Lenkposition zur neutralen
Position zurückgedreht
wird, offenbart.
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Dies
reicht jedoch nicht aus, um eine optimale Fahrstabilität und Wendestabilität zu gewährleisten.
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In
der
DE 33 00 640 A1 wird
ein Vierradlenksystem offenbart, daß angepaßt ist, um einen Lenkwinkel
der Hinterräder
in verschiedenen Fahrzeugzuständen
zu steuern, mit einer Anordnung zum Einstellen des Lenkwinkels der
Hinterräder
in Übereinstimmung
mit dem Gewicht des Fahrzeugs. Auch dieses Dokument ermöglicht keine
optimale Fahr- und Wendestabilität.
In der
DE 39 17 386
A1 wird das Festsetzen eines Lenkwinkels der Hinterräder bezüglich eines
Lenkwinkels der Vorderräder
auf der Grundlage einer Transferfunktion, die eine Verzögerung zweiter
Ordnung mit einschließt
offenbart. Jedoch genügt
dies immer noch nicht, um eine optimale Fahr- und Wendestabilität zu gewährleisten.
Auch Kombinationen der vorerwähnten
Dokumente ermöglichen
keine optimale Fahr- und Wendestabilität.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hinterradlenkregelungsverfahren
und eine Hinterradlenkregelungsvorrichtung bereitzustellen, daß bzw. die
in der Lage ist, sowohl die Fahrstabilität als auch die Vorderteilwendeleistung
eines Kraftfahrzeugs unter verschiedenen Lade- und Lenkbedingungen
zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung sind in den Unteransprüchen abgehandelt.
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KURZE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird vollständiger
durch die ausführliche
Beschreibung, die hier unten mit Bezug auf die beigefügten Figuren
gegeben wird, verstanden werden, wobei diese nur im Weg der Darstellung gegeben
sind, und es nicht beabsichtigt ist, die vorliegende Erfindung zu
begrenzen, bei der:
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1 eine
teilweise Draufansicht ist, die einen Hauptteil eines Hinterradlenkmechanismus,
zusammen mit seinen peripheren Bauteilen, einer Hinterradlenkregelvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
teilweise Seitenansicht des Hauptteils des Hinterradlenkmechanismus
und der peripheren Bauteile ist, die in 1 gezeigt
sind;
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3 ein
schematisches Diagramm ist, das ein Hydrauliksystem, Sensorsystem
und Regelsystem des Hinterradlenkmechanismus zeigt, dessen Hauptteil
in den 1 und 2 gezeigt ist;
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4 ein
Blockdiagramm ist, das die Hinterradlenkwinkelfestsetzungsfunktion
eines in 3 gezeigten Reglers darstellt;
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5 ein
Graph ist, der ein Beispiel einer Beladungs-Zeitkonstanten-Karte zeigt, die bei
der Berechnung einer Zeitkonstante T in einem Hinterradlenkwinkelberechnungsabschnitt
in 4 benutzt wird;
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6 ein
Graph ist, der ein Beispiel einer Fahrzeuggeschwindigkeits-Proportionalkonstanten-Karte
zeigt, die bei der Berechnung einer Proportionalkonstanten K in
dem Hinterradlenkwinkelberechnungsabschnitt benutzt wird;
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7 ein
Flußdiagramm
ist, das ein durch den Regler 95 in 3 ausgeführtes Regelprogramm
zum Festsetzen eines Hinterradlenksollwinkels und Regeln der Betätigung des
Hinterradlenkmechanismus zeigt;
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8 ein
Graph ist, der ein Beispiel einer Fahrzeuggeschwindigkeit-Beladungs-Proportionalkonstanten-Karte
zeigt, die für
die Berechnung der Proportionalkonstanten K in der Hinterradlenkregelvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung benutzt wird; und
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9 ein
Blockdiagramm ist, das einen Hauptteil einer Hinterradlenkregelvorrichtung
gemäß einer
Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Eine
Hinterradlenkregelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird beschrieben werden.
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Zuerst
bezugnehmend auf die 1 und 2, hat ein
Kraftfahrzeug, an dem die Hinterradlenkregelvorrichtung angebracht
ist, z.B. ein Lastwagen, einen Fahrgestellrahmen 10, der
rechte und linke Seitenschienen miteinschließt, und eine Vielzahl von Querbauteilen 14,
das jedes entgegengesetzte Enden hat, die an den diesbezüglichen
Seitenschienen 12 befestigt sind. Jede der rechten und
linken Seitenschienen 12 trägt Vorder- und Hinterenden
einer Hauptblattfeder 20 über Kuppellaschen 24 bzw. 26.
Bezugszeichen 16 bezeichnet ein Hinterachsgehäuse, das
Hinterräder 18 des
Lastwagens drehbar trägt.
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Das
Hinterachsgehäuse 16 wird
durch einen Hinterradlenkmechanismus, der später beschrieben wird, um ein
Drehzentrum von ihm geschwenkt, das auf der Längsmittellinie des Lastwagens
liegt, wodurch die Hinterräder 18 gelenkt
werden. Im Zusammenhang mit der Hinterradlenkung hat das Achsgehäuse 16 entgegengesetzte
Enden, die von den Hauptblattfedern 20 bzw. Hilfsblattfedern 22 getragen
werden, die über
den Federn 20 über
Gummikissenbauteile angeordnet sind. Somit ist das Achsgehäuse 16 bezüglich der
Blattfedern 20 herausnehmbar.
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Der
Hinterradlenkmechanismus weist eine hydraulische Zylindervorrichtung 30 als
Radlenkaktuator auf, eine obere Radiusstange 40, die eine V-Form
hat, wie in der Draufsicht gezeigt, wobei der Scheitel der V-Form
das Drehzentrum des Hinterachsgehäuses 16 ist, und einen
Mechanismus zum Umwandeln einer Verschiebung einer Kolbenstange 32 der
hydraulischen Zylindervorrichtung 30 in eine Schwenkbewegung
des Achsgehäuses 16.
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Spezifischer
ist die obere Radiusstange 40 des Hinterradlenkmechanismus
zwischen den rechten und linken Seitenschienen 12 in solcher
Weise angeordnet, daß der
Scheitel der V-förmigen
Stange 40 schwenkbar über
ein Kugelgelenk 42 mit einem Differentialgehäuse 44 verbunden
ist, das an einem zentralen Abschnitt des Hinterachsgehäuses 16 angeordnet
ist. Weiterhin sind freie Enden der rechten und linken Schenkel
der Stange 40 schwenkbar mit den rechten bzw. linken Seitenschienen 12 über Kugelgelenke 46 verbunden.
Rechte und linke untere Radiusstangen 60, die in Zusammenarbeit
mit L-förmigen
Hebeln 50 einen Hauptteil des bewegungsumwandelnden Mechanismus
bilden, haben jede ein Ende schwenkbar über ein Kugelgelenk mit einem entsprechenden
Träger
verbunden, wobei die Träger am
unteren Teil des Achsgehäuses 16 an
entgegengesetzten Seiten von ihm angeordnet sind, und haben das
andere Ende schwenkbar mit dem fernen Ende des Querarms eines Entsprechenden
der L-förmigen
Hebel 50 über
ein Kugelgelenk verbunden. Der gebogene Abschnitt jedes Hebels 50 ist schwenkbar
mit einem Träger
gekoppelt, der an der entsprechenden Seitenschiene 12 befestigt
ist. Eine Verbindungsstange 70 hat entgegengesetzte Enden über Kugelgelenke
schwenkbar an hintere Enden von Längsarmen der diesbezüglichen
L-förmigen
Hebel 50 gekoppelt.
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Ein
Kolbenschaft 32 der hydraulischen Zylindervorrichtung 30 ist über ein
Kugelgelenk am, beispielsweise, einen Zwischenabschnitt des Längsarmes
des L-förmigen
Hebels 50 an der linken Seite gekoppelt. Ein Zylinder 34 der
Zylindervorrichtung 30 ist auf einem Träger des Fahrgestellrahmens 10 mit Hilfe
eines Kugelgelenks gelagert.
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Der
Hinterradlenkmechanismus weist weiterhin eine Hydraulikpumpe 80 und
ein Regelventil 82 auf, die in 3 gezeigt
sind, und regelt die Versorgung mit hydraulischem Druck von der
Hydraulikpumpe 80 an jede der rechten und linken Zylinderkammern
des Zylinders 34 mit Hilfe des Regelventils 82.
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Zusätzlich zum
Hinterradlenkmechanismus, der wie oben beschrieben konstruiert ist,
weist die Hinterradlenkregelvorrichtung weiterhin, wie in 3 gezeigt,
einen mit einem optischen Puls arbeitenden, kontaktlosen Lenkradwinkelsensor 91 auf,
der z.B. auf einer Lenkwelle 19a angebracht ist, um den
Winkel des Lenkrads zu erfassen, einen Fahrgeschwindigkeitssensor 92 zum
Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Hinterradhubsensor 93 zum
Erfassen der auf die Hinterachse als eine Beladung (bewegliche Ladung)
des Lastwagens ausgeübten Last,
einen Hinterradlenkwinkelsensor 94 zum Erfassen der Hublage
der Kolbenstange 32 der hydraulischen Zylindervorrichtung 30 als
ein Hinterradlenkwinkel und einen Regler 95. In 3 bezeichnet
Bezugszeichen 17 die Vorderräder des Lastwagens, und 19 bezeichnet
das Lenkrad desselben.
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Der
Regler 95 schließt
einen Prozessor mit ein, Speicher, Ein-/Ausgangsschaltungen, usw.
(von denen keiner bzw. keine gezeigt ist), ist an einer Eingangsseite
von sich mit den Sensoren 91 bis 94 verbunden,
und an einer Ausgangsseite von sich mit dem Regelventil 82 des
Hinterradlenkmechanismus verbunden. Der Regler 95 hat die
Funktion, die Betätigung
des Hinterradlenkmechanismus durch Regelung der Betätigung des
Regelventils 82 zu regeln, und die Funktion einen Hinterradlenksollwinkel
festzusetzen.
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Wie
in 4 gezeigt, hat der Regler 95 als den
Hinterradlenkwinkelfestsetzabschnitt einen Vorderradlenkwinkelberechnungsabschnitt 96 und einen
Hinterradlenkwinkelberechnungsabschnitt 97. Der Vorderradlenkwinkelberechnungsabschnitt 96 wird
mit einem durch den Lenkradwinkelsensor 91 erfaßten Lenkradwinkel θH beliefert,
und berechnet einen Vorderradlenkwinkel θf durch Dividieren des Lenkradwinkels θH durch
ein Lenkgetriebeverhältnis N.
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Der
Hinterradlenkwinkelberechnungsabschnitt 97 wird mit dem
Vorderradlenkwinkel θf
beliefert, der in der obigen Weise berechnet ist, sowohl als einer
Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer Beladung W von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 92 bzw.
dem Hinterradhubsensor 93. Der Hinterradlenkwinkelberechnungsabschnitt 97 berechnet
einen Hinterradlenksollwinkel θr,
der einen Winkel des Lenkens in derselben Phasenrichtung darstellt
wie der Vorderradwinkel θf,
und der dem Winkel θf
entspricht, gemäß der Formel θr = G(s) × θf. In der
Formel ist Symbol G(s) eine Übertragungsfunktion,
die ein Ansprechen des Hinterradlenkwinkels θr auf das Vorderradlenkwinkeleingangssignal θf darstellt,
und Symbol s ist ein Laplaceoperator. Vorausgesetzt, die Proportionalkonstante
und die Verzögerungszeitkonstante
sind K bzw. T, ist die Übertragungsfunktion G(s)
durch die Gleichung G(s) = K/(1 + Ts) gegeben.
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Insbesondere
erhält
der Hinterradlenkwinkelberechnungs abschnitt 97 eine der
Beladung W entsprechende Zeitkonstante T, durch Bezug auf eine Beladungs-Zeitkonstanten-Karte.
Wie in 5 im Weg des Beispiels gezeigt wird, ist die Beladungs-Zeitkonstanten-Karte
so festgesetzt, daß die Zeitkonstante
T mit Anwachsen der Beladung W abnimmt. Die Zeitkonstante T wird
veränderlich
z.B. innerhalb eines Bereichs von "0" bis "1,0" festgesetzt.
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Anschließend unterwirft
der Hinterradlenkwinkelberechnungsabschnitt den Vorderradlenkwinkel θf einem
Vezögerungsprozeß erster
Ordnung, wobei er die Zeitkonstante T benutzt. Z.B. ist die Berechnung,
die durch die Gleichung unten angezeigt ist, als der Verzögerungsprozeß erster
Ordnung durchgeführt. θf'(n) = T × θf'(n – 1) + (1 – T) × θf,wobei θF'(n) und θf'(n – 1) in
erster Ordnung verzögerte
Vorderradlenkwinkel darstellen, die in gegenwärtigen bzw. vorausgehenden
Zyklen des Verzögerungsprozesses
erster Ordnung erhalten werden, und auf die des Verzögerungsprozeß erster
Ordnung angewendet worden ist.
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Umstellen
der obigen Gleichung liefert θf'(n) = T(θf'(n – 1) – θf) + θf. Da diese
Gleichung eine Komponente proportional zu (θf'(n – 1) – θf) enthält, entspricht
der in erster Ordnung verzögerte
Vorderradlenkwinkel θf'(n) offensichtlich
der Lenkgeschwindigkeit (Lenkfrequenz) der Vorderräder.
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Dann
erhält,
Bezug nehmend auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Proportionalkonstanten-Karte, der
Hinterradlenkwinkelberechnungsabschnitt 97 eine der Fahrzeuggeschwindigkeit
V entsprechende Proportionalkonstante K. Wie in 6 im
Weg des Beispiels gezeigt, ist die Fahrzeuggeschwindigkeit-Proportionalkonstanten-Karte
so festgesetzt, daß die
Proportionalkonstante K in Mittel- und Hochgeschwindigkeitsbereichen
höher als
eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit, z.B. ungefähr 30 km/h,
mit einem Anwachsen der Fahrzeuggeschwindigkeit V anwächst. Die
Proportionalkonstante K wird veränderlich
innerhalb eines Bereichs von z.B. ungefähr "0" bis "0,3" festgesetzt.
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Weiterhin
erhält
der Hinterradlenkwinkelberechnungsabschnitt 97 einen Hinterradlenksollwinkel θr, durch
Multiplizieren des in erster Ordnung verzögerten Vorderradlenkwinkels θf', der im gegenwärtigen Zyklus
des Verzögerungsprozesses
erster Ordnung erhalten wird, mit der Proportionalkonstanten K.
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Der
Regler 95 als der Regelabschnitt zum Regeln der Betätigung des
Hinterradlenkmechanismus steuert das Regelventil 82 des
Hinterradlenkmechanismus in solcher Weise, daß die Abweichung eines tatsächlichen
Hinterradlenkwinkels θra,
erfaßt von
dem Hinterradlenkwinkelsensor 94, vom Hinterradlenksollwinkel θr Null wird.
Folglich werden die Hinterräder
in derselben Phasenrichtung gelenkt wie die Vorderräder, in
einem dem Vorderradlenkwinkel entsprechenden Winkel.
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Die
Arbeitsweise der Hinterradlenkregelvorrichtung, die wie oben beschrieben
konstruiert ist, wird jetzt erklärt
werden.
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Während der
Fahrt des mit der Hinterradlenkregelvorrichtung ausgerüsteten Lastwagens
werden der Lenkradwinkel θH,
bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit V, bzw. die Beladung W, bzw. der
tatsächliche Hinterradlenkwinkel θra vom Lenkradwinkelsensor 91,
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 92, Hinterradhubsensor 93 und
Hinterradlenkwinkelsensor 94 erfaßt. Der Regler 95 führt, auf
der anderen Seite, periodisch ein Regelprogramm aus, zum Festsetzen
des Hinterradlenksollwinkels und Regeln des Hinterradlenkmechanismus.
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Bei
jedem Zyklus der Durchführung
des in 7 gezeigten Regelprogramms liest der Regler 95 zuerst
die Sensorausgangssignale θH,
V, W und θra (Schritt
S1), und erhält
dann eine Zeitkonstante T, die der Beladung W durch Bezugnehmen
auf die Beladungs-Zeitkonstanten-Karte (5) entspricht,
sowohl wie eine Proportionalkonstante K, die der Fahrzeuggeschwindigkeit
V durch Bezugnehmen auf die Fahrzeuggeschwindigkeits-Proportionalkonstanten-Karte
(6) entspricht (Schritt S2).
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Anschließend berechnet
der Regler 95 den Vorderradlenkwinkel θf durch Dividieren des Lenkradwinkels θH, gelesen
in Schritt S1, durch das Lenkgetriebeverhältnis N. Weiterhin erhält der Regler 95, wobei
er die in Schritt S2 erhaltene Zeitkonstante benutzt, den in Schritt
S3 erhaltenen Vorderradlenkwinkel θf'(n – 1),
der im vorhergehenden Zyklus des Verzögerungsprozesses erster Ordnung
erhalten wird, den in erster Ordnung verzögerten Vorderradlenkwinkel θf'(n) des gegenwärtigen Zyklus,
gemäß der Gleichung θf'(n) = T × θf'(n – 1) + (1 – T) × θf (Schritt S4).
Insbesondere wird der Verzögerungsprozeß erster
Ordnung durch Benutzen der Zeitkonstante T auf den Vorderradlenkwinkel θf ausgeübt. Dann
wird ein Hinterradlenksollwinkel θr durch Multiplizieren des
in erster Ordnung verzögerten
Vorderradlenkwinkel θf'(n) mit der in Schritt
S2 erhaltenen Proportionalkonstante K erhalten (Schritt S5).
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Um
die Betätigung
des Hinterradlenkmechanismus zu regeln, erhält der Regler 95 eine
Abweichung des tatsächlichen
Hinterradlenkwinkels θra, gelesen
in Schritt S1, vom in Schritt S5 erhaltenen Hinterradlenksollwinkel θr. Er leitet
dann ein Regelausgangssignal ab, so daß die Abweichung Null wird. Schließlich übermittelt
er das Regelausgangssignal an das Regelventil 82, um dessen
Betätigung
zu regeln (Schritt S6).
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Wenn
das Regelventil 82 gesteuert wird, wird mit Hochdruck arbeitendes Öl, das der
Hydraulikpumpe 80 entströmt, an die Betreffende der
rechten und linken Zylinderkammern des Zylinders 34 geliefert,
während
das arbeitende Öl
in der anderen Zylinderkammer in den Öltank 84 strömt. Alternativ
werden die auf die rechten und linken Zylinderkammern auf diesbezügliche verschiedene
Werte geregelt. Als Ergebnis wird eine Druckdifferenz zwischen den
beiden Zylinderkammern verursacht, wodurch die Kolbenstange 32 aus
dem Zylinder 34 heraustritt oder sich in ihn zurückzieht.
Insbesondere dehnt sich die Zylindervorrichtung 30 aus
oder zieht sich zusammen. Folglich werden die Hinterräder 18 des
Lastwagens so gelenkt, daß deren
Lenkwinkel abnimmt oder zunimmt.
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Spezifischer
dreht sich, wenn sich die Zylindervorrichtung 30 z.B. ausdehnt,
der L-förmige
Hebel 50 auf der linken Seite in 1 im Uhrzeigersinn;
daher wird die untere Radiusstange 60 auf der linken Seite
in der Figur gegen die Vorderseite des Lastwagens gestoßen. Als
Ergebnis schwenkt das Achsgehäuse 16 um
das Kugelgelenk 42, das am Scheitel der durch die obere
Radiusstange 40 gebildeten V-Form angeordnet ist, und somit werden
die Hinterräder 18 gelenkt.
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Wenn
die Zeit, das Regelprogramm als nächstes auszuführen, nach
der Durchführung
des vorher erwähnten
Schrittes S6 erreicht ist, führt
der Regler 95 wieder das Regelprogramm von 7 von Schritt
S1 aus.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Hinterradlenken, wenn die Beladung des Lastwagens
gering ist, wird der Verzögerungsprozeß erster
Ordnung auf den Vorderradlenkwinkel θf durch Benutzen einer großen Zeitkonstante
ausgeübt.
Daher steigt das Maß für die Ansprechverzögerung des
Hinterradlenkens bezüglich
der Betätigung
des Lenkrads an. Somit ist der Zeitpunkt zum Starten der Hinterradlenkung
verzögert.
Als ein Ergebnis wird die Verringerung der Komponente der Vorderteilwendebewegung des
Lastwagens, die dem Hinterradlenken zugeschrieben wird, unterdrückt, verglichen
mit dem Fall, wo die Hinterräder
zu einem früheren
Zeitpunkt gelenkt werden, und die Vorderteilwendeleistung des Lastwagens
wird verbessert. Weiterhin wird, da die Beladung gering ist, die
Fahrstabilität
des Lastwagens nicht übermäßig gesenkt.
Weiterhin wird, wenn der Fahrer das Lenkrad langsam betätigt, die
Verzögerungszeit
kürzer.
Somit wird die Vorderteilwendeleistung nicht unwesentlich angehoben,
und die Wendestabilität
ist verbessert.
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Andererseits
wird, wenn die Beladung des Lastwagens groß ist, der Verzögerungsprozeß erster Ordnung
ausgeübt,
indem eine kleine Zeitkonstante benutzt wird. Daher ist das Maß für die Ansprechverzögerung der
Hinterradlenkung klein, und der Zeitpunkt für das Ingangsetzen der Hinterradlenkung
ist vorgerückt.
Folglich verringert sich die Komponente der Vorderteilwendebewegung,
wobei sie somit die Fahrgeschwindigkeit verbessert. Weiterhin wird, wenn
der Fahrer das Lenkrad schnell betätigt, die Verzögerungszeit
verlängert,
und somit wird richtige Vorderteilwendeleistung erhalten.
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Die
Proportionalkonstante K wird als Reaktion auf die Fahrgeschwindigkeit
geregelt. Dementsprechend wird die Vorderteilwendeleistung im Mittelgeschwindigkeitsbereich
verbessert, und auch das Ansprechen des Fahrzeugkörpers auf
die Betätigung des
Lenkrads und deren Annäherung
werden im Hochgeschwindigkeitsbereich verbessert.
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Das
Folgende ist eine Beschreibung einer Hinterradlenkregelvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Vorrichtung dieser Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, daß Proportionalkonstante K,
die mit der Übertragungsfunktion
einer Verzögerung
erster Ordnung G(s) = K/(1 + Ts) verbunden ist, die das Hinterradlenkwinkelausgangssignal θr festlegt,
das dem Vorderradlenkwinkeleingangssignal θf entspricht, mit Anwachsen
der Beladung eines Fahrzeugs vergrößert wird. Dies verbessert
dadurch die Fahrzeugfahrstabilität,
wenn das Fahrzeug eine große
Beladung trägt.
In anderer Hinsicht sind die Konstruktion und Arbeitsweise der Vorrichtung
der zweiten Ausführungsform
identisch zu denjenigen der Vorrichtung der ersten Ausführungsform.
Daher ist die Erklärung
der Konstruktion und Arbeitsweise der Vorrichtung teilweise weggelassen.
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In
Verbindung mit dem oben erwähnten Merkmal
speichert ein Speicher im Regler 95 der Vorrichtung eine
Fahrzeuggeschwindigkeits-Beladungs-Proportionalkonstanten-Karte,
wie in 8 im Wege des Beispiels gezeigt. In der Karte
von 8 ist eine Vielzahl von, z.B., vier Fahrzeuggeschwindigkeits-Proportionalkonstanten-Kurven
C1 bis C4 festgesetzt, die vier Belastungen W1 bis W4 (W1 < W2 < W3 < W4) entsprechen.
Wie in der Fahrzeuggeschwindigkeit-Proportionalkonstanten-Karte (6) der
ersten Ausführungsform,
ist jede der Fahrzeuggeschwindigkeits-Proportionalkonstanten-Kurven so festgesetzt,
daß die
Proportionalkonstante K mit Anwachsen der Fahrzeuggeschwindigkeit
V in Mittel- und Hochgeschwindigkeitsbereichen über einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit
von, z.B., ungefähr
30 km/h ansteigt. Weiterhin sind die vier Fahrzeuggeschwindigkeits-Proportionalkonstanten-Kurven
C1 bis C4 so festgesetzt, daß wenn
mit einer größeren Beladung
verbundene Kurve einen größeren Wert
für die
Proportionalkonstante K bezüglich
einer identischen Fahrzeuggeschwindigkeit spezifiziert. Insbesondere ändern sich,
gemäß den Kurven
C1 bis C4, die mit den Beladungen W1 bis W4 verbunden sind, die
Werte der Proportionalkonstanten K diesbezüglich innerhalb Bereichen von
ungefähr "0" bis "0,1",
ungefähr "0" bis "0,15",
ungefähr "0" bis "0,25" und
ungefähr "0" bis "0,3" mit Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit V.
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Der
Hauptpunkt in der Arbeitsweise mit dieser Ausführungsform übereinstimmenden Vorrichtung
liegt darin, daß eine
Proportionalkonstante, wenn der Hinterradlenksollwinkel durch den
Regler 95 festgesetzt wird, in Übereinstimmung sowohl mit der
Fahrzeuggeschwindigkeit V als auch der Ladung W berechnet wird.
In diesem Fall wird, wenn der erfaßte Wert der Beladung W in
den Bereich zwischen Wi und Wi + 1 (i = 1, 2 oder 3) fällt, ein
Interpolationsverfahren, das auf den Kurven Ci und Ci + 1 basiert, ausgeführt. Dadurch
wird eine Proportionalkonstante K erhalten, die sowohl der Beladung
W als auch der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht. In anderer Hinsicht
ist die Arbeitsweise der Vorrichtung identisch mit der vorher erklärten, die
die Vorrichtung der ersten Ausführungsform
betrifft.
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Kurz
zusammengefaßt übt der Regler 95 einen
Verzögerungsprozeß erster
Ordnung auf den Vorderradlenkwinkel θf aus, der aus dem Lenkradwinkel θ4 berechnet wird, wobei er die der Beladung W
entsprechende Zeitkonstante T benutzt. Er multipliziert dann den
Vorderradlenkwinkel θf', der dadurch den
Verzögerungsprozeß erster
Ordnung erhalten wird, mit der Proportionalkonstante K, die wie
oben beschrieben abgeleitet wird, um einen Hinterradlenksollwinkel θr zu erhalten.
Dann regelt der Regler 95 die Betätigung des Regelventils 82 in
solcher Weise, daß die
Abweichung des. tatsächlichen
Hinterradlenkwinkel θra
vom Hinterradlenksollwinkel θr
Null wird, wobei er dadurch die Hinterräder 18 lenkt.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Hinterradlenken wird, wenn die Beladung des Lastwagens klein
ist, der Verzögerungsprozeß erster
Ordnung auf den Vorderradlenkwinkel θf ausgeübt, durch Benutzen einer großen Zeitkonstanten
T. Dadurch wird der Zeitpunkt zum Starten des Hinterradlenkens verzögert, und
die Vorderteilwendeleistung des Lastwagens wird verbessert. Weiterhin
verringert sich, da die Proportionalkonsante K auf einen kleinen
Wert festgesetzt wird, das Lenkwinkelverhältnis der Vorder- und Hinterräder, und
damit der Hinterradlenkwinkel. Andererseits wird, wenn die Beladung
des Lastwagens groß ist,
der Verzögerungsprozeß erster Ordnung
durchgeführt,
indem eine kleine Zeitkonstante T verwendet wird, wodurch der Zeitpunkt
zum Einleiten der Hinterradlenkung vorgerückt wird, und die Fahrstabilität des Fahrzeugs
verbessert wird. Weiterhin wächst,
da die Proportionalkonstante K auf einen großen Wert festgesetzt wird,
der Hinterradlenkwinkel an.
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Als
Ergebnis werden Veränderungen
in den Fahrzeugarbeitsweisecharakteristiken als Reaktion auf die
Größe der Beladung
ausgeglichen, und somit ist die Fahrzeugstabilität gewährleistet.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen ersten
und zweiten Ausführungsformen
beschränkt,
und kann auf verschiedene Weisen abgeändert werden.
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Zum
Beispiel kann, obwohl die vorangehende Beschreibung der ersten und
zweiten Ausführungsformen
auf der Annahme basiert, daß die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung an einem Lastwagen angebracht
ist, dessen Gesamtgewicht und somit dessen Verhalten sich stark
in Abhängigkeit
davon, ob der Lastwagen Güter
befördert
oder nicht (d.h. eine Ladung), die vorliegende Erfindung auf verschiedene
Typen von anderen Kraftfahrzeugen als einem Lastwagen angewendet
werden, so wie z.B. ein Auto.
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Bei
den vorhergehenden Ausführungsformen
wird die auf die Hinterachse des Fahrzeugs wirkende Last als die
Beladung W erfaßt
unter Betrachtung des Phänomens,
daß die
Arbeitsweisenstabilität zur
selben Zeit, wenn die Ladung auf der Vorder- oder Hinterseite der
Ladefläche
verstaut wird, ähnlich derjenigen
zur selben Zeit ist, wenn die Beladung klein bzw. groß ist. Statt
dessen kann die Beladung W durch die Ergebnisse der Erfassung der
Lasten festgestellt werden, die auf die Vorder- bzw. Hinterachse wirken.
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Weiterhin
kann die Beladung in folgender Weise erfaßt werden: Zuerst werden in
Sensorausgangssignale von n Lastsensoren (in 9 mit 981, 982, ..., 98n bezeichnet, die an den einzelnen Sitzen oder
an verschiedenen Teilen der Ladefläche eines Fahrzeugs angebracht
sind, z.B. zum Regler 95 geliefert. Daraufhin erhält der Regler 95 ein
gegenwärtiges
Ladegewicht, das auf den n Sensorausgangssignalen basiert, und berechnet
dann, als Beladung W, einen Lastfaktor (%) gleich dem Verhältnis des
gegenwärtigen
Ladegewichts zu der vorgeschriebenen Ladekapazität des Fahrzeugs. In diesem
Fall wird die mit dem Verzögerungsprozeß erster
Ordnung des Vorderradlenkwinkels verbundene Zeitkonstante T so festgesetzt,
daß sie
mit einem Zunehmen des Lastfaktors abnimmt. Auch die Proportionalkonstante K
wird so festgesetzt, daß sie
mit einem Zunehmen des Lastfaktors, wenn nötig, zunimmt.
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Bei
den vorangehenden Ausführungsformen ist
die Beladungs-Zeitkonstanten-Karte so festgesetzt, daß die Zeitkonstante
T mit einem Anwachsen der Ladung W linear abnimmt. Jedoch kann sie
in solch einer Weise festgesetzt werden, daß die Zeitkonstante T entlang
einer Kurve abnimmt. Aus den oben beschriebenen Ausführungsformen
der gegenwärtigen
Erfindung ist ersichtlich, daß die
vorliegende Erfindung abgeändert
werden kann, wie es beim Durchschnittsfachmann vorkommen könnte, ohne vom
Geist und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
die allein durch die beigefügten
Ansprüche
definiert werden sollten. Alle solche Abänderungen, wie sie für den Durchschnittsfachmann
offensichtlich wären,
sollten nicht als Verlassen des Geistes und des Schutzbereichs der
Erfindung betrachtet werden, und sollten innerhalb des Schutzbereichs,
wie allein durch die beigefügten
Ansprüche
definiert, eingeschlossen werden.