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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum
Veranschlagen bzw. Berechnen eines Rutschwinkels eines
Räderfahrzeugs für das Steuern eines Aufhängungssystems
und/oder eines Hinterrad-Lenkmechanismus bei einem
Vierradlenksystem.
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In der älteren japanischen Patentanmeldung No. 60-191876
wurde ein Hinterrad-Lenkmechanismus vorgeschlagen, dessen
Funktion entsprechend einem Rutschwinkel des Räderfahrzeugs
gesteuert wird, um die Stabilität bei dem Lenkvorgang zu
verbessern. In dem Hinterrad-Lenkmechanismus sind mehrere
Arten von Sensoren vorgesehen, um die jeweiligen Lenkwinkel
der Vorderräder und der Hinterräder, eine
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, ein Gewicht des Fahrzeugs
und eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen, und
ein Computer ist dazu ausgelegt, aufgrund der die
Lenkwinkel, die Fahrgeschwindigkeit, das Gewicht und die
Giergeschwindigkeit anzeigenden Eingabedaten eine
Bedingungsgleichung zu lösen, um einen Rutschwinkel des
Fahrzeugs zu veranschlägen. Dag Ausstatten mit diesen
verschiedenartigen Sensoren verringert die Produktivität des
Lenkmechanismus und der Zeitaufwand für das Berechnen der
Gleichung wird groß, weil eine große Datenmenge zu berechnen
ist.
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Eine primäre Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische
Steuereinrichtung zu schaffen, die dazu geeignet ist, für
das Steuern eines Aufhängungssystems und/oder eines
Hinterrad-Lenkmechanismus bei einem Vierradlenksystem einen
Rutschwinkel des Fahrzeugs allein nach den vier
Grundrechenarten aus den mittels gleichartiger
Radgeschwindigkeitssensoren erfaßten Drehzahlen der vorderen
und hinteren Räder zu berechnen.
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Eine sekundäre Aufgabe der Erfindung ist es, eine
elektrische Steuereinrichtung für das Aufhängungssystem des
Fahrzeugs zu schaffen, die zum Steuern eines
Verteilungsverhältnisses der Rollsteifigkeit an den vorderen
und hinteren Rädern entsprechend dem berechneten
Rutschwinkel des Fahrzeugs geeignet ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische
Steuereinrichtung für den Hinterrad-Lenkmechanismus zu
schaffen, die es im weiteren ermöglicht, aus den mittels der
Radgeschwindigkeits sensoren erfaßten Drehzahlen eine
Giergeschwindigkeit und eine Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs zu veranschlagen, um entsprechend der
veranschlagten Fahrgeschwindigkeit einen in bezug auf den
berechneten Rutschwinkel und die Giergeschwindigkeit
optimalen Hinterrad-Lenkwinkel zu berechnen.
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Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zum Veranschlagen
eines Rutschwinkels bei einem Räderfahrzeug mit einem Satz
von Vorderrädern und einem Satz von Hinterrädern geschaffen,
die eine Radgeschwindigkeits-Meßeinrichtung, die die
jeweiligen Drehgeschwindigkeiten der Räder erfaßt, um
Radgeschwindigkeitssignale zu erzeugen, welche jeweils die
erfaßten Drehgeschwindigkeiten der Räder anzeigen, und eine
auf die Radgeschwindigkeitssignale ansprechende Einrichtung
zum Berechnen einer ersten Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern und einer
zweiten Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den linken und
den rechten Rädern und zum Berechnen eines Verhältisses der
ersten Geschwindigkeitsdifferenz in bezug auf die zweite
Geschwindigkeitsdifferenz für das Veranschlagen des
berechneten Verhältnisses als Rutschwinkel des Fahrzeuges
aufweist.
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Zum Steuern der Fahrzeugaufhängung weist die Einrichtung
ferner eine Einrichtung zum Steuern eines
Verteilungsverhältnisses der Rollsteifigkeit an den
Vorderrädern und den Hinterrädern entsprechend dem
veranschlagten Rutschwinkel des Fahrzeugs auf. Falls das
Fahrzeug mit einem Vorderrad-Lenkmechanismus ausgestattet
ist, der mit einem Hinterrad-Lenkmechanismus zusammenwirken
kann, weist die Einrichtung für die
Rutschwinkelveranschlagung ferner eine Einrichtung zum
Berechnen einer Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs aus einer
zweiten Differenz zwischen den Geschwindigkeiten des linken
und rechten Rades, eine auf die Raddrehzahlsignale
ansprechende Einrichtung zum Berechnen eines Mittelwertes
der erfaßten Drehzahlen der Räder für das Ansetzen des
berechneten Mittelwertes als Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs und eine Einrichtung auf, die zum Steuer des
Hinterrad-Lenkmechanismus einen bezüglich des veranschlagten
Rutschwinkels und der berechneten Giergeschwindigkeit
optimalen Hinterrad-Lenkmechanismus entsprechend der
angesetzten Fahrgeschwindigkeit berechnet.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Darlegung,
wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun als
Beispiel auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in
denen
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Fig. 1(a) und 1(b) eine elektrische
Steuereinrichtung für Aufhängungsmechanismen in einem
Räderfahrzeug darstellen,
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Fig. 2 eine Schnittansicht eines der in Fig.
1(a) gezeigten Aufhängungsmechanismen ist,
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Fig. 3 ein Ablaufdiagramm ist, das ein durch
einen Mikrocomputer in der in Fig. 1(b) gezeigten
elektrischen Steuereinrichtung auszuführendes Steuerprogramm
veranschaulicht,
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Fig. 4 eine grafische Darstellung ist, die ein
Verteilungsverhältnis der Rollsteifigkeit in bezug auf einen
Rutschwinkel des Fahrzeugs zeigt,
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Fig. 5 eine schematische Darstellung einer
Anordnung der vorderen und hinteren Räder im Fahrzeug ist,
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Fig. 6 einen Rutschwinkel und eine
Giergeschwindigkeit in bezug auf Drehzahlen des vorderen und
des hinteren Rades zeigt,
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Fig. 7 eine Giergeschwindigkeit in bezug auf die
Drehzahlen des linken und des rechten Rades zeigt,
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Fig. 8 eine Lenkungscharakteristik in bezug auf
einen Rutschwinkel veranschaulicht,
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Fig. 9 ein Blockschaltbild einer
Schaltungsausstattung der in Fig. 1(b) gezeigten
elektrischen Steuereinrichtung ist,
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Fig. 10(a) und 10(b) eine elektrische
Steuereinrichtung für einen Hinterrad-Lenkmechanismus in
einem Räderfahrzeug zeigen,
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Fig. 11 ein Ablaufdiagramm eines durch einen
Mikrocomputer in der in Fig. 10(b) gezeigten elektrischen
Steuereinrichtung auszuführenden Steuerprogramms ist,
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Fig. 12 eine grafische Darstellung ist, die
einen Giergeschwindigkeitskoeffizienten und einen
Rutschwinkelkoeffizienten in bezug auf eine mittlere
Geschwindigkeit der vorderen und hinteren Räder des in Fig.
10(a) dargestellten Fahrzeugs zeigt,
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Fig. 13 ein Blockschaltbild einer
Schaltungsausstattung der in Fig. 10(b) gezeigten
elektrischen Steuereinrichtung ist,
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Fig. 14(a) und 14(b) eine andere elektrische
Steuereinrichtung für den in Fig. 14(a) dargestellten
Hinterrad-Lenkmechanismus zeigen,
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Fig. 15 ein Abläufdiagramm eines durch einen
Mikrocomputer in der in Fig. 14(b) gezeigten elektrischen
Steuereinrichtung auszuführenden Steuerprogramms ist,
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Fig. 16 eine grafische Darstellung ist, die
einen Vorderrad-Lenkwinkel-Koeffizienten und einen ersten
und einen zweiten Giergeschwindigkeitskoeffizienten in bezug
auf eine mittlere Geschwindigkeit der vorderen und hinteren
Räder des Fahrzeugs zeigt, und
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Fig. 17 ein Blockschaltbild einer
Schaltungsausstattung der in Fig. 14(b) gezeigten
elektrischen Steuereinrichtung ist.
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen ist in Fig. 1(a)
schematisch ein Räderfahrzeug dargestellt, dessen
Aufhängungsmechanismen A1 bis A4 zum Abstützen jeweiliger
Achslagerelemente von vorderen und hinteren Rädern FW1, FW2,
RWl und RW2 die in einen Karrosserieaufbau BD des Fahrzeugs
auf die in Fig. 2 dargestellte Weise gestaltet sind. Der
Aufhängungsmechanismus A1 für das Vorderrad FW1 enthält
einen Aufhängungsarm 15, der an einem Ende drehbar mit dem
Fahrzeugaufbau BD und am anderen Ende mit einem Gelenkarm 11
des Vorderrades FW1 verbunden ist, ein oberes Trägerteil 21,
das an einer über dem Aufhängungsarm 15 liegenden Stelle
drehbar an dem Fahrzeugaufbau BD befestigt ist, eine
zwischen dem Aufhängungsarm 15 und dem Trägerteil 21
angeordnete Aufhängungsfeder 25 und einen Hydraulikzylinder
41, dessen Gehäuse an dem Fahrzeugaufbau BD befestigt ist und in
dem ein Kolben 35 enthalten ist, der über eine Kolbenstange
31 mit dem Aufhängungsarm 15 verbunden ist. Auf diese Weise
ist der Fahrzeugaufbau BD durch den Druck in dem
Hydraulikzylinder 41 und die Federkraft der Aufhängungsfeder
25 an dem Aufhängungsarm 15 abgestützt. Die
Aufhängungsmechanismen A2 bis A4 des Vorderrades FW2 und der
Hinterräder RW1 und RW2 sind mit Aufhängungsarmen 16 bis 18,
Aufhängungsfedern 26 bis 28 und Hydraulikzylindern 42 bis 44
auf gleiche Weise wie der Aufhängungsmechanismus A1
aufgebaut.
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Die Fluidkammern der Hydraulikzylinder 41 bis 44 sind
jeweils mit elektrisch betätigten Druckregelventilen 45 bis
48 verbunden, die an ihren Einlässen an eine Hydraulikpumpe
P und an ihren Auslässen an einen Fluidvorratsbehälter R
angeschlossen sind, um entsprechend einem daran angelegten
elektrischen Steuersignal den Druck in den
Hydraulikzylindern 41 bis 44 zu steuern. In
Umgehungsleitungen der Druckregelventile 45 bis 48 sind
jeweils elektromagnetische Umschaltventile 51 bis 55
angeordnet, die bei ihrer Erregung öffnen und bei ihrer
Aberregung schließen.
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Ein Vorderrad-Lenkmechanismus B1 des Fahrzeugs enthält eine
querliegende Zahnstange 57, die an ihren einander
gegenüberliegenden Enden betrieblich über Spurstangen 55 und
56 und Gelenkarme 11 und 12 mit den Vorderrädern FW1 und FW2
verbunden ist. Die Zahnstange 57 ist zur axialen Versetzung
entsprechend einer Drehung eines Lenkrades 62 funktionell
über ein Ritzel 58 und eine Lenkachse 61 mit dem Lenkrad 62
verbunden. Gemäß der Darstellung in Fig. 1(a) und 1(b) hat
eine elektrische Steuereinrichtung C zum Steuern der
Aufhängungsmechanismen A1 bis A4 einen Mikrocomputer 74, der
einen Festspeicher ROM 74b, einen Zentraleinheit CPU 74c,
einen Schreib/Lesespeicher RAM 74d und eine
Eingabe/Ausgabeeinheit I/O 74e enthält, die miteinander über eine
Busleitung 74a verbunden sind. Der Festspeicher 74b ist zum
Speichern eines durch ein Ablaufdiagramm in Fig. 3
dargestellten Steuerprogramms und von in Fig. 4 gezeigten
Tabellendaten ausgebildet. Das Steuerprogramm ist zum
Steuern der Aufhängungsmechanismen A1 bis A4 ausgelegt und
die Tabellendaten sind zum Bestimmen eines jeweiligen
Verteilungsverhältnisses der Rollsteifigkeit an den vorderen
und hinteren Rädern in bezug auf einen veranschlagten
Rutschwinkel des Fahrzeugs ausgelegt. Die Zentraleinheit 74c
ist zum Ausführen des Steuerprogramms gestaltet und der
Schreib/Lesespeicher 74d ist zum vorübergehetiden Speichern
von Variablen gestaltet, die für das Ausführen des
Steuerprogramms erforderlich sind.
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Die Eingabe/Ausgabeeinheit 74e des Computers 74 ist mit
Radgeschwindigkeitssensoren 70 bis 73 über einen
Analoge-Digital- A/D-Umsetzer 75 und mit Hydraulikdrucksensoren 77,
78 und 81, 82 verbunden. Gemäß Fig. 1(a) sind die
Radgeschwindigkeitssensoren 70 bis 73 dazu gestaltet, die
jeweilige Drehzahl der Räder FW1, FW2 und RW1, RW2 zu
erfassen, um analoge Spannungssignale VFLa, VFRa, VRLa und
VRRa zu erzeugen, die jeweils die erfaßte Drehzahl der Räder
anzeigen. Der A/D-Umsetzer 75 setzt die analogen
Spannungssignale in digitale Radgeschwindigkeitssignale VFL,
VFR und VRL, VRR um. Die Drucksensoren 77, 78 und 81, 82
sind jeweils an den Auslässen der Druckregelventile 45 bis
48 angeordnet, um den jeweils an den Hydraulikzylindern 41
bis 44 aufgebrachten Hydraulikdruck P1 bis P4 zu erfassen
und jeweils den erfaßten Hydraulikdruck P1 bis P4 anzeigende
elektrische Signale abzugeben. An die Eingabe/Ausgabeeinheit
74e des Computers 74 sind Treiberschaltungen 83 bis 86 und
eine Erregungsschaltung 87 angeschlossen. Die
Treiberschaltungen 83 bis 86 sind zum Speichern von
Steuerdaten, die daran aus dem Computer 74 angelegte
optimale Hydraulikdruckwerte P1* bis P4* darstellen, und zum
Anlegen von dem optimalen Hydraulikdruck P1* bis P4*
anzeigenden elektriscben Steuersignalen an die
Druckregelventile 45 bis 48 ausgelegt. Die
Erregungsschaltung 87 ist zum Erregen oder Aberregen der
Umschaltventile 51 bis 54 entsprechend aus dem Computer 74
angelegten Daten ausgelegt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel werden aus den mittels der
Radgeschwindigkeitssensoren 70 bis 73 erfaßten
Radgeschwindigkeiten ein Rutschwinkel β und eine
Giergeschwindigkeit r des Fahrzeugs auf die folgende Weise
berechnet. Dabei ist der Schlupfwinkel β ein Winkel der
Fahrtrichtung des Fahrzeugs in bezug auf die Geradeaus-
Richtung des Fahrzeugaufbaus und die Giergeschwindigkeit r
bedeutet einen Drehwinkel des Fahrzeugs um eine durch den
Schwerpunkt des Fahrzeugs verlaufende vertikale Achse. In
Fig. 5 sind der Achsabstand und die Spurweite des Fahrzeugs
jeweils mit L und T bezeichnet und die Drehzahlen der Räder
sind jeweils mit VFL, VFR und VRL, VRR angegeben. Nimmt man
an, daß die Drehzahlen des vorderen und des hinteren Rades
an der rechten Seite des Fahrzeugs durch VFr und VRr gemäß
Fig. 6 dargestellt sind, so ist der Rutschwinkel β des
Fahrzeugs in bezug auf die Giergeschwindigkeit r des
Fahrzeugs durch die folgenden Gleichungen gegeben:
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β r = VFr - VRr/L ...(1)
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β = VFr - VRr/L 1/r ...(2)
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Nimmt man an, daß die Drehzahlen des linken und rechten
Vorderrades oder Hinterrades des Fahrzeugs gemäß Fig. 7
durch VLt und VRt dargestellt sind, so ist die
Giergeschwindigkeit r des Fahrzeugs durch die folgenden
Gleichungen gegeben:
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T r = VRt - VLt ...(3)
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r = VRt - VLt/T ...(4)
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wobei die Giergeschwindigkeit r positiv wird, wenn das
Fahrzeug nach links fährt, und negativ wird, wenn das
Fahrzeug nach rechts fährt.
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Zum Berechnen des Rutschwinkels β wird die Gleichung (4) in
die Gleichung (2) folgendermaßen eingesetzt:
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β = VFr - VRr/L T/VRt - VLt ...(5)
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Somit werden der jeweilige Mittelwert der
Drehgeschwindigkeiten VFr, VRr des vorderen und hinteren
Rades und der jeweilige Mittelwert der Drehgeschwindigkeiten
VLt, VRt des linken und rechten Rades nach folgenden
Gleichungen berechnet:
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VFr = 1/2 (VFL + VFR) ...(6)
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VRr = 1/2 (VRL + VRR) ...(7)
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VLt = 1/2 (VFL + VRL) ...(8)
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VRt = 1/2 (VFR + VRR) ...(9)
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Als Ergebnis wird die Gleichung (5) folgendermaßen
dargestellt:
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β = T/L VFL+VFR-VRL-VRR/VFR+VRR-VFL-VRL ...(10)
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der
Rutschwinkel β allein mit den vier Grundrechenarten aus dem
Achsabstand L, der Spurweite T und den Drehgeschwindigkeiten
VFL, VFR, VRL und VRR der Räder berechnet werden kann.
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Bei der Gleichung (10) wird der Rutschwinkel β positiv, wenn
der Fahrzeugaufbau nach links schwenkt, und negativ, wenn
der Fahrzeugaufbau nach rechts schwenkt. Falls die Gleichung
(10) folgendermaßen abgeändert wird:
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β&sub0; = T/L VFR+VFL-VRR-VRL/VFR+VRR-VFL-VRL ...(11)
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dann stellt der Rutschwinkel β&sub0; einen Winkel in
Innenrichtung bezüglich der Schwenkrichtung dar, wenn er
positiv wird, und einen Winkel in Außenrichtung bezüglich
der Schwenkrichtung , wenn er negativ wird. Dies
bedeutet, daß das Fahrzeug in bezug auf eine Wendekreismitte
P&sub0; zur Untersteuerung tendiert, wenn der Rutschwinkel β&sub0;
positiv ist, und in bezug auf eine Wendekreismitte P&sub1; zur
Übersteuerung tendiert, wenn der Rutschwinkel β&sub0; negativ ist
(siehe Fig. 8). Außerdem tendiert das Fahrzeug zur
Übersteuerung, wenn das Verteilungsverhältnis der
Rollsteifigkeit an den Hinterrädern höher als an den
Vorderrädern ist, und zur Untersteuerung, wenn das
Verteilungsverhältnis der Rollsteifigkeit an den
Vorderrädern höher als dasjenige an den Hinterrädern ist. Um
das Lenkungsverhalten des Fahrzeugs neutral zu machen, wird
das Verteilungsverhältnis der Rollsteifigkeit gemäß der
Darstellung in Fig. 4 entsprechend dem Rutschwinkel ß&sub0;
gesteuert. D.h., das Verteilungsverhältnis KGRR der
Rollsteifigkeit an den Hinterrädern wird vergrößert, wenn
das Fahrzeug bei positivem Rutschwinkel β&sub0;
zur
Untersteuerung tendiert, während das Verteilungsverhältnis
KGRF der Rollsteifigkeit an den Vorderrädern vergrößert
wird, wenn das Fahrzeug bei negativem Rutschwinkel β&sub0; zur
Übersteuerung tendiert.
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Nachstehend wird die Funktion der elektrischen
Steuereinrichtung C unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm
in Fig. 3 beschrieben. Nimmt man an, daß zum Starten des
Fahrzeugs ein (nicht gezeigter) Zündschalter geschlossen
ist, so wird von der Zentraleinheit 74c bei einem Schritt
100 eine Anfangseinstellung von Variablen für das Steuern
der Aufhängungsmechanismen vorgenommen und ein
Ausgangssignal für das Schalten der Erregungsschaltung 87
abgegeben. Wenn die Erregungsschaltung 87 eingeschaltet ist,
werden die elektromagnetischen Umschaltventile 51 bis 54
abgeregt. Auf diese Weise werden die Umschaltventile 51 bis
54 geschlossen, um den Durchfluß von aus den
Hydraulikzylindern 41 bis 44 abgelassener
Hydraulikflüssigkeit in den Fluidvorratsbehälter R zu
unterbrechen. Nach dieser Anfangseinstellung bei dem Schritt
100 führt die Zentraleinheit 74c wiederholt die Prozesse bei
Schritten 200 bis 500 aus, um gemäß der Gleichung (11) einen
Schlupfwinkel β&sub0; zu berechnen, so daß das
Verteilungsverhältnis der Rollsteifigkeit an den
Vorderrädern und den Hinterrädern entsprechend dem
Rutschwinkel β&sub0; auf einen optimalen Wert gesteuert wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zum Steuern des
Verteilungsverhältnisses der Rollsteifigkeit an den Rädern
der Druck in den Hydraulikzylindern 41 bis 44 erhöht der
verringert. Zu diesem Zweck werden für die Hydraulikzylinder
41 bis 44 optimale Druckwerte P1* bis P4* derart berechnet,
daß das Verteilungsverhältnis der Rollsteifigkeit
entsprechend dem Rutschwinkel β&sub0; gesteuert wird, und den
Treiberschaltungen 83 bis 86 werden die optimalen Druckwerte
P1* bis P4* darstellende elektrische Steuersignale
zugeführt, um die Druckregelventile 45 bis 48 derart zu
steuern, daß der Druck in den Hydraulikzylindern 41 bis 44
der jeweilige optimale Druck P1* bis P4* wird. Der Druck in
den Hydraulikzylindern 41 bis 44 wird durch die
Drucksensoren 77, 78 und 81, 82 erfaßt. Falls der erfaßte
Druck höher als der optimale Druck P1* bis P4* ist, beendet
die Zentraleinheit 74c das Abarbeiten des Steuerprogramms.
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Nimmt man an, daß das Fahrzeug geradeaus fährt, werden bei
dem Schritt 200 des Programms der Zentraleinheit 74c die
digitalen Radgeschwindigkeitssignale für die Drehzahlen VFL,
VFR, VRL und VRR über den A/D-Umsetzer 75 und die
Eingabe/Ausgabeeinheit 74e zur vorübergehenden Speicherung in dem
Schreib/Lesespeicher 74d zugeführt. Bei dem nachfolgenden
Schritt 300 ermittelt die Zentraleinheit 74c, ob der Nenner
(VFR - VFL + VRR - VRL) der Gleichung (11) "0" ist oder
nicht. Während der Geradeausfahrt des Fahrzeugs ermittelt
die Zentraleinheit 74c bei dem Schritt 300 die Antwort
"NEIN" und bewirkt das Fortschreiten des Programms zu dem
Schritt 320. Darauffolgend wird von der Zentraleinheit 74c
bei dem Schritt 320 ein Rutschwinkel β&sub0; des Fahrzeugs auf
"0" gesetzt und bei dem Schritt 400 aufgrund der in Fig. 4
dargestellten Tabellendaten das Auslesen von optimalen
Hydraulikdruckwerten P1* bis P4* bezüglich des Rutschwinkels
β&sub0; vorgenommen. In diesem Fall werden die optimalen
Hydraulikdruckwerte P1* bis P4* jeweils als
Anfangseinstellungswert ausgelesen, da der Rutschwinkel β&sub0;
"0" ist. Bei dem nachfolgenden Schritt 500 führt die
Zentraleinheit 74c die optimalen Hydraulikdruckwerte P1* bis
P4* den Treiberschaltungen 83 bis 86 zu. Auf diese Weise
werden die Treiberschaltungen 83 bis 86 zum Erregen der
Druckregelventile 45 bis 48 in der Weise betrieben, daß der
Druck in den Hydraulikzylindern 41 bis 44 auf die optimalen
Hydraulikdruckwerte P1* bis P4* eingeregelt und auf diesen
gehalten wird. Infolgedessen werden die
Verteilungsverhältnisse der Rollsteifigkeit an den vorderen
und hinteren Rädern jeweils als Anfangseinstellwerte gemäß
Fig. 4 eingestellt.
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Wenn das Lenkrad 62 nach links oder rechts gedreht wird,
drehen die Innenräder mit einer geringeren Geschwindigkeit
als die Außenräder, da der Wenderadius der Innenräder
kleiner als derjenige der Außenräder wird, und die
Vorderräder drehen mit einer höheren Geschwindigkeit als die
Hinterräder, da der Wenderadius der Vorderräder größer als
derjenige der Hinterräder wird. In diesem Fall wird von der
Zentraleinheit 74c bei dem Schritt 300 die Antwort "JA"
ermittelt und das Fortschreiten des Programms zu dem Schritt
310 herbeigeführt. Somit berechnet die Zentraleinheit 74c
bei dem Schritt 310 einen momentanen Rutschwinkel β&sub0; des
Fahrzeugs auf die nachstehend beschriebene Weise. Bei einem
Anfangszustand der Kurvenfahrt berechnet die Zentraleinheit
74c einen momentanen Rutschwinkel β&sub0; des Fahrzeugs aufgrund
der Gleichung (11) als einen positiven Wert. Wenn der
momentane Rutschwinkel β&sub0; positiv ist, wird gemäß Fig. 4 das
Verteilungsverhältnis KGRR der Rollsteifigkeit an den
Hinterrädern größer als das Verteilungsverhältnis KGRF an
den Vorderrädern. Infolgedessen werden bei dem Schritt 400
die optimalen Hydraulikdruckwerte P3*, P4* für die
Hydraulikzylinder 43, 44 neu eingestellt, um als ein
größerer Wert als die Werte P1*, P2* für die
Hydraulikzylinder 41, 42 ausgelesen zu werden. Somit führt
die Zentraleinheit 74c den Treiberschaltungen 83 bis 86 für
das Steuern der Druckregelventile 45 bis 48 elektrische
Steuersignale für die neuen optimalen Hydraulikdruckwerte
P1* bis P4* zu.
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Wenn im Ansprechen auf die elektrischen Steuersignale aus
der Zentraleinheit 74c die Treiberschaltungen 83 bis 86
betrieben werden, werden die Druckregelventile 45, 46 für
die vorderen Aufhängungsmechanismen A1, A2 zu einer
Fluidverbindung zwischen den Hydraulikzylindern 41, 42 und
dem Fluidvorratsbehälter R betätigt, so daß der Druck in den
Hydraulikzylindern 41, 42 derart vermindert wird, daß er den
neuen optimalen Hydraulikdruckwerten P1*, P2* entspricht,
während die Druckregelventile 47, 48 für die hinteren
Aufhängungsmechanismen A3, A4 zu einer Fluidverbindung
zwischen den Hydraulikzylindern 43, 44 und der
Hydraulikpumpe P betätigt werden, so daß der Druck in den
Hydraulikzylindern 43, 44 erhöht wird, damit er den neuen
optimalen Hydraulikdruckwerten P3*, P4* entspricht.
Infolgedessen werden die Verteilungsverhältnisse KGRF, KGRR
der Rollsteifigkeit an den Vorderrädern und den Hinterrädern
gemäß Fig. 4 entsprechend dem positiven Rutschwinkel β&sub0;
gesteuert. Bei diesem Zustand, bei dem das
Verteilungsverhältnis KGRR der Rollsteifigkeit an den
Hinterrädern höher als an den Vorderrädern ist, wird das
Fahrzeug zu einer Übersteuerung gesteuert und der
Rutschwinkel β&sub0; wird durch diese Gegenkopplung auf die
vorstehend beschriebene Weis verringert.
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Wenn das Fahrzeug bei dem Lenkvorgang zur Übersteuerung
tendiert, wird der Wenderadius der Vorderräder kleiner als
derjenige der Hinterräder. In diesem Fall wird der von der
Zentraleinheit 74c bei dem Schritt 310 berechnete momentane
Rutschwinkel β&sub0; zu einem negativen Wert. Infolgedessen wird
gemäß Fig. 4 das Verteilungsverhältnis KGRF an den
Vorderrädern größer als an den Hinterrädern und es werden
dadurch die optimalen Hydraulikdruckwerte P1*, P2* für die
Hydraulikzylinder 41, 42 derart erneuert, daß sie als ein
größerer Wert als die optimalen Hydraulikdruckwerte P3*, P4*
für die Hydraulikzylinder 43, 44 ausgelesen werden. Somit
führt die Zentraleinheit 74c über die Eingabe/Ausgabeeinheit
74e den Treiberschaltungen 83 bis 86 zum Steuern der
Druckregelventile 45 bis 48 die elektrischen Steuersignale
für die neuen optimalen Hydraulikdruckwerte P1* bis P4* zu.
Wenn die Treiberschaltungen 83 bis 86 in Betrieb gesetzt
sind, werden die Druckregelventile 45, 46 für die vorderen
Aufhängungsmechanismen A1, A2 zu einer Fluidverbindung
zwischen den Hydraulikzylindern 41, 42 und der
Hydraulikpumpe P betätigt, so daß der Druck in den
Hydraulikzylindern 41, 42 erhöht wird, damit er den neuen
optimalen Hydraulikdruckwerten P1*, P2* entspricht, während
die Druckregelventile 47, 48 für die hinteren
Aufhängungsmechanismen A3, A4 zu einer Fluidverbindung
zwischen den Hydraulikzylindern 43, 44 und dem
Fluidvorratsbehälter R betätigt werden, so daß der Druck in
den Hydraulikzylindern 43, 44 verringert wird, damit er den
neuen optimalen Hydraulikdruckwerten P3*, P4* entspricht.
Auf diese Weise werden gemäß Fig. 4 die
Verteilungsverhältnisse KGRF, KGRR der Rollsteifigkeit an
den vorderen und hinteren Rädern entsprechend dem negativen
Rutschwinkel β&sub0; gesteuert. Bei einem Zustand, bei dem das
Verteilungsverhältnis KGRF an den Vorderrädern höher als
dasjenige an den Hinterrädern ist, wird das Fahrzeug zu
einer Untersteuerung gesteuert und der Rutschwinkel β&sub0; wird
durch diese Gegenkopplungsregelung auf die vorstehend
beschriebene Weise vergrößert.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der
momentane Rutschwinkel β&sub0; bei dem Schritt 310 des
Steuerprogramms aus den Drehzahlen der Räder berechnet
werden kann und unter aktiver Steuerung der
Verteilungsverhältnisse der Rollsteifigkeit an den vorderen
und hinteren Rädern auf "0" geregelt werden kann. Wenn der
berechnete Rutschwinkel β&sub0; groß ist, tendiert das Fahrzeug
zur Übersteuerung. Bei diesem Zustand wird das
Verteilungsverhältnis der Rollsteifigkeit erhöht, um die
Untersteue ru ng des Fahrzeugs zu erzielen. Wenn der
berechnete Rutschwinkel β&sub0; klein ist, tendiert das Fahrzeug
zur Untersteuerung. Bei diesem Zustand wird das
Verteilungsverhältnis der Rollsteifigkeit verringert, um
eine Übersteuerung des Fahrzeugs zu erzielen. Dies ist dafür
zweckdienlich, auf einfache Weise ein erwünschtes
Lenkungsverhalten des Fahrzeugs herbeizuführen. Obzwar bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Steuern
der Verteilungsverhältnisse der Rollsteifigkeit an den
vorderen und hinteren Rädern die Hydraulikzylinder verwendet
werden, können für den gleichen Zweck statt der
Hydraulikzylinder Luftfederungsmechanismen eingesetzt
werden. Es ist ferner für den Fachmann ersichtlich, daß der
in Fig. 4 dargestellte Zusammenhang zwischen dem
Rutschwinkel und den Verteilungsverhältnissen der
Rollsteifigkeit auf geeignete Weise abgeändert werden kann,
um ein erwünschtes Lenkungsverhalten des Fahrzeugs zu
erzielen.
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In Fig. 9 ist die vorstehend beschriebene elektrische
Steuereinrichtung schematisch in Form einer
Schaltungsanordnung dargestellt, wobei die
Raddrehzahlsensoren 90 bis 93 die Drehzahlen der Räder FW1,
FW2 und RW1, RW2 erfassen und jeweils die Raddrehzahlen
anzeigende digitale Signale VFL, VFR, VRL, VRR erzeugen,
welche einem Digital/Analog- bzw. D/A-Umsetzer 94 zugeführt
werden, um sie in entsprechende analoge Signale VFLa, VFRa,
VRLa, VRRa umzusetzen. Bei dieser Schaltungsanordnung hat
der D/A-Umsetzer 94 ein internes Filter, das zum Ausscheiden
einer Hochfrequenzkomponente aus den analogen Signalen
ausgelegt ist. An den D/A-Umsetzer 94 ist eine erste
Rechenschaltung 95 zum Berechnen eines momentanen
Rutschwinkels β&sub0; des Fahrzeugs aus den daran angelegten
analogen Signalen VFLa, VFRa, VRLa, VRRa gemäß der Gleichung
(11) angeschlossen. Über ein Tiefpaßfilter 96 wird ein dem
berechneten Rutschwinkel β&sub0; entsprechendes elektrisches
Steuersignal an eine zweite Rechenschaltung 97 angelegt, die
zum Berechnen der Verteilungsverhältnisse KGRF, KGRR der
Rollsteifigkeit an den vorderen und den hinteren Rädern im
Zusammenhang mit dem berechneten Rutschwinkel β&sub0; ausgelegt
ist. Die berechneten Verteilungsverhältnisse KGRF, KGRR
werden einer (nicht dargestellten) geeigneten
Rechenschaltung zugeführt, die aufgrund der berechneten
Verteilungsverhältnisse die optimalen Hydraulikdruckwerte
P1a* bis P4a* für die Hydraulikzylinder 41 bis 44 berechnet.
Alternativ können die berechneten Verteilungsverhältnisse
KGRF, KGRR als Verstärkungsfaktor einer (nicht
dargestellten) Verstärkerschaltung zugeführt werden, um mit
den bei einem Anfangszustand optimalen Hydraulikdruckwerten
P1a* bis P4a* multipliziert zu werden. Die die optimalen
Hydraulikdruckwerte P1a* bis P4a* darstellenden analogen
Signale werden nach der Umsetzung in entsprechende digitale
Signale den Treiberschaltungen 83 bis 86 zugeführt. In
diesem Fall können die die optimalen Hydraulikdruckwerte
darstellenden analogen Signale den Treiberschaltungen zum
Steuern der Druckregelventile 45 bis 48 direkt zugeführt
werden.
-
In den Fig. 10(a) und 10(b) ist schematisch ein mit einem
Hinterrad-Lenkmechanismus B2 ausgestattetes Räderfahrzeug
dargestellt. Der Vorderrad-Lenkmechanismus B1 des
Räderfahrzeugs ist der gleiche wie derjenige des in Fig.
1(a) dargestellten Räderfahrzeugs. Der Hinterrad-
Lenkmechanismus B2 enthält eine querliegende
Übertragungsstange 65, die an ihren einander
gegenüberliegenden Enden funktionell über Spurstangen 63, 64
und Gelenkarme 13, 14 mit Hinterrädern RW1, RW2 verbunden
ist, und einen an dem (nicht dargestellten) Fahrzeugaufbau
befestigten Antriebszylinder 66 zur axialen Bewegung der
querliegenden Übertragungsstange 65. Der Antriebszylinder 66
hat einen an der Übertragungsstange 65 zur axialen Bewegung
mit dieser befestigten Kolben 66a, der in dem
Antriebszylinder 65 axial zum Bilden von einander
gegenüberliegenden Fluidkammern 66b und 66c angeordnet ist.
Der Kolben 66a ist durch ein Paar einander axial
gegenübergesetzter Rückholfedern 68, 76 zum Zurückführen in
eine neutrale Stellung vorgespannt. Die Fluidkammern 66b und
66c sind über ein elektrisch betätigtes Servoventil 67 mit
einer Hydraulikpumpe P2 und einem Fluidvorratsbehälter R2
verbunden, um selektiv unter Steuerung durch das Servoventil
67 mit der Hydraulikflüssigkeit unter Drutk aus der Pumpe P2
beaufschlagt zu werden. In einem Verbindungsdurchlaß
zwischen den Fluidkammern 66b und 66c ist ein
elektromagnetisches Umschaltventil 77 angeordnet, um bei
dessen aberregten Zustand eine Fluidverbindung zwischen den
Fluidkammern 66b, 66c zu bilden und im erregten Zustand die
Fluidverbindung zwischen den Fluidkammern 66b, 66c zu
unterbrechen.
-
Gemäß der Darstellung in Fig. 10(b) hat eine elektrische
Steuereinrichtung C für das Servoventil 67 und das
Umschaltventil 77 den gleichen Mikrocomputer 74 wie den in
Fig. 1(b) gezeigten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der
Festspeicher 74b zum Speichern eines durch das
Ablaufdiagramm in Fig. 11 dargestellten Steuerprogramms für
den Hinterrad-Lenkmechanismus B2 und zum Speichern eines
Giergeschwindigkeitskoeffizienten Kr und eines
Rutschwinkelkoeffizienten Kβ in bezug auf eine
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Form einer ersten und
einer zweiten Tabelle gemäß Fig. 12 ausgelegt. Der
Giergeschwindigkeitskoeffizienten Kr ist eine mit einer
Giergeschwindigkeit r für das Lenken der Hinterräder RW1,
RW2 in der gleichen Richtung wie die Vorderräder FW1, FW2
bei der Fahrt des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit
multiplizierte Steuervariable. Gemäß Fig. 12 steigt der
Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr von "0" weg entsprechend
einem Anstieg der Fahrgeschwindigkeit V an und wird zu einem
positiven konstanten Wert, wenn die Fahrgeschwindigkeit V
eine vorbestimmte hohe Geschwindigkeit übersteigt. Der
Rutschwinkelkoeffizient Kβ ist eine mit einem Rutschwinkel β
für das Lenken der Hinterräder RW1, RW2 in der Gegenrichtung
zu den Vorderrädern FW1, FW2 während der Fahrt des Fahrzeugs
mit geringer Geschwindigkeit multiplizierte Steuervariable.
Gemäß der Darstellung in Fig. 12 wird der
Rutschwinkelkoeffizient Kβ von einem negativen Wert weg
entsprechend einem Anstieg der Fahrgeschwindigkeit größer
und wird zu ungefähr "0", wenn die Fahrgeschwindigkeit eine
vorbestimmte hohe Geschwindigkeit übersteigt.
-
Gemäß Fig. 10(a) und 10(b) ist die Eingabe/Ausgabeeinheit
74e des Computers 74 mit einem Hinterradlenkungssensor 104
verbunden, der an einer Seite der Übertragungsstange 65
angeordnet ist, um die axiale Bewegung der
Übertragungsstange 65 zu erfassen und ein elektrisches
Signal zu erzeugen, das einen Lenkwinkel δr der Hinterräder
RW1, RW2 anzeigt. Der Lenkwinkel δr ist als positiver Wert
dargestellt, wenn das Fahrzeug nach links fährt, und als
negativer Wert, wenn das Fahrzeug nach rechts wendet. Die
Eingabe/Ausgabeeinheit 74e ist ferner mit einer
Treiberschaltung 105 und einer Erregungsschaltung 106
verbunden. Die Treiberschaltung 105 ist dazu ausgelegt, aus
dem Computer 74 zugeführte Steuerdaten δr*- δr für die
Hinterräder zu speichern, um dadurch ein den gespeicherten
Steuerdaten entsprechendes elektrisches Steuersignal dem
Servoventil 67 zuzuführen. Wenn das elektrische Steuersignal
angelegt wird, wird das Servoventil 67 derart betätigt, daß
zur Rückführungsregelung für die Hinterräder die Flüssigkeit
unter Druck dem Antriebszylinder 66 zugeführt oder aus
diesem abgeführt wird, wie es im folgenden beschrieben ist:
Falls der Steuerdatenwert δr*- δr positiv ist, wird das
Servoventil 67 zum Verbinden der linken Fluidkammer 66b des
Zylinders 66 mit der Hydraulikpumpe P2 und zum Verbinden der
rechten Fluidkammer 66c des Zylinders 66 mit dem
Fluidvorratsbehälter R2 betätigt. Wenn der Steuerdatenwert
δr*- δr negativ ist, wird das Servoventil 67 zum Verbinden
der rechten Fluidkammer 66c des Zylinders 66 mit der
Hydraulikpumpe P2 ünd zum Verbinden der linken Fluidkammer
66b des Zylinders 66 mit dem Fluidvorratsbehälter R2
betätigt. In diesem Fall stellt δr* einen optimalen
Lenkwinkel der Hinterräder dar. Die Erregungsschaltung 106
ist dazu ausgelegt, von dem Computer 74 zugeführte Daten für
das Erregen oder Aberregen zu speichern, um dadurch das
Umschaltventil 77 entsprechend den gespeicherten Daten zu
erregen oder abzuerregen.
-
Nachstehend wird die Funktion der elektrischen
Steuereinrichtung C unter Bezugnahme auf das in Fig. 11
dargestellte Ablaufdiagramm beschrieben. Wenn zum Anlassen
des Fahrzeugs ein (nicht gezeigter) Zündschalter geschlossen
ist, wird von der Zentraleinheit 74c bei einem Schritt 110
eine Anfangseinstellung von Variablen zum Steuern des
Hinterrad-Lenkmechanismus B2 ausgeführt und ein
Ausgangssignal zum Betätigen der Erregungsschaltung 106
erzeugt. Unter Steuerun9 durch die Erregungsschaltung 106
wird das Umschaltventil 77 erregt, um die Fluidverbindung
zwischen den Fluidkammern 66b und 66c des Antriebszylinders
66 zu unterbrechen. Nach dieser Anfangseinstellung bei dem
Schritt 110 führt die Zentraleinheit 74c wiederholt die
Prozesse bei Schritten 200 bis 900 aus, um zur Stewerung des
Hinterrad-Lenkmechanismus B2 einen Rutschwinkel β und eine
Giergeschwindigkeit r jeweils nach den Gleichungen (11) und
(4) zu berechnen. In diesem Fall wird durch die Gleichung
(4) und die Gleichungen (8) und (9) die folgende Gleichung
erhalten und zum Ermitteln der Giergeschwindigkeit r gelöst:
-
r = VFR - VFL + VRR - VRL/2 T ...(12)
-
Nimmt man an, daß das Fahrzeug geradeaus fährt, werden der
Zentraleinheit 74c zur vorübergehenden Speicherung in dem
Schreib/Lesespeicher 74d bei dem Schritt 200 über den A/D-
Umsetzer 75 und die Eingabe/Ausgabeeinheit 74e die digitalen
Radgeschwindigkeitssignale für die Drehzahlen VFL, VFR, VRL,
VRR zugeführt. Bei dem folgenden Schritt 210 wird der
Zentraleinheit 74c zum vorübergehenden Speichern in dem
Schreib/Lesespeicher 74d über die Eingabe/Ausgabeeinheit 74e
von dem Lenkwinkelsensor 104 ein digitales Signal zugeführt,
das einen momentanen Lenkwinkel δr der Hinterräder anzeigt.
Darauffolgend ermittelt die Zentraleinheit 74c bei dem
Schritt 300, ob der Nenner (VFL-VFR+VRL-VRR) der Gleichung
(10) "0" ist oder nicht. Während der Geradeausfahrt des
Fahrzeugs wird von der Zentraleinheit 74c bei dem Schritt
300 die Antwort "NEIN" ermittelt und das Fortschreiten des
Programms zu dem Schritt 320 bewirkt. Auf diese Weise wird
von der Zentraleinheit 74c bei dem Schritt 320 der
Rutschwinkel β als "0" angesetzt und bei dem folgenden
Schritt 325 die Giergeschwindigkeit r als "0" angesetzt.
Wenn das Programm zu dem Schritt 600 fortschreitet,
berechnet die Zentraleinheit 74c einen Mittelwert aus den
Radgeschwindigkeiten VFL, VFR, VRL, VRR nach folgender
Gleichung:
-
V = VFL + VFR + VRL + VRR/4 ...(13)
-
Die Zentraleinheit 74c liest bei dem folgenden Schritt 700
aus der in Fig. 12 dargestellten ersten und zweiten Tabelle
einen Giergeschwindigkeitskoeffizienten Kr und einen
Rutschwinkelkoeffizienten Kβ bezüglich des berechneten
mittleren Radgeschwindigkeitswertes V aus und berechnet bei
dem Schritt 800 einen optimalen Hinterrad-Lenkwinkel δr*
für den berechneten Rutschwinkel δ, die Giergeschwindigkeit
r, den Giergeschwindigkeitskoeffizienten Kr und den
Rutschwinkelkoeffizienten Kβ nach folgender Gleichung:
-
δr* = Kr r + Kβ β ...(14)
-
In diesem Fall wird der optimale Hinterrad-Lenkwinkel δr*
als "0" berechnet, da die Giergeschwindigkeit r und der
Rutschwinkel δ jeweils als "0" berechnet wurden. Nach dem
Berechnen des optimalen Hinterrad-Lenkwinkels δr* erzeugt
die Zentraleinheit 74c bei dem Schritt 900 ein elektrisches
Steuersignal, das eine Differenz δr*- δr zwischen dem
gegenwärtigen Lenkwinkel der Hinterräder RW1, RW2 und dem
optimalen Hinterrad-Lenkwinkel angibt, und legt das Signal
an die Treiberschaltung 105 an. Im Ansprechen auf das
elektrische Steuersignal betätigt die Treiberschaltung 105
das Servoventil 67 zum Steuern des Antriebszylinders 66.
Wenn die Hinterräder nach rechts (oder nach links)
schwenken, wird der momentane Hinterrad-Lenkwinkel r
negativ (oder positiv) und im weiteren wird der
Steuerdatenwert δr* - δr zu einem positiven (oder
negativen) Wert. Auf diese Weise wird das Servoventil 67 zum
Zuführen der Hydraulikflüssigkeit unter Druck aus der Pumpe
P2 in die linke (oder rechte) Fluidkammer des
Antriebszylinders 66 und zum Ablassen der
Hydraulikflüssigkeit aus der rechten (oder linken)
Fluidkammer in den Vorratsbehälter R2 betätigt. Als Ergebnis
wird der Antriebszylinder 66 zum Versetzen der
Übertragungsstange 65 nach rechts (oder links) betätigt, um
dadurch die Hinterräder zu ihren neutralen Stellungen hin zu
lenken.
-
Wenn während der Fahrt des Fahrzeugs mit niedriger
Geschwindigkeit das Lenkrad 62 nach links oder rechts
gedreht wird, drehen die Außenräder mit einer höheren
Geschwindigkeit als die Innenräder und die Vorderräder
drehen mit einer höheren Geschwindigkeit als die
Hinterräder, da der Wenderadius der Vorderräder größer als
derjenige der Hinterräder wird, wenn das Fahrzeug zur
Untersteuerung tendiert. In diesem Fall ermittelt die
Zentraleinheit 74c bei dem Schritt 300 die Antwort "JA" und
bewirkt das Fortschreiten des Programms zu dem Schritt 310.
Auf diese Weise berechnet die Zentraleinheit 74c bei dem
Schritt 310 nach der Gleichung (10) einen momentanen
Rutschwinkel β und nach der Gleichung (12) eine momentane
Giergeschwindigkeit r. Wenn das Fahrzeug nach links (oder
rechts) fährt, wird der momentane Rutschwinkel β als
positiver (oder negativer) Wert berechnet und die momentane
Giergeschwindigkeit r wird als positiver (oder negativer)
Wert berechnet. Nach dem Berechnen des momentanen
Rutschwinkels und der Giergeschwindigkeit berechnet die
Zentraleinheit 74c bei dem Schritt 600 eine momentane
mittlere Radgeschwindigkeit V und liest aus der in Fig. 12
gezeigten ersten und zweiten Tabelle einen
Giergeschwindigkeitskoeffizienten Kr und einen
Rutschwinkelkoeffizienten Kβ bezüglich der berechneten
momentanen mittleren Radgeschwindigkeit V aus.
-
Wenn das Fahrzeug mit einer niedrigsten Geschwindigkeit
fährt, wird der Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr als
annähernd "0" berechnet und der Rutschwinkelkoeffizient Kβ
wird als ein großer negativer Wert berechnet. Bei dem
Schritt 800 berechnet die Zentraleinheit 74c einen optimalen
Hinterrad-Lenkwinkel δr* nach der Gleichung (14). Wenn das
Fahrzeug mit einer niedrigeren Geschwindigkeit nach links
(oder rechts) fährt, wird dem optimale Hinterrad-Lenkwinkel
δr*
als ein negativer (oder positiver) Wert berechnet. Bei
dem Schritt 900 wird von der Zentraleinheit 74c ein eine
Differenz δr* - δr zwischen dem optimalen Hinterrad-
Lenkwinkel und dem gegenwärtigen Lenkwinkel der Hinterräder
anzeigendes elektrisches Steuersignal erzeugt und an die
Treiberschaltung 105 angelegt. Im Ansprechen auf das
elektrische Steuersignal betätigt die Treiberschaltung 105
das Servoventil 67 zum Steuern des Antriebszylinders 66 und
das Servoventil 67 bewirkt unter Ansteuerung durch die
Treiberschaltung 105 seinerseits, die Hydraulikflüssigkeit
unter Druck aus der Pumpe P2 in die rechte (oder linke)
Fluidkammer des Antriebszylinders 66 zu leiten und die
Hydraulikflüssigkeit aus der linken (oder rechten)
Fluidkammer in den Vorratsbehälter R2 abzuleiten. Als
Ergebnis bewirkt der Antriebszylinder 66 das Versetzen der
Übertragungsstange 65 nach links (oder rechts), wodurch die
Hinterräder nach rechts (oder links) ausgelenkt werden. In
diesem Fall werden die Hinterräder in Gegenrichtung zu den
Vorderrädern gelenkt, um die Wendigkeit des Fahrzeugs bei
der Fahrt mit geringer Geschwindigkeit zu verbessern.
-
Falls das Fahrzeug während des Fahrens mit hoher
Geschwindigkeit nach links (oder rechts) fährt, werden bei
dem Schritt 700 ein Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr als
großer positiver Wert und ein Rutschwinkelkoeffizient Kß als
annähernd "0" ausgelesen. In diesem Fall werden die
Giergeschwindigkeit r und der Rutschwinkel β positiv (oder
negativ). Somit wird ein optimaler Hinterrad-Lenkwinkel δr*
bei dem Schritt 800 nach der Gleichung (14) als ein
positiver (oder negativer) Wert berechnet. Infolgedessen
wird bei dem Schritt 900 der Datenwert δr* - δr zum
Steuern der Hinterräder positiv (oder negativ). Wenn die
Treiberschaltung 105 durch ein daran von der Zentraleinheit
74c angelegtes, den positiven (oder negativen) Datenwert
anzeigendes elektrisches Steuersignal angesteuert wird, wird
das Servoventil 67 zum Zuführen der Hydraulikflüssigkeit
unter Druck aus der Pumpe P2 in die linke (oder rechte)
Fluidkammer des Antriebszylinders 66 und zum Ablassen der
Hydraulikflüssigkeit aus der rechten (oder linken)
Fluidkammer in den Vorratsbehälter R2 betätigt. Als Ergebnis
versetzt der Antriebszylinder 66 die Übertragungsstange 65
nach rechts (oder links), um dadurch die Hinterräder nach
links (oder rechts) auszulenken. Während dieser Fahrt des
Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit werden die Hinterräder
in der gleichen Richtung wie die Vorderräder gelenkt, um
eine stetige Fahrt des Fahrzeugs sicherzustellen.
-
Bei der Funktion des Antriebszylinders 66 unter Steuerung
durch das Servoventil 67 ist die Übertragungsstange 65
hinsichtlich ihrer axialen Bewegung verzögert. Aus diesem
Grund ist es vorteilhaft, die Gleichung (14) folgendermaßen
abzuändern:
-
δr = (Kr r + Kβ β)/D(s) ...(15)
-
wobei D(s) ein Kehrwert der Verzögerung der axialen Bewegung
der Übertragungsstange 65 ist. Falls die Verzögerung eine
primäre Verzögerung ist, ist der Kehrwert durch die folgende
Gleichung gegeben:
-
1/D(s) = Ts + 1
-
In Fig. 13 ist schematisch eine Abwandlungsform der in Fig.
9 gezeigten Schaltungsanordnung dargestellt, wobei dem
Digital/Analog- bzw. D/A-Umsetzer 94 die die
Radgeschwindigkeiten anzeigenden digitalen Signale VFL, VFR,
VRL, VRR zugeführt werden, um sie in analoge Signale VFLa,
VFRa, VRLa, VRRa umzusetzen, und wobei einer ersten
Rechenschaltung 111 die analogen Signale VFLa, VFRa, VRLa,
VRRa zum Berechnen der momentanen Giergeschwindigkeit r, des
Rutschwinkels β und der mittleren Radgeschwindigkeit V
zugeführt werden. Die berechnete Giergeschwindigkeit r, der
Rutschwinkel β und die mittlere Radgeschwindigkeit V werden
an ein Filter 112 zum Ausscheiden von Störkomponenten aus
diesen angelegt. Ein die mittlere Radgeschwindigkeit V
anzeigendes Ausgangssignal aus dem Filter 112 wird an eine
zweite Rechenschaltung 113 angelegt, in der der
Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr und der
Rutschwinkelkoeffizient Kβ bezüglich der mittleren
Radgeschwindigkeit V berechnet werden. Eine dritte
Rechenschaltung 114 ist an das Filter 112 und die zweite
Rechenschaltung 113 angeschlossen, um einen optimalen
Hinterrad-Lenkwinkel δr* im Ansprechen auf Ausgangssignale
aus dem Filter 112, die jeweils die Giergeschwindigkeit r
und den Rutschwinkel β darstellen, und Ausgangssignale aus
der zweiten Rechenschaltung 113 zu berechnen, die jeweils
den Giergeschwindigkeitskoeffizienten Kr und den
Rutschwinkelkoeffizienten Kß darstellen. An die dritte
Rechenschaltung 114 ist ein Multiplizierer 115 zum
Multiplizieren des optimalen Hinterrad-Lenkwinkels δr* mit
dem Kehrwert der Verzögerung und zum Anlegen eines das
Ergebnis der Multiplikation anzeigenden elektrischen
Steuersignals an die Treiberschaltung 105 zum Steuern des
Antriebszylinders 66 angeschldssen. In diesem Fall ist die
Treiberschaltung 105 zum Steuern der Funktion des
Servoventils 67 entsprechend einer Differenz zwischen dem
momentanen Lenkwinkel der Hinterräder und dem
Multiplikationsergebnis ausgebildet. Obgleich bei den
vorstehenden Ausführungsbeispielen der Computer zum
Berechnen einer mittleren Radgeschwindigkeit im Ansprechen
auf die Radgeschwindigkeitssignale aus den
Radgeschwindigkeitssensoren ausgelegt ist, können die
Radgeschwindigkeitssensoren durch einen an der Ausgangswelle
des Fahrzeuggetriebes angebrachten Drehzahlsensor ersetzt
werden.
-
In Fig. 14(a) ist ein Vierradlenksystem in einem
Räderfahrzeug dargestellt, dessen Bestandteile im
wesentlichen die gleichen wie diejenigen des in Fig. 10(a)
dargestellten Räderfahrzeugs sind. In dem in Fig. 14(a)
gezeigten Räderfahrzeug ist an der Lenkachse 61 ein
Vorderrad-Lenkwinkelsensor 161 zum Erfassen eines
Drehwinkels der Lenkachse 61 und zum Erzeugen eines einen
Lenkwinkel δf der Vorderräder FW1, FW2 anzeigenden
elektrischen Signals angebracht und an einem Karrosserieteil
des Fahrzeugs ist ein Giergeschwindigkeitssensor 122 zum
Erfassen einer Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus
um eine vertikale Achse und zum Erzeugen eines eine
Giergeschwindigkeit r0 des Fahrzeugs anzeigenden
elektrischen Signals befestigt. Bei diesem
Ausführungsbeispiel sind der Lenkwinkel δf der Vorderräder
und die Giergeschwindigkeit r0 jeweils durch einen positiven
Wert dargestellt, wenn das Fahrzeug nach links fährt, und
durch einen negativen Wert dargestellt, wenn das Fahrzeug
nach rechts fährt.
-
In der elektrischen Steuereinrichtung für das vorstehend
beschriebene Räderfahrzeug ist der Festspeicher 74b zum
Speichern eines durch ein Ablaufdiagramm in Fig. 15
dargestellten Steuerprogramms und zum Speichern von in Fig.
16 dargestellten Koeffizientendaten ausgelegt. In dem
Festspeicher 74b sind in Form einer ersten Tabelle ein
Vorderrad-Lenkwinkelkoeffizient Kf in bezug auf eine
Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs, in Form einer zweiten
Tabelle ein erster Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr1 in
bezug auf die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs und in
Form einer dritten Tabelle ein zweiter
Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr2 in bezug auf die
Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs gespeichert. Gemäß der
Darstellung in Fig. 16 ist der Vorderrad-
Lenkwinkelkoeffizient Kf als großer negativer Wert bei der
Fahrgeschwindigkeit V "0" definiert, der entsprechend einem
Anstieg der Fahrgeschwindigkeit V ansteigt. Der erste und
der zweite Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr1 und Kr2 sind
auf annähernd "0" festgelegt, wenn die Fahrgeschwindigkeit V
"0" ist, und werden entsprechend einem Anstieg der
Fahrgeschwindigkeit V größer.
-
Falls während der Fahrt des Fahrzeugs der
Giergeschwindigkeitssensor 122 hinsichtlich der Funktion
abnormal wird, wird zum Veranschlagen einer
Giergeschwindigkeit r2 entsprechend einer Differenz ΔV
zwischen den Geschwindigkeiten der linken und rechten Räder
die nachstehende Gleichung (17) berechnet:
-
r2 = VFR + VRR - VFL - VRL/2 T ...(17)
-
Wenn die Differenz ΔV zwischen den Geschwindigkeiten der
linken und rechten Räder durch die nachstehende Gleichung
(18) dargestellt ist, wird die Giergeschwindigkeit r2 durch
Berechnen der nachstehenden Gleichung (19) veranschlagt:
-
ΔV = VFR + VRR - VFL - VRL ...(18)
-
r2 = ΔV/2 T ...(19)
-
wobei die Geschwindigkeitsdifferenz ΔV als eine
veranschlagte Giergeschwindigkeit r2 berechnet wird, da die
Spurweite T konstant ist.
-
Nachstehend wird die Funktion der in Fig. 14(a) und 14(b)
gezeigten elektrischen Steuereinrichtung unter Bezugnahme
auf das in Fig. 15 gezeigte Ablaufdiagramm beschrieben. Wenn
zum Anlassen des Fahrzeugs ein (nicht gezeigter)
Zündungsschalter geschlossen wird, wird von der
Zentraleinheit 74c bei einem Schritt 110 eine
Anfangseinstellung von Variablen zur Steuerung des
Hinterrad-Lenkmechanismus B2 ausgeführt und ein
Ausgangssignal für das Betätigen der Erregungsschaltung 106
erzeugt. Unter Steuerung durch die Erregungsschaltung 106
wird das Umschaltventil 77 erregt, um die Fluidverbindung
zwischen den Fluidkammern 66b und 66c des Antriebszylinders
66 zu unterbrechen. Nach dieser Anfangseinstellung bei dem
Schritt 110 führt die Zentraleinheit 74c wiederholt die
Prozesse bei den Schritten 200 bis 900 aus, um auf die
nachstehend beschriebene Weise zum Steuern des Hinterrad-
Lenkmechanismus B2 einen Vorderrad-Lenkwinkel δf und eine
Giergeschwindigkeit r oder eine Geschwindigkeitsdifferenz ΔV
zwischen den linken und rechten Rädern zu berechnen.
-
Nimmt man an, daß der Giergeschwindigkeitssensor 122 normal
arbeitet, so bewirkt die Zentraleinheit 74c, daß der
Schreib/Lesespeiclier 74d vorübergehend in jeweiligen
Schritten 200, 210, 220 und 230 die jeweils von den Sensoren
70 bis 73, 104, 121 und 122 angelegten Daten für die
momentanen Radgeschwindigkeiten VFL, VFR, VRL, VRR, die
momentanen Lenkwinkel δr und δf der hinteren und der
vorderen Räder und eine momentane Giergeschwindigkeit r des
Fahrzeugs speichert. Wenn das Programm zu dem Schritt 610
fortschreitet, berechnet die Zentraleinheit 74c nach den
Gleichungen (13) und (18) eine mittlere Radgeschwindigkeit V
der Räder und eine Differenz ΔV zwischen den
Geschwindigkeiten der linken und rechten Räder. Bei dem
nachfolgenden Schritt 710 liest die Zentraleinheit 74c einen
Vorderrad-Lenkwinkelkoeffizienten Kf und
Giergeschwindigkeitskoeffizienten Kr1, Kr2 für die
berechnete mittlere Radgeschwindigkeit V aus und bewirkt,
daß das Programm zu dem Schritt 810 fortschreitet. Bei dem
Schritt 810 ermittelt die Zentraleinheit 74c, ob der
Giergeschwindigkeitssensor 122 hinsichtlich der Funktion
abnormal ist oder nicht. Wenn die Antwort bei dem Schritt
810 "NEIN" ist, wird von der Zentraleinheit 74c das
Fortschreiten des Programms zu dem Schritt 820 bewirkt und
bei dem Schritt 820 ein optimaler Hinterrad-Lenkwinkel δr*
nach folgender Gleichung berechnet:
-
δr* = Kf δf + Kr1 r ...(20)
-
Nimmt man an, daß das Fahrzeug geradeaus fährt, so wird der
optimale Hinterrad-Lenkwinkel δr* als "0" berechnet, da der
Vorderrad-Lenkwinkel δf und die Giergeschwindigkeit r
jeweils als "0" erfaßt werden. Wenn das Fahrzeug mit
niedriger Geschwindigkeit nach links (oder rechts) führt,
werden der Vorderrad-Lenkwinkel δf und die
Giergeschwindigkeitr jeweils- als positiver (oder negativer)
Wert erfaßt, der Vorderrad-Lenkwinkelkoeffizient Kf ist als
großer negativer Wert definiert und der
Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr1 ist als annähernd "0"
definiert. Aus diesem Grund wird bei dem Schritt 820 der
optimale Hinterrad-Lenkwinkel δr* als negativer (oder
positiver) Wert berechnet. Somit wird bei dem Schritt 900
der Treiberschaltung 105 ein elektrisches Steuersignal
zugeführt, das eine Differenz ( δr*- δ r) zwischen dem
momentanen Hinterrad-Lenkwinkel und dem optimalen
Hinterrad-Lenkwinkel anzeigt, und im weiteren unter Steuerung durch
die Treiberschaltung 105 das Servoventil 67 derart betätigt,
daß die Hydraulikflüssigkeit unter Druck aus der Pumpe P2 in
die rechte (oder linke) Fluidkammer des Antriebszylinders 66
geleitet wird und die Hydraulikflüssigkeit aus der linken
(oder rechten) Fluidkammer in den Vorratsbehälter R2
abgeleitet wird. Als Ergebnis wird der Antriebszylinder 66
zum Versetzen der Übertragungsstange 65 nach links (oder
rechts) betätigt, um dadurch die Hinterräder in
Gegenrichtung zu den Vorderrädern auszulenken.
-
Wenn das Fahrzeug während der Fahrt mit hoher
Geschwindigkeit nach links (oder rechts) gelenkt wird,
werden der Vorderrad-Lenkwinkel δ f und die
Giergeschwindigkeit r jeweils als ein positiver (oder
negativer) Wert erfaßt, der Vorderrad-Lenkwinkelkoeffizient
Kf ist als annähernd "0" festgelegt und der
Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr1 ist als großer positiver
Wert festgelegt. Somit wird bei dem Schritt 820 der optimale
Hinterrad-Lenkwinkel δr* als positiver (oder negativer)
Wert berechnet und die Differenz ( δr*- δ r) zwischen dem
momentanen Hinterrad-Lenkwinkel und dem optimalen Hinterrad-
Lenkwinkel wird positiv (oder negativ). Als Ergebnis wird
das Servoventil 67 unter Steuerung durch die
Treiberschaltung 105 derart betätigt, daß die
Hydraulikflüssigkeit unter Druck aus der Pumpe P2 in die
linke (oder rechte) Fluidkammer des Antriebszylinders 66
geleitet wird und die Hydraulikflüssigkeit aus der rechten
(oder linken) Fluidkammer in den Vorratsbehälter R2
abgeleitet wird. Der Antriebszylinder 66 wird wiederum
derart betrieben, daß die Übertragungsstange 65 nach rechts
(oder links) versetzt wird, um dadurch die Hinterräder in
der gleichen Richtung wie die Vorderräder auszulenken.
-
Falls der Giergeschwindigkeitssensor 122 während der
Ausführung des Programms hinsichtlich der Funktion abnormal
wird, wird von der Zentraleinheit 74c bei dem Schritt 810
die Antwort "JA" ermittelt und das Fortschreiten des
Programms zu dem Schritt 830 bewirkt. In diesem Fall wird
bei dem Schritt 830 ein optimaler Hinterrad-Lenkwinkel δr*
nach folgender Gleichung berechnet:
-
δr* = Kf δf + Kr2 ΔV ...(21)
-
In der Gleichung (21) ist der zweite
Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr2 auf gleichartige Weise
wie der erste Giergeschwindigkeitskoeffizient Kr1 definiert
und als momentane Giergeschwindigkeit r wird die
Geschwindigkeitsdifferenz ΔV angesetzt. Infolgedessen wird
der bei dem Schritt 830 berechnete optimale Hinterrad-
Lenkwinkel δr* im wesentlichen gleich dem bei dem Schritt
820 berechneten optimalen Hinterrad-Lenkwinkel. Dies
bedeutet, daß der Lenkwinkel der Hinterräder auf gleiche
Weise wie bei dem normalen Zustand des
Giergeschwindigkeitssensors 122 genau gesteuert werden kann.
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In Fig. 17 ist eine Abwandlung der elektrischen
Steuereinrichtung nach Fig. 14(b) schematisch in Form eines
Schaltungsaufbaus dargestellt, in welchem
Radgeschwindigkeitssensoren 131 und 132 zum jeweiligen
Erfassen von Drehgeschwindigkeiten VFL und VFR der
Vorderräder FW1 und FW2 und zum Anlegen von die
Radgeschwindigkeiten VFL und VFR anz eigenden analogen
Signalen VFLa und VFRa an eine erste Rechenschaltung 133
vorgesehen sind. Die erste Rechenschaltung 133 spricht auf
die analogen Signale an, um gemäß den folgenden Gleichungen
(22) und (23) eine Differenz ΔV zwischen den
Geschwindigkeiten der Vorderräder und eine mittlere
Radgeschwindigkeit V zu berechnen:
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ΔV = VFR - VFL ...(22)
-
V = (VFR + VFL)/2 ...(23)
-
An die erste Rechenschaltung 133 ist über ein Tiefpaßfilter
134 eine zweite Rechenschaltung 137 angeschlossen, der
elektrische Signale zugeführt werden, die die berechnete
Geschwindigkeitsdifferenz ΔV und die mittlere
Radgeschwindigkeit V anzeigen. Ein Vorderrad-
Lenkwinkelsensor 135 ist zum Erfassen eines Lenkwinkels δf
der Vorderräder und zum Anlegen eines den Vorderrad-
Lenkwinkel δf anzeigenden analogen Signals an die zweite
Rechenschaltung 137 vorgesehen und ein
Giergeschwindigkeitssensor 136 ist zum Erfassen einer
momentanen Giergeschwindigkeit r des Fahrzeugs und zum
Anlegen eines die momentane Giergeschwindigkeit r
anzeigenden analogen Sigrials an die zweite Rechenschaltung
137 vorgesehen. Die zweite Rechenschaltung 137 ist zum
Berechnen eines Vorderrad-Lenkwinkelkoeffizieriten Kf und von
Giergeschwindigkeitskoeffizienten Kr1, Kr2 in bezug auf die
mittlere Radgeschwindigkeit V ausgelegt.
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An die zweite Rechenschaltung 137 ist eine dritte
Rechenschaltung 138 angeschlossen, der die berechneten
Koeffizienten Kf und Kr1 anzeigende analoge Signale zum
Berechnen eines optimalen Hinterrad-Lenkwinkels δr* gemäß
der Gleichung (20) zugeführt werden. An die zweite
Rechenschaltung 137 ist eine vierte Rechenschaltung 139
angeschlossen, der die berechneten Koeffizienten Kf und Kr2
anzeigende analoge Signale zum Berechnen eines optimalen.
Hinterrad-Lenkwinkels δr* gemäß der Gleichung (21)
zugeführt werden. An ein Schaltglied 140 wird das die
momentane Giergeschwindigkeit r anzeigende analoge Signal r1
für die Ermittlung angelegt, ob der
Giergeschwindigkeitssensor 136 in einem normalen Zustand
arbeitet oder nicht. Wenn die momentane Giergeschwindigkeit
r einen normalen Wert hat, bewirkt das Schaltglied 140, daß
an die Treiberschaltung 105 zum Steuern des Hinterrad-
Lenkmechanismus B2 ein den optimalen Hinterrad-Lenkwinkel
δr* anzeigendes elektrisches Steuersignal aus der dritten
Rechenschaltung 138 angelegt wird. Wenn die momentane
Giergeschwindigkeit übermäßig klein oder groß wird, bewirkt
das Schaltglied 140, daß an die Treiberschaltung 105 zum
Steuern des Hinterrad-Lenkmechanismus B2 ein den optimalen
Hinterrad-Lenkwinkel δr* anzeigendes elektrisches
Steuersignal aus der vierten Rechenschaltung 139 angelegt
wird.