DE69115621T2

DE69115621T2 - Hinterradlenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69115621T2
Application number: DE69115621T
Authority: DE
Inventors: Ryuya Akita; Hiroshi Ohmura; Shin Takehara
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1991-09-23
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2011-09-24
Also published as: EP0477820B1; US5257191A; EP0477820A3; EP0477820A2; KR920006189A; KR960010218B1; DE69115621D1

Description

Umfeld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für die Heckräder eines Fahrzeuges, insbesondere eine Vorrichtung, welche die Heckräder mit der Antriebskraft eines Motors steuert. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren des Steuerns der Heckräder.

Hintergrund der Erfindung

Steuer- bzw. Steuerungsvorrichtungen für die Heckräder von Fahrzeugen, welche mit sowohl einem Steuermechanismus, in welchem die Antriebskraft eines Elektromotors zu den Heckrädern eines Fahrzeuges übertragen wird, um die Heckräder zu steuern bzw. zu lenken, als auch einem Regler zum Regeln des Betriebes des Elektromotors in Antwort entweder auf den Steuerwinkel bzw. Einschlagwinkel des Steuerrades bzw. Lenkrades oder der Reifengeschwindigkeit bereitgestellt sind, sind bekannt. Solche Vorrichtungen sind z.B. offenbart in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung (im folgenden Kokai) Nr. Sho 57- 44568 und Kokai Nr. Sho 61-46763. Diese Art von Heckradsteuervorrichtung hat im Vergleich zu dem Typ von Vorrichtung, welcher die Heckräder durch Übertragung der Steuer- bzw. Lenkkraft der Fronträder zu den Heckrädern mittels einer Stange bzw. Stabs etc. steuert, die Vorteile, daß selbst wenn der Steuerwinkel der Fronträder Null ist, die Heckräder gesteuert werden können und daß die Einfachheit der Regelung der Steuerung der Heckräder groß ist.
Zum Entgegenwirken eines Motorversagens in dieser Art von Steuervorrichtung für die Heckräder gemäß dem Stand der Technik sind eine Kupplung zum Unterbrechen der Kraft bzw. Leistung von dem Elektromotor zu den Heckrädern und eine Zentrierfeder, welche die Heckräder in einer zentrierten Position hält, in dem Steuerungsmechanismus bereitgestellt.
Jedoch, da die Federvorspannung der Zentrierungsfeder auf einen relativ hohen Wert eingestellt ist, besteht die Gefahr von Instabilität, da wenn der Motor während dem Rotations betrieb versagt, die Heckräder plötzlich zu der zentrierten Position zurückgeführt werden. Ebenfalls besteht das Problem, daß zum Gegenwirken der hohen Federspannung der Elektromotor groß sein muß mit einer großen Ausgabe bzw. einem großen Abtrieb, wobei es der Heckradsteuerung an Geschwindigkeit mangelt.
JP-A-0 1 186 475 offenbart eine Heckradsteuervorrichtung für ein Front-/Heckrad-gesteuertes Fahrzeug, mit ersten und zweiten elektrischen Motoren C und D zur Steuerwinkelverhältnisregelung, welche parallel an einem Steuerwinkelverhältnis-Einstellungsmechanismus angeordnet sind, welcher das Steuerwinkelverhältnis der Heckräder und der Fronträder in dem Bereich von Umkehrphase zu Gleichphase verändert. Ein elektrischer Motor C ist durch einen ersten Motorregelkreis auf der Basis des erwarteten Steuerwinkelverhältnisses geregelt, bestimmt durch einen das Steuerwinkelverhältnis bestimmenden Kreis gemäß der Ausgabe eines Autogeschwindigkeitssensors. Des weiteren ist ein Anomalie- Erfassungskreis zum Erfassen einer Anomalie gemäß den Ausgaben der Heck- und Frontradsteuerwinkelsensoren und des oben beschriebenen erwarteten Steuerwinkelverhältnisses installiert. Wenn eine Anomalie erfaßt wird, wird die Antriebsregelung für den einen elektrischen Motor aufgehoben, und der zweite Motorregelkreis wird betrieben, und nur in dem Fall, in welchem der auf die Umkehrphase eingestellte Zustand des Steuerwinkelverhältnisses erfaßt ist, wird der andere Elektromotor antriebsgesteuert in der Richtung zum Erzeugen des Gleichphasenzustandes des Steuerwinkelverhältnisses.
Zum Lösen der obigen Probleme ist es gedacht, zwei Elektromotoren in Serie bereitzustellen, so daß, wenn ein Motor versagt, der andere als eine Reserve verwendet wird. Jedoch in dieser Art von Anordnung, da es notwendig ist, eine Kupplung bereitzustellen zum Abschneiden bzw. Trennen der Kraftübertragungslinie bzw. -leitung von dem Elektromotor, muß die Vorrichtung mit großen Ausmaßen hergestellt werden. Ebenfalls, da der Reserveantriebsmotor nur selten verwendet wird, stellt die Wartung seines Betriebes ebenfalls ein Problem dar.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die obigen Probleme, welche im Stand der Technik auftreten.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, welches in geeigneter Weise 2 Motoren in Kombination verwendet, und ausgelegt ist, klein in der Größe und schnell im Steuern der Heckräder zu sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. einem Steuerverfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
Mit der Erfindung kann es erreicht werden, das Versagen des Elektromotors innerhalb einer kurzen Periode zu erfassen, nachdem die Steuerung der Heckräder begonnen wurde, und zuverlässig zu vermeiden, daß eine Last auf den Motor oder die Maschine übertragen wird. Es kann ebenfalls erreicht werden, das Fahrzeug sicher in der Zweiradsteuerbedingung beizubehalten und den Heckradsteuerwinkel auf Null zu setzen, wenn ein Versagen auftritt.
Bevorzugt hat die Vorrichtung des weiteren einen Sensor zum Erfassen des Steuerwinkeis bzw. Einschlagwinkels der Heckräd er, eine Sensorversagenserfassungseinrichtung, welche den Steuerwinkel aufzeichnet, welcher durch den Sensor erfaßt wird, und ein Versagen des Sensors erfaßt, wenn der Steuerwinkel der Heckräder sich verändert, obwohl der Betrag bzw. die Menge, mit dem einer der Motoren angetrieben ist, Null ist, und der andere der Motoren in Betrieb ist.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, welche folgt, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Fahrzeugsteuersystems bzw. -lenksystems, welches die vorliegende Erfindung ausführt;
Figur 2 zeigt einen Querschnitt eines Heckradsteuermechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 ist ein Querschnitt entlang der Ebene III-III von Figur 2;
Figur 4 ist ein Querschnitt entlang der Ebene IV-IV in Figur 2;
Figur 5 ist ein Querschnitt entlang der Ebene V-V in Figur 4;
Figur 6 ist ein Querschnitt entlang der Ebene VI-VI in Figur 3;
Figur 7 ist ein Flußdiagramm, welches verwendet wird zum Bestimmen des Versagens eines Motors, etc., gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figuren 8 und 9 zeigen die Veränderung eines Koeffizienten K1 und K1 in der Formel (1) bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit;
Figur 10 zeigt die Steuerradsteuerwinkel- und die Heckradsteuerwinkelcharakteristiken gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 11 zeigt das Schalten bzw. Verändern in dem Übersetzungsverhältnis bzw. Getriebeverhältnis bzw. der Schaltstufe e als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit; und
Figur 12 ist ein Flußdiagramm, welches verwendet wird zum Verändern der Schaltstufe für die Heckräder.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun erklärt mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Teile andeuten.
In der bevorzugten Ausführungsform erfaßt die Versagensbestimmungseinrichtung ein Versagen in den Motoren, und zwar bezüglich dessen, ob einer der zwei Motoren in Betrieb ist, oder ob er ordentlich funktioniert, wenn der Betrag, mit dem der andere der Motoren angetrieben ist, Null ist. In diesem Fall, da das Produkt des Betrages, mit dem der erste Motor angetrieben ist und des Betrages, mit dem der zweite Motor angetrieben ist, Null ist, und daher die Steuerkraft nicht zu den Heckrädern übertragen wird, besteht keine Last von der Heckradsteuervorrichtung auf die Motoren oder die Maschine.
Wenn der Betrag, mit dem ein Motor angetrieben ist, Null ist, und der andere Motor betrieben wird, ist der Heckradsteuerwinkel Null und verändert sich nicht. in der zweiten Ausführungsform wird ein Ungleichgewicht in dem Sensor erfaßt, wenn sich der Steuerwinkel im obigen Fall verändert.
Wenn beide der Motoren ordentlich funktionieren, regelt die Regeleinheit in geeigneter Weise jeden der zwei Motoren, wobei die Steuerkraft entsprechend dem Produkt der Antriebskraft der zwei Motoren zu den Heckrädern mittels des Steuermechanismus übertragen wird, wodurch die Heckräder gesteuert werden.
Wenn einer der obigen Motoren als versagend erfaßt wird, wird der Betrag, mit dem der andere Motor angetrieben wird, mittels der Regeleinheit auf Null gesetzt, und da die Steuerkraft, welche das Produkt der Beträge bzw. Mengen, mit denen die zwei Motoren angetrieben werden, ebenfalls Null ist, wird der Steuerwinkel der Heckräder Null, und das Fahrzeug wird durch die zwei Fronträder gesteuert bzw. gelenkt.
Figur 1 zeigt die vollständige Konstruktion des Fahrzeugsteuersystems, bereitgestellt mit einer Ausführungsform der Heckradsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung. Dieses Steuersystem ist zusammengesetzt aus einer Frontradsteuereinrichtung A, welche das rechte und das linke der Fronträder 1L, 1R steuert, und einer Heckradsteuereinrichtung B, welche das linke und das rechte der Heckräder 2L, 2R steuert.
Die Frontradsteuereinrichtung umfaßt ein Paar von Gelenkarmen bzw. Kniearmen 3L, 3R, welche mit entsprechenden Verbindungsstangen 4L, 4R verbunden sind, wobei der Relaisstab 5 mit dem Gegenstück der Verbindungsstangen 4L, 4R verbunden ist, und ein Zahnrad 6, welches an einem Ende der Steuerwelle 8 bereitgestellt ist, welches mit einer (nicht gezeigten) Zahnstange verzahnt ist, welche oberhalb des Relaisstabes gebildet ist. An dem anderen Ende der Steuerwelle 8 ist ein Steuerrad bzw. Lenkrad 7 bereitgestellt. Der Relaisstab 5 verändert die Position in der Richtung der Räder in Antwort auf den Betrieb des Steuerrades 7, und die Fronträder 1L, 1R sind somit gesteuert.
Die Heckradsteuereinrichtung umfaßt ein Paar von Links- und Rechtsgelenkarmen 11L, 11R, welche mit entsprechenden Verbindungsstangen 12L, 12R verbunden sind, und einen Relaisstab 13, welcher mit dem Paar von Verbindungsstangen 12L und 12R verbunden ist. Ein Heckradsteuerregelmechanismus 14 veranlaßt den Relaisstab 13, sich in der Richtung der Achse zu bewegen (d.h. in der Richtung der Räder) und steuert somit das linke und das rechte der Heckräder 2L, 2R. Eine Regeleinheit 1 5 ist bereitgestellt zum Regeln des Heckradsteuermechanismus 14 oder insbesondere zum Regeln des Betriebes der oben erwähnten ersten und zweiten Motoren 37, 48.
Das Bezugszeichen 21 beziffert den Steuerwinkelsensor zum Erfassen des Steuerwinkels des Steuerrades. Bezugszeichen 22 ist der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit. Bezugsziffern 23 und 24 sind die Lateralbeschleunigungssensoren zum Erfassen der Lateralbeschleunigung an den Front- und Heckabschnitten des Fahrzeugkörpers. Bezugsziffer 25 ist der Bremsschalter. Bezugsziffer 26 ist der Beschleunigungsschalter. Die Signale von den Sensoren 21 bis 24 und Schaltern 25, 26, werden in eine Regeleinheit 15 eingegeben. Die Signale von den verschiedenen Sensoren des Heckradsteuerregelmechanismus 14, d.h. vom Encoder bzw. Verschlüssier 27, dem Übersetzungsverhältnis- bzw. Schaltstufensensor 28 und dem Heckradsteuerwinkelsensor 29, werden ebenfalls in die Regeleinheit 15 eingegeben.
Die spezifische Struktur des Heckradsteuerregelmechanismus 14 ist in Figuren 3 bis 7 gezeigt. in den Figuren sind die linken und rechten Enden des Relaisstabes 13 an Verbindungsstangen 12L, 12R mittels Kugelkupplung bzw. Kugelkopfkupplung 31 verbunden. Das Sektorzahnrad 32 ist generell an dem Relaisstab 13 befestigt, und mittels einer Splintverbindung erlaubt es Rotation und relative Bewegung in der Richtung der Achse. Das Sektorzahnrad 32 ist verzahnt bzw. greift ein mit einem Zahn radabschnitt 34a, welcher an dem äußeren Umfang von einer Kugeischraube 34 gebildet ist. Eine Welle 33 ist verbunden, um durch den ersten Motor 37 angetrieben zu werden, und zwar mittels einer Gruppe von Kegelzahnrädern bzw. Kegelradgetrieben 35, 36. Wenn der Motor 37 umgekehrt rotiert wird, bewegt die Kugelschraube 34 die Welle 33 in der Richtung der Achse, und der Relaisstab 1 3 beginnt, mittels des Sektorzahnrades 32, sich um seine Achse zu drehen. Der erste Motor 37 ist mit einem Verschlüssler 27 gepaßt, welcher die Betriebsinformationen von dem Motor 37 in die Regeleinheit 15 einspeist.
Der Getriebeveränderungs- bzw. -schaitmechanismus 41 ist bereitgestellt mit einem Armglied 42, welches einstückig mit dem Relaisstab 13 gebildet ist und sich in der radialen Richtung von der Mittelachse des Stabes 13 erstreckt, und einem Ringglied 43, welches an dem äußeren Umfang des Relaisstabes 13 angeordnet ist und zu dem Armglied 42 paßt. Das Ringglied 43 hat zwei Ach senabschnitte 43a, 43b, welche sich in einer Richtung strecken bzw. dehnen, welche die Achse des Relaisstabes schneidet. Das Ringglied wird in dem Gehäuse derart gestützt, daß es in der Lage ist, bezüglich des Gehäuses entlang der Achse der Achsenabschnitte innerhalb eines vorbestimmten Winkels zu rotieren. Ein Kugellager 45 ist bereitgestellt zum Bewegen in reibendem Eingriff mit der inneren umfänglichen Fläche des Ringgliedes 43 und ist mit dem Frontende bzw. vorderen Ende des Armgliedes 43 verbunden.
Ein Sektorzahnrad 46 ist angepaßt zum Rotieren, zusammen mit dem Achsenabschnitt 43a des Ringgliedes 43. Das Sektorzahnrad 46 ist mit einem Zahnrad 47a der Reduktionsgetriebeeinrichtung 47 verzahnt. Die Einrichtung 47 ist mit einem zweiten Motor 48 verbunden. Das Ringglied 43 wird somit um die Achsenabschnitte 43a, 43b durch die Kraft des zweiten Motors 48 gedreht. Das Übersetzungsverhältnis ist bestimmt durch die Größe des Neigungswinkels (dieser Winkel ist Null in Figur 2) des Ringgliedes 43 bezüglich der Achse des Relaisstabes 13. Wenn das Ringglied 43 unter einem vorbestimmten Winkel geneigt ist, d.h. wenn das Übersetzungsverhältnis einen anderen Wert als Null hat, wird der Relaisstab 13 durch den Betrieb des ersten Motors 37 rotiert, wobei das Kugellager 45 an dem Frontende des Armgliedes 42 sich reibend entlang der inneren umfänglichen Fläche des Ringgliedes 43 bewegt, wobei der Relaisstab 13 somit in der Richtung der Fahrzeugachse (in der Richtung der Räder) bewegt wird. Die Bewegung des Relaisstabes 13 in der Richtung der Achse ist proportional zu der Summe des Übersetzungsverhältnisses und dem Winkel, unter welchem der Verbindungsstab dreht. Die Steuereinrichtung 49, konstruiert in der obigen Art, steuert somit die Heckräder durch Übertragen zu den Heckrädern eines Abschnittes bzw. Teiles der Steuerkraft, welcher die Summe des Betrages ist, mit dem der erste Motor 37 angetrieben wird und des Betrages, mit dem der zweite Motor 48 angetrieben wird.
Ein Übersetzungsverhältnissensor 28 ist an dem Achsenabschnitt 43a mittels einer Verbindung 51 befestigt. In dem Versetzungsverhältnissensor 28 wird das Übersetzungsverhältnis, basierend auf dem Neigungswinkel des Ringgliedes 43 erfaßt, und die Übersetzungsverhältnisdaten werden ausgegeben zu der Regeleinheit 15. Ein Zahnradabschnitt 52 ist an der äußeren umfänglichen Fläche des Relaisstabes 13 gebildet. Das Ritzel 53, welches mit dem Heckradsteuerwinkelsensor 29 verbunden ist, ist mit dem Zahnradabschnitt 52 verzahnt. Der Heckradsteuerwinkel wird durch den Sensor 29 erfaßt, basierend auf dem Betrag, mit dem der Relaisstab 13 in der Richtung der Achse bewegt wird, und die Heckradsteuerwinkeldaten werden zu der Regeleinheit 15 ausgegeben.
Die Regelung des Betriebes des ersten Motors 37 und des zweiten Motors 48 mittels der Regeleinheit 15 wird nun erklärt. Zuerst folgend dem Flußdiagramm der Figur 7, wird ein Versagen der Motoren 37, 48, des Verschlüsslers 27 und des Getriebesensors 28 bestimmt.
In anderen Worten, zuerst, nach dem Abwarten für den Systemstart in dem Schritt S1, setzt der Schritt S2 den Betrag, mit dem der Motor 37 angetrieben ist, auf Null, und im Schritt S3 wird sichergestellt, ob der Betrag, mit dem der erste Motor 37 angetrieben wird, Null ist oder nicht, basierend auf dem Signal von dem Verschlüssler 27. Nach dem Abwarten, daß der Betrag, mit dem der Motor 37 angetrieben ist, Null wird, verändert sich im Schritt S4 der Betrag, mit dem der zweite Motor angetrieben wird (d.h. das Übersetzungsverhältnis des Schaltmechanismus 41) während einem Zyklus von einem Maximalwert zu einem Minimalwert, und im Schritt S5 wird bestimmt, ob der zweite Motor 48 betrieben wurde oder nicht, und zwar basierend auf dem Signal von dem Übersetzungssensor 28.
Wenn die Bestimmung in dem Schritt S5 JA ist, wird im Schritt S6 bestimmt, ob der Heckradsteuerwinkel dΘR gleich zu dem etwa Nullwert DΘRO (=0) oder nicht ist. In dem Zustand, wo der Betrag, mit dem der erste Motor 37 angetrieben wird, Null ist, da das Produkt des Betrages, mit dem der erste Motor 37 angetrieben wird, und des Betrages, mit dem der zweite Motor 48 angetrieben wird, üblicherweise Null ist, selbst wenn der zweite Motor 48 betrieben wird, wird keine Steuerkraft zu den Heckrädern übertragen, und der Heckradsteuerwinkel verbleibt bei Null, ohne sich zu ändern. Wenn sich der Heckradsteuerwinkel verändert und die Heckradsteuerwinkelgeschwindigkeit einen anderen Wert als Null hat, besteht ein Defekt in der Mittelposition, welcher in dem Verschlüssler 27 erkannt wird, was bedingt ist durch die Tatsache, daß der Betrag, mit dem der erste Motor 37 angetrieben ist, in der Tat nicht Null ist. Dementsprechend bestimmt Schritt S6 ultimativ, ob oder nicht ein Versagen, bedingt durch einen Defekt in der Mittelposition des Verschlüsslers 27 vorliegt.
Wenn die Bestimmung des Schrittes S6 JA ist (es besteht kein Defekt in der Mittelposition des Verschlüsslers 27 und somit kein Versagen), wird der Betrag, mit dem der zweite Motor 48 angetrieben wird, auf Null gesetzt, und zwar in dem Schritt S7. In dem Schritt S8 wird sichergestellt, ob die Antriebskraft des zweiten Motors 48 Null geworden ist oder nicht, basierend auf dem Signal von dem Übersetzungssensor 28. Nach dem Abwarten, daß die Antriebskraft des Motors 48 Null geworden ist, verändert der Schritt S9 den Betrag, mit dem der erste Motor angetrieben wird in einem Zyklus, zwischen einem maximalen Wert und einem minimalen Wert. In dem Schritt S10 wird bestimmt, ob der erste Motor 37 betrieben wurde oder nicht, basierend auf dem Signal von dem Verschlüssier 27.
Wenn die Bestimmung des Schrittes S10 JA ist, wird im Schritt S11 bestimmt, ob die Heckradsteuerwinkelgeschwindigkeit dΘR gleich ist zu dem etwa bzw. genäherten Nullwert DΘR0 (=0), basierend auf dem Signal von dem Heckradsteuerwinkelsensor 29. Wenn der Betrag, mit dem der zweite Motor 48 angetrieben wird, Null ist, da das Produkt des Betrages, mit dem der erste Motor 37 angetrieben wird, und des Betrages, mit dem der zweite Motor 48 angetrieben wird, üblicherweise Null ist, selbst wenn der erste Motor 37 betrieben wird, wird absolut keine Steuerkraft zu den Heckrädern übertragen, und der Steuerwinkel der Heckräder verbleibt bei Null. In diesem Fall, wenn sich der Steuerwinkel verändert und die Steuerwinkelgeschwindigkeit einen anderen Wert als Null aufweist, besteht ein Defekt in der Mittelposition des Übersetzungssensors 28, da der Betrag, mit dem der zweite Motor 48 angetrieben ist, aktuell nicht Null ist. Dementsprechend bestimmt der Schritt S11 ultimativ, ob oder nicht ein Versagen, bedingt durch einen Defekt der Mittelposition in dem Übersetzungssensor 28, vorliegt.
Wenn die Bestimmung des Schrittes S11 JA ist (es besteht kein Versagen und kein Defekt in der Mittelposition des Übersetzungssensors), kehrt das Verfahren zurück.
Andererseits, wenn die Bestimmung des Schrittes S5 NEIN ist (es besteht ein Versagen, weil der zweite Motor 48 nicht funktioniert), wenn die Bestimmung des Schrittes S6 NEIN ist (es besteht ein Versagen, bedingt durch einen Defekt in der Mittelposition des Verschlüsslers 27), wenn die Bestimmung des Schrittes S10 NEIN ist (es besteht ein Versagen, weil der erste Motor 37 nicht funktioniert) und wenn die Bestimmung des Schrittes S11 NEIN ist (es besteht ein Versagen, bedingt durch einen Defekt in der Mittelposition des Übersetzungssensors 28), werden der Betrag, mit dem der erste Motor 37 angetrieben wird, und der Betrag, mit dem der zweite Motor angetrieben wird, beide in dem Schritt S12 auf Null gesetzt, wobei in dem Schritt S13 die redundante Versagensbestimmung gestoppt und die Regelung beendet wird.
Die Motorversagens-Bestimmungeinrichtung 61 zum Bestimmen eines Motorversagens, weil einer der zwei Motoren 37, 48 Null ist, während der andere in Betrieb ist, ist gemäß dem oben beschriebenen Flußdiagramm konstruiert, insbesondere durch die Schritte S2 bis S5 und S7 bis 510. Mittels der Schritte S6 und S11 wird der Heckradsteuerwinkel, welcher durch den Heckradsteuerwinkelsensor 29 erfaßt wird, aufgezeichnet und bildet die Sensorversagens- Erfassungseinrichtung 62. Die Einrichtung 62 erfaßt Versagen, wenn der Betrag, mit dem einer der ersten und zweiten Motoren 37, 48 angetrieben ist, Null ist, und wenn zu der Zeit, während der andere Motor betrieben wird, sich der Steuerwinkel verändert. Solche Versagen sind bedingt durch Versagen in dem Verschlüssier 27, welcher den Betrieb des Motors erfaßt, welcher auf Null gesetzt ist, und durch Versagen des Übersetzungverhältnissensors 28. Beide der oben beschriebenen Versagensbestimmungseinrichtungen 61, 62, sind in der Regeleinheit 15 bereitgestellt.
Gemäß dem System des oben beschriebenen Flußdiagramms kann das Versagen der Motoren 37 oder 48 schnell und sicher bestimmt werden. Zum Erfassen des Versagens des ersten und zweiten Motors 37, 48, kann der Betrag, mit dem einer der zwei Motoren angetrieben ist, auf Null gesetzt sein, wobei das Produkt der Beträge, mit dem die Motoren 37, 48 angetrieben sind, Null ist, und weil keine Übertragung der Lenkkraft von dem Steuermechanismus 49 zu den Heckrädern vorliegt, wird keine Last auf einen der Motoren oder die Maschine auferlegt. Wenn das Versagen der Motoren 37, 48 erfaßt ist, weil die Sensoren des Heckradsteuermechanismusabschnittes 14, der Verschlissler 27 und der Übersetzungsverhältnissensor 28 leicht zur selben Zeit versagen können, ist die Regelung der Heckradsteuerung extrem effektiv gemäß der vorliegenden Erfindung.
Als ein Ergebnis der Bestimmung eines Versagens, wenn von dem Motor 37, dem Motor 48, dem Sensor 27 und dem Sensor 28 einer nicht versagt hat, wird der Betrieb des ersten Motors 37 und des zweiten Motors 48 durch die Regeleinheit in verschiedener Weise geregelt, und zwar wie folgend beschrieben.
Die Betriebsregelung bzw. Funktionsregelung des ersten Motors 37 findet derart statt, daß der Rotationswinkel Θ1 des Relaisstabes 13 durch den Betrieb bzw. die Betätigung des Motors 37, basierend auffolgender mathematischer Gleichung (1), verändert wird.
In der Formel ist ΘH der Steuerwinkel des Steuerrades, V die Fahrzeuggeschwindigkeit und Φ die Gierrate. Die Koeffizienten K1, K2 sind Variablen, welche sich gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit verändern, und sind gemäß den Merkmalen des Fahrzeuges bestimmt. Zum Angeben eines spezifischen Beispieles ist K1, wie in Figur 8 gezeigt, für alle praktischen Zwecke etwa 0,35 bis in die Nähe von etwa 10 km/h. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 10 km/h überschreitet, steigt K1 graduell mit der Geschwindigkeit bis auf etwa 1 in der Nähe von 40 km/h an. Wenn die Geschwindigkeit 80 km/h überschreitet, bei hohen Geschwindigkeiten, zum Beibehalten der geradlinigen Stabilität, wird sich K1 mit dem Ansteigen der Fahrzeuggeschwindigkeit erniedrigen, wobei Reaktionen bezüglich des Frontradsteuerwinkels langsamer werden. Beim Rückwärtsfahren, bei Geschwindigkeiten von weniger als 5 km/h, wo enge Kurven gefordert sind, beträgt K1 etwa 0,35. Bei Rückwärtsgeschwindigkeiten, welche 5 km/h überschreiten, nimmt K1 zum Beibehalten der Stabilität zusammen mit dem Ansteigen der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Andererseits steigt K2, wie in Figur 9 gezeigt, bei einer Geschwindigkeit, welche größer als 10 km/h ist, an, und in der Nachbarschaft von 30 km/h steigt K2 auf etwa 0,005.
Figur 10 zeigt ein Beispiel der Charakteristiken des Steuerradsteuerwinkels ΘH und des Heckradsteuerwinkels Θ, wenn das Übersetzungsverhältnis festgelegt ist und der Rotationswinkel Θ1 des Relaisstabes 13 gemäß der obigen mathematischen Gleichung (1) geregelt ist. Wie es aus der Figur verstanden werden kann, weil der Heckradsteuerwinkel ΘR eine Funktion der Gierrate Φ oder der Fahrzeuggeschwindigkeit V zusätzlich zu dem Steuerradsteuerwinkel Θ ist, muß er nicht notwendigerweise eine proportionale Beziehung zu dem Steuerradwinkel ΘH und dem Frontradsteuerwinkel aufweisen.
Die Betriebsregelung des zweiten Motors 48 oder eine variable Regelung des Übersetzungsverhältnisses in der Steuerungsratenvariablenregelung 41 wird durchgeführt in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein spezifisches Beispiel ist in Figur 11 angedeutet. In diesem spezifischen Beispiel ist das Übersetzungsverhältnis auf einen niedrigen Pegel in dem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich von 30 km/h oder darunter festgelegt. Oberhalb von 30 kmlh wird das Übersetzungsverhältnis e plötzlich erhöht und in der Nähe von 60 km/h erreicht es seinen Maximalwert. Von 60 km/h bis 80 km/h, in dem mittleren Geschwindigkeitsbereich, ist das Übersetzungsverhältnis bei einem Maximalwert festgelegt, und in dem Hochgeschwindigkeitsbereich, welcher 80 km/h überschreitet, nimmt das Übersetzungsverhältnis graduell ab. Gemäß der variablen Regelung des Übersetzungsverhältnisses, wie es durch die gestrichelte Linie in Figur 11 angedeutet ist, ist eine Hysterese in dem Bereich bereitgestellt, welcher sich in Richtung des mittleren Geschwind igkeitsbereiches bewegt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, um das Übersetzungsverhältnis e davon abzuhalten, plötzlich abzunehmen, d.h., das Übersetzungsverhältnis e vom Abfallen abzuhalten, wenn ein vorbestimmter Betrag bzw. eine vorbestimmte Menge an Verzögerung vorliegt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in den Hochgeschwindigkeitsbereich fällt, wird eine Hysterese bereitgestellt, so daß das Übersetzungsverhältnis e schnell ansteigt.
Wenn einer der ersten und zweiten Motoren 37, 48 versagt, regelt die Regeleinheit 15 den anderen, nicht versagenden Motor, so daß der Betrag, mit dem er angetrieben ist, Null wird. Dies bedeutet, wenn der erste Motor 37 versagt, wird der Betrag, mit dem der zweite Motor 48 angetrieben wird, oder das Übersetzungsverhältnis des variablen Schaitmechanismus 41 auf Null gesetzt. Wenn der zweite Motor 48 versagt, wird der Betrag, mit dem der erste Motor 37 angetrieben ist, oder der Betrag, mit dem der Relaisstab 13 rotiert, auf Null gesetzt. In der obigen Art, welcher auch immer der ersten und zweiten Motoren 37, 48 versagt, weil eine Zweiradsteuerbedingung erreicht ist, in welcher der Steuerwinkel der Heckräder 2L, 2R auf Null gesetzt ist, kann die Stabilität ebenfalls beibehalten werden.
Wenn der Steuerwinkel der Heckräder auf Null eingestellt ist, weil der Betrag, mit dem der nicht versagende Motor 37 oder 48 angetrieben ist, graduell abnimmt von dem Wert zu der Zeit, wo der Motor versagt, kehren die Heckräder 2L, 2R nicht plötzlich zurück, wenn der Relaisstab zu der Mittelposition zurückkehrt, wie wenn er unter der Spannung einer Zentrierungsfeder bzw. Zentrierfeder ist.
Wenn die Heckräder durch die Bewegung des Relaissta bes 13 in der Richtung der Achse gesteuert werden, weil eine große Steuerkraft nicht erforderlich ist zum Entgegenwirken der Vorspannung, wie im Stand der Technik, können die Motoren 37, 48 kleiner ausgelegt sein, mit geringerem Abtrieb, wobei die Steuerung der Heckräder schneller erfolgen kann.
Wenn einer der ersten und zweiten Motoren 37, 48 versagt, setzt der Regelbefehl der Regeleinheit 15 den Betrag, mit dem beide der Motoren angetrieben sind, auf Null (Schritt S7, wie in Figur 6 gezeigt), jedoch weil der versagende Motor nicht funktioniert, selbst wenn er den Befehl empfängt, wird nur der Betrag des nicht versagenden Motors, mit dem er angetrieben ist, auf Null gesetzt. Selbst wenn der Verschlüssler 27 und der Übersetzungsverhältnissensor 28 versagen, genauso wenn die Motoren 37, 48 versagen, werden die Beträge, mit denen die Motoren 37, 48 angetrieben sind, auf Null gesetzt, wobei eine Zweiradsteuerbedingung resultiert und die Sicherheit beibehalten wird.
Wie oben beschrieben, gemäß der Steuervorrichtung fiir die Heckräder eines Fahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung, wird eine Steuerkraft zu den Heckrädern übertragen, und zwar entsprechend dem Produkt des Betrages, mit dem der erste Motor 37 angetrieben ist, und des Betrages, mit dem der zweite Motor 48 angetrieben ist. Wenn einer der Motoren versagt, weil der Steuerwinkel der Heckräder auf Null gesetzt ist mittels des Setzens der Antriebskraft des anderen Motors auf Null, kann man die Sicherheit aufrechterhalten, wenn einer der Motoren versagt. Die Vorrichtung ohne Zentrierfeder und Kupplung kann kleiner ausgelegt sein, und die Heckradsteuerung kann schneller durchgeführt werden. Des weiteren wird keine Last auf die Motoren oder die Maschine auferlegt, und die Versagensbestimmung des Motors kann schneller und sicherer durchgeführt werden.
Des weiteren, gemäß einer anderen Ausführungsform, kann das Versagen eines Sensors zur selben Zeit wie das Versagen eines Motors bestimmt werden, was große Vorteile für die Regelung der Heckradsteuerung mit sich bringt.
Unter Bezugnahme auf Figur 12 ist ein Flußdiagramm einer anderen Ausführungsform zum Verändern bzw. Schalten des Übersetzungsverhältnisses bzw. der Schaltstufe e gezeigt.
Im Schritt S1 wird das Versagen des ersten und zweiten Motors 37, 48 bestimmt. Wenn die Beurteilung JA ist, oder wenn ein Versagen vorliegt, wird das Übersetzungsverhältnis auf Null gesetzt, und die Regelung wird im Schritt S2 beendet. Wenn die Beurteilung NEIN ist, wird bestimmt, ob ein Merker "1" ist oder nicht, und zwar im Schritt S3. Wenn die Beurteilung im Schritt S3 NEIN ist, dann wird bestimmt, ob ein Absolutwert des Steuerwinkels ΘH größer als ein vorbestimmter Wert ΘH0 ist, und zwar im Schritt S4. Wenn die Beurteilung JA ist, wird bestimmt, ob der Absolutwert der Steuergeschwindigkeit dΘH größer ist als ein vorbestimmter Wert dΘH0, und zwar im Schritt S5. Wenn die Beurteilung im Schritt S4 NEIN ist, wird im Schritt S6 beurteilt, ob der Bremsschalter an ist. Im Schritt S6 kann diese Beurteilung durch Bestimmen einer Beschleunigung oder Verzögerung, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgefiihrt werden. Im Schritt S5, wenn die Beurteilung JA ist, wird das Übersetzungsverhältnis um 10% im Schritt S7 erhöht und die Regelung des zweiten Motors 48 wird im Schritt S8 gehemmt. Nachfolgend wird der Merker auf "1" gesetzt, und zwar im Schritt S9. Im Schritt S5, wenn die Beurteilung NEIN ist, wird im Schritt S10 die Regelung des zweiten Motors 48 gehemmt.
Wenn die Beurteilung im Schritt S3 JA ist, oder wenn das Übersetzungsverhältnis im Schritt S7 erhöht wurde, wird das Verfahren gestoppt bzw. angehalten, bis eine vorbestimmte Zeit im Schritt S11 vergangen ist. Danach wird der Merker "0" gesetzt, und zwar im Schritt S12. Im Schritt S13 wird das Übersetzungsverhältnis auf einen Normalwert zurückgesetzt. Im Schritt S11 kann die Beurteilung, ob der Steuerwinkel ΘH oder die Steuergeschwindigkeit DOH Null ist, für diesen Zweck verwendet werden.
Somit, wenn sowohl der Steuerwinkel ΘH, als auch die Steuergeschwindigkeit dΘH groß sind, oder wenn das Fahrzeug unter Bremsbedingung ist und der Steuerwinkel ΘH klein ist, wird das Übersetzungsverhältnis erhöht zum Ermöglichen, daß die Heckräder prompt gesteuert sind, so daß die Steuerverlässlichkeit verbessert sein kann.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf mehrere bevorzugte Ausführungsformen erklärt wurde, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, daß Veränderungen und Verbesserungen durchgeführt werden können, während man innerhalb des Umfanges der Erfindung verbleibt. Der Umfang der Erfindung ist bestimmt ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche.

Claims

1. Steuervorrichtung für die Heckräder (2L, 2R) eines Fahrzeuges, umfassend:

einen ersten Motor (37), welcher zumindest in Antwort auf einen Steuerwinkel (ΘH) eines Steuerrades (7) gesteuert wird;

einen Schaltmechanismus (41), zum Verändern einer Übersetzungsstufe (e);

einen zweiten Motor (48), zum Antreiben des Schaltmechanismus (41) und zum Steuern der Übersetzungsstufe (e);

einen Steuermechanismus (14), zum Steuern der Heckräder (2L, 2R) durch Übertragen eines Teiles der Steuerkraft, welche durch Multiplizieren der Antriebskraft des ersten Motors (37) mit der Antriebskraft des zweiten Motors (48) erhalten wird, zu den Heckrädern (2L, 2R);

eine Motorversagens-Bestimmungsein richtung (61), welche ein Versagen in einem von erstem und zweitem Motor (37, 48) erfaßt, wenn der Betrag, mit welchem einer der Motoren angetrieben ist, Null erreicht, während der andere Motor in Betrieb ist; und

eine Steuereinrichtung (15), zum Steuern sowohl des ersten als auch des zweiten Motors (37, 48), so daß, wenn die Motorversagens-Bestim mungseinrichtung (61) ein Versagen in dem einen Motor erfaßt, der Betrag, mit welchem der andere von erstem und zweitem Motor (37, 48) angetrieben ist, auf Null gesetzt wird.

2. Eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, desweiteren umfassend:

einen Heckradsteuerwinkelsensor (29), zum Erfassen des Steuerwinkels (ΘR) der Heckräder (2L, 2R) des Fahrzeuges; und

eine Einrichtung (62), zum Erfassen des Versagens des Sensors (29) durch Aufzeichnen des Steuerwinkels (ΘR), welcher durch den Steuerwinkelsensor (29) erfaßt wird, wobei, wenn der Betrag, mit welchem einer von erstem und zweitem Motor (37, 48) angetrieben ist, Null erreicht, wärend der andere Motor in Betrieb ist, und wenn sich der Steuerwinkel (ΘR) der Heckräder (2L, 2R) verändert, ein Versagen des Sensors (29) erfaßt wird.

3. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Steuermechanismus (14) eine Lenkzwischenstange (13) umfaßt, deren axiale Bewegung einen Steuerbetrag (ΘR) der Heckräder (2L, 2R) bereitstellt, und zwar als die Summe des Betrages, mit welchen der erste Motor (37) angetrieben ist, und des Betrages, mit welchem der zweite Motor (48) angetrieben ist.

4. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der erste Motor (37) in einer Art gesteuert ist, so daß der Rotationswinkel (Θ1) der Lenkzwischenstange durch den Betrieb des Motors (37) verändert wird, basierend auf der folgenden mathematischen Formel (1)

wobei ΘH der Steuerwinkel des Steuerrades (7) ist, V die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, Φ die Gierrate ist und die Koeffizienten K1 und K2 Variablen sind, welche sich gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit verändern und bestimmt sind gemäß den Merkmalen des Fahrzeuges.

5. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei K1 etwa 0,53 ist bis die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) etwa 10 km/h erreicht, graduell mit der Geschwindigkeit (V) ansteigt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) 10 Km/h überschreitet, bis K1 in der Nähe von 40 km/h 1 wird und mit der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) abnimmt, wenn die Geschwindigkeit 80 km/h überschreitet.

6. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4,wobei K2 graduell mit der Geschwindigkeit (V) ansteigt, wenn die Geschwindigkeit (V) 10 km/h überschreitet, und einen Wert von etwa 0,005 in der Nachbarschaft von 30 km/h erreicht.

7. Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, desweiteren umfassend:

eine Motorsteuereinrichtung, zum Steuern des zweiten Motors (48), zum Erhöhen der Schaltstufe (e) in einem mittleren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, und zum Erniedrigen der Schaltstufe (e) in einem hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich.

8. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Motorsteuereinrichtung den zweiten Motor steuert, zum weiteren Erniedrigen der Schaltstufe in einem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich.

9. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, desweiteren umfassend eine Schaltstufenveränderungseinrichtung, zum Erzeugen eines Schaltstufenveränderungssignals für die Motorsteuereinrichtung.

10. Verfahren zum Steuern der Heckräder eines Fahrzeuges, mit einem ersten Motor, welcher zumindest in Antwort auf einen Steuerwinkel eines Steuerrades gesteuert ist, einem Schaitmechanismus, einem zweiten Motor, zum Antreiben des Schaltmechanismus und Steuern der Schaltstufe, einem Steuermechanismus, zum Steuern der Heckräder durch Übertragen eines Teiles der Steuerkraft, welche erhalten wird durch Multiplizieren der Antriebskraft des ersten Motors mit der Antriebskraft des zweiten Motors, zu den Heckrädern, einem Heckradsteuerwinkelsensor, zum Erfassen des Steuerwinkels der Heckräder des Fahrzeuges, umfassend:

einen ersten Schritt des Bestimmens, ob das Verfahren begonnen hat, wobei das Verfahren zurückgeführt wird zum Start, wenn die Erfassung negativ ist;

wenn der erste Schritt affirmativ ist, einen zweiten Schritt des Einstellens des Betrages, mit welchem der erste Motor angetrieben wird, und zwar auf Null;

nach dem zweiten Schritt, einen dritten Schritt des Sicherstellens, ob der Betrag, mit welchem der erste Motor angetrieben ist, Null ist, wobei der zweite Schritt wiederholt wird, wenn der dritte Schritt negativ ist;

wenn der dritte Schritt affirmativ ist, ein vierter Schritt des Laufenlassens des zweiten Motors durch einen Zyklus zwischen einem Maximalwert und einem Minimaiwert;

nach dem vierten Schritt, einen fünften Schritt des Bestimmens, ob der zweite Motor in Betrieb war;

wenn der fünfte Schritt affirmativ ist, einen sechsten Schritt des Bestimmens, ob ein Heckradsteuerwinkel ungefähr gleich einem Nullwert ist;

wenn der sechste Schritt affirmativ ist, einen siebten Schritt des Einstellens des Betrages, mit welchem der zweite Motor angetrieben wird, und zwar auf Null;

nach dem siebten Schritt, einen achten Schritt des Bestimmens, ob der Betrag, mit welchem der zweite Motor angetrieben ist, Null ist, wobei der siebte Schritt wiederholt wird, wenn der achte Schritt negativ ist;

wenn der achte Schritt affirmativ ist, einen neunten Schritt des Laufenlassens des ersten Motors durch einen Zyklus zwischen einem Maximalwert und einem Minimaiwert;

nach dem neunten Schritt, einen zehnten Schritt des Bestimmens, ob der erste Motor in Betrieb war;

wenn der zehnte Schritt affirmativ ist, einen elften Schritt des Sicherstellens, ob der Heckradsteuerwinkel ungefähr gleich einem Nullwert ist;

wobei das Verfahren zum Start zurückgeführt wird, wenn der elfte Schritt affirmativ ist;

einen zwölften Schritt des Einstellens des ersten und zweiten Motors auf Null, wenn einer der fünften, sechsten, zehnten oder elften Schritte negativ ist;

nach dem zwölften Schritt, einen dreizehnten Schritt des Durchführens einer Failsafe-Sicherheitserfassung und Beendigen des Verfahrens.