HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkstabilitätssteuersystem
für ein Fahrzeug mit einem Drehzustandbewertungsmittel zur
Bewertung des Drehzustands des Fahrzeugs, zur Ausgabe eines
Übersteuersignals oder eines Untersteuersignals und einem
Lenkstabilitätssteuermittel zur Steuerung des Ausgangsdrehmoments
aus einer Maschine auf Basis des Ausgangs aus dem
Drehzustandbewertungsmittel.
Beschreibung herkömmlicher Technik
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Die EP-A-0 282 041 beschreibt ein Lenkstabilitätssteuersystem für
ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das derart
ausgebildet ist, daß eine von dem Fahrzeug entsprechend dem
Betriebszustand des Fahrzeugs selbst zu erzeugende Bezugsgierrate
mit einer derzeit erzeugten Ist-Gierrate verglichen wird; der
Drehzustand des Fahrzeugs bewertet wird, d.h. bewertet wird, ob
das Fahrzeug übersteuert oder untersteuert, und das
Ausgangsdrehmoment aus der Maschine entsprechend dem bewerteten
Drehzustand erhöht oder reduziert wird, um hierdurch zum richtigen
Halten der Lenkstabilität des Fahrzeugs das Übersteuern und das
Untersteuern zu kompensieren.
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Dieses Lenkstabilitätssteuersystem wird unten anhand der Figuren
4 und 5 beschrieben. Beispielsweise wird der Fall betrachtet, daß
das Fahrzeug im Uhrzeigersinn einen Weg von 1 bis 6 um die Kurve
fährt, wie in Figur 4 gezeigt. Figur 5 zeigt die Änderungen des
Lenkwinkels δ eines Lenkrads, einer Bezugsgierrate YREF und einer
Ist-Gierrate Y. Angenommen, daß ein Fahrer des Fahrzeugs das
Lenkrad im Uhrzeigersinn lenkt (hier als positive Richtung
bezeichnet), so daß das Fahrzeug auf einem Weg 1 bis 3 im
Uhrzeigersinn um die Kurve fährt, wird eine Übersteuertendenz
erzeugt, wodurch das Fahrzeug in Drehrichtung nach innen fährt.
Von einer mit 3 bezeichneten Position lenkt der Fahrer das benkrad
im Gegenzeigersinn gegen (hier als negative Richtung bezeichnet),
mit dem Zweck, den Kurvenradius konstant zu halten. An einer mit
4 bezeichneten Position wird hierdurch der Lenkwinkel δ 0 (Null)
und bekommt weiter an einer mit 5 bezeichneten Position den
negativen Maximalwert. An einer Position 6 bei abgeschlossener
Kurvenfahrt wird der Lenkwinkel δ wieder 0 (Null). Hierbei folgt
die an dem Lenkwinkel δ bestimmte Bezugsgerade YREF der Änderung
des benkwinkels δ mit einer leichten Verzögerung, aufgrund des
Einflusses eines Spiels des Lenksystems oder dergleichen. Die Ist-
Gierrate Y, die eine Ist-Gierrate des Fahrzeugs ist, folgt dem
Gegenlenken aufgrund einer Trägheit des Fahrzeugs nicht
unmittelbar und wird außer in der letzten Stufe der Kurvenfahrt
positiv gehalten.
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Tabelle 1 zeigt die Kriterien herkömmlicher Bewertung vom
Übersteuern und Untersteuern des Fahrzeugs. Die Positiva und
Negativa der Bezugsgierrate YREF (die Achsenkoordinaten) werden mit
den Positiva und Negativa einer Abweichung Y-YREF (der Achse der
Abszissen) verglichen, die sich aus Substraktion der
Bezugsgierrate YREF von der Ist-Gierrate Y ergibt, und das Übersteuern
und Untersteuern kann durch eine Kombination dieser Positiva und
Negativa gewertet werden.
Tabelle 1
Ist-Gierrate-Bezugsgierrate
nicht negativ
negativ
Bezugsgierrate
Übersteuern
Untersteuern
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Wenn man Tabelle 1 bei der in Figur 5 gezeugten Grafik anwendet,
ist in einem Bereich A von Bereichen A und B, in denen die
Bezugsgierrate YREF nicht negativ ist, die Abweichung Y-YREF, die
sich aus Substraktion der Bezugsgierrate YREF von der Ist-Gierrate
Y ergibt, negativ. Daher entspricht der Bereich A einer rechten
und oberen Spalte, und in dem Bereich A wird gewertet, daß das
Fahrzeug untersteuert. Andererseits ist in dem Bereich B die
Abweichung Y-YREF, die sich aus Substraktion der Bezugsgierrate YREF
von der Ist-Gierrate Y ergibt, nicht negativ. Daher entspricht der
Bereich B einer linken und oberen Spalte, und in dem Bereich B
wird gewertet, daß das Fahrzeug übersteuert. In einem Bereich C
ist die Bezugsgierrate YREF negativ und die Abweichung Y-YREF, die
sich aus Subtraktion der Bezugsgierrate YREF von der Ist-Gierrate
Y ergibt, ist nicht negativ. Daher entspricht der Bereich C einer
linken und unteren Spalte, und in dem Bereich B wird gewertet, daß
das Fahrzeug untersteuert.
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Wenn gewertet wird, daß das Fahrzeug übersteuert oder
untersteuert, kann das Ausgangsdrehmoment aus der Maschine in dem
Fahrzeug mit Vorderradantrieb erhöht oder reduziert werden, um
hierdurch das Drehen des Fahrzeugs in eine unerwünschte Richtung
zu vermeiden.
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In der oben beschriebenen herkömmlichen Technik zur Bewertung des
Übersteuerns und Untersteuerns wird jedoch in dem Bereich C in
Figur 5 fehlerhaft gewertet, daß das Fahrzeug untersteuert, obwohl
das Gegenlenken durchgeführt wird, weil das Fahrzeug eine
Übersteuertendenz zeigt. Somit sollte das Ausgangsdrehmoment aus
der Maschine eigentlich erhöht werden, aber stattdessen wird eine
solche Steuerung durchgeführt, daß das Ausgangsdrehmoment aus der
Maschine reduziert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein
Lenkstabilitätssteuersystem für ein Fahrzeug anzugeben&sub7; in dem, wenn das Fahzeug
in einen Gegenlenkzustand gebracht wird, das Erzeugen eines
Fehlers bei der Bewertung des Übersteuerns und Untersteuerns
verhindert werden kann.
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Um das obige Ziel zu erreichen und entsprechend den in Anspruch
1 definierten Merkmalen, wird ein Lenkstabilitätssteuersystem für
ein Fahrzeug angegeben, umfassend ein Drehzustandbewertungsmittel
zum bewerten eines Drehzustands des Fahrzeugs zur Ausgabe eines
Übersteuersignals oder eines Untersteuersignals, und ein
Lenkstabilitätssteuermittel zur Steuerung eines Ausgangsdrehmoments
aus einer Maschine auf Basis eines Ausgangs aus dem
Drehzustandbewertungsmittel, wobei das System ferner ein
Gegenlenkzustandsbewertungsmittel enthält, das den Gegenlenkzustand des Fahrzeugs
bewerten und, wenn der Gegenlenkzustand gewertet wird, ein
Übersteuersignal an das Drehzustandbewertungsmittel ausgeben kann.
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Mit dem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung kann in dem
Gegenlenkzustand, in dem die Richtung einer Querbeschleunigung des
Fahrzeugs nicht mit der Richtung eines Lenkwinkels übereinstimmt,
das Auftreten oder eine unbeabsichtigte Ausgabe eines
Untersteuersignals von dem Drehzustandbestimmungsmittel verhindert
werden und kann ein eigenes Übersteuersignal ausgegeben werden.
Daher ist es möglich, das Lenkstabilitätssteuermittel korrekt zu
betätigen, um den Nachteil, daß das Fahrzeug in eine unerwünschte
Richtung dreht, von vorneherein zu vermeiden.
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Gemäß einem ersten Merkmal der vorliegenen Erfindung wertet das
Drehzustandbewertungsmittel den Drehzustand auf Basis einer
Abweichung einer Ist-Gierrate des Fahrzeugs von einer
Bezugsgierrate des Fahrzeugs.
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Gemäß einem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung kann das
Drehzustandbewertungsmittel den Übersteuerzustand und den
Untersteuerzustand des Fahrzeugs zuverlässig bewerten.
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Gemäß einem dritten Merkmal wertet das
Gegenlenkzustandbewertungsmittel einen Gegenlenkzustand auf Basis eines Lenkwinkels und
einer Querbeschleunigung des Fahrezeugs.
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Mit dem dritten Merkmal der vorliegenden Erfindung kann das
Gegenlenkzustandbewertungsmittel den Gegenlenkzustand des
Fahrzeugs zuverlässig bewerten.
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Figur 1 ist ein schematisches Diagramm der Konstruktion eines
Fahrzeugs, das mit einem Lenkstabilitätssteuersystem gemäß einer
bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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Figur 2 ist ein Blockdiagramm des Lenkstabilitätssteuersystems;
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Figur 3 ist ein Blockdiagramm mit Darstellung einer
Schaltungsanordnung einer elektronischen Steuereinheit;
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Figur 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Drehzustands des
Fahrzeugs;
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Figur 5 ist ein Graph mit Darstellung der herkömmlichen
Drehzustandbewertungstechnik; und
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Figur 6 ist ein Graph mit Darstellung einer erfindungsgemäßen
Drehzustandsberwertungstechnik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten
Ausführung in Verbindung mit den beigefügten Zeichungen
beschrieben.
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Zu Figur 1. Ein Fahrzeug, bei dem die vorliegende Erfindung
angewendet ist, ist ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb, und umfaßt
ein Paar linker und rechter Antriebsräder WFL und WFR, die von
einer Maschine E angetrieben sind, und ein Paar linker und rechter
Folgerräder WRL und WRR. Ein Paar linker und rechter Folgerrad-
Geschwindigkeitserfassungsmittel IRL und IRR sind an den
Folgerrädern WRL und WRR vorgesehen, um jeweils die
Folgerrad-Geschwindigkeit VRL und VRR zu erfassen.
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Ein Lenkwinkelerfassungsmittel 3 ist an einem Lenkwinkeldetektor
3 zur Erfassung eines Lenkwinkels δ vorgesehen, und ein
Querbeschleunigungserfassungsmittel 4 ist an einer Stelle an der
Fahrzeugkarosserie zur Erfassung einer Querbeschleunigung G
angebracht. Ein Drosselventil 7 ist in einer Einlaßpassage 5 der
Maschine E angebracht und ist mit einem Schrittmotor 6 verbunden
und wird von diesem geöffnet und geschlossen. Die
Folgerradgeschwindigkeitserfassungsmittel 1RL und 1RR, das
Lenkwinkelerfassungsmittel 3, das Querbeschleunigungserfassungsmittel 4 und
der Schrittmotor 6 sind mit einer elektronischen Steuereinheit U
verbunden, die einen Mikrocomputer aufweist.
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Figur 2 zeigt die elektronische Steuereinheit U zur Steuerung des
Ausgangsdrehmoments aus der Maschine E durch Berechnung von
Signalen aus den verschiedenen Erfassungsmitteln gemäß einem
Steuerprogramm und zum Antrieb des Drosselventils 7 durch den
Schrittmotor 6, um während Kurvenfahrt des Fahrzeugs die
Lenkstabilität zu halten. Die elektronische Steuereinheit U umfaßt
eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 11 zur Durchführung dieser
Berechnung; einen Nur-Lesespeicher (ROM) 12, in dem das
Steuerprogramm und verscheidene Daten wie etwa Tabellen gespeichert
sind; einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 13 zur
vorübergehenden Speicherung der Ausgangssignale aus den
Erfassungsmitteln und der Berechnungsergebnisse; einen Eingangsabschnitt 14,
mit dem die verschiedenen Erfassungsmittel, das sind die
Folgerrad-Geschwindigkeitserfassungsmittel 1RL und 1RR, das
Lenkwinkelerfassungsmittel 3 und das Querbeschleunigungserfassungsmittel 4
verbunden sind; und ein Ausgangsabschnitt 15, mit dem der
Schrittmotor 6 verbunden ist. Die elektronische Steuereinheit U
berechnet die verschiedenen Signale, die sie von dem
Eingangsabschnitt 14 erhält, die in dem Nur-Lesespeicher 12 gespeicherten
Daten und dergleichen in der zentralen Prozessoreinheit 11 auf
Basis des Steuerprogramms, das nachfolgend beschrieben wird, und
treibt schließlich den Schrittmotor 6 durch den Ausgangsabschnitt
15 an. Hierdurch wird das Drosselventil 7 zum Andern des
Ausgangsdrehmoments aus der Maschine E gesteuert, und infolgedessen wird
das Drehmoment der Antriebsräder auf einen Optimalwert gesteuert,
um zu verhindern, daß das Fahrzeug in eine unerwünschte Richtung
dreht.
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Die Schaltungsanordnung der elektronischen Steuereinheit U wird
nachfolgend anhand von Figur 3 beschrieben.
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Die linken und rechten Folgerradgeschwindigkeiten VRL und VRR, die
von den linken und rechten Folgerraderfassungsmitteln 1RL und 1RR
erfaßt sind, werden in ein Ist-Gierratenberechnungsmittel 21
gespeist, in dem eine Ist-Gierrate Y des Fahrzeugs bestimmt wird
durch multiplizieren einer Differenz (VRL-VRR) zwischen den
Folgerradgeschwindigkeiten VRL und VRR mit einer vorbestimmten
Konstanten, die einem Ablauf jeder der linken und rechten
Folgerräder WRL und WRR entspricht.
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Die linken und rechten Folgerradgeschwindigkeiten VRL und VRR
werden in ein Fahrgeschwindigkeitsberechnungsmittel 22
eingespeist, in dem eine Fahrgeschwindigkeit VV des Fahrzeugs durch
Berechnung eines Durchschnittswerts (VRL+VRR)/2 der
Folgerradgeschwindigkeiten VRL und VRR bestimmt wird. Die Fahrgeschwindigkeit
VV und ein von dem Lenkwinkelerfassungsmittel 3 erfaßter
Lenkwinkel δ werden in ein Bezugsgierratenberechnungsmittel 23
eingespeist, in dem eine Bezugsgierrate YREF bestimmt wird. Die
Bezugsgierrate YREF ist ein Bezugswert als ein Standard einer zu
erzeugenden Gierrate, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs das Lenkrad
2 durch einen Lenkwinkel δ bei der gegenwärtigen
Fahrgeschwindigkeit V gelenkt hat, und wird als ein Kriterium bei der Bewertung
des Drehzustands des Fahrzeugs verwendet, d.h. eines Übersteuerns
und eines Untersteuerns.
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Die Ist-Gierrate Y und die Bezugsgierrate YREF werden in ein
Drehzustandbewertungsmittel 24 eingespeist, in dem bewertet wird,
ob sich das Fahrzeug in einem übersteuerzustand oder einem
Untersteuerzustand befindet. Wenn ein Wert während Drehung des
Fahrzeugs im Uhrzeigersinn positiv ist, vergleicht das
Drehzustandbewertungsmittel 24 die Positiva und Negativa der Ist-
Gierrate Y mit den Positiva und Negativa einer Abweichung Y-YREF,
die sich aus Subtraktion der Bezugsgierrate YREF von der Ist-
Gierrate Y ergibt, und wertet das übersteuern und das Untersteuern
durch Kombination dieser Positiva und Negativa, wie in Tabelle 2
gezeigt, und wertet ferner den Grad jeweils des Übersteuerns und
des Untersteuerns durch einen Absolutwert der Abweichung Y-YREF.
Wie aus einen Vergleich der Tabellen 1 und 2 ersichtlich,
unterscheiden sich die Tabellen 1 und 2 voneinander darin, daß in
Tabelle 2 die Bezugsgierrate YREF in der Ordinatenachse in Tabelle
1 durch die Ist-Gierrate Y ersetzt ist.
Tabelle 2
Ist-Gierrate-Bezugsgierrate
nicht negativ
negativ
Bezugsgierrate
Übersteuern
Untersteuern
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Wenn der Drehzustand des Fahrzeugs gemäß Figur 2 auf Basis von
Tabelle 2 und Figur 6 bewertet wird, sind ein Bereich A' und ein
Bereich C' Untersteuerbereiche und ist ein Bereich B' ein
Übersteuerbereich. Wenn man dies mit dem Drehzustand der in Figur
gezeigten herkömmlichen Technik vergleicht, wird der als
Untersteuerbereich fehlgewertete Bereich C' im Vergleich mit einem
Bereich C der herkömmlichen Technik verkleinert, was zu einer
verbesserten Bewertungsgenauigkeit führt. Jedoch könnte die
Fehlbewertung in dem Bereich C' auch bei der oben beschriebenen
Technik weiter stattfinden, und daher wird erfindungsgemäß in
einem Gegenlenkzustandbewertungsmittel 26 die folgende Bewertung
weiter durchgeführt.
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Wie in Figur 3 gezeigt, werden die von dem
Querbeschleunigungserfassungsmittel 4 erfaßten Positiva und Negativa der
Querbeschleunigung G mit den Positiva und Negativa des von dem
Lenkwinkelerfassungsmittel 3 erfaßten Lenkwinkels δ verglichen, um
hierdurch zu werten, ob sich das Fahrzeug in einem normal
lenkenden Zustand oder in einem Gegenlenkzustand befindet. Wenn
bestimmt wurde, daß sich das Fahrzeug in dem Gegenlenkzustand
befindet, wird unabhängig vom Ergebnis der Bewertung in Tabelle
2 das Fahrzeug als übersteuernd betrachtet.
Tabelle 3
Lenkwinkel δ
Querbeschleunigung G
nicht negativ
negativ
normal lenkend
gegenlenkend
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Dies wird unten anhand Figur 6 beschrieben. In einem Bereich D ist
die in den Lenkwinkel δ gewandelte Querbeschleunigung G positiv
und ist der Lenkwinkel δ positiv, und daher ist der Bereich D ein
Normal-Lenkbereich entsprechend einer linken und oberen Spalte in
Tabelle 3. In einem Bereich E ist die Querbeschleunigung G positiv
und ist der Lenkwinkel δ negativ, und daher ist der Bereich E ein
Gegenlenkbereich entsprechend einer linken und oberen Spalte in
Tabelle 3. In dem als Gegenlankbereich bestimmten Bereich E wird
das Fahrzeug als in dem Übersteuerzustand betrachtet, und zwar
unabhängig vom Ergebnis der Bewertung in Tabelle 2. Daher kann der
Bereich C', in dem eigentlich fehlbewertet werden sollte, daß sich
das Fahrzeug in dem Untersteuerzustand befindet, korrekt als ein
Bereich gewertet werde, in dem sich das Fahrzeug in dem
Übersteuerzustand befindet.
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Wenn das Fahrzeug normal steuert, gibt das
Drehzustandbewertungsmittel 24 ein Übersteuersignal oder ein Untersteuersignal auf
Basis der Ausgänge aus dem Ist-Gierratenberechnungsmittel 24 und
dem Bezugsgierratenberechnungsmittel 23 aus, d.h. auf Basis der
Tabelle 2. Wenn auf Basis der Tabelle 3 bestimmt wird, daß sich
das Fahrzeug in dem Gegenlenkzustand befindet, gibt das
Drehzustandbewertungsmittel 24 unabhängig von den Ausgängen aus dem Ist-
Gierratenberechnungsmittel 21 und dem
Bezugsgierratenberechnungsmittel
23 das Übersteuersignal aus.
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Wenn das Übersteuersignal von dem Drehzustandbewertungsmittel 24
in ein Lenkstabilitätssteuermittel 25 eingespeist wird, öffnet
Letzteres das Drosselventil 7 durch den Schrittmotor 6 zur
Erhöhung des Ausgangsdrehmoments aus der Maschine E. Wenn das
Ausgangsdrehmoment aus der Maschine E in dem Fahrzeug mit
Vorderradantrieb erhöht ist, wird das Übersteuern in das
Untersteuern korrigiert, weil das Fahrzeug eine Untersteuertendenz hat,
um hierdurch zu verhindern, daß das Fahrzeug in eine unerwünschte
Richtung dreht. Umgekehrt, wenn das Fahrzeug untersteuert, und das
Untersteuersignal von dem Drehzustandbewertungsmittel in das
Lienkstabilitätssteuermittel 25 eingespeist wird, schließt
Letzteres das Drosselventil 7 durch den Schrittmotor 6 zur
Minderung des Ausgangsdrehmoments aus der Maschine E. Wenn das
Ausgangsdrehmoment aus der Maschine E in dem Fahrzeug mit
Vorderradantrieb reduziert ist, wird Untersteuern in Übersteuern
korrigiert, weil das Fahrzeug eine Übersteuertendenz hat, um
hierdurch zu verhindern, daß das Fahrzeug in eine unerwünschte
Richtung schwenkt.
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Obwohl die Ausführung der vorliegenden Erfindung im Detail
beschrieben wurde, ist dies so zu verstehen, daß die vorliegende
Erfindung nicht auf die Ausführung beschränkt sein soll und
vielerlei kleinere Modifikationen durchgeführt werden können ohne
von dem in den Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung
abzuweichen.
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Obwohl beispielsweise in der Ausführung das Fahrzeug so
beschrieben wurde, daß die Vorderräder Antriebsräder und die
Hinterräder Folgerräder sind, ist die vorliegende Erfindung auch
bei einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb anwendbar, dessen
Vorderräder Folgerräder und dessen Hinterräder Antriebsräder sind.
Wenn in diesem Fall das Gegenlenken des Fahrzeugs gewertet wird,
wird im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführung das
Ausgangsdrehmoment aus der Maschine reduziert gesteuert.