SE538627C2 - System för styrning av ett fordon - Google Patents

Abstract

Ett system för styrning av ett fordon (1) med åtminstone en odri-ven hjulförsedd stödaxel (2) följande i fordonets ordinarie körrikt-ning efter fordonets framhjulsaxel (3) innefattar en styrkrets (7)för understödjande av funktionen hos ett rattartat styrmedel (5),en kraftanordning (9) utformad att överföra kraft på stödaxeln föratt styra inriktningen av dess hjul (13) och en styrenhet (8) ut-formad att styra kraftanordningen. En inrättning (15) är utformadatt bestämma huruvida fordonet befinner sig i ett normaltillständför systemets del eller ett specialtillstånd med avseende på sy-stemet med ett ökat behov av understödjande av styrmedletsfunktion relativt i fordonets normaltillständ. Styrenheten (15) ärutformad att vid ett bestämt förekommande specialtillstånd hosfordonet styra kraftanordningen att överföra kraft för att styravinkelutslaget av stödaxelns hjul (13) enligt ett förhållande medstörre vinkelutslag relativt vinkelutslaget hos framhjulsaxelns hjul (6) än i normaltillständet. (Fig. 1)

Description

System för styrning av ett fordon UPPFINNINGENS OMRÅDE OCH TIDIGARE KÄND TEKNIK Föreliggande uppfinning avser ett system för styrning av ett for-don med åtminstone en odriven hjulförsedd stödaxel följande ifordonets ordinarie körriktning efter fordonets framhjulsaxel en-ligt ingressen hos bifogade patentkrav 1 samt ett förfarande en- ligt ingressen hos bifogade självständiga förfarandepatentkrav.

En sådan styrd stödaxel kan vara anordnad i vilken ordning av dehjulburna axlarna som helst i ett fordons ordinarie körriktningutom först, och ett fordon kan även ha flera sådana styrda stöd-axlar. En styrd stödaxel är därvid normalt anordnad framför och/eller bakom en drivaxel hos fordonet.

Normalt är det tunga fordon, såsom lastbilar och bussar, som ärförsedda med styrda stödaxlar, varför huvudsakligen denna ap-plikation av uppfinningen kommer att beskrivas härefter i för upp-finningen belysande men sålunda på intet sätt begränsandesyfte. Det kan vara intressant och fördelaktigt att ha en nämndstödaxel styrbar vid låga fordonshastigheter för att öka ma-növrerbarheten hos fordonet, t ex när en mjölkbil skall köra in viden bondgård eller dylikt eller när bussar skall utföra delikata ma-növrar i stadstrafik i exempelvis trånga gränder. Nämnda styr- krets hos systemet understödjer genom så kallad servostyrning det rattartade styrmedlets funktion genom att göra det lättare förföraren att uppnå önskade vinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul,dvs utan att behöva uppbringa oacceptabelt stora muskelkrafter för detta.

Ett normaltillstånd hos fordonet med avseende på styrsystemetär när detta system gör det möjligt för föraren att styra fordonetpå ett definierat sätt med uppbringande av krafter som inte över-skrider en förutbestämd nivå. När detta inte är möjligt råder ettspecialtillstånd hos fordonet med avseende på nämnda styrsy-stem med försvårad styrning av fordonet. Detta kan t ex bero påatt styrkretsen fa||erat och därför det rattartade styrmedletsfunktion inte får något understöd från styrkretsen eller att fordo-nets hastighet är så låg att styrningen försvåras även vid intakt nämnd styrkrets.

Vad gäller den först nämnda orsaken till uppträdande av ettnämnt specialtillstånd kan problemet med detta lösas genom attförse ett styrsystem av detta slag med två nämnda styrkretsar,dvs en reservstyrkrets förutom nämnda styrkrets. En sådan ytter-ligare styrkrets medför dock ökade kostnader, så att det finns ettbehov av att undvika ett anordnande av en sådan. Av denna an-ledning finns krav uppställda på vad ett styrsystem enligt ovanskall klara av för att det skall få saluföras med endast en styr-krets. Detta krav är uppställt så att fordon av nämnt slag endastfår säljas med en styrkrets om de klarar av att vid fallerande avdenna styrkrets inom viss tid (t) uppnå en svängning med visssvängradie (r) utan att föraren anbringar ett moment (M) översti-gande en viss nivå på fordonets ratt. Därvid kan t ex gälla att t = 6s, r = 20m och l\/I = 101,25 Nm. Ju större axelavståndet är hos ett nämnt fordon desto större vinkelutslag måste uppnås hosframhjulsaxelns hjul inom den angivna tiden (t). Detta innebär dåett högre nödvändigt moment (M), så att ett givet känt fordonmåste ha två styrkretsar i det fall nämnda axelavstånd överskri- der en given längd.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett sy-stem av det inledningsvis nämnda slaget, vilket är förbättrat i åt-minstone något hänseende i förhållande till tidigare kända såd- ana system.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att tillhandahålla ett system enligt bifogade patentkrav 1.

Genom att styrenheten är utformad vid ett nämnt specialtillståndhos fordonet styra vinkelutslaget hos stödhjulsaxelns hjul enligtett förhållande med större vinkelutslag relativt vinkelutslaget hosframhjulsaxelns hjul än under nämnda normaltillstånd kommer vidanbringande av ett bestämt moment på det rattartade styrmedletav föraren ett större vinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul relativtfordonets längdriktning att uppnås tack vare att det ändradenämnda förhållandet kommer att understödja styrmedlets funkt-ion. Förutom att större vinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul kanuppnås vid servobortfall medför nämnda ändrade förhållandemed ett större vinkelutslag hos stödaxelns hjul vid ett givet vin-kelutslag hos framhjulsaxelns hjul redan det att en snävare radieuppnås, så att en mindre vinkel hos framhjulsaxelns hjul blir nöd- vändig för att uppnå en given svängradie. Detta innebär en ök- ning av det maximala axelavståndet hos ett med styrsystemetförsett fordon, så att ett långt fordon som tidigare krävde anord-nande av två styrkretsar istället kan tillåtas ha endast en styr- krets och därmed kostnader kan sparas.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är styrenheten ut-formad att vid nämnda specialtillstånd hos fordonet vid varje gi-vet vinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul öka nämnda vinkelut-slag hos stödaxelns hjul med åtminstone 50%, åtminstone 75%eller åtminstone 100% i förhållande till vinkelutslaget hos stöd-axelns hjul vid respektive vinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul inämnda normaltillstånd. En ökning av vinkelutslaget hos stödax-elns hjul med en faktor av åtminstone 1,5, åtminstone 1,75 elleråtminstone 2 gör det möjligt för föraren av fordonet att vid ett an-bringande av ett bestämt moment på det rattartade styrmedletuppnå ett tydligt större vinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul än inämnda normaltillstånd med en faktor av 1. Samtidigt uppnås ensnävare svängradie enbart av ett större vinkelutslag hos stöd-hjulsaxelns hjul vid ett givet vinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul, dvs vridningsvinkel hos fordonets ratt.

Uppfinningen avser även ett förfarande för styrning av ett fordonmed åtminstone en odriven hjulförsedd stödaxel följande i fordo-nets ordinarie körriktning efter fordonets framhjulsaxel enligt bi-fogade självständiga förfarandepatentkrav. Resultatet av utfö-rande av ett sådant förfarande och fördelarna med detta framgårmed all önskvärd tydlighet av beskrivningen ovan av systemet enligt uppfinningen.

Uppfinningen avser även ett datorprogram uppvisande de i pa-tentkrav 4 uppräknade särdragen, en datorprogramprodukt upp-visande de i patentkrav 5 uppräknade särdragen, en elektroniskstyrenhet uppvisande de i patentkrav 6 uppräknade särdragenoch ett fordon enligt patentkrav 7.

Andra fördelaktiga särdrag samt fördelar med uppfinningen fram- går av den nedan följande beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Härnedan beskrivs såsom exempel anförda utföringsformer avuppfinningen under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig 1 är en förenklad vy illustrerande ett system för styr-ning av ett fordon enligt en utföringsform av förelig- gande uppfinning, Fig 2a och 2b är mycket förenklade vyer illustrerande två möjligautseenden hos hjuluppsättningar hos fordon på vilka det uppfinningsenliga styrsystemet är applicerbart, Fig 3 är ett flödesdiagram som visar ett förfarande enligten utföringsform av uppfinningen, ochFig 4 är en principskiss över en elektronisk styrenhet för implementering av ett förfarande enligt uppfinning- en.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AVUPPFINNINGEN I Fig 1 illustreras mycket schematiskt ett system för styrning avett fordon 1 i form av en lastbil med en odriven hjulförsedd stöd-axel 2, en framhjulsaxel 3 och en i fordonets ordinarie körriktningframför stödaxeln anordnad driven bakaxel 4. Det illustrerasschematiskt hur framhjulsaxeln 3 på konventionellt sätt kan sty-ras genom att fordonets ratt 5 är mekaniskt förbunden med fram-hjulsaxeln 3 för styrning av inriktningen av framhjulsaxelns hjul 6relativt fordonets längdriktning L. En styrkrets 7 är anordnad föratt understödja rattens funktion, dvs uppnående av servostyrningsom underlättar vridning av ratten och styrning av framhjulsax-elns hjul. Fordonet uppvisar en elektronisk styrenhet E som ärutformad att till en i systemet ingående styrenhet 8 sända in-formation om inriktningen av framhjulsaxelns hjul 6 relativt fordo-nets längdriktning L. Systemet uppvisar en kraftanordning 9 meden elmotor 10 utformad att driva en hydraulpump 11 för att via enkraftcylinder 12 överföra kraft på stödaxeln 2 för att styra inrikt- ningen av dess hjul 13 relativt fordonets längdriktning.

Styrenheten 8 är utformad att styra kraftanordningen för styrningav nämnda inriktning hos stödaxelns hjul 13 på grundval av in-formation om inriktningen av framhjulsaxelns hjul 6 relativt for-donslängdriktningen enligt ett förutbestämt förhållande mellanvinkelutslaget hos stödaxelns hjul och vinkelutslaget hos fram-hjulsaxelns hjul relativt fordonets längdriktning hos ett normaltill-stånd hos fordonet för systemets del. Styrsystem med de så långt beskrivna delarna är tidigare kända.

I Fig 2a och 2b illustreras två av en mängd möjliga fordonskonfi-gurationer som ett styrsystem av detta slag kan vara appliceratpå, varvid pilen L visar fordonets ordinarie körriktning, D drivaxeloch A axelavstånd. Det är axelavståndet A som avgör svängra-dien hos fordonet vid givna vinkelutslag oi, ß hos framhjulsaxelnshjul respektive stödaxelns hjul. Såsom tidigare nämnts finns kravpå hur snabbt en viss svängradie skall kunna uppnås hos fordo-net vid bortfall av styrkretsen 7, t ex vid ett brott på ledningen 14,såsom indikerat genom B vid applicerande av ett moment på rat-ten av ett förutbestämt värde för att fordonet skall få saluföras med endast en nämnd styrkrets.

För att minska det moment som måste anbringas på fordonetsratt för uppnående av en viss svängradie hos fordonet under för-hållanden då fordonet är speciellt ”svårstyrt”, t ex vid fallerandeav styrkretsen 7, låg hastighet hos fordonet eller körande av for-donet på en viss typ av underlag uppvisar kretsen enligt uppfin-ningen en inrättning 15 utformad att bestämma huruvida fordonetbefinner sig i ett nämnt normaltillstånd eller ett specialtillståndmed avseende på systemet med ett ökat behov av understöd-jande av styrmedlets funktion relativt i fordonets normaltillstånd.Denna inrättning 15 är schematiskt visad som hopbyggd med sty-renheten 8. Styrenheten 8 är i sin tur utformad att vid ett av in-rättningen 15 bestämt förekommande specialtillstånd hos fordo-net styra kraftanordningen 9 att överföra kraft för att styra vinkel-utslaget av stödaxelns hjul 13 enligt ett förhållande med störrevinkelutslag relativt vinkelutslaget hos framhjulsaxelns hjul 6 än under nämnda normaltillstånd.

Systemet innefattar medel i form av fordonets elektroniska sty-renhet E utformade att sända information om styrkretsens till-stånd till inrättningen 15, och inrättningen är utformad att be-stämma att ett nämnt specialtillstånd råder vid fallerande avfunktionen hos styrkretsen 7. Sådant fallerande kan exempelvisfastställas genom anordnande av ett mediumflödesmätande or-gan i form av en flödesmätare 18 i den mediumflödesslinga 14styrkretsen uppvisar, här mellan slingans pump 19 och en styr-apparat 20 hos styrkretsen 7. Flödesmätaren sänder informationom storleken hos flödet i slingan till fordonets elektroniska sty-renhet E som sänder den vidare till inrättningen 15, vilken be-stämmer att ett nämnt specialtillstånd råder vid ett av flödesmä-taren avkänt nollflöde. Då får inte styrmedlet något understödfrån styrkretsen och hjälp hämtas då från förändrad styrning av stödaxelns hjul.

Det är också visat hur systemet uppvisar ett organ 16 utformatatt känna av det moment som en förare anbringar på ratten 5 ochsända information om detta moment till inrättningen 15, vilken ärutformad att bestämma att ett nämnt specialtillstånd råder i detfall nämnda avkända moment överstiger ett förutbestämt värde,vilket lämpligtvis är i storleksordningen av 50 Nm, då det kan fin-nas ett behov av att understödja rattens funktion genom att ökavinkelutslaget hos stödaxelns hjul 13 vid ett givet vinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul 6.

Systemet uppvisar även ett schematiskt antytt medel 17 utformatatt känna av fordonets hastighet och sända information därom tillinrättningen 15, vilken är utformad att bestämma att ett nämnt specialtillstånd råder i det fall fordonets hastighet understiger ett förutbestämt värde, vilket lämpligtvis är i storleksordningen av 10km/h.

Då inrättningen 15 bestämmer att ett nämnt specialtillstånd hosfordonet är för handen ser denna följaktligen till att det beroendesom vinkelutslaget hos stödaxelns hjul 13 står i relativt vinkelut-slaget hos framhjulsaxelns hjul 6, dvs rattutslaget, förändras.Denna förändring kan t ex innebära en multiplicering av det vin-kelutslag stödaxelns hjul skulle ha vid ett givet vinkelutslag hosframhjulsaxelns hjul med en faktor av 1,5 eller 2. Härigenom kant ex ett avsevärt förlängt axelavstånd tillåtas hos ett fordon med endast en nämnd styrkrets hos systemet.

I Fig 3 visas ett flödesdiagram som illustrerar ett förfarande en-ligt en utföringsform av uppfinningen för styrning av ett fordonmed åtminstone en odriven hjulförsedd stödaxel följande i fordo-nets ordinarie körriktning efter fordonets framhjulsaxel. I ettförsta steg S1 styrs framhjulsaxelns hjul mekaniskt av en förareav fordonet för styrning av fordonet. I ett steg S2 ställs sedanfrågan om fordonet är i normaltillstånd med avseende på dessstyrbarhet, och om svaret på denna fråga är ja, då styrs i ett stegSe, vinkelutslaget hos stödaxelns hjul i ett första förutbestämt för-hållande till vinkelutslaget hos framhjulsaxelns hjul, men är sva-ret på denna fråga nej, då styrs i ett steg S4 vinkelutslaget hosstödaxelns hjul i ett andra förutbestämt förhållande till vinkelut-slaget hos framhjulsaxelns hjul. Därvid kommer såsom nämntsovan hos det andra förutbestämda förhållandet vinkelutslaget hosstödaxelns hjul vara större för ett givet vinkelutslag hos framhjul- saxelns hjul än i det första förhållandet. Under hela utförandet av förfarandet ätergäs ständigt till steg S2 för att bestämma om styr- ningen av fordonet skall ske enligt steg Se, eller steget S4.

Datorprogramkod för implementering av ett förfarande enligt upp-finningen är lämpligen inkluderad i ett datorprogram som är in-läsningsbart till internminnet hos en dator, säsom internminnethos en elektronisk styrenhet hos en motor. Ett sådant datorpro-gram är lämpligen tillhandahället via en datorprogramprodukt in-nefattande ett av en elektronisk styrenhet läsbart datalagrings-medium, vilket datalagringsmedium har datorprogrammet lagratdärpä. Nämnda datalagringsmedium är exempelvis ett optiskt da-talagringsmedium i form av en CD-ROM-skiva, en DVD-skivaetc., ett magnetiskt datalagringsmedium i form av en hårddisk, endiskett, ett kassettband etc., eller ett Flashminne eller ett minneav typen ROM, PROM, EPROM eller EEPROM.

Fig 4 illustrerar mycket schematiskt en elektronisk styrenhet Einnefattande ett exekveringsmedel 18, säsom en central proces-sorenhet (CPU), för exekvering av datorprogramvara. Exekve-ringsmedlet 18 kommunicerar med ett minne 19, exempelvis avtypen RAM, via en databuss 20. Styrenheten E innefattar ävendatalagringsmedium 21, exempelvis i form av ett Flashminne el-ler ett minne av typen ROM, PROM, EPROM eller EEPROM. Ex-ekveringsmedlet 18 kommunicerar med datalagringsmediet 21 viadatabussen 20. Ett datorprogram innefattande datorprogramkodför implementering av ett förfarande enligt uppfinningen, exem-pelvis i enlighet med den i Fig 3 illustrerade utföringsformen, är lagrat pä datalagringsmediet 21. 11 Uppfinningen är givetvis inte pä något sätt begränsad till de ovanbeskrivna utföringsformerna, utan en mängd möjligheter till modi-fikationer därav torde vara uppenbara för en fackman pä områdetutan att denne för den skull avviker frän uppfinningens ram sä- dan denna definieras i bifogade patentkrav.

Claims (2)

1. System för styrning av ett fordon (1) med åtminstone en od-riven hjulförsedd stödaxel (2) följande i fordonets ordinariekörriktning efter fordonets framhjulsaxel (3), innefattande: ~ ett rattartat styrmedel (5) utformat att mekaniskt påver-kas av en förare av fordonet för styrning av inriktningenav framhjulsaxelns hjul (6) relativt fordonets längdrikt-ning (L), o en styrkrets (7) för understödjande av nämnda styrme-dels funktion, o en kraftanordning (9) utformad att överföra kraft påstödaxeln (2) för att styra inriktningen av dess hjul (13)relativt fordonets längdriktning, och v en styrenhet (8) utformad att styra kraftanordningen förstyrning av nämnda inriktning hos stödaxelns hjul (13)på grundval av information om inriktningen av framhjul-saxelns hjul (6) relativt nämnda fordonslängdriktning(L) enligt ett förutbestämt förhållande mellan vinkelut-slaget hos stödaxelns hjul och vinkelutslaget hos fram-hjulsaxelns hjul relativt fordonets längdriktning hos ettnormaltillstånd hos fordonet för systemets del och hosett specialtillstånd hos fordonet med avseende på sy-stemet styra nämnda kraftanordning (9) att överförakraft för att styra vinkelutslaget av stödaxelns hjul (13)enligt ett förhållande med större vinkelutslag relativtvinkelutslaget hos framhjulsaxelns hjul (6) än undernämnda normaltillstånd, kännetecknat därav, att systemet innefattar en inrättning(15) utformad att bestämma huruvida fordonet befinner sig iett nämnt normaltillstånd eller ett nämnt speciaitillstånd medavseende på systemet med ett ökat behov av understöd-jande av styrmedlets (5) funktion relativt i fordonets normal-tillstånd och meddela styrenheten (8) resultatet av dennabestämning, och medel (E) utformade att sända informationom styrkretsens (7) tillstånd till nämnda inrättning (15), attinrättningen är utformad att bestämma att ett nämnt special-tillstånd råder vid fallerande av funktionen hos nämnda styr-krets, att nämnda styrkrets uppvisar organ (19) anordnadeatt driva ett mediumflöde för att understödja nämnda styrme-dels (5) funktion, att styrkretsen (7) dessutom uppvisar ettorgan (18) anordnat att avkänna storleken hos nämnda me-diumflöde och sända information därom till inrättningen (15),och att inrättningen är utformad att bestämma att nämndaspeciaitillstånd råder i det fall det av nämnda organ (18) av- kända mediumflödet är noll. System enligt krav 1, kännetecknat därav, att styrenheten(8) är utformad att vid nämnda speciaitillstånd hos fordonetvid varje givet vinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul (6) ökanämnda vinkelutslag hos stödaxelns hjul (13) med åt-minstone 50%, åtminstone 75% eller åtminstone 100% i för-hållande till vinkelutslaget hos stödaxelns hjul vid respektivevinkelutslag hos framhjulsaxelns hjul i nämnda normaltill-stånd. Förfarande för styrning av ett fordon (1) med åtminstone en odriven hjulförsedd stödaxel (2) följande i fordonets ordinarie 16 körriktning efter fordonets framhjulsaxel (3) innefattandestegen att: o styra inriktningen av framhjulsaxelns hjul (6) genommekanisk påverkan på ett rattartat styrmedel (5) hosfordonet, o detektera huruvida fordonet befinner sig i ett normaltill-stånd eller specialtillstånd med avseende på fordonetsstyrbarhet, varvid nämnda specialtillstånd är definieratsom ett tillstånd i vilket det föreligger ett ökat behov avunderstödjande av nämnda påverkan på styrmedlet re-lativt i fordonets normaltillstånd, o styra inriktningen hos stödaxelns hjul (13) enligt ettförutbestämt förhållande mellan vinkelutslaget hosdessa hjul och det hos framhjulsaxelns hjul (6) relativtfordonets längdriktning (L) vid detektering av ett nämntnormaltillstånd hos fordonet, och o styra vinkelutslaget av stödaxelns hjul (13) enligt ettförhållande med större vinkelutslag relativt vinkelutsla-get hos framhjulsaxelns hjul (6) vid en detektering avett nämnt specialtillstånd hos fordonet än undernämnda normaltillstånd, kännetecknat därav, att det utförs på ett fordon med enstyrkrets (7) med organ som driver ett mediumflöde för un-derstödjande av nämnda styrmedels (5) funktion, att före-komst av ett nämnt specialtillstånd hos fordonet detekterasvid detekterande av ett fallerande av funktionen hos nämndastyrkrets, att storleken hos nämnda mediumflöde avkänns,och att det bestäms att nämnda specialtillstånd råder i det fall nämnda avkända mediumflöde är noll. 17 Datorprogram som är laddningsbart till internminnet hos endator, vilket datorprogram innefattar datorprogramkod förbringande av datorn att styra stegen enligt krav 3 när nämnda datorprogram körs på datorn. Datorprogramprodukt innefattande ett varaktigt datalag-ringsmedium som är läsbart av en dator, varvid datorpro-gramkoden hos ett datorprogram enligt krav 4 är lagrat pà datalagringsmediet. Elektronisk styrenhet för ett system för styrning av körrikt-ningen hos ett fordon innefattande ett exekveringsmedel(18), ett till exekveringsmedlet anslutet minne (19) och ett tillexekveringsmedlet anslutet varaktigt datalagringsmedium(21), varvid datorprogramkoden hos ett datorprogram enligt krav 4 är lagrat på nämnda datalagringsmedium (21). Hjulburet fordon, speciellt motorfordon och i synnerhet enlastbil eller buss, kännetecknat därav, att det innefattar ett system enligt krav 1 eller

2.