DE3545715C2

DE3545715C2 -

Info

Publication number: DE3545715C2
Application number: DE3545715A
Authority: DE
Inventors: Henning Dipl.-Ing. Dr. 7307 Aichwald De Wallentowitz; Karl-Eugen 7000 Stuttgart De Laubacher; Karl-Heinz 7123 Sachsenheim De Buechle; Wolfgang Kuhn; Siegfried Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Neundorf
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1985-12-21
Filing date: 1985-12-21
Publication date: 1989-11-30
Also published as: SE8605434L; FR2591957A1; FR2591957B1; SE463620B; SE8605434D0; DE3545715A1; JPH0358939B2; JPS62146754A; US4794539A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen im Sinne der Einhaltung stabiler Fahrzustände nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bis 3.

Eine Einrichtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bis 3 ist aus der DE-PS 19 02 944 bekannt. Dabei handelt es sich um eine Steuereinrichtung zum Vermeiden von Kurvenschleudern bei Kraftfahrzeugen, welche mittels eines Kreisels und mehrerer Sensoren aus einer Vielzahl gemessener bzw. berechneter Größen in nicht dargestellter Weise Steuersignale für die Bremsanlage sowie ein Leistungsregelglied der Brennkraftmaschine gewinnt. Dabei sind drei vom Fahrer auszuwählende Programme für unterschiedliche Fahrbahnzustände vorgesehen.

Eine derartige Einrichtung kann weder herstellungstechnisch befriedigen, da sie viel zu aufwendig ist, noch bezüglich der Anwendung. Es ist vorhersehbar, was passiert, wenn der Fahrer vergißt, das den tatsächlichen Fahrbahnzuständen zugeordnete Programm auszuwählen.

Zur Stabilisierung eines in den fahrdynamischen Grenzbereich gelangenden Fahrzeuges ist die Umschaltung von Einachs- auf Mehrachsantrieb bekannt. Es sind auch Antriebsschlupfregelungen (ASR), z. B. DE-PS 31 27 302, und Antiblockiersysteme (ABS) bekannt. Alle diese Vorrichtungen können aber ein Fahrzeug nicht in allen Fällen davor bewahren, die fahrdynamischen Grenzen zu überschreiten.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, dieses Ziel besser und mit einfacheren als den bekannten Mitteln zu erreichen und eine Einrichtung zu schaffen, die ein Fahrzeug davor bewahren kann, stabile Fahrzustände zu überschreiten und dabei beschädigt oder zerstört zu werden.

Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Einrichtungen erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen 1, 2 oder 3 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Entsprechend den zwischen Radeinschlagwinkeln (Lenkwinkel) und Kurvenhalbmessern geltenden geometrischen Beziehungen eines Fahrzeuges ergeben sich bei Kurvenfahrt unterschiedliche Drehzahlen an den Fahrzeugrädern. Mit steigender Fahrgeschwindigkeit weichen die Drehzahlen aber von den aus den geometrischen Beziehungen herleitbaren Drehzahlen mehr oder weniger stark ab (Lueger Lexikon der Technik, Rowohlt Taschenbuch Verlag, Reinbek bei Hamburg, Dezember 1971, Farzeugtechnik Bd. 2, S. 380, Stichwort "Lenkung").

Für den Bereich stabiler Fahrzustände können, z. B. durch Versuch, dem Lenkwinkel und der Fahrgeschwindigkeit zugeordnete Sollwerte oder Toleranzgrenzwerte für die Differenz der Vorderradrehzahlen ermittelt und gespeichert werden, mit welchen die Differenz der gemessenen Vorderraddrehzahlen verglichen wird. Instabile Fahrzustände können so leicht festgestellt werden.

Nicht zu lösen ist mit diesen Mitteln die Aufgabe für Fahrzeuge mit Allradantrieb, wenn gleichzeitig eine Antriebsschlupfregelung wirksam ist, da dann die Differenz der Vorderraddrehzahlen keine praktisch verwertbaren Signale liefert. Eine derartige Fahrzeug-Vortriebsregelung ist jedoch mit den in den Patentansprüchen 2 und 3 angegebenen Mitteln zu stabilisieren, da in diesen Fällen auf die Raddrehzahlen als Eingangsgrößen verzichtet werden kann und statt dessen die Meßwerte der Querbeschleunigung bzw. der Giergeschwindigkeit für einen Vergleich mit Sollwerten bzw. Toleranzgrenzwerten herangezogen werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß mit wenigen, leicht zu erhaltenden Eingangsgrößen eine Regelung des Fahrzeuges bezüglich der Fahrstabilität erreicht werden kann.

Dies geschieht dadurch, daß aus den gemessenen Größen Lenkwinkel und Fahrgeschwindigkeit ein Wert bzw. ein Toleranzbereich um den Wert der Drehzahldifferenz der Vorderräder bzw. der Querbeschleunigung oder der Giergeschwindigkeit nach bekannten Formeln (Lueger Lexikon der Technik, . . ., S. 162 und 194 bis 198) berechnet wird und mit dem gemessenen Wert dieser Größen verglichen wird. Das Vergleichsergebnis, d. h., der Betrag, um den der gemessene Wert den berechneten Wert übersteigt bzw. außerhalb des Toleranzbereiches liegt, ist das Maß für den Eingriff in die Bremsanlage bzw. das Leistungsregelglied der Brennkraftmaschine.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Regelung nach der Drehzahldifferenz und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer Regelung nach der Querbeschleunigung oder nach der Giergeschwindigkeit.

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Einrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeuges dargestellt. Vorausgesetzt sei ein Fahrzeug mit einer oder zwei angetriebenen Achsen und gelenkter Vorderachse, wobei auf die Vorderachse keine Antriebsschlupfregelung einwirken soll. Von an sich bekannten, nicht dargestellten Sensoren werden die Drehzahlen n _HL; n _HR; n _VL; n _VR von linkem und rechtem Hinterrad, linkem und rechtem Vorderrad und der Lenkwinkel β als Eingangssignale an eine adaptive Anpassungselektronik 1 herangeführt. In dieser Anpassungselektronik werden diese Signale so justiert, daß bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges alle Raddrehzahlsignale gleich groß sind, auch bei unterschiedlichen Reifendurchmessern, und das Lenkwinkelsignal 0° anzeigt. Die justierten Signale und die übrigen zur Bestimmung des Sollwertes nötigen Parameter, die im stabilen Bereich des Eigenlenkverhaltens des Fahrzeuges justiert werden, in der Zeichnung aber nicht dargestellt sind, bilden die Ausgangssignale der Anpassungselektronik 1, sie sind mit einem Stern bezeichnet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Fahrgeschwindigkeit V _F in der Vorrichtung 2 aus den Hinterraddrehzahlen entsprechend der Formel

in bekannter Weise gewonnen.

Das Lenkwinkelsignal β* und das Fahrgeschwindigkeitssignal V _F werden einer Recheneinheit 3 zugeführt, welche aus diesen beiden Größen anhand der bekannten, die Fahrdynamik des Fahrzeuges beschreibenden Formel den zugeordneten Wert für die Drehzahldifferenz Δ n _V der Vorderräder errechnet.

Andererseits werden die Signale n*_VL und n*_VR der gemessenen Vorderraddrehzahlen einer Meßeinheit 4 zugeführt, welche die Differenz dieser beiden Drehzahlen ermittelt und als Istwert an ihrem Ausgang zur Verfügung stellt.

Vorausgesetzt, die verwendete Formel entspricht exakt den tatsächlichen Gegebenheiten, müßten der errechnete Sollwert und der gemessene Istwert miteinander übereinander übereinstimmen. Da dies in der Praxis aber nicht der Fall ist, sieht die Erfindung vor, daß anstelle des gerechneten Wertes für die Drehzahldifferenz Toleranzbereiche vorgegeben werden, innerhalb welcher sich der Istwert befinden muß, wenn keine Abregelung des Drehmomentes bzw. kein Bremseneingriff erfolgen soll. Dabei ist vorgesehen, die Toleranzgrenzwerte mit steigender Fahrgeschwindigkeit und größer werdendem Lenkwinkel zu verändern, was mit vorgegebenen Faktoren oder Kurven in der formelmäßigen Berechnung in der Recheneinheit Berücksichtigung finden kann, ohne daß weitere Eingangsgrößen herangezogen werden müssen.

Die Ausgangssignale der Recheneinheit 3 einerseits, also die Toleranzgrenzwerte T+ und T- der Vorderraddrehzahldifferenz als Sollwerte und der der Meßeinheit 4 als Istwert werden einer Vergleichseinheit 5 zugeführt, welche aus diesen Werten ebenfalls die Differenz bildet. An ihrem Ausgang erscheint ein Steuersignal S, das um so größer ist, je mehr der Istwert den Sollbereich über- oder unterschreitet. Dieses Steuersignal wirkt auf die Bremsanlage des Fahrzeuges oder auf das das Motordrehmoment beeinflussende Leistungsstellglied dahingehend ein, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bzw. dessen Vortriebskraft herabgesetzt werden, um nicht außerhalb des stabilen Fahrzustandes zu geraten.

Wie bereits erwähnt, ist diese Art der Regelung dann nicht anwendbar, wenn auf die angetriebenen Räder der Vorderachse eine Antriebsschlupfregelung einwirkt, weil dann das Signal der Drehzahldifferenz nicht herangezogen werden kann.

In diesem Falle kann die Regelung durchgeführt werden, wenn anstelle der Drehzahldifferenz der Vorderräder die Querbeschleunigung oder die Giergeschwindigkeit ausgewertet wird, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt. Dabei wirkt die Fahrgeschwindigkeit wie im Beispiel nach Fig. 1 von den Hinterraddrehzahlen abgeleitet. Sie kann aber auch durch einen separaten Geschwindigkeitsgeber ermittelt werden.

Von bereits bekannten Sensoren, die nicht dargestellt sind, werden die Drehzahlen n _HL und n _HR von linkem und rechtem Hinterrad und der Lenkwinkel β als Eingangssignale an die adaptive Anpassungselektronik 1, die bereits beschrieben wurde und die auch die übrigen Parameter justiert, herangeführt. Die Fahrgeschwindigkeit wird, wie bereits beschrieben, aus den justierten Hinterraddrehzahlen in der Vorrichtung 2 gewonnen.

Das Lenkwinkelsignal β* und das Fahrgeschwindigkeitssignal v _F werden einer Recheneinheit 3 zugeführt, welche aus diesen beiden Größen anhand einer ebenfalls bekannten Formel den zugeordneten Wert für die Querbeschleunigung oder die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges errechnet. Wie bereits beschrieben, werden auch in diesem Fall Toleranzgrenzwerte T+ und T- errechnet und als Ausgangssignale der Recheneinheit einer Vergleichseinheit 5 als Sollwerte zugeführt, in welcher sie mit dem von einem Querbeschleunigungssensor oder Giergeschwindigkeitssensor direkt ermittelten Istwert verglichen werden. Die Vergleichseinheit 5 bildet, wie bereits erläutert, auch hier ein Steuersignal S, das um so größer ist, je mehr der Istwert den oberen Grenzwert T+ über- bzw. den unteren Grenzwert T- unterschreitet, und das auf die Bremsanlage des Fahrzeuges oder auf das das Motordrehmoment beeinflussende Leistungsstellglied einwirkt.

Claims

1. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen im Sinne der Einhaltung stabiler Fahrzustände, mit den Bewegungszustand der Fahrzeugräder ermittelnden Sensoren, mit einer die Fahrgeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung, mit einer den Lenkwinkel ermittelnden Vorrichtung und mit einer Elektronikeinheit, welche die Ausgangssignale der Sensoren und Vorrichtungen zu Steuersignalen für die Bremsen der Räder und/oder für ein Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors verarbeitet, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Recheneinheit (3) vorgesehen ist, welcher als Eingangsgrößen der Lenkwinkel (β) und die Fahrgeschwindigkeit (v _F) zugeführt werden und welche daraus ein Ausgangssignal für einen Sollwert oder für Toleranzgrenzwerte für die Differenz der Vorderraddrehzahlen erzeugt,
- daß eine Meßeinheit (4) vorgesehen ist, welcher als Eingangsgrößen die Drehzahlsignale der Vorderräder zugeführt werden und welche daraus ein Ausgangssignal für den Istwert der Differenz (Δ n _v) der Vorderraddrehzahlen ermittelt, und
- daß eine Vergleichseinheit (5) vorgesehen ist, der als Eingangssignale die Ausgangssignale der Recheneinheit (3) und der Meßeinheit (4) zugeführt werden und welche daraus die Steuersignale (S) bildet.

2. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen im Sinne der Einhaltung stabiler Fahrzustände, mit einer die Fahrgeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung, mit einer den Lenkwinkel ermittelnden Vorrichtung, mit einer die Querbeschleunigung ermittelnden Vorrichtung und mit einer Elektronikeinheit, welche die Ausgangssignale der Vorrichtungen zu Steuersignalen für die Bremsen der Räder und/oder für ein Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors verarbeitet, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Recheneinheit (3) vorgesehen ist, welcher als Eingangsgrößen der Lenkwinkel (β) und die Fahrgeschwindigkeit (V _F) zugeführt werden und welche daraus ein Ausgangssignal für einen Sollwert oder für Toleranzgrenzwerte der Querbeschleunigung (a _y) erzeugt, und
- daß eine Vergleichseinheit (5) vorgesehen ist, der als Eingangssignale die Ausgangssignale der Recheneinheit (3) und der die Querbeschleunigung ermittelnden Vorrichtung zugeführt werden und welche daraus die Steuersignale (S) bildet.

3. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen im Sinne der Einhaltung stabiler Fahrzustände, mit einer die Fahrgeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung, mit einer den Lenkwinkel ermittelnden Vorrichtung, mit einer die Giergeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung und mit einer Elektronikeinheit, welche die Ausgangssignale der Vorrichtungen zu Steuersignalen für die Bremsen der Räder und/oder für ein Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors verarbeitet, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Recheneinheit (3) vorgesehen ist, welcher als Eingangsgrößen der Lenkwinkel (β) und die Fahrgeschwindigkeit (V _F) zugeführt werden und welche daraus ein Ausgangssignal für einen Sollwert oder für Toleranzgrenzwerte der Giergeschwindigkeit erzeugt, und
- daß eine Vergleichseinheit (5) vorgesehen ist, der als Eingangssignale die Ausgangssignale der Recheneinheit (3) und der die Giergeschwindigkeit ermittelnden Vorrichtung zugeführt werden und welche daraus die Steuersignale (S) bildet.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Vergleichseinheit (5) gebildeten Steuersignale (3) dem Betrag, um welchen der Eingangs-Istwert den Eingangs- Sollwert übersteigt bzw. außerhalb des Toleranzbereiches liegt, zugeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Elektronikeinheit eine adaptiv arbeitende Anpassungselektronik (1) vorgesehen ist, welche die zur Bestimmung des Sollwertes nötigen Parameter im stabilen Bereich des Eigenlenkverhaltens des Fahrzeuges justiert.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (3) so ausgebildet ist, daß der durch die Toleranzgrenzwerte bestimmte Toleranzbereich mit steigender Fahrgeschwindigkeit (V _F) und größer werdendem Lenkwinkel (β) enger wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (3) so ausgebildet ist, daß der Toleranzbereich abhängig von der gemessenen Querbeschleunigung oder Giergeschwindigkeit variiert wird.