DE3837864A1 - Non-track-bound motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein nicht spurgebundenes Kraftfahr zeug mit manuell betätigbarer Lenkung, wobei mittels einer Lenkhandhabe bzw. eines Lenkhandrades ein gewünschter Lenkwinkel der Lenkräder des Kraftfahrzeuges einstellbar ist.The invention relates to a non-track-bound motor vehicle stuff with manually operated steering, using a Steering handle or a steering wheel a desired Steering angle of the steering wheels of the motor vehicle is adjustable.
Kritische Fahrsituationen lassen sich in der Regel nur von geübten Fahrern meistern. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Fahrzeugheck ausbricht, d.h. wenn ein unerwünschter Driftzustand eintritt. Wenn das Fahrzeugheck bei einer Kurvenfahrt ausbricht, so besteht die Gefahr, daß das Fahr zeug in Richtung der Kurveninnenseite auswandert. Erfahrene Fahrer können das Fahrzeug durch sogenanntes Gegensteuern stabilisieren, d.h. die Lenkung wird zur Kurvenaußenseite hin ausgeschlagen, so daß das Fahrzeugvorderteil etwas zur Kurvenaußenseite hin auswandert, wodurch die Ausbruchbewegung des Fahrzeughecks aufgefangen wird. Ein derartiges Manöver läßt sich nur mit einiger Übung ausführen, wobei wesentlich ist, daß dieses Manöver relativ frühzeitig eingeleitet wird.Critical driving situations can usually only be solved by master experienced drivers. This is especially true when when the rear of the vehicle breaks out, i.e. if an unwanted Drift condition occurs. If the rear of the vehicle is at a When cornering breaks out, there is a risk that driving emigrates towards the inside of the curve. Experienced Drivers can use countermeasures to control the vehicle stabilize, i.e. the steering becomes the outside of the curve knocked out so that the front part of the vehicle somewhat The outside of the curve migrates, causing the breakout movement the rear of the vehicle is caught. Such a maneuver can only be done with some practice, but essential is that this maneuver is initiated relatively early.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, das unerwünschte Ausbrechen des Fahrzeughecks (Drift-Zustand) weitestgehend zu verhindern bzw. das Fahrzeug in derartigen Fällen leichter beherrschbar zu machen.The object of the invention is now the unwanted breakout of the rear of the vehicle (drift condition) as far as possible or the vehicle is easier to control in such cases close.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Sensorsystem vorhanden ist, welches einen Drift-Zustand (ausbrechendes Fahrzeugheck) des Fahrzeuges direkt bzw. indirekt festzustellen gestattet, und daß ein mittels Steuer- bzw. Regelschaltung betätigter Stellmotor selbsttätig in die Lenkung zur Stabilisierung des Fahrzeuges bzw. zur Vermin derung des Driftens eingreift. This object is achieved in that a Sensor system is present, which is a drift state (breaking out rear of the vehicle) directly or indirectly determined, and that a tax or control circuit operated actuator automatically in the Steering to stabilize the vehicle or to min changes in drifting.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, daß das oben beschriebene Gegensteuer-Manöver grundsätzlich auch selbsttätig bzw. automatisiert erfolgen kann, wenn ein Drift-Zustand hinreichend sicher registriert werden kann, d.h. wenn ein entsprechendes Sensorsystem im Fahrzeug vorhan den ist.The invention is based on the general idea that The countermeasure maneuver described above also applies in principle can take place automatically or automatically if a Drift state can be registered with sufficient certainty, i.e. if there is a corresponding sensor system in the vehicle that is.
Derartige Sensorsysteme lassen sich aber vergleichsweise leicht realisieren. Beispielsweise ist es möglich, mittels Geschwindigkeitsgeber, deren Signale die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges wiedergeben, sowie mit Lenkwinkelgebern, deren Signale ein Maß für den jeweils eingestellten Lenkwinkel der Lenkräder darstellen, zu ermitteln, mit welcher Geschwin digkeit sich das Fahrzeug bei weitestgehend schlupffreier Fahrt um seine Hochachse drehen müßte. Der Sollwert der Drehgeschwindigkeit um die Hochachse ist also in eindeutiger Weise durch den Lenkwinkel und die Fahrgeschwindigkeit bestimmt. Der Istwert der Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuges um seine Hochachse kann beispielsweise unter Zuhilfenahme eines um eine etwa horizontale Achse rotierenden Kreisels bestimmt werden, der im Fahrzeug kardanisch aufgehängt ist, so daß er die Orientierung seiner Achse weitestgehend unab hängig von Bewegungen des Fahrzeuges beibehält. Nunmehr braucht nur noch mittels eines Sensors festgestellt zu werden, welche Relativdrehungen zwischen der Kreiselachse und dem Fahrzeug relativ zur Fahrzeughochachse auftreten. Damit ist der Istwert für die Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuges für Drehungen bezüglich der Hochachse bestimmt.However, such sensor systems can be compared easy to realize. For example, it is possible to use Speed sensor, whose signals indicate the driving speed of the vehicle, as well as with steering angle sensors, whose signals are a measure of the currently set steering angle of the steering wheels, determine at what speed the vehicle is largely slip-free Should turn around its vertical axis. The setpoint of the Rotational speed around the vertical axis is therefore clearer Way through the steering angle and driving speed certainly. The actual value of the speed of rotation of the vehicle around its vertical axis, for example, with the help a gyro rotating around an approximately horizontal axis determined that is gimbaled in the vehicle, so that the orientation of its axis is largely independent depending on the movements of the vehicle. Now needs only to be determined by means of a sensor, which Relative rotations between the gyro axis and the vehicle occur relative to the vehicle vertical axis. This is the actual value for the speed of rotation of the vehicle for turns determined with respect to the vertical axis.
Ein eventueller Drift-Zustand des Fahrzeuges kann durch Soll- und Istwertvergleich festgestellt werden. Damit kann dann erfindungsgemäß durch ein automatisches Lenkmanöver eine Stabilisierung des Fahrzeuges erreicht werden. A possible drift condition of the vehicle can be caused by Setpoint and actual value comparison can be determined. So that can then according to the invention by an automatic steering maneuver Stabilization of the vehicle can be achieved.
Grundsätzlich kann ein Drift-Zustand auch in anderer Weise festgestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, die Fahrbahnoberfläche mit Ultraschallwellen ähnlich wie mit einem Radargerät abzutasten, um Relativbewegungen zwischen Fahrzeug und Fahrbahn aufzuzeichnen. Wenn dabei festgestellt wird, daß die Bewegungsrichtung der Fahrbahn relativ zum Fahrzeug wesentlich von der Richtung der Fahrzeuglängsachse abweicht, bzw. wenn eine Seitwärtsbewegung der Fahrbahn relativ zum Fahrzeug und insbesondere relativ zum Fahrzeug heck festgestellt wird, so ist dies gleichbedeutend damit, daß ein Drift-Zustand vorliegt. Sodann kann wiederum automa tisch in die Lenkung eingegriffen werden, um die festgestell ten unerwünschten Relativbewegungen zwischen Fahrbahn und Fahrzeug, d.h. um den unerwünschten Drift-Zustand zu beenden.In principle, a drift condition can also occur in another way be determined. For example, it is possible to use the Road surface with ultrasonic waves similar to that with a radar to scan for relative movements between Record vehicle and lane. If found is that the direction of movement of the roadway relative to Vehicle significantly from the direction of the vehicle's longitudinal axis deviates, or if the roadway moves sideways relative to the vehicle and in particular relative to the vehicle tail is determined, this is equivalent to that there is a drift condition. Then again automa table can be intervened in the steering to fix the th undesirable relative movements between the road and Vehicle, i.e. to end the unwanted drift condition.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Sensoranordnung bei einem Drift-Zustand eine akustische und/oder optische Anzeige betätigen, um den Fahrer auf den kritischen Fahrzustand hinzuweisen.According to a preferred embodiment of the invention the sensor arrangement an acoustic in a drift state and / or operate visual display to point the driver at the point out critical driving condition.
Der automatisch in die Lenkung eingreifende Stellmotor ist zweckmäßigerweise selbsthemmungsfrei. Dadurch kann gewähr leistet werden, daß der Fahrer gegebenenfalls die Lenkung gegen den Stellmotor betätigen kann.The servomotor that automatically intervenes in the steering is expediently self-locking. This can guarantee be afforded that the driver, if necessary, the steering can operate against the servomotor.
In diesem Zusammenhang ist zweckmäßig, wenn der Stellmotor nur begrenzte Stellkräfte bzw. nur begrenzte Stellmomente zu erzeugen vermag, welche einerseits größer als die für Lenkmanöver notwendigen Kräfte bzw. Momente und andererseits kleiner als die vom Fahrer durch Betätigung der Lenkhandhabe bzw. des Lenkhandrades erzeugbaren Kräfte bzw. Momente sind. In this context it is useful if the servomotor only limited actuating forces or only limited actuating torques is able to produce which on the one hand is larger than that for Steering maneuvers necessary forces or moments and on the other hand smaller than that of the driver by operating the steering handle or forces or moments that can be generated by the steering handwheel.
Alternativ oder zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, den Stellmotor mit der Lenkung kraftschlüssig zu koppeln, wobei der Kraftschluß wiederum größer als die für Lenk manöver notwendigen Kräfte bzw. Momente und kleiner als die vom Fahrer durch Betätigung der Lenkhandhabe bzw. des Lenkhandrades erzeugbaren Kräfte bzw. Momente ist.Alternatively or additionally, there is also the possibility to couple the servomotor to the steering the adhesion is again greater than that for steering maneuvers necessary forces or moments and less than by the driver by operating the steering handle or Steering handwheel generated forces or moments.
In konstruktiv einfacher Weise kann dieser begrenzte Kraft schluß mittels einer Rutschkupplung gewährleistet werden, die zur antriebsmäßigen Verbindung zwischen Stellmotor und Lenkung dient.This limited force can be achieved in a structurally simple manner be ensured by means of a slip clutch, the drive connection between the servomotor and Steering serves.
Gegebenenfalls können die Lenkhandhabe bzw. das Lenkhandrad mit der Lenkung auch über eine Trennkupplung antriebsverbun den sein, welche bei Eingriff des Stellmotors in die Lenkung selbsttätig öffnet und bei Betätigung einer Abschaltung durch den Fahrer schließt und/oder geschlossen bleibt.If necessary, the steering handle or the steering wheel also connected to the steering via a separating clutch be the one that occurs when the servomotor engages in the steering opens automatically and when a shutdown is actuated closes the driver and / or remains closed.
Die Anordnung einer derartigen Abschaltung, welche ohne Blickkontakt betätigbar sein sollte, ist auch bei den anderen, oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung zweckmäßig.The arrangement of such a shutdown, which without Eye contact should also be possible with the others, Embodiments of the invention described above expedient.
Im übrigen wird hinsichtlich vorteilhafter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläu terung einer besonders bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung verwiesen.Moreover, the advantageous features of Invention on the claims and the following explanations a particularly preferred embodiment based on referred to the drawing.
Dabei zeigtIt shows
Fig. 1 in schematisierter Form das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug in Draufsicht und Fig. 1 in schematic form the motor vehicle according to the invention in plan view and
Fig. 2 ein Flußdiagramm, welches die Betriebsweise des in die Lenkung eingreifenden Stellmotors wiedergibt. Fig. 2 is a flow chart showing the operation of the servo engaging in the steering.
Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Kraftfahrzeug 1 besitzt beispielsweise angetriebene Hinterräder 2 sowie angetriebene oder antriebslose vordere Lenkräder 3, die mittels eines Lenkhandrades 4 betätigt werden. Dazu ist das Lenkhandrad 4 in grundsätzlich bekannter Weise über ein Lenkgetriebe 5 mit Lenkgestängeteilen der Lenkräder 3 antriebsgekoppelt.The motor vehicle 1 shown schematically in FIG. 1 has, for example, driven rear wheels 2 and driven or non-driven front steering wheels 3 which are actuated by means of a steering handwheel 4 . For this purpose, the steering handwheel 4 is drive-coupled in a generally known manner via a steering gear 5 with steering linkage parts of the steering wheels 3 .
Mit dem Lenkgetriebe 5 bzw. der das Lenkhandrad 4 mit der Eingangsseite des Lenkgetriebes 5 verbindenden Lenksäule 6 ist ein selbsthemmungsfreier Stellmotor 7 antriebsgekoppelt, und zwar über eine Rutschkupplung 8. Die Rutschkupplung 8 begrenzt das vom Stellmotor 7 auf das Lenkgetriebe 5 bzw. die Lenksäule 6 übertragbare Drehmoment. Dabei ist der Kraftschluß der Rutschkupplung 8 so bemessen, daß für Lenkmanöver ausreichende Drehmomente übertragen werden können. Andererseits ist jedoch das übertragbare Drehmoment so weit begrenzt, daß gegebenenfalls der Fahrer mittels des Lenkhandrades 4 die Lenkung gegen den arbeitenden Stellmotor 7 betätigen kann.A self-locking actuator 7 is drive-coupled to the steering gear 5 or the steering column 6 connecting the steering handwheel 4 to the input side of the steering gear 5 , specifically via a slip clutch 8 . The slip clutch 8 limits the torque that can be transmitted from the servomotor 7 to the steering gear 5 or the steering column 6 . The frictional engagement of the slip clutch 8 is dimensioned such that sufficient torques can be transmitted for steering maneuvers. On the other hand, however, the transmissible torque is limited to such an extent that, if necessary, the driver can actuate the steering against the working servomotor 7 by means of the steering handwheel 4 .
Falls der Stellmotor 7 nicht in Betrieb ist, arbeitet die Lenkung als herkömmliche, ausschließlich manuell betätigte Steuerung des Fahrzeuges. Der Stellmotor 7 wird aufgrund seiner selbsthemmungsfreien Ausbildung dabei bei Drehung des Lenkhandrades 4 weitestgehend widerstandsfrei mitgedreht.If the servomotor 7 is not in operation, the steering works as a conventional, exclusively manually operated control of the vehicle. Due to its self-locking design, the servomotor 7 is rotated largely without resistance when the steering handwheel 4 is rotated.
Zur Betätigung des Stellmotors 7 dient eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung 9, die den Stellmotor 7 immer dann im Sinne eines das Fahrzeug 1 stabilisierenden Lenkmanövers betätigt, wenn das Fahrzeugheck ausbricht, d.h. wenn ein Drift-Zustand festgestellt wird. Serves to actuate the actuating motor 7, a control device 9, which always operates the actuating motor 7 in the sense of the vehicle 1 is stabilized steering maneuver as the vehicle rear breaks out, that is, when a drift condition is detected.
Dazu ist die Steuer- bzw. Regelvorrichtung eingangsseitig mit einem Sensor 10 für die Fahrgeschwindigkeit sowie einem Sensor 11 für den jeweils eingestellten Lenkwinkel der Lenkräder 3 verbunden. Aus den Signalen der Sensoren 10 und 11 läßt sich ermitteln, mit welcher Drehgeschwindigkeit sich das Fahrzeug 1 relativ zum Untergrund um seine Hochachse drehen müßte, wenn ein im wesentlichen schlupffreier Fahr zustand vorliegt.For this purpose, the control device is connected on the input side to a sensor 10 for the driving speed and a sensor 11 for the respectively set steering angle of the steering wheels 3 . From the signals of the sensors 10 and 11, it can be determined at what rotational speed the vehicle 1 would have to rotate about its vertical axis relative to the ground when there is an essentially slip-free driving state.
Des weiteren ist die Steuer- bzw. Regelvorrichtung 9 eingangs seitig mit einer Kreiselanordnung 12 verbunden, welche im wesentlichen aus einem um eine etwa horizontale Achse rotie renden, kardanisch aufgehängten Kreisel bestehen kann, der mit eigenem Antrieb versehen ist. Da der Kreisel bei Rotation die Richtung seiner Achse relativ zum Untergrund praktisch unverändert beibehält, unabhängig von den Bewegungen des Fahrzeuges 1, kann durch einen mit der Kreiselanordnung 12 kombinierten Sensor überprüft werden, welche Relativdrehungen bezüglich der Fahrzeughochachse zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und der Kreiselachse auftreten. Dementsprechend stellen die Ausgangssignale der Kreiselanordnung 12 ein Maß für die tat sächliche Drehung des Kraftfahrzeuges 1 relativ zum Untergrund um seine Hochachse dar.Furthermore, the control or regulating device 9 is connected on the input side to a gyroscope arrangement 12 , which can essentially consist of a gimbal-suspended gyro rotating about an approximately horizontal axis, which is provided with its own drive. Since the gyroscope maintains the direction of its axis relative to the ground practically unchanged when rotating, regardless of the movements of the vehicle 1 , a sensor combined with the gyro arrangement 12 can be used to check which relative rotations occur with respect to the vertical axis of the vehicle between the motor vehicle 1 and the gyro axis. Accordingly, the output signals of the gyro arrangement 12 represent a measure of the actual rotation of the motor vehicle 1 relative to the ground about its vertical axis.
Die Kreiselanordnung 12 liefert also den Ist-Wert der Drehung des Kraftfahrzeuges 1 relativ zum Untergrund bezüglich seiner Hochachse, während die Sensoren 10 und 11 den entsprechenden Sollwert zu ermitteln gestatten.The gyro arrangement 12 thus delivers the actual value of the rotation of the motor vehicle 1 relative to the ground with respect to its vertical axis, while the sensors 10 and 11 allow the corresponding target value to be determined.
Durch Soll- und Istwert-Vergleich stellt dann die Steuer- bzw. Regelvorrichtung 9 fest, ob ein Drift-Zustand aufgetreten ist. Dies ist gleichbedeutend damit, daß der jeweilige Driftwinkel ermittelt wird, d.h. der Winkel zwischen der Fahrzeuglängs achse und der momentanen Bewegungsrichtung des Fahrzeuges. The control or regulating device 9 then determines whether the drift has occurred by comparing the setpoint and the actual value. This is equivalent to the fact that the respective drift angle is determined, ie the angle between the vehicle longitudinal axis and the current direction of movement of the vehicle.
Gegebenenfalls wird dann von der Steuer- bzw. Regelvorrichtung 9 der Stellmotor 7 zur Ausführung eines Lenkmanövers zur Stabilisierung des Fahrzeuges 1 betätigt.If necessary, the control or regulating device 9 then actuates the servomotor 7 to carry out a steering maneuver to stabilize the vehicle 1 .
Der entsprechende Betriebsablauf ist in Fig. 2 genauer darge stellt.The corresponding operational sequence is shown in more detail in FIG. 2.
Zunächst wird das Sensorsystem eingeschaltet, d.h. die Sensoren 10 und 11 sowie die Kreiselanordnung 12 in Fig. 1.First, the sensor system is switched on, ie sensors 10 and 11 and gyro arrangement 12 in FIG. 1.
Aus den vom Sensorsystem erzeugten Signalen ermittelt die Steuer- bzw. Regelvorrichtung, ob bzw. welche Winkelabweichung zwischen Fahrzeuglängsachse und momentaner Bewegungsrichtung vorliegt.The determined from the signals generated by the sensor system Control device, whether or which angular deviation between the vehicle's longitudinal axis and the current direction of movement is present.
Falls kein bzw. nur ein äußerst geringer Driftwinkel vorliegt, ist kein Eingreifen in die Lenkung erforderlich.If there is no or only an extremely small drift angle, no intervention in the steering is required.
Falls jedoch ein unerwünscht großer Driftwinkel vorliegt, wird eine Anzeige "Fahrzeug driftet" betätigt. Des weiteren wird überprüft, ob der Fahrer einen Handausschalter od.dgl. betätigt hat, um einen automatischen Eingriff in die Lenkung zu unterbinden. Sollte dies der Fall sein, erfolgt kein Eingriff in die Lenkung.However, if there is an undesirably large drift angle, an ad "vehicle drifts" is activated. Furthermore it is checked whether the driver has a manual switch or the like. has actuated an automatic intervention in the steering to prevent. If this is the case, there is no Intervention in the steering.
Falls der Fahrer dagegen den Handausschalter nicht betätigt hat, wird von der Steuer- bzw. Regelvorrichtung 9 ein Stell signal an den Stellmotor 7 gegeben. Damit sucht der Stellmotor 7 - von der Steuer- bzw. Regelvorrichtung 9 betätigt - in die Lenkung einzugreifen.If the driver has not operated the other hand Handausschalter, is given by the control device 9 a control signal to the servo motor. 7 In this way, the servomotor 7 - actuated by the control device 9 - tries to intervene in the steering.
Sollte der Fahrer das Lenkhandrad 4 mit hinreichender Kraft betätigen bzw. halten, bleibt die Arbeit des Stellmotors unwirksam, weil die Rutschkupplung 8 durchrutscht, d.h. die Lenkkräfte des Fahrers sind größer als die von der Rutsch kupplung 8 übertragbaren Kräfte bzw. Momente.Should the driver actuate or hold the steering handwheel 4 with sufficient force, the work of the servomotor remains ineffective because the slip clutch 8 slips, ie the driver's steering forces are greater than the forces or moments that can be transmitted by the slip clutch 8 .
Wenn dagegen der Fahrer das Lenkhandrad 4 nicht bzw. nur mit geringer Kraft festhält, wird die Lenkung des Fahrzeuges 1 vom Stellmotor 7 im Sinne einer Verminderung des zuvor ermittel ten Driftwinkels angestellt.If, on the other hand, the driver does not hold the steering handwheel 4 or only holds it with a small force, the steering of the vehicle 1 is started by the servomotor 7 in the sense of a reduction in the previously determined drift angle.
Falls dadurch bereits eine Stabilisierung des Fahrzeuges erreicht wird, erfolgt die weitere Steuerung des Fahrzeuges 1 wiederum nur durch den Fahrer. Sollte dagegen eine Stabi lisierung des Fahrzeuges 1 noch nicht bzw. noch nicht voll ständig erreicht worden sein, so wird die Steuer- bzw. Regelvorrichtung 9 weitere Steuerbefehle an den Stellmotor 7 geben.If this stabilizes the vehicle, the further control of the vehicle 1 is in turn carried out only by the driver. If, on the other hand, the vehicle 1 has not yet been stabilized or has not yet been fully reached, the control device 9 will give further control commands to the servomotor 7 .
Bei dieser Anordnung ist vorteilhaft, daß der Stellmotor 7 das Lenkhandrad 4 bei einem Eingriff in die Lenkung mitdreht. Dadurch erhält der Fahrer einerseits ein gutes Gefühl für die Art des selbsttätig ausgeführten Lenkmanövers, anderer seits lernt der Fahrer gleichzeitig die zweckmäßigen Lenk manöver.In this arrangement, it is advantageous that the servomotor 7 rotates the steering handwheel 4 when the steering is engaged. This gives the driver a good feeling for the type of automatic steering maneuver on the one hand, and on the other hand, the driver learns the appropriate steering maneuvers at the same time.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |