DE69002125T2

DE69002125T2 - Hinterradlenkwinkel-Steuerungsverfahren.

Info

Publication number: DE69002125T2
Application number: DE90303893T
Authority: DE
Inventors: Janet Saunders Goings; Sam Mark Karadsheh; John Michael Mackovjak; Scott Douglas Morrison
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1989-05-08
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: DE69002125D1; EP0397324B1; JPH037671A; EP0397324A1; US4970647A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hinterradlenk-Steuervorrichtung und insbesondere ein Betriebsverfahren zum Bestimmen des erforderlichen Hinterrad-Lenkwinkels.
Bekannte Hinterradlenk-Steuervorrichtungen für Kraftfahrzeuge positionieren die Hinterräder in erster Linie mit Bezug auf den Vorderrad-Lenkwinkel. Wenn der Varderrad-Lenkwinkel relativ gering ist, wird angenommen, daß die Park-Manövrierbarkeit nicht entscheidend ist, und die Hinterräder werden gleichphasig mit den Vorderrädern gelenkt, um bei Reisegeschwindigkeit verbesserte Stabilität zu schaffen. Wenn der Vorderrad-Lenkwinkel relativ groß ist, wird angenommen, daß die Einpark-Manövrierbarkeit wichtiger ist und die Hinterräder werden gegenphasig zu den Vorderrädern gelenkt. Einige Vorrichtungen verändern, während sie weiterhin die Hinterradlenkung mit Bezug auf die Vorderrad-Lenkung steuern, zusätzlich das Vorderrad/Hinterrad-Lenkverhältnis als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein Beispiel dieses Standes der Technik ist in US-A-4 687 214 dargestellt. EP-A-0 289 039 beschreibt eine Anordnung, durch welche die Hinterräder bei Versagen von Hinterrad-Positionsfühlern in eine Geradeaus- (Neutral)-Position zurückgeführt werden.
Ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kennzeichnet sich gegenüber EP-A-0 289 039 durch die im kennzeichnenden Abschnitt des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Hinterrad-Lenksteuerverfahren gerichtet, bei dem der Hinterrad- Lenkwinkelbefehl bei normalen Betriebszuständen von einer dreidimensionalen (3D-) Nachschau-Tabelle als eine Funktion sowohl des Vorderrad-Lenkwinkels wie auch der Fahrzeug-Geschwindigkeit abgeleitet wird und bei Bedingungen, bei denen die Fahrzeug-Geschwindigkeit fragwürdig ist, von einer zweidimensionalen (2D-) Nachschau-Tabelle als eine Funktion des Vorderrad-Lenkwinkels ohne Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit wird mit anderen gemessenen Anzeichen für die Fahrzeuggeschwindigkeit (wie der Motordrehzahl) verglichen, um ihre Glaubwürdigkeit zu bestimmen.
Wenn die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit als nicht glaubwürdig beurteilt wird, wird sie durch einen geschätzten oder gerade vorher gemessenen glaubwürdigen Fahrzeug-Geschwindigkeitswert ersetzt. Falls die Vorderräder gelenkt werden, wird der Ersatz-Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert dann in Verbindung mit dem gemessenen Vorderrad-Lenkwinkelsignal benutzt, um von der 3D-Nachschau-Tabelle einen Hinterrad-Lenkwinkelbefehl abzuleiten. Sobald jedoch der gemessene Vorderrad- Lenkwinkel bezeichnet, daß die Vorderräder zur Geradeaus-Bewegung des Kraftfahrzeugs zentriert sind, wird der Ersatz- Fahrzeug-Geschwindigkeits-Wert fallengelassen und der Hinterrad-Lenkwinkelbefehl von der 2D-Nachschau-Tabelle nur als Funktion des gemessenen Vorderrad-Lenkwinkels abgeleitet. Wenn die Fahrzeugsignal-Abnormalität korrigiert ist und der gemessene Vorderrad-Lenkwinkel anzeigt, daß die Vorderräder zur Geradeausbewegung des Kraftfahrzeugs zentriert sind, kehrt die Vorrichtung zum Normalbetrieb zurück, bei dem der Hinterrad-Lenkwinkelbefehl von der 3D-Nachschau-Tabelle als Funktion sowohl des Vorderrad-Lenkwinkels wie der Fahrzeuggeschwindigkeit abgeleitet wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielsweise mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher zeigt:
Fig. 1 ein Systemschaubild einschließlich einer (rechnergestützten) Steuereinheit für eine Hinterrad-Lenkvorrichtung, die durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gesteuert wird;
Fig. 2 und 3 graphische Darstellungen jeweils der 2D- bzw. 3D-Nachschau-Tabellen, die erfindungsgemäß beim Bestimmen der Hinterrad-Lenkwinkelbefehle benutzt werden; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das für entsprechende Programmbefehle repräsentativ ist, die durch die (rechnergestützte) Steuereinheit nach Fig. 1 bei Ausführen des Steuerverfahrens dieser Erfindung durchführt werden.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugsieichen 10 allgemein ein Kraftfahrzeug mit vier lenkbaren Rädern, die an dem Fahrzeug mit üblichen Kugelgelenk-Mechanismen aufgehängt sind. Die Vorderräder 12, 14 werden in Reaktion auf eine Drehung eines (durch den Fahrer betätigten) Handrades 16 gelenkt. Das Handrad 16 ist mechanisch über die Lenksäule 18 mit einem Zahnritzel 20 verbunden, das in Kämmeingriff mit an einem Zahnstangenteil 22 ausgebildeten Zähnen gehalten ist. Das Zahnstangenteil 22 ist wiederum mit den Vorderrad-Lenkgelenken 24 bzw. 26 verbunden, wodurch die mechanische Verbindung zwischen den Vorderrädern 12, 14 und dem Handrad 16 hergestellt wird. Die Lenkung der Vorderräder 12, 14 kann durch ein übliches hydraulisches Servo-Lenksysstem oder ein elektrisches Lenksystem wie das in US-PS 4 509 611 gezeigte unterstützt werden.
Die Hinterräder 28,30 sind mit Lenkgelenken 32, 34 verbunden, um eine begrenzte unabhängige positive bzw. negative Lenkung derselben zu bewirken. Jede Hinterrad-Anordnung enthält einen an einem unteren Steuerarm 40, 42 angebrachten Linearbetätiger 36, 38 und ein Ausgangsgestänge 44, 66, das mit den jeweiligen Lenkgelenken 32, 34 verbunden ist. Jedes solche Ausgangsgestänge 44, 46 ist in Axialrichtung durch einen Elektromotor 48, 50 versetzbar, der über einen allgemein üblichen Kugel-Schraub-Mechanismus (nicht dargestellt) arbeitet.
Die Elektromotore 48, 50 werden gemeinsam durch eine (rechnergestützte) Steuereinheit 52 über Leitungen 54, 56 beaufschlagt, um eine koordinierte Lenkung der Hinterräder 28, 30 zu bewirken. Bei der Ausführung einer solchen Steuerung werden jeweils für die Fahrzeuggeschwindigkeit Nv, die Motordrehzahl Ne bzw. den Vorderrad-Lenkwinkel Df bezeichnende Elektrosignale als Eingangssignale der Steuereinheit 52 über Leitungen 58, 60 bzw. 62 zugeführt. Die Signale Nv für Fahrzeuggeschwindigkeit und Ne für Motordrehzahl können mit üblichen (nicht dargestellten) Magnet-Drehzahlabgreifern variabler Reluktanz erhalten werden, und das Vorderrad-Lenkwinkelsignal Df kann mit einem üblichen Lagefühler 64 erhalten werden, der auf die Versetzung des Zahnstangenteiles 22 reagiert. Zusätzliche Lagefühler, die auf die Versetzung der Betätiger-Ausgabegestänge 44, 46 reagieren, können ggf. auch für Steuerzwecke vorgesehen werden.
Die vorgegebenen und normalen Betätigungsbeziehungen zwischen den Vorder- und Hinterrad-Lenkwinkeln Df bzw. Dr sind in Fig. 2 bzw. 3 abgebildet. In jedem Fall ist der Vorderrad-Lenkwinkel als ein Absolutwert oder eine absolute Größe gezeigt. Ein positiver Hinterrad-Lenkwinkel Dp zeigt an, daß die Hinterräder 28, 30 in der gleichen Richtung oder gleichphasig mit den Vorderrädern 12, 14 zu lenken sind; und ein negativer Hinterrad-Lenkwinkel Dr zeigt an, daß die Hinterräder 28, 30 in entgegengesetzter Richtung oder gegenphasig zu den Vorderrädern 12, 14 zu lenken sind.
Die Voreinstellspur 66 der Fig. 2 bestimmende Daten sind in dem nichtflüchtigen Speicher der Steuereinheit 52 gespeichert, die hier als zweidimensionale (2D-) Nachschau-Tabelle bezeichnet wird, da es hier eine unabhängige Variable Df und eine abhängige Variable Dr gibt. Mit anderen Worten, die 2D-Tabelle ergibt einen vorher bestimmten Hinterrad-Lenkwinkelbefehl Dr für jeden bestimmten Vorderrad-Lenkwinkel Df ohne Bezug auf andere Parameter wie Fahrzeug-Geschwindigkeit Nv. Wie angezeigt, ist der Hinterrad-Lenkwinkel gleichphasig bei Vorderrad-Lenkwinkeln von etwa ± 8º oder weniger und gegenphasig bei größeren Vorderrad-Lenkwinkeln.
Die Normalbetriebs-Beziehung Vorder/Hinterrad ist in Fig. 3 als eine Reihe von Funktionskurven 67-71 abgebildet, die jeweils einer anderen Fahrzeuggeschwindigkeit, wie angezeigt, entsprechen. Derartige Kurven bestimmende Daten sind in dem nichtflüchtigen Speicher der Steuereinheit 52 gespeichert, der hier als dreidimensionale (3D-) Nachschau-Tabelle bezeichnet ist, da hier zwei unabhängige Variable (Df und Nv) und eine abhängige Variable (Dr) vorhanden sind. Mit anderen Worten, die 3D-Tabelle ergibt einen vorherbestimmten Hinterrad-Lenkwinkelbefehl Dr für jede bestimmte Kombination von Vorderad-Lenkwinkel Df und Fahrzeuggeschwindigkeit Nv Wie durch die Kurven 67-71 gezeigt, ist der Lenkwinkel immer gegenphasig, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Nv weniger als 32,19 km/h (20 MPH) beträgt, und gleichphasig, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Nv größer als 32,19 km/h (20 MPH) ist. Bezeichnenderweise ändert sich der Hinterrad-Lenkwinkelbefehl Dr und damit das Verhältnis Df/Dr mit dem Vorderrad-Lenkwinkel Df wie auch mit der Fahrzeug-Geschwindigkeit Nv, um die erwünschten Handling- und Stabilitäts-Eigenschaften zu erzeugen.
Das Flußdiagramm nach Fig. 4 stellt durch die Steuereinheit 52 ausgeführte Programm-Instruktionen beim Durchführen des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens dar. Der Block 72 bezeichnet eine Reihe von Initialisierungs-Instruktionen, die bei der Einleitung jedes Fahrzeug-Betriebsabschnitts ausgeführt werden, um die verschiedenen Register und Zeitgeber der Steuereinheit 52 zu initialisieren. Danach werden die Blöcke 74,96 der Reihe nach und wiederholt ausgeführt, wie durch die Flußdiagramm-Linien gezeigt.
Nach der Initialisierung wird der Block 74 ausgeführt, um die gemessenen Werte der Fahrzeuggeschwindigkeits-, Motordrehzahl- und Vorderradlenkwinkel-Signale Nv, Ne bzw. Df an den Leitungen 58, 60 und 62 zu lesen. Die Blöcke 76 und 78 analysieren dann den Fahrzeug-Geschwindigkeitswert Nv, um seine Glaubwürdigkeit zu bestimmen. Der Block 76 sucht nach den Bereich verlassenden und mit hoher Änderungsrate versehenen Signalwerten; Block 78 vergleicht das Fahrzeuggeschwindigkeits-Signal Nv mit dem Motordrehzahl-Signal Ne oder einem anderen geschwindigkeitsbezogenen Signal aus der Antriebsverbindung. Normalerweise werden diese Tests ein glaubwürdiges Fahrzeuggeschwindigkeits-Signal anzeigen, und die Blöcke 80-86 werden wie nachstehend beschrieben ausgeführt, um einen Hinterradlenkwinkel-Befehl Dr aus der 3D-Nachschautabelle als eine Funktion sowohl des Vorderradlenkwinkels Df wie der Fahrzeuggeschwindigkeit Nv abzuleiten.
Wenn irgendeine der vorstehend beschriebenen Untersuchungen anzeigt, daß das Fahrzeuggeschwindigkeits-Signal Nv nicht glaubwürdig ist, wird der Block 88 ausgeführt, um das laufende Fahrzeuggeschwindigkeits-Signal Nv durch ein geschätztes oder ein vorher bestimmtes glaubwürdiges Fahrzeuggeschwindigkeits-Signal Nold zu ersetzen. Der Block 90 bestimmt dann, ob das Vorderradlenkwinkel-Signal Df im wesentlichen Null ist, was eine Geradeaus-Fahrzeugbewegung bezeichnet. Es wird auch ein DEFAULT-Merker im Block 92 gesetzt, um den Fehlerzustand zu bezeichnen, und der Block 94 wird ausgeführt, um einen Hinterrad-Lenkwinkelbefehl Dr von der 2D-Nachschau-Tabelle abzuleiten als eine Funktion des Vorderrad-Lenkwinkels Df ohne Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit Nv Falls der Vorderrad-Lenkwinkel von Null abweicht und der DEFAULT- Merker noch nicht gesetzt ist, wie in den Blöcken 90 und 86 bestimmt, wird der Block 84 ausgeführt, um den Hinterrad- Lenkwinkelbefehl Dr von der 3D-Nachschau-Tabelle als eine kombinierte Funktion des Vorderrad-Lenkwinkels Df und des Ersatz-Fahrzeuggeschwindigkeits-Wertes Nold abzuleiten. Sobald durch eine Rückführung des Vorderrad-Lenkwinkels Df auf Null der DEFAULT-Merker gesetzt ist, wird der Block 86 bejahend beantwortet und der Hinterrad-Lenkwinkelbefehl Dr wird dann aus der 2D-Nachschau-Tabelle im Block 94 bestimmt.
So wird in dem Fall, daß das Fahrzeuggeschwindigkeits-Signal als nicht glaubwürdig angesehen wird, der Hinterradlenkwinkel-Befehl Dr zeitweise durch einen geschätzten Wert zur Verwendung in der 3D-Nachschautabelle ersetzt, bis die Vorderräder 12, 14 im wesentlichen zu der Geradeauslage zurückgeführt sind. Danach wird der geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeitswert nicht weiter verwendet, und der Hinterradlenkwinkel-Befehl Dr wird als Funktion nur des Vorderradlenkwinkels Df unter Benutzung der 2D-Nachschautabelle bestimmt.
Wenn die Abnormalität des Fahrzeuggeschwindigkeits-Signals korrigiert ist, bezeichnen die durch die Blöcke 76 und 78 bestimmten Tests ein glaubwürdiges Signal und die Blöcke 80-86 werden ausgeführt, um die Verwendung der 3D-Nachschautabelle wieder aufzunehmen, sobald eine Null-Stellung der Vorderräder 12, 14 erfaßt wird. Zuerst wird Block 80 ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Vorderrad-Lenkwinkel im wesentlichen Null beträgt. Wenn das nicht der Fall ist und der DE- FAULT-Merker gesetzt ist, wird der Hinterradlenkwinkel- Befehl Dr aus der 2D-Nachschautabelle als eine Funktion des Vorderrad-Lenkwinkels Df abgeleitet. Wenn jedoch der Vorderrad-Lenkwinkel zu der Null-Lage zurückgeführt ist, werden die Blöcke 82 und 84 ausgeführt, um den DEFAULT-Merker zu löschen und den Hinterrad-Lenkwinkel Dr von der 3D-Nachschautabelle als eine kombinierte Funktion des Vorderrad-Lenkwinkels Df und der Fahrzeug-Geschwindigkeit Nv abzuleiten. In allen Fällen wird der abgeleitete Hinterradlenkwinkel-Befehl Dr wie durch Block 96 angezeigt ausgegeben als ein Positionsbefehl für die den Elektromotoren 48 und 50 zugeordneten (nicht gezeigten) Ansteuerungen, um die Hinterräder 28, 30 entsprechend zu lenken.

Claims

1. Betriebsverfahren für eine Kraftfahrzeughinterrad-Lenksteuervorrichtung, bei der Hinterräder (28, 30) des Kraftfahrzeugs (10) in Übereinstimmung mit einem daran angelegten Hinterradlenkwinkel-Steuersignal positioniert werden, welches Verfahren die Schritte umfaßt, daß die Werte des Vorderrad-Lenkwinkels (Df) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Nv) gemessen werden; daß ein Hinterradlenkwinkel- Befehl (Dr) als eine vorbestimmte Funktion des gemessenen Vorderrad-Lenkwinkelwertes (Df) abgeleitet wird; und daß ein Hinterradlenkwinkel-Steuersignal für die Hinterrad- Lenksteuervorrichtung entsprechend dem abgeleiteten Hinterrad-Lenkwinkelbefehl (Dr) entwickelt (96) wird; dadurch gekennzeichnet, daß der gemessene Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert bewertet wird, um zu bestimmen, ob er glaubwürdig ist; und daß die vorbestimmte Funktion bei dem Ableiten eine Funktion sowohl des gemessenen Vorderrad-Lenkwinkelwertes (Df) wie auch des gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Wertes (Nv) ist, falls bestimmt wird, daß der gemessene Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert glaubwürdig ist (84), oder eine Funktion des gemessenen Vorderrad- Lenkwinkelwertes ohne Beachtung des gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Wertes, falls bestimmt wird, daß der gemessene Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert nicht glaubwürdig ist (94).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bewerten des gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Wertes den Schritt enthält, daß eine alternative Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird und der gemessene Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert (Nv) mit der alternativen Anzeige verglichen wird, um zu bestimmen, ob sie in Übereinstimmung sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ableiten eines Hinterrad-Lenkwinkelbefehls (Dr), wenn bestimmt ist, daß der gemessene Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert nicht glaubwürdig ist, die Schritte enthält, daß der gemessene Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert (Nv) durch einen früheren, glaubwürdigen Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert (Nold) ersetzt wird; daß der Hinterrad-Lenkwinkelbefehl (Dr) als eine vorbestimmte Funktion sowohl des gemessenen Vorderrad-Lenkwinkelwertes (Df) als auch des früheren Fahrzeuggeschwindigkeits-Wertes abgeleitet wird, bis der gemessene Vorderrad-Lenkwinkelwert anzeigt, daß die Vorderräder im wesentlichen zur Geradeaus-Verschiebung des Fahrzeuges positioniert sind; und daß danach der Hinterrad-Lenkwinkelbefehl als eine vorbestimmte Funktion des gemessenen Vorderrad-Lenkwinkelwertes ohne Beachtung des gemessenen oder des vorherigen Fahrzeuggeschwindigkeits-Wertes abgeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Ableitens eines Hinterrad-Lenkwinkelbefehls (Dr) die Schritte enthält, daß ein Zustand bestimmt wird, bei dem der gemessene Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert (Nv) vorher als unglaubwürdig bewertet wurde und nun als glaubwürdig bewertet wird; und daß fortgefahren wird, den Hinterrad-Lenkwinkelbefehl als eine vorbestimmte Funktion des gemessenen Vorderrad-Lenkwinkelwertes (Df) ohne Bezug auf den gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Wert (Nv) abzuleiten, bis der gemessene Vorderrad-Lenkwinkelwert anzeigt, daß die Vorderräder im wesentlichen zur Geradeaus-Verschiebung des Fahrzeugs positioniert sind; und daß danach der Hinterrad-Lenkwinkelbefehl als eine vorbestimmte Funktion sowohl des gemessenen Vorderrad-Lenkwinkelwertes wie auch des gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Wertes abgeleitet wird.