Umfeld der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heckradsteuer- bzw. Lenkeinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solch eine Einrichtung ist z.B.
bekannt aus der EP-A-0 398 381.
Beschreibung des Standes der Technik
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Wie es allgemein bekannt ist, ist ein sogenanntes Vierrad-gesteuertes (4WS)
Fahrzeug bereitgestellt mit sowohl einer Heckradsteuereinrichtung zum Steuern
bzw. Lenken des Heckrades in Übereinstimmung mit einer Steuerradbetätigung,
als auch einer Frontradsteuereinrichtung.
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In der Heckradsteuereinrichtung wurde generell vorgeschlagen, daß das Heckrad
in der entgegengesetzten Richtung bezüglich des Frontrades gesteuert wird,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein vorbestimmter Wert
(Geschwindigkeits-ansprechende Art), oder wenn der Steuerwinkel bzw.
Einschlagwinkel für das Frontrad größer als ein vorbestimmter Wert ist
(Einschlagwinkel-ansprechende Art).
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In dem 4WS-Fahrzeug ist die Heckradsteuercharakteristik derart bestimmt, daß
sie nicht sogenanntes Schlingern bzw. Ausbrechen bzw. Kopf-in und Kopf-aus
(head-in und head-out) des Fahrzeuges erzeugt, wobei der Kopfabschnitt des
Fahrzeuges deutlich von dem Dreh- bzw. Kurvenpfad des Fahrzeuges abweicht.
In anderen Worten ist die Heckradsteuercharakteristik so bestimmt, daß eine
longitudinale Mittellinie des Fahrzeuges sich entlang einer Tangentiallinie des
Kurvenpfades des Fahrzeuges bewegt, wobei ein Fahrzeugkarosseriegleitwinkel
β Null ist.
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Eine herkömmliche Heckradsteuereinrichtung kann eine Kurvencharakteristik
bereitstellen, in welcher, bei einer beständigen Kurvenbedingung nach dem
Steuerbetrieb bzw. -eingriff, der Fahrzeugkarosseriegleitwinkel β Null ist. Wenn
der Fahrer das Steuerrad betätigt zum Kurvenfahren, erfährt das Fahrzeug eine
transitionale Kurvenbedingung, und zwar kurz nach der Steuerbetätigung durch
den Fahrer, bevor das Fahrzeug die beständige Kurvenbedingung erreicht. In der
transitionalen Kurvenbedingung unterliegt das Fahrzeug keiner Seitenkraft,
welche groß genug ist, die Fahrzeugkarosserie zu veranlassen, sich im
wesentlichen senkrecht zu der Tangentiallinie des Kurvenpfades zu bewegen.
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Somit bewegt sich das Fahrzeug schräg von der Tangentiallinie des
Kurvenpfades bei dem Initialzustand der Kurvenbewegung. Dies beeinträchtigt das
Fahrgefühl des Fahrers stark.
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Angesichts des zuvor Gesagten wurde es vorgeschlagen, daß das Heckrad in
einer Richtung entgegengesetzt zu den Fronträdern (Umkehrphasenregelung) für
einen Moment kurz bzw. direkt bzw. unmittelbar nach der Steuerbetätigung
durch den Fahrer gesteuert wird. Dies erleichtert ein ansprechendes Verhalten
des Fahrzeuges und erzeugt eine eigene bzw. geeignete Kurvenkraft, selbst in
dem Initialstadium bzw. der anfänglichen Stufe der Kurvenbewegung. Daher ist
es für das Fahrzeug möglich, sich entlang des Kurvenpfades sowohl in der
transitionalen Bedingung als auch in der beständigen Kurvenbedingung zu
bewegen.
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Unterdessen wurde vorgeschlagen, daß das 4WS bereitgestellt ist mit einem
redundanten Sicherheitssystem (fail safe system), in welchem Abnormalität
erfaßt wird, wenn ein Steuerverhältnis des Heckrades zu dem Frontrad über
einen vorbestimmten Bereich erhöht wird, z.B. in der ungeprüften japanischen
Offenlegungsanmeldung Nr. 2-43674. Das redundante Sicherheitssystem
funktioniert zum Erfassen der Abnormalität der Heckradsteuereinrichtung in einer
schnellen Art zum Verbessern der Sicherheit des 4WS-Fahrzeuges, z.B. durch
Umschalten von der 4WS-Bedingung zu der 2WS-Bedingung.
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In dem herkömmlichen redundanten Sicherheitssystem für die
Heckradsteuereinrichtung wird generell die Heckradsteuerung in der Richtung
entgegengesetzt zu dem Frontrad verboten bzw. gehemmt, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit relativ hoch ist, oder wenn der Steuerwinkel bzw.
Einschlagwinkel des Vorderrads relativ klein ist. Andererseits wird unter der
Umkehrphasenregelung die Heckradsteuerung in der entgegengesetzten Richtung zu der
Frontradsteuerung gehemmt, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und
dem Frontradeinschlagwinkel, wenn das Fahrzeug in der transitionalen
Kurvenbedingung ist, was für einen bestimmten Zeitraum auftritt, und zwar unmittelbar,
nachdem die Steuerbetätigung durchgeführt wurde. Daher, wo die
Heckradsteuerung sowohl mit dem herkömmlichen redundanten Sicherheitssystem, wie
es oben beschrieben ist, als auch dem Umkehrphasenregelungssystem
bereitgestellt ist, besteht eine Angst bzw. Gefahr, daß das redundante
Sicherheitssystem fälscherlicherweise Abnormalität der Heckradsteuereinrichtung erfaßt,
wenn das Heckrad in der Richtung entgegengesetzt zu dem Frontrad gesteuert
wird, und zwar gemäß der Umkehrphasenregelung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Heckradsteuereinrichtung bereitzustellen, welche es dem Fahrzeug ermöglicht, auf einem
Kurvenpfad in solch einer Art zu laufen, daß die longitudinale Mittellinie des
Fahrzeuges mit der Tangentiallinie des Kurvenpfades ausgerichtet ist sowohl in
der Transitionalkurvenbedingung als auch in der beständigen Kurvenbedingung.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sicherheit des
Heckradsteuersystems zu verbessern. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Fehlbeurteilung bzw. Fehleinschätzung der Abnormalität der
Heckradsteuereinrichtung zu verhindern, insbesondere, wenn das Fahrzeug in der
Transitionalkurvenbedingung ist.
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Die obigen und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung können gelöst
werden durch die Heckradsteuereinrichtung gemäß Anspruch 1, und zwar durch
Bereitstellen eines Heckrades mit einer solchen Steuercharakteristik, daß das
Fahrzeug auf einem Kurvenpfad in solch einer Art läuft, daß eine longitudinale
Mittellinie des Fahrzeuges mit der Tangentiallinie des Kurvenpfades ausgerichtet
ist, und zwar über die gesamte Kurvenbewegung. Die Heckradsteuereinrichtung
umfaßt eine Fehler- bzw. Versagensbeurteilungseinrichtung zum Beurteilen des
Heckradsteuereinrichtungsversagens angesichts eines Kriteriums, basierend auf
einer Heckradsteuerung und eine Kriteriumsveränderungseinrichtung zum
Verändern des Kriteriums zwischen einer Transitionalkurvenbedingung, wo das
Fahrzeug in einem anfänglichen Schritt einer Kurvenbewegung ist unmittelbar
nach einer Steuerbetätigung, und bevor eine Kurvenkraft, welche auf die
Fahrzeugkarosserie wirkt, einen wesentlichen Wert erreicht, und einer beständigen
Kurvenbedingung, wo die Kurvenkraft den wesentlichen Wert erreicht hat.
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In einer bevorzugten Ausführungsform löst bzw. lockert die
Kriteriumsveränderungseinrichtung das Kriterium in der Transitionalkurvenbedingung im
Vergleich zu der beständigen Kurvenbedingung.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Fehlerbeurteilungseinrichtung
ausgestattet mit Plänen, welche das Kriterium für die Transitional- und die
beständige Kurvenbedingung bereitstellen, wobei die Beurteilungseinrichtung das
Heckradsteuereinrichtungsversagen beurteilt, wenn der Heckradsteuerwinkel
über einen vorbestimmten Bereich erhöht wird, basierend auf dem Plan, wobei
der vorbestimmte Bereich, der für die transitionale Kurvenbedingung durch den
Plan definiert ist, größer ist all der, welcher durch den anderen Plan für die
beständige Kurvenbedingung definiert ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Fehlerbeurteilungseinrichtung
bereitgestellt mit einem Kriterium, unter welchem das Versagen der
Heckradsteuereinrichtung beurteilt wird, wenn der Heckradsteuerwinkel über einen
vorbestimmten Bereich erhöht wird. Eine verarbeitende Einrichtung definiert den
vorbestimmten Bereich für die Transitional- und beständige Kurvenbedingung. Der
vorbestimmte Bereich in der Transitionalkurvenbedingung ist größer als der in
der beständigen Kurvenbedingung.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Fehlerbeurteilungseinrichtung
bereitgestellt bzw ausgestattet mit einer ersten und zweiten erlaubbaren Zone bzw.
Bereich als Kriterum für die Beurteilung des Versagens der
Heckradsteuereinrichtung. Die Fehlerbeurteilungseinrichtung beurteilt das Versagen bzw. den
Fehler der Heckradsteuereinrichtung, wenn der Heckradsteuerwinkel aus der
ersten erlaubbaren Zone für einen vorbestimmten Zeitabschnitt heraustritt,
während sie das Versagen beurteilt, sobald der Heckradsteuerwinkel aus der
zweiten erlaubbaren Zone heraustritt. Die zweite erlaubbare Zone ist größer
bestimmt als die erste erlaubbare Zone.
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Das Kriterium kann bestimmt sein basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit
zusätzlich zu der Heckradsteuerung, wie z.B. dem Steuerwinkel, der
Steuergeschwindigkeit und ähnlichem.
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Gemäß den obigen Merkmalen der vorliegenden Erfindung kann die Abnormalität
der Heckradsteuereinrichtung schnell und ordentlich herausgefunden werden,
basierend auf einem redundanten Sicherheitssystem mit einem ordentlich bzw.
eigentlich bzw. geeignet bestimmten Kriterium für das Versagen der
Heckradsteuereinrichtung.
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Insbesondere, wenn das Fahrzeug in der Transitionalkurvenbedingung ist, wird
das Kriterium im Vergleich mit der beständigen Kurvenbedingung gelockert, so
daß die Umkehrphasenregelung ordentlich durchgeführt werden kann, ohne eine
Versagensbeurteilung. Dies sichert, daß sowohl ein gewünschtes Fahrgefühl
beim Kurvenfahren für den Fahrer bereitgestellt ist als auch eine verbesserte
Sicherheit.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
offensichtlich werden, welche folgt angesichts der beigefügten Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Figur 1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit einer
Heckradsteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche Details der
Heckradsteuereinrichtung und des Steuerverhältnis-Veränderungsmechanismus zeigt;
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Figur 3 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III von Figur 2;
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Figur 4 ist eine konzeptionelle Ansicht zum Erklären der betrieblichen Prinzipien
der vorliegenden Erfindung;
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Figur 5 ist eine graphische Darstellung einer Basischarakteristik einer
Steuerkomponente mit Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit;
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Figur 6 ist eine graphische Darstellung einer Basischarakteristik einer
Komponente mit Bezug auf einen Steuerwinkel des Steuerrades;
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Figur 7 ist eine graphische Darstellung einer Steuerverstärkung für eine
Gierratenkomponente;
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Figur 8 ist eine graphische Darstellung, welche eine Charakteristik des
Steuerverhältnisses bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fehlerzone für die
beständige Kurvenbedingung zeigt;
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Figur 9 ist eine graphische Darstellung einer Fehler- bzw. Versagenszone für die
transitionale Kurvenbedingung;
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Figur 10 ist ein Flußdiagramm der Heckradsteuerregelung der
Heckradsteuereinrichtung;
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Figur 11 ist ein Flußdiagramm einer Heckradsteuerregelung gemäß einer anderen
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Figur 12 ist eine simulierte graphische Darstellung zum Erklären einer
Heckradsteuerregelung gemäß der Ausführungsform, welche in Verbindung mit Figur 11
beschrieben ist;
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Figur 13 ist eine graphische Darstellung einer Fehlerzone der
Heckradsteuereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter Bezugnahme auf Figur 1 ist ein Fahrzeug bereitgestellt mit rechten und
linken Front- bzw. Vorderrädern 12, rechten und linken Heckrädern 16 und einer
Frontsteuereinrichtung 14, mit welcher die Fronträder 12 verbunden sind. Ein
Steuerrad bzw. Lenkrad 30 ist mit der Frontradsteuereinrichtung bzw.
Lenkeinrichtung 14 verbunden, zum Steuern der Fronträder 12, welche einen
Steuerwinkel OF erzeugen. Die Heckräder 16 sind mit einem
Heckradsteuermechanismus 18 verbunden, um gesteuert zu werden, und erzeugen einen Steuerwinkel
OR. Die Front- und Hecksteuereinrichtungen 16 und 18 sind mechanisch
miteinander durch eine zwischengelagerte Welle 52 verbunden, auf welche der
Frontradsteuerwinkel 0F übertragen wird. Der Frontradsteuerwinkel 0F wird zu dem
Heckradsteuermechanismus 18 durch einen
Steuerverhältnis-Veränderungsmechanismus 20 übertragen, und zwar mit einem gegebenen Steuerverhältnis
0S (OR/OF). Wenn der Steuerverhältnis-Veränderungsmechanismus 20 das
Steuerverhältnis OS verändert, wird der Heckradsteuerwinkel OR verändert,
selbst wenn das Frontradsteuerverhältnis OF konstant ist.
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Der dargestellte Steuerverhältnis-Veränderungsmechanismus 20 wird durch eine
Regeieinheit 22, welche typischerweise derart gebildet ist, daß sie einen
Mikrocomputer umfaßt, geregelt.
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Die Regeleinheit 22 bestimmt einen Zielsteuerwinkel des Heckrades, basierend
auf dem Steuerverhältnis OS und führt eine Rückkopplungsregelung zum
Konvergieren
des aktuellen Heckradsteuerwinkels OR auf den Zielsteuerwinkel durch,
basierend auf der Ausgabe eines Steuerverhältnissensors 28, und zwar unter
Verwendung des Steuerverhältnis-Veränderungsmechanismus 20.
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Wie es in Figur 2 gezeigt ist, umfaßt der Heckradsteuermechanismus 18 den
Steuerverhältnis-Veränderungsmechanismus 20, ein hydraulisches Schalt- bzw.
Umschaltventil 32, eine Heckradsteuerstange 34, eine
Versetzungsübertragungseinrichtung 36 und einen hydraulischen Kraft- bzw. Leistungszylinder 38.
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Der Steuerverhältnis-Veränderungsmechanismus 20 ist bereitgestellt mit einer
Ausgabestange 40, einem Stirnradgetriebe 42, einem schwenkbaren Wellenglied
44, einem Schwingarm 46 und einer Verbindungsstange 48, welche in dem
Gehäuse 50 angeordnet sind, wie es in Figur 3 gezeigt ist. Die Ausgabestange
40 ist gleitbar an dem Gehäuse in ihrer axialen Richtung L3 montiert, um die
Steuerstange 34 in der axialen Richtung durch eine
Versetzungsübertragungseinrichtung 36 zu versetzen. Somit sind die Heckräder 16, welche
jeweils mit entgegengesetzten Enden verbunden sind, gesteuert.
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Das Stirnradgetriebe 42 ist drehbar an dem Gehäuse 50 montiert, und zwar mit
der Achse L1 an derselben Linie wie die Achse L3. Wenn das Steuerrad betätigt
wird, wird ein Zahnrad 52a, welches an dem hinteren Ende der Welle 52
angeordnet ist und verzahnt ist mit dem Stirnradgetriebe 42, gedreht, so daß das
Stirnradgetriebe 42 gedreht bzw. rotiert wird, und zwar mit der Achse L1. Somit
wird der Frontradsteuerwinkel OF zu dem Heckradsteuermechanismus 18 durch
eine Übertragungswelle 52 übertragen.
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Das Wellenglied 44 mit seiner Achse L2, an derselben Linie wie L3, ist an dem
Schwenkgetriebe 54 befestigt. Das Schwenkgetriebe 54 ist verzahnt mit einem
Schneckenradgetriebe 58, welches durch einen Servomotor 56 angetrieben ist,
welcher durch die Regeleinheit 22 geregelt wird. Das Schwenkgetriebe 54
schwenkt bzw. schwingt mit einer Schwenkachse senkrecht zu einer Ebene,
umfassend die Achse L2, wobei sie die Achse L2 derart schneidet, daß das
schwingbare Wellenglied 44 ebenfalls geschwungen wird.
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Der Schwingarm 46 ist schwingbar mit dem Wellenglied 44 mit der Achse L2
verbunden, wobei die Achse L4 des Schwingarmes 46 durch den Schnittpunkt
bzw. Kreuzungspunkt der Schwingachse des Wellengliedes 44 und der Achse L2
reicht.
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Die Verbindungsstange 48 mit der Achse L5, parallel zu der Achse L3 der
Ausgabestange 40, ist mit der Ausgabestange 40, dem Stirnradgetriebe 42 und dem
Schwingarm 46 verbunden. Ein Ende der Verbindungsstange 48 ist mit einem
gewindeten Abschnitt gebildet, durch welchen die Stange 48 mit einem Hebel
40a verbunden ist, welcher an einem Ende der Ausgabestange 40 befestigt bzw.
montiert ist. Die Verbindungsstange 48 erstreckt sich durch ein Loch 42a,
welches an dem Stirnradgetriebe 42 bei einem Abstand r von seiner Achse L1
gebildet ist. Das andere Ende der Verbindungsstange 48 ist mit einer
Kugelverbindung 60 bereitgestellt, welche eine drehbare Bewegung in jeglicher Richtung
erlaubt. Der Schwingarm 46 ist in ein Loch 60a eingeführt, welches an der
Kugelverbindung 60 derart gebildet ist, daß das andere Ende der
Verbindungstange 48 mit dem Schwingarm 46 in Eingriff ist.
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Somit ist die Verbindungsstange an der Ausgabestange 40 befestigt, kann
jedoch geschwungen bzw. geschwenkt werden bezüglich des Stirnradgetriebes
42 in der Richtung der Achse LS (L3) und bezüglich des Schwingarmes 46 in der
Richtung der Achse L4 (senkrecht zu der Achse L3 in der dargestellten
Bedingung). Wenn das Wellenglied 44 schwingt, wird die Achse L4 des
Schwingarmes 46 geneigt. Jedoch kann die Schwingwelle 46 geschwungen werden in der
geneigten Stellung dank der Kugelverbindung 60 zum Übertragen der Bewegung
auf die Verbindungsstange 48. Somit ist der Schwingarm 46 mit der
Verbindungsstange 48 verbunden, wobei eine relative Bewegung davon in der
Richtung senkrecht zu der Achse L3 erlaubt wird. Wenn der Schwingarm 46
schwingt, ist die Anordnung des Verbindungspunktes zwischen dem
Schwingarm 46 und der Verbindungsstange ein Teil eines Kreises oder einer Ellipse mit
einem Radius r und einer Mitte an der Achse L3.
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Figur 4 zeigt eine Versetzung der Ausgabestange 40, wenn die Achse L2 des
schwingbaren bzw. schwenkbaren Schaftgliedes 44 um einen Winkel O von der
Achse L3 der Ausgabestange 40 geneigt ist, in anderen Worten, wenn die
Achse L4 des Schwingarmes um den Winkel O von der Richtung senkrecht zu
der Achse L3 geschwungen ist. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, nimmt die
Versetzung des Verbindungspunktes zwischen dem Schwingarm 46 und der
Verbindungsstange 48 denselben Wert X in der Richtung der Achse L3 an,
unabhängig von der Schwingungsrichtung des Schwingarmes 46, solange die
Schwingungsmenge bzw. der Schwingungsbetrag die- bzw. derselbe ist. Somit
hat die Versetzung der Ausgabestange 40 denselben Wert X, da die
Ausgabestange 40 mit der Verbindungsstange 48 fixiert ist.
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Wie zuvor erwähnt, nimmt die Versetzung der Ausgabestange 40 in der rechten
und linken Richtung denselben Wert X an, solange der Schwingungsbetrag des
Schwingarmes 46 derselbe ist. Jedoch wird sich der Wert X verändern in
Abhängigkeit vom Winkel O, selbst wenn der Rotationsbetrag des Stirnradgetriebes
und der Steuerbetrag des Steuerrades dieselben sind.
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Somit kann das Steuerverhältnis OS, welches definiert ist als ein Verhältnis des
Heckradsteuerwinkels OR zu dem Frontradsteuerwinkel OF (OR/OF) verändert
werden durch Verändern des Neigungswinkels O des Schwingarmes 46, welcher
durch den Servomotor 56 geregelt bzw. gesteuert werden kann.
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Des weiteren kann das schwenkbare Wellenglied 44 sowohl im Uhrzeigersinn als
auch entgegen dem Uhrzeigersinn geneigt sein. Wenn das Wellenglied 44 im
Uhrzeigersinn geneigt ist, wird die Ausgabestange 40 in der entgegengesetzten
Richtung zu der in Figur 4 gezeigten versetzt. Dies bedeutet, daß das Heckrad
sowohl in der entgegengesetzten Richtung zu der des Frontrades gesteuert
werden kann (Umkehrphasenregelung bzw. -steuerung) als auch in derselben
Richtung wie das Frontrad (Gleichphasenregelung bzw. -steuerung).
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Das Steuerverhältnis, welches durch den
Steuerverhältnis-Veränderungmechanismus bestimmt oder verändert ist, wird durch einen Steuerverhältnissensor 28
erfaßt, welcher an der schwenkbaren Welle 44 montiert ist, und zwar basierend
auf dem Neigungswinkel O der Welle 44.
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Das Schaltventil 32 umfaßt ein Ventilgehäuse 62 und einen Ventilkörper 64,
welcher beweglich in dem Gehäuse 62 entlang der Achse L6 parallel zu der
Achse L3 angeordnet ist. Der Ventilkörper 64 wird durch die Ausgabestange 40
und die Heckradsteuerstange 34 durch die Übertragungseinrichtung 36 bewegt.
Wenn der Ventilkörper bewegt wird, wird die Hydraulikzufuhr für den
hydraulischen Kraftzylinder geregelt. Wenn der Ventilkörper 64 nach rechts aus seiner
neutralen, in Figur 2 gezeigten Position, versetzt wird, wird der Hydraulikdruck
eingeführt hinein in die rechte Ölkammer 66 des Zylinders 38. Andererseits,
wenn der Ventilkörper 64 in der linken Richtung versetzt wird, wird der
Hydraulikdruck eingeführt hinein in die linke Kammer 68.
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Die Steuerstange 34 erstreckt sich und wird axial bzw. axialwärts versetzt in der
transversalen Richtung des Fahrzeuges parallel zu der Achse L3 mittels des
Hydraulikdruckes, welcher in den Leistungs- bzw. Kraftzylinder 38 eingeführt ist.
Die Stange 34 ist mit den Heckrädern 16 durch eine Verbindungsstange und
einen Kardanarm (nicht gezeigt) verbunden, um sie zu steuern. Eine Zentrierfeder
70 ist für die Stange 34 bereitgestellt, um die Stange 34 elastisch an der
neutralen Position anzuordnen, wenn das System, umfassend das Ventil 32, den
Zylinder 38 und ähnliches, Fehlfunktionen aufweist. Dies stellt redundante
Sicherheit für das System bereit.
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Der Leistungszylinder 38, welcher die Steuerstange 34 in der transversalen bzw.
Querrichtung versetzt, ist mit einem Kolben 72 bereitgestellt, welcher an der
Stange 34 und den Abschnitten 74 und 76 befestigt ist, welche die rechte und
die linke hydraulische bzw. Hydraulik-Kammer 66 bzw. 68 definieren. Die
Abschnitte 74, 76 sind an dem Gehäuse 78 des Leistungszylinders 38 befestigt
und können sich gleitbar relativ zu der Stange 34 bewegen.
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Die Versetzungsübertragungseinrichtung 36 ist in Eingriff mit der Stange 40,
dem Ventilkörper 64 und der Stange 34. Wenn die Stange 40 versetzt wird,
wird der Ventilkörper 64 versetzt. Die Versetzung des Ventilkörpers 64 veranlaßt
die Stange 34, versetzt zu werden. Dann veranlaßt die Versetzung der Stange
34, daß der Ventilkörper 64 in der entgegengesetzten Richtung versetzt wird.
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Die Versetzungsübertragungseinrichtung 36 ist in dieser Ausführungsform durch
einen Kreuzhebel gebildet, mit einem Vertikalhebel und einem Horizontalhebel.
Ein Ende A und das andere Ende B des Vertikalhebels sind in Eingriff mit der
Ausgabestange 40 bzw. der Steuerstange 34. Ein Ende C und das andere Ende
D des Horizontalhebels sind in Eingriff mit der Heckradsteuereinrichtung, welche
an dem Körper befestigt ist, bzw. dem Ventilkörper 64. Die Eingriffspunkte A,
B, C und D sind nicht beweglich relativ zu der Stange 40, der Stange 34 und
dem Ventilkörper 64 in der axialen Richtung davon, jedoch beweglich in den
anderen Richtungen und drehbar bezüglich der Stangen 40, 34 und dem
Ventilkörper 64. Der Eingriffspunkt C ist durch eine Kugelverbindung gebildet, welche
drehbare Bewegung, jedoch keine Versetzung erlaubt. Die Versetzung der
Ausgangsstange 40 in der Richtung der Achse L3 veranlaßt die Stange 40, axial
versetzt zu sein, und zwar durch die Übertragungseinrichtung 36 zum Steuern
der Heckräder 16, welche mit entgegengesetzten Enden der Stange 34
verbunden sind. Die europäische Offenlegungsanmeldung EP-A-0 331 120
offenbart einen Übertragungsmechanismus des Steuerbetrages.
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Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist die Steuercharakteristik des
Heckrades bereitgestellt, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem
Steuerwinkel des Steuer- bzw. Lenkrades und der Gierrate des Fahrzeuges. Die
Regeleinheit 22 empfängt Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24
zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit V, von dem Steuerwinkelsensor 25
zum Erfassen des Steuerwinkels OH des Steuerrades und von einem
Gierratensensor 26 zum Erfassen der Gierrate Y.
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Das Steuerungsverhältnis OS als eine Steuercharakteristik ist bereitgestellt durch
die folgende Gleichung (1)
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OS =
C1 + C2 Y (1)
wobei C1 die Basissteuercharakteristik-Komponente und C2 Y die
Gierratenkomponente ist.
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Die Komponente C1 ist bereitgestellt durch eine Funktion f(V, OH) der
Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Steuerwinkels OH. Die Komponente C2 ist
bereitgestellt durch eine Funktion g(V) der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Somit wird die
Gleichung (1) überführt in die folgende Gleichung (2).
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OS = f(V, OH) + g(V) Y (2)
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Bezüglich der Funktion f(V, OH) ist die Charakteristik eines Wertes f(V) für die
Fahrzeuggeschwindigkeit V bereitgestellt, wie es durch eine volle Linie und eine
gestrichelte Linie in Figur 5 dargestellt ist, und die Charakteristik eines Wertes
f(OH) für den Steuerwinkel OH ist bereitgestellt, wie es in Figur 6 gezeigt ist.
Eine Charakteristik von g(V) 51 bereitgestellt, wie es in Figur 7 gezeigt ist. In
diesem Fall entsprechen Charakteristiken, welche durch volle Linien und
gestrichelte Linien in Figur 7 gezeigt sind, den Charakteristiken der vollen und
gestrichelten Linien von f(V) in Figur 5, und zwar jeweils.
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Figur 8 zeigt eine Steuerverhältnischarakteristik der Heckradsteuereinrichtung 10
in Antwort auf die Fahrzeuggeschwindigkeitsveränderung. Wie aus der
Zeichnung zu ersehen ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als ein
vorbestimmter Wert ist, nimmt das Steuerverhältnis einen negativen Wert an, so daß
das Heckrad in der Richtung entgegengesetzt zu dem Frontrad gesteuert wird
(Umkehrphasenregelung). Andererseits, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über
einen vorbestimmten Wert erhöht wird, nimmt das Steuerverhältnis einen
positiven Wert an, so daß das Heckrad in derselben Richtung wie das Vorderrad
gesteuert ist (Gleichphasenregelung). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
beibehalten wird bei genau dem vorbestimmten Wert, werden die Heckräder nicht
gesteuert, so daß nur die Vorderräder gesteuert werden zum Annehmen der
sogenannten 2WS-Bedingung.
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Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist eine Fehler- bzw. Versagenszone
Z&sub1; bereitgestellt, wie es durch den gestrichelten Abschnitt in Figur 8 gezeigt ist.
Es wird angenommen, daß insofern die Heckradsteuereinrichtung 10 ordentlich
funktioniert, das Steuerverhältnis nicht einen Wert innerhalb der Versagenszone
Z&sub1; annimmt. Wenn das aktuelle Steuerverhältnis festgestellt wird mit einem Wert
in der Versagenszone Z&sub1;, beurteilt die Regeleinheit 22 das Versagen der
Heckradsteuereinrichtung mittels eines Versagensbeurteilungsabschnitts. Wenn die
Regeleinheit 22 das Heckradsteuereinrichtungsversagen beurteilt, wird eine
redundante Sicherheitsregelung durchgeführt.
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Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist diese Versagenszone Z&sub1; in einem
Speicher der Regeleinheit 22 als ein Plan 1 gespeichert. Die Regeleinheit 22
beurteilt ob, das aktuelle Steuerverhältnis OS in der Versagenszone Z&sub1; ist oder
nicht, und zwar basierend auf dem Signal von dem Steuerverhältnissensor 28.
Wenn diese Beurteilung Ja ist, erfaßt die Regeleinheit 22 ein Versagen der
Heckradsteuereinrichtung 10.
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In diesem Fall wird z.B. die hydraulische Druckzufuhr zu dem
Heckradsteuermechanismus unterbrochen, so daß die Heckradsteuerstange bzw. -stab 34
zurückgeführt wird in die neutrale Position mittels der zentrierenden Feder 70
zum Umschalten auf die 2WS-Bedingung.
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Währenddessen wird in der dargestellten Ausführungsform, wenn das Fahrzeug
in einem Kurvenpfad ist, eine Heckradsteuercharakteristik bestimmt, und zwar
derart, daß das Fahrzeug auf einem Kurvenpfad läuft, in einer Art, daß eine
longitudinale Mittellinie des Fahrzeuges ausgerichtet ist mit der Tangentiallinie
des Kurvenpfads von einer transitionalen Kurvenbedingung, wenn das Fahrzeug
in einem anfänglichen Zustand bzw. einer anfänglichen Stufe bzw. einer
Initialstufe einer Kurvenbewegung ist, direkt nach einem Steuerbetrieb bzw. -eingriff
und bevor eine Kurvenkraft, welche auf die Fahrzeugkarosserie wirkt, einen
wesentlichen Wert erreicht, zu einer beständigen Kurvenbedingung, wo die
Kurvenkraft den wesentlichen Wert erreicht hat.
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In anderen Worten wird die Heckradsteuercharakteristik derart bestimmt, daß ein
Fahrzeugkarosseriegleit- bzw. -schlupfwinkel
β Null ist, und zwar über die
gesamte Kurvenbewegung. Zu diesem Zweck werden die Heckräder in der
entgegengesetzten Richtung zu den Fronträdern gesteuert
(Umkehrphasenregelung), für einen Moment direkt nachdem der Steuerbetrieb durchgeführt wurde,
unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Frontradsteuerwinkel.
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Wenn das Gieren des Fahrzeuges ordentlich vereinfacht ist mittels der
Umkehrphasenregelung zum Erfüllen einer gewünschten Gierrate oder
Seitenbeschleunigung G für die Kurvenbewegung, wird die Umkehrphasenregelung
gestoppt, wodurch die Heckräder gemäß einer herkömmlichen
Heckradsteuerregelung gesteuert werden. Die Umkehrphasenregelung trägt zu der Erzeugung
einer antwortenden bzw. ansprechenden geeigneten Gierkurvenkraft für das
Fahrzeug in der Transitionalkurvenbedingung bei, was auftritt direkt nach dem
Steuerbetrieb. Als ein Ergebnis kann das Fahrzeug im wesentlichen eine
Eigenschaft von einem Fahrzeugseitengleitwinkel β=0 beibehalten und kann eine
stabile Kurvenbewegung vollbringen.
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Die Regeleinheit 22 ist ebenfalls mit einem anderen Plan 2 bereitgestellt, in
welchem eine andere Versagenszone Z&sub2; definiert ist. Dieser Plan 2 ist
bereitgestellt für die Transitionalkurvenbedingung, in welcher die
Umkehrphasenregelung durchgeführt wird. In der dargestellten Ausführungsform, zum
Verhindern der Fehlbeurteilung der Abnormalität der Heckradsteuereinrichtung 10,
wenn die Umkehrphasenregelung in der Transitionalkurvenbedingung
durchgeführt wird, ist die Versagenszone Z&sub2; in dem Plan 2, wie es in Figur 9 gezeigt
ist, kleiner als die Versagenszone Z&sub1; in dem Plan 1. Dies ist so, da die
Umkehrphasenregelung durchgeführt wird, in welcher das Heckrad in der
entgegengesetzten Richtung zu dem Vorderrad gesteuert wird, und zwar für einen
Moment, kurz nachdem der Steuerbetrieb erfolgt ist, oder während der
Transitionalkurvenbedingung, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem
Steuerbetrag der Vorderräder.
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Der Plan 2 ist in dem Speicher der Regeleinheit 22 gespeichert. Die Regeleinheit
22 schaltet in der Transitionalkurvenbedingung von dem Plan 1 zu dem Plan 2
zum Beurteilen der Abnormalität der Heckradsteuereinrichtung 10.
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Da der Plan 2 im Vergleich mit dem Plan 1, ein lockeres Kriterium in der
Beurteilung in der Abnormalität der Heckradsteuereinrichtung 10 bereitstellt, besteht
keine Angst bzw. Gefahr, daß die Regeleinheit 22 fälschlicherweise Versagen
der Heckradsteuereinrichtung in der Transitionalkurvenbedingung erfaßt bzw.
beurteilt, in welcher die Umkehrphasenregelung durchgeführt wird, unabhängig
von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Steuerbetrag.
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Die Versagenszonen Z&sub1; und Z&sub2; werden abhängig von der
Fahrzeuggeschwindigkeit kompensiert.
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Im folgenden wird eine Heckradsteuerregelung gemäß der dargestellten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, mit Bezugnahme auf ein
Flußdiagramm in Figur 10.
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In dem Schritt #1 beurteilt die Regeleinheit 22, ob das Fahrzeug in der
Transitionalkurvenbedingung ist oder nicht. Diese Beurteilung wird in der dargestellten
Ausführungsform durchgeführt, um festzustellen, ob oder ob nicht die
Steuergeschwindigkeit des Steuerrades OH nicht kleiner ist als ein vorbestimmter Wert
dOH. Diese Beurteilung kann auf der Veränderungsrate der Seitenbeschleunigung
G und/oder der Gierrate Y basieren.
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Wenn die Beurteilung Ja ist, wird der Plan 2 ausgewählt in dem Schritt #2.
Wenn Nein, wird der Plan 1 in dem Schritt #3 ausgewählt. In dem Schritt #4
wird beurteilt, ob das Steuerverhältnis OS in den Versagenszonen Z&sub1; oder Z&sub2; in
einem der Fälle liegt oder nicht. Wenn das Ergebnis Nein ist, wird das Verfahren
zurückgeführt zum Schritt #1 und wiederholt. Andererseits, wenn das Ergebnis
in dem Schritt #4 Ja ist, beurteilt die Regeleinheit 22, daß eine gewisse
Abnormalität oder ein Versagen in der Heckradsteuereinrichtung 10 vorliegt, und
zwar in dem Schritt #5. In diesem Fall schaltet die Regeleinheit 22 sofort von
der 4WS-Bedingung zu der 2WS-Bedingung, für die Sicherheit des Fahrzeuges.
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Somit, wenn das Steuerverhältnis OS in den Versagenszonen Z&sub1; oder Z&sub2; ist, in
anderen Worten, wenn das Steuerverhältnis OS außerhalb einer erlaubbaren
Zone ist, wird die Versagensbeurteilung prompt durchgeführt. In einer
modifizierten Ausführungsform ist die Versagenszone Z&sub2; bestimmt, um die
Versagenszone Z&sub1; zu überschreiten, und zwar durch Verarbeitung in der Regeleinheit
22.
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Eine andere Ausführungsform wird erklärt unter Bezugnahme auf Figur 11. Die
Regeleinheit 22 beurteilt im Schritt #11, ob das Fahrzeug in der
Transitionalkurvenbedingung ist oder nicht, und zwar ebenso wie in der früheren
Ausführungsform. Wenn das Ergebnis in dem Schritt #11 Ja ist, bestimmt die Regeleinheit
22 die erlaubbare Grenze des 5teuerverhältnisses OSd in der
Transitionalkurvenbedingung in dem Schritt #12 bei einer gegebenen Fahrzeuggesschwindigkeit,
und zwar durch Berechnung.
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Die Grenze des Steuerverhältnisses OSd ist bereitgestellt durch die folgende
Gleichung (3).
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OSd = -f(V, 0H) + g(V) Y-K (3)
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wobei K konstant ist. Der Wert OSd nimmt einen Minimalwert an, wenn die
Gierrate Null ist. Wenn kein Gieren des Fahrzeuges vorhanden ist, werden die
Heckräder in der entgegengesetzten Richtung zu den Fronträdern gesteuert, und
zwar mit einem maximalen Pegel. Wenn die Gierrate Y erhöht wird, wird der
Steuerbetrag der Heckräder in der entgegengesetzten Richtung graduell
reduziert.
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Die erlaubbare Grenze OSd in der Transitionalkurvenbedingung ist bestimmt,
einen Wert zu haben, welcher kleiner als der Wert ist, welcher durch die
Gleichung (2) mit der Konstanten K erhalten wird.
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In dem Schritt #13 liest die Regeleinheit 22 die Obergrenze OSm der
Versagenszone Z&sub1; des Planes 1 für die beständige Kurvenbedingung. Wenn die Beurteilung
in dem Schritt #11 Nein ist, liest die Regeleinheit 22 den Wert OSm in dem
Schritt #16. In dem Schritt #14 wird beurteilt, ob der Wert OSd kleiner ist als
der Wert OSm oder nicht. Wenn das Ergebnis Ja ist, wird der Wert OSd als ein
Referenzwert für die Beurteilung des Versagens der Heckradsteuereinrichtung
verwendet anstelle des Wertes OSm, welcher die obere Grenze der
Versagenszone Z&sub1; ist. Die Fehler- bzw. Versagensbeurteilung wird durchgeführt, um
festzustellen, ob oder ob nicht das aktuelle Steuerverhältnis OS nicht größer ist als der
Wert OSd.
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Andererseits, wenn die Beurteilung in dem Schritt #14 Nein ist, wird der Wert
OSm als der Referenzwert für die Beurteilung des Versagens der
Heckradsteuereinrichtung 10 verwendet. Und in dem Schritt #17 wird das Steuerverhältnis OS
mit dem Wert OSm für die Versagensbeurteilung verglichen. Ist in dem Schritt
#15 oder #17 die Beurteilung Nein, bedeutet dies, daß die
Heckradsteuereinrichtung ordentlich funktioniert. In diesem Fall wird das Verfahren zurückgeführt
zum Schritt #11 für weitere Regelung. Wenn die Beurteilung in dem Schritt #15
oder #17 Ja ist, werden die Schritte #18 und #19, welche dieselben Verfahren
sind wie die Schritte #5 und #6, durchgeführt, so daß das Steuersystem
unmittelbar zu der 2WS-Bedingung umgeschaltet wird.
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Wie in Figur 12 gezeigt ist, ist die Versagenszone in der beständigen
Kurvenbedingung temporär in der Transitionalkurvenbedingung gelöscht bzw.
aufgehoben. Ein anderer bzw. unterschiedlicher Referenzwert, welcher niedriger ist um
einen vorbestimmten Wert als der in der beständigen Kurvenbedingung, ist
bereitgestellt für die Versagensbeurteilung in der Transitionalkurvenbedingung.
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In einer weiteren anderen Ausführungsform, unter Bezugnahme auf Figur 13,
sind zwei unterschiedliche Versagenszonen bereitgestellt für die
Versagensbeurteilung. Eine der Versagenszonen ist eine Zeitversagenszone Zt, in welcher
die Versagensbeurteilung nicht durchgeführt wird, bis eine vorbestimmte
Zeitperiode vergangen ist, nachdem das aktuelle Steuerungsverhältnis OS in die
Versagenszone Zt hineinfällt. Die andere der Versagenszonen ist eine
Sofortversagenszone Zi, in welcher die Versagensbeurteilung durchgeführt wird, und zwar
unverzüglich bzw. sofort, wenn das aktuelle Steuerverhältnis OS in die
Versagenszone Zi fällt. Die obere Grenze der Sofortversagenszone Zi ist niedriger als
die der Zeitversagenszone Zt. Somit, wenn die Versagensbeurteilung
durchgeführt wird bezüglich der Sofortversagenszone Zi, ist die erlaubbare Zone
breiter als die Zeitversagenszone Zt. Die vorbestimmte Zeitperiode für die
Zeitversagenszone Zt ist in der Art bestimmt, daß keine Angst bzw. Gefahr einer
Fehlbeurteilung des Versagens über die Heckradsteuereinrichtung besteht, selbst
wenn die Umkehrphasenregelung temporär in der Transitionalkurvenbedingung
durchgeführt wird.
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Der Frontradsteuermechanismus 14 kann eingegriffen sein mit dem
Heckradsteuermechanismus 18, und zwar mittels einer elektrischen Einrichtung, wie z.B.
einen Servomotor, welcher das Heckrad gemäß der Vorderradsteuerung regelt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung erklärt wurde mit Bezugnahme auf eine
spezifische bevorzugte Ausführungsform, wird der Durchschnittsfachmann
erkennen, daß Veränderungen und Verbesserungen durchgeführt werden
können, während man innerhalb des Umfanges der vorliegenden Erfindung verbleibt,
welche ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt ist.