DE3941464A1

DE3941464A1 - Passenger vehicle steering system - uses on-board microprocessor for steering front and rear wheels during parking manoeuvre

Info

Publication number: DE3941464A1
Application number: DE19893941464
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Richter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1990-07-05

Abstract

The steering system allows both the front and rear wheels of the vehcile to be steered, when the vehicle is moving at a low velocity in the forwards or reverse , to facilitate

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem eines Personenkraftwagens mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art, wie es beispielsweise aus der DE-OS 34 38 084 bekannt ist.The invention relates to a steering system of a passenger car with steerable front and rear wheels which in the preamble of Specified claim type, such as from the DE-OS 34 38 084 is known.

Bei diesem bekannten Lenksystem wird der bei Betätigung des Lenkrades ausgelöste Radeinschlag der Hinterräder grundsätzlich in üblicher Weise fahrgeschwindigkeitsabhängig derart gesteuert, daß die Hinterräder unterhalb eines vorgegebenen Bezugswertes der Fahrgeschwindigkeit gegensinnig und oberhalb dieses Bezugs wertes gleichsinnig zu den Vorderrädern eingeschlagen werden, wobei das Größenverhältnis (Winkelverhältnis) zwischen dem Radeinschlag der Hinterräder und dem der Vorderräder fahrgeschwin digkeitsabhängig variiert. Durch diese bekannte prinzipielle Auslegung des Lenksystem soll im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen mit nur einer lenkbaren Fahrzeugachse u.a. eine Verringerung des Wendekreises und - bei niedrigeren Geschwindigkeiten - eine Vergrößerung der Wendigkeit beim Befahren von Straßen mit sehr engen Kurven sowie - bei höheren Fahrgeschwindigkeiten - ein verbesserter Geradeauslauf und ein besseres Ansprechver halten auf die Steuerung erreicht werden.In this known steering system, the wheel turning of the rear wheels triggered when the steering wheel is actuated is fundamentally controlled in a conventional manner as a function of the driving speed in such a way that the rear wheels are turned in opposite directions below a predetermined reference value of the driving speed and above this reference value in the same direction as the front wheels, the size ratio (angular ratio) varies between the wheel angle of the rear wheels and that of the front wheels speed-dependent. This known principle design of the steering system is intended to reduce, among other things, a reduction in the turning circle and - at lower speeds - an increase in maneuverability when driving on roads with very tight bends and - at higher driving speeds - improved straight-ahead driving compared to conventional vehicles with only one steerable vehicle axle and better response behavior to the controller can be achieved.

Beim bekannten Lenksystem ist zusätzlich eine manuell betätigbare Schalteinrichtung vorgesehen, mit der es möglich ist, für den unteren Fahrgeschwindigkeitsbereich die übliche gegensinnige Auslenkung der Hinterräder mit fahrgeschwindigkeitsabhängigem Winkelverhältnis zwischen Vorderrad- und Hinterradeinschlag zu sperren und statt dessen ein festes, d.h. konstantes und insbesondere positives Winkelverhältnis einzustellen, bei dem also Vorder- und Hinterräder gleichsinnig eingeschlagen werden.In the known steering system is also a manually operated Switching device provided with which it is possible for the lower driving speed range the usual opposite Deflection of the rear wheels with driving speed dependent Angular relationship between front and rear wheel lock to block and instead a fixed, i.e. constant and in particular to set a positive angular ratio at which So front and rear wheels are turned in the same direction.

Durch die Möglichkeit, die Hinterräder bei niedriger Fahrgeschwin digkeit gleichsinnig statt wie sonst üblich gegensinnig zu den Vorderrädern auslenken zu können, soll es dem Fahrzeugführer leichter gemacht werden, sein Fahrzeug in eine Reihe von in Längsrichtung parkenden Wagen einzuparken oder aber seitlich an einen benachbarten Gegenstand heranzufahren; es ist wohl daran gedacht, das Fahrzeug in dieser speziellen Betriebssituation mit gleichsinnig eingeschlagenen Vorder- und Hinterrädern im speziell bei Flur- und Baufahrzeugen bekannten sogenannten "Hunde- oder Krebsgang" schräg in die seitliche Parklücke einzu fahren.Due to the possibility of the rear wheels at low speed in the same direction instead of in the opposite direction as usual The driver should be able to deflect the front wheels be made easier to get his vehicle into a range of Park longitudinally parked cars or sideways to approach an adjacent object; it is well thought of the vehicle in this special operating situation with the front and rear wheels turned in the same direction in the so-called known especially in floor and construction vehicles "Dog or crab walk" to slant into the side parking space drive.

Beim bekannten Fahrzeug wird nach Bedarf durch Druck auf eine von mehreren Wahltasten eines von mehreren in einem Bordcomputer (Mikroprozessorsystem) gespeicherten festen Winkelverhältnissen angewählt, wodurch - sofern die Fahrgeschwindigkeit unterhalb des vorgegebenen Bezugswertes liegt oder aber z.B. die Rückwärts fahrstufe bzw. die niedrigste Vorwärtsfahrstufe eingeschaltet ist - im Bordrechner das normalerweise ablaufende Steuerprogramm, durch welches die Hinterräder an sich gegensinnig ausgelenkt werden würden, gesperrt wird und statt dessen mit dem ausgewählten festen und gewünschtenfalls positiven Winkelverhältnis betrieben wird, so daß die Hinterräder nunmehr gleichsinnig ausgelenkt werden.In the known vehicle is pressed by pressing on a of several selection buttons one of several in an on-board computer (Microprocessor system) stored fixed angular relationships selected, whereby - if the driving speed is below of the specified reference value or e.g. the backwards speed step or the lowest forward speed step switched on is - the control program normally running in the on-board computer, through which the rear wheels are deflected in opposite directions would be blocked, and instead with the selected one fixed and if desired operated positive angle ratio is, so that the rear wheels are now deflected in the same direction will.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Lenksystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art weiter zu verbessern, um ein Einparken auf engstem Raum zu ermöglichen und weiter zu vereinfachen.The invention is based on the object of a steering system the type mentioned in the preamble of the claim to improve to enable parking in a confined space and further simplify.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentan spruchs gelöst. This object is achieved by the features of the patent solved.

Erfindungsgemäß werden also die Vorder- und Hinterräder zum bzw. beim Einparken in eine Parklücke innerhalb einer Reihe von in Längsrichtung parkenden Fahrzeugen gleichsinnig und gleich stark eingeschlagen, und zwar abwechselnd in die eine und in die andere Richtung, wobei gleichzeitig mit dem Richtungs wechsel des Radeinschlages ein Fahrtrichtungswechsel durchgeführt wird. Das Fahrzeug wird somit abwechselnd schräg nach vorn und schräg nach hinten bewegt, und zwar so lange, bis es innerhalb der seitlichen Parklücke steht.According to the invention, the front and rear wheels or when parking in a parking space within a row of vehicles parked in the longitudinal direction in the same direction and struck equally hard, alternately into one and in the other direction, being simultaneous with the direction change of the wheel angle a change of direction was carried out becomes. The vehicle turns alternately forward and moved diagonally backwards until it is inside the side parking space.

Dieser Parkvorgang läuft automatisch ab, indem durch die manuelle Betätigung der Schalteinrichtung eine elektronische Steuer und Regeleinrichtung aktiviert wird, welche in Verbindung bzw. mit Hilfe von bekannten Mikroprozessoren (Bordrechner) Stellglieder sowohl der Lenkung als auch des Wechselgetriebes, der Motor-Kraft stoffversorgung und der Betriebsbremse selbsttätig verstellt, und zwar in der Weise, daß die Vorder- und Hinterräder abwechselnd gleichsinnig und gleich stark in die eine und in die andere Richtung ausgelenkt werden, gleichzeitig mit dem Radeinschlag wechsel abwechselnd der niedrigste Vorwärtsgang bzw. die niedrigste Vorwärtsfahrstufe und der Rückwärtsgang bzw. die Rückwärtsfahrstufe des Wechselgetriebes eingelegt wird und damit verbunden das Fahrzeug abwechselnd auf z.B. 2 m/s beschleunigt und anschließend wieder abgebremst wird.This parking process runs automatically by the manual Actuation of the switching device an electronic control and control device is activated, which in connection or using known microprocessors (on-board computers) actuators both the steering and the change gear, the engine power fuel supply and service brake automatically adjusted, in such a way that the front and rear wheels alternate in the same direction and equally strong in one and in the other Direction can be deflected at the same time as turning the wheel alternate the lowest forward gear or the lowest Forward gear and reverse gear or the reverse gear of the change gear is inserted and associated with that Vehicle alternately on e.g. Accelerated 2 m / s and then is braked again.

Durch das abwechselnd gleichsinnige und -starke Einschlagen der Vorder- und Hinterräder bei gleichzeitigem Wechsel der Fahrtrichtung bewegt sich das Fahrzeug im Hunde- bzw. Krebsgang praktisch quer zu seiner Längsachse, wie dies in Fig. 1 prin zipienhaft angedeutet ist. Dieses Parkiermanöver ist offensicht lich fast so effektiv wie der - für Personenkraftwagen praktisch nicht realisierbare - bekannte Vorschlag, die Räder eines Fahrzeu ges um 90° zu drehen und das Fahrzeug dann quer zu bewegen.Due to the alternating same and strong turning of the front and rear wheels while changing the direction of travel, the vehicle moves in the dog or cancer aisle practically transverse to its longitudinal axis, as is indicated in Fig. 1 in principle. This parking maneuver is obviously almost as effective as the well-known suggestion - practically impossible for passenger cars - to turn the wheels of a vehicle 90 ° and then to move the vehicle transversely.

Ein mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem ausgestattetes Fahrzeug kann auf engstem Raum eingeparkt werden, ohne daß das Fahrzeug dabei mit seinem Fahrzeugheck oder seinem Fahrzeugbug in den fließenden Verkehr störend ausschwenkt. Der Netto-Platzbedarf für den Parkiervorgang ist dabei sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung äußerst gering. Der zusätzlich zu den eigentlichen Fahrzeugabmessungen benötigte Platzbedarf für den Parkiervorgang liegt in Fahrzeuglängsrichtung nur in der Größenordnung von etwa 0,5 m und in Fahrzeugquerrichtung gering fügig mehr als die Fahrzeugbreite. ln Längsrichtung werden dabei nur etwa 0,3 m für den eigentlichen Parkier- bzw. Rangier betrieb benötigt, während zweckmäßigerweise jeweils etwa 0,1 m als Sicherheitsabstand nach vorn und nach hinten vorgehalten werden. In Querrichtung werden in entsprechender Weise aus Sicherheits- und Toleranzgründen zusätzlich etwa 0,1 m benötigt, was individuell jedoch verschieden sein kann.A vehicle equipped with the steering system according to the invention can be parked in a confined space without the vehicle thereby with his vehicle rear or his vehicle bow in the swings out flowing traffic. The net space requirement for the parking process is both in the longitudinal direction and extremely low even in the transverse direction. The in addition to the actual vehicle dimensions required space for the parking process is only in the longitudinal direction of the vehicle Size of about 0.5 m and small in the transverse direction of the vehicle more than the vehicle width. lengthways only about 0.3 m for the actual parking or shunting operation required, while expediently about 0.1 m each available as a safety distance to the front and to the rear will. In the transverse direction, in a corresponding manner Safety and tolerance reasons an additional 0.1 m is required which can be different individually.

Die besondere Effektivität des erfindungsgemäßen Lenksystems beim Einparken in eine Parklücke einer Reihe von in Längsrichtung parkenden Fahrzeugen wird deutlich, wenn man den (zusätzlichen) Platzbedarf jeweils mit dem (zusätzlichen) Platzbedarf vergleicht, der für sonst übliche Lenksysteme und Parkierverfahren benötigt wird.The particular effectiveness of the steering system according to the invention when parking in a parking space a series of in the longitudinal direction parked vehicles becomes clear when you look at the (additional) Compares space requirements with the (additional) space requirements, which is required for the usual steering systems and parking procedures becomes.

In der Zeichnung sind prinzipienhaft die Verhältnisse dargestellt, wie sie sich beim Längseinparken von Personenkraftwagen mit verschiedenen bekannten Lenksystemen und -verfahren ergeben.In the drawing, the relationships are shown in principle, as they are with the longitudinal parking of passenger cars result in various known steering systems and methods.

In der Zeichnung zeigen jeweils beim LängseinparkenIn the drawing each show when parking parallel

Fig. 1 einen Personenkraftwagen mit dem erfin dungsgemäßen Lenksystem, Fig. 1 a passenger car with the OF INVENTION to the invention the steering system,

Fig. 2 einen Personenkraftwagen, dessen Lenksystem die Vorder- und Hinterräder beim Längs einparken ohne Richtungswechsel gleich sinnig einschlägt, Fig. 2 is sinnig strikes a passenger vehicle, the steering system to park the front and rear wheels in the longitudinal direction without any change,

Fig. 3 einen Personenkraftwagen, dessen Lenksystem die Vorder- und Hinterräder mit Richtungs wechsel gegensinnig einschlägt und Fig. 3 shows a passenger car, the steering system turns the front and rear wheels in opposite directions with change of direction and

Fig. 4 einen Personenkraftwagen, dessen Lenk system nur die Hinterräder mit Richtungs wechsel einschlägt. Fig. 4 shows a passenger car, the steering system only strikes the rear wheels with change of direction.

Dargestellt ist in den Figuren jeweils die mit 1 bezifferte Startposition sowie die mit 1′ bezifferte Endposition des längsein parkenden Personenkraftwagens, wobei die lenkbaren Vorderräder mit 2 und die lenkbaren Hinterräder mit 3 beziffert sind. In Fig. 1 ist zusätzlich eine mit 1′′ bezifferte Zwischenstellung des Fahrzeuges dargestellt.Shown in the figures is the start position, numbered 1 , and the end position, numbered 1 ' , of the passenger vehicle parked longitudinally, the steerable front wheels being numbered 2 and the steerable rear wheels being 3 . In Fig. 1 is also shown with 1 '' numbered intermediate position of the vehicle.

Ein Vergleich der Figuren zeigt, daß ein mit dem erfindungsge mäßen Lenksystem ausgestatteter Personenkraftwagen beim Längsein parken für das eigentliche Parkiermanöver entscheidend weniger Platz benötigt als die mit bekannten Lenksystemen ausgestatteten allradgelenkten Personenkraftwagen der Fig. 2 bis 4, und zwar sowohl in Längsrichtung als auch - mit Ausnahme des schräg einparkenden Lenksystems der Fig. 2 - in Fahrzeugquerrichtung.A comparison of the figures shows that a passenger car equipped with the steering system according to the invention, when parking in longitudinal direction, requires significantly less space for the actual parking maneuver than the all-wheel drive passenger cars of FIGS. 2 to 4 equipped with known steering systems, both in the longitudinal direction and with Exception of the obliquely parking steering system of FIG. 2 - in the vehicle transverse direction.

Simulierte Einparkversuche mit einem Fahrzeug von etwa 3,65 m Länge und 1,7 m Breite, dessen lenkbaren Räder beim Parkiermanöver etwa 40 weit eingeschlagen werden, zeigten, daß ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem mit einem zusätzlichen Platzbedarf in Längsrichtung von 0,5 m und in Querrichtung von 1,8 m auskommt, wobei sechs Lenkwinkelwechsel mit entsprechen den Fahrtrichtungswechseln durchgeführt wurden und in Längsrichtung etwa 0,3 m für das eigentliche Parkieren bzw. Rangieren und je etwa 0,1 m vorn und hinten als Sicherheitsabstand eingesetzt wurden.Simulated parking attempts with a vehicle of approximately 3.65 m Length and 1.7 m width, the steerable wheels during the parking maneuver about 40 hitting wide showed that a vehicle with a steering system according to the invention with an additional Space requirements in the longitudinal direction of 0.5 m and in the transverse direction of 1.8 m, which corresponds to six steering angle changes the direction changes were carried out and in the longitudinal direction about 0.3 m for the actual parking or maneuvering and about 0.1 m each used at the front and rear as a safety distance were.

Im Vergleich dazu ergibt sich für ein gleichartiges Fahrzeug, das entsprechend Fig. 2 ohne Richtungswechsel schräg einparkt, in Längsrichtung ein sehr viel größerer Mehrbedarf, nämlich etwa 2,25 m, von denen wiederum jeweils 0,1 m vorn und hinten als Sicherheitsabstand vorgehalten wurden; in Querrichtung liegt der gleiche Platzbedarf wie beim erfindungsgemäßen Lenk system vor.In comparison, for a similar vehicle that parks obliquely according to FIG. 2 without changing direction, there is a much larger additional requirement in the longitudinal direction, namely about 2.25 m, of which in turn 0.1 m was provided at the front and rear as a safety distance ; in the transverse direction there is the same space requirement as in the steering system according to the invention.

Bei einem Lenksystem, dessen Räder entsprechend Fig. 3 mit Richtungswechsel gegensinnig eingeschlagen werden, liegt in Längsrichtung ein zusätzlicher Platzbedarf von etwa 1,1 m und in Querrichtung ein Platzbedarf von etwa 3,2 m vor, der sich dadurch ergibt, daß das Fahrzeug während des Einparkens weit ausschwenkt, was mit dem zusätzlichen Nachteil verbunden ist, daß der fließende Verkehr beeinträchtigt wird oder aber seinerseits den Einparkvorgang stört. Die "Hüllkurve" des einparkenden Fahrzeuges ist strichpunktiert angedeutet und mit 4 bzw. 4′ beziffert.In a steering system, the wheels of which are turned in opposite directions as shown in FIG. 3, there is an additional space requirement of about 1.1 m in the longitudinal direction and a space requirement of about 3.2 m in the transverse direction, which results from the fact that the vehicle during of the parking swings out, which is associated with the additional disadvantage that the flowing traffic is impaired or in turn interferes with the parking process. The "envelope" of the parked vehicle is indicated by dash-dotted lines and numbered 4 or 4 '.

Bei einem Lenksystem, bei dem gemäß Fig. 4 nur die Hinterräder mit Richtungswechsel eingeschlagen werden, ergibt sich in Längs richtung ein Platzbedarf von etwa 1,3 m und in Querrichtung von etwa 3,1 m, was ebenfalls auf das mit 4 bezifferte Ausschwen ken des Fahrzeughecks zurückzuführen ist.In a steering system, in which only the rear wheels are turned with a change of direction according to FIG. 4, there is a space requirement in the longitudinal direction of about 1.3 m and in the transverse direction of about 3.1 m, which also points to the numbered 4 swing out the rear of the vehicle.

Der Aufwand zur Realisierung des erfindungsgemäßen Lenksystems bei einem Personenkraftwagen mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern ist vergleichsweise gering, da im wesentlichen auf bereits vorhandene Bauelemente und elektronische Steuer- bzw. Regeleinrich tungen zurückgegriffen werden kann. Die vorhandenen Steuer und Regeleinrichtungen müssen lediglich etwas erweitert und bezüglich ihres Programmablaufs den vorliegenden Erfordernissen angepaßt werden.The effort to implement the steering system according to the invention in a passenger car with steerable front and rear wheels is comparatively low, since essentially already on existing components and electronic control unit can be used. The existing tax and control devices only need to be expanded a little and with regard to their program execution the present requirements be adjusted.

Für den selbsttätigen Ablauf des Parkiervorganges wird also im wesentlichen lediglich ein für den einschlägigen Fachmann im Rahmen seines allgemeinen Fachwissens ohne Schwierigkeiten bedarfsgerecht auszulegender und zu bemessender Bordrechner bzw. entsprechendes Mikroprozessorsystem benötigt, von dem - bei entsprechender Aktivierung - durch die manuell betätigbare SchalteinrichtungFor the automatic sequence of the parking process, essentially only an on-board computer or corresponding microprocessor system, which is to be designed and dimensioned for the relevant specialist within the scope of his general specialist knowledge, is required, of which - with appropriate activation - by the manually operated switching device

a) the deflection of the front and rear wheels in the claimed Way is controlled, which is purely control engineering not fundamentally from the familiar electronically controlled ones Four-wheel steering systems,
b) the drive torque of the traction motor for those to be carried out Direction change is controlled, for which purpose known electronically controlled carburetor and injection systems (so-called "E-gas") are used,
c) to carry out the change of direction regardless of Brake pedal in each case the build-up of sufficient brake pressure is controlled, which includes the use of known brake pressure actuators or modulators as used in the context of electronic controlled traction control devices (ASR) used are, offers and
d) the alternating to carry out the change of direction Insert the lowest forward gear or the lowest Forward gear and reverse gear is controlled.

Zur Ergänzung können Abstandssensoren für den Nahbereich, z.B. auf Ultraschall-, Infrarot-, Radar- oder Laserbasis, eingesetzt werden, um die Größe der Parklücke auszutasten und dem Bordrechner entsprechende Stellsignale zuzuführen.Distance sensors for close range, e.g. based on ultrasound, infrared, radar or laser to blank out the size of the parking space and the on-board computer to supply appropriate control signals.

Claims

Steering system of a passenger car with steerable front and rear wheels, in which at least one fixed and speed-independent positive angular relationship between the front wheel and rear wheel strikes by means of a manually operable switching device below a reference value v _{0 of} the lower speed range rich in driving speed or when reverse or low forward gear is engaged is adjustable, so as to facilitate parking in a row of vehicles parked in the longitudinal direction by turning the front and rear wheels in the same direction, characterized by an electronic control and regulating device (on-board computer, in particular microprocessor), when activated by the switching device Actuators of both the steering and the change gear (forward / reverse gear), the engine fuel supply and the service brake are automatically adjusted so that on the one hand the front r and rear wheels in the same direction and with the same strength (angle ratio 1), namely up to a usual maximum wheel angle of the order of about 45 °, alternately turned in one direction and in the other direction, and on the other hand a change at the same time with each change in the wheel lock direction the direction of travel (forward / backward).