DE4008167A1

DE4008167A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung eines lenkeinschlagwinkels

Info

Publication number: DE4008167A1
Application number: DE19904008167
Authority: DE
Inventors: Joachim Schuberth
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1991-09-19
Anticipated expiration: 2010-03-16
Also published as: DE4008167C2

Description

Es hat sich als notwendig erwiesen, für verschiedene Elektroniken in Kraftfahrzeugen die Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Als Beispiele dafür sei auf die Dämpfersteuerung, den Allradantrieb und die Allradlenkung verwiesen.

Zur Ermittlung der Kurvenfahrt bzw. des Lenkeinschlagwinkels sind verschiedene Lenk winkelsensoren bekannt. Die Anbindung dieser Sensoren an die Lenkung eines Kraftfahrzeuges hat sich technisch als problematisch und darüber hinaus als äußerst kosten intensiv erwiesen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, mit deren Hilfe auf einfache Weise kostengünstig der Lenkeinschlagwinkel eines Fahr zeugs ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Lenkeinschlagwinkels bei einem Fahrzeug gelöst, bei dem der Lenkeinschlagwinkel aus in einem Zeitinter vall von mindestens zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs mit Abstand zueinander angeordneten Fahr zeugteilen jeweils zurückgelegten Wegstrecken bestimmt wird.

Der Grundgedanke dieses Verfahrens basiert auf der Tat sache, daß das kurveninnere Fahrzeugteil gegenüber dem kurvenäußeren einen kleineren Radius beschreibt und damit in einem definierten Zeitintervall eine kürzere Wegstrecke zurücklegt. Mathematisch wird dieser Zusammen hang zwischen Lenkeinschlagwinkel und der in einem Zeit intervall von zwei Fahrzeugteilen zurückgelegten Weg strecke wie folgt beschrieben:

wobei

α = Lenkeinschlagwinkel in °
ℓ₁ = Wegstrecke des kurveninneren Fahrzeugteiles
ℓ₂ = Wegstrecke des kurvenäußeren Fahrzeugteiles
Δr = Abstand der Fahrzeugteile.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Lenkein schlagwinkel aus den in einem Zeitintervall von den Rädern eines Radpaares zurückgelegten Wegstrecken be stimmt wird. Die Räder beschreiben in anschaulicher Weise den größten und den kleinsten Radius, auf dem sich das Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt bewegt. Daher ist die Ermittlung schon eines relativ kleinen Lenkein schlagwinkels über die Wegdifferenz der Räder eines Radpaares fehlerlos möglich.

Zur Optimierung der Berechnung des Lenkeinschlagwinkels hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die nicht angetriebenen Räder zur Bestimmung der Wegdiffe renz heranzuziehen. Diese Räder unterliegen keinem Schlupf, der die Ermittlung des Lenkeinschlagwinkels verfälschen könnte.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß die zurückgelegten Wegstrecken der Hinterräder gemessen werden. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß die Berechnung des Lenkeinschlagwinkels im Lenktrapez entfällt und seine Berechnung dadurch erheblich vereinfacht wird.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich weiterhin als günstig erwiesen, daß die Wegstrecke über die Anzahl der Umdrehungen der Räder in dem Zeitintervall gemessen wird. Der Umfang der Räder ist bekannt. Die Anzahl der Umdrehungen läßt sich auf einfache Weise fehlerfrei ermitteln.

Besonders vorteilhaft ist es, daß zur Messung der zurück gelegten Wegstrecken der Räder drehabhängig erzeugte Wegimpulssignale verwendet werden. Diese Signale können mechanischer Natur sein oder aber berührungsfrei erzeugte Signale sein, die beispielsweise auf optischem, magne tischem, elektrischem oder elektronischem Wege gebildet werden. Die Anzahl der Wegimpulssignale ist ein Maß für die Anzahl der Umdrehungen der Räder und damit für die zurückgelegte Wegstrecke. Je mehr Wegimpulssignale pro Umdrehung der Räder erzeugt werden, umso genauer ist die Messung der Wegstrecken und damit die Ermittlung des Lenkeinschlagwinkels.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens gelöst, wobei die Vorrichtung zwei Wegstreckenmeßeinrich tungen an mindestens zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fahrzeuges mit Abstand zueinander angeordneten Fahr zeugteilen, einen Zeitintervallgeber und eine Verarbei tungseinheit, die die Ausgangssignale des Zeitintervall gebers und der Wegstreckenmeßeinrichtungen empfängt und daraus den Lenkeinschlagwinkel berechnet, aufweist.

Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Lenkeinschlagwinkel eines Fahrzeugs wie folgt ermit telt:
Ein Zeitintervallgeber gibt Zeiteinheiten vor, in denen die zwei Wegstreckenmeßeinrichtungen, die an mindestens zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs mit Abstand zueinander an Fahrzeugteilen angeordnet sind, die jeweils zurückgelegten Wegstrecken bestimmen, die als Ausgangsgrößen für die Berechnung des Lenkeinschlag winkels des Fahrzeugs dienen. Eine Verarbeitungseinheit empfängt die Ausgangssignale des Zeitintervallgebers und die der Wegstreckenmeßeinrichtungen und berechnet den Lenkeinschlagwinkel nach der oben angegebenen mathe matischen Formel. Der Wert dieses Lenkeinschlagwinkels ist dann beispielsweise Grundlage für die Dämpfersteue rung.

Es hat sich als besonders vorteilhaft bewährt, daß die Wegstreckenmeßeinrichtungen den Rädern eines Radpaares zugeordnet sind und daß jedes Rad mindestens einen Weg streckensensor aufweist, der die Anzahl der Umdrehungen ermittelt. Die Wegstreckensensoren müssen den besonderen Bedingungen angepaßt sein, die im Bereich der Räder eines Kraftfahrzeuges herrschen. So müssen sie beispiels weise witterungsbeständig sein, extremen Temperatur schwankungen standhalten, auch bei starken Erschütterun gen und Vibrationen fehlerfrei arbeiten sowie Verschmut zungen tolerieren.

Von großem Vorteil ist es, daß als Wegstreckenmeßein richtungen Teile eines Antiblockier- oder Antischlupf regel-Systems vorgesehen sind. Derartige Systeme sind bereits in vielen Fahrzeugen vorhanden, so daß die Weg impulssignale zur Berechnung eines Lenkeinschlagwinkels ohne zusätzlichen technischen Aufwand zur Verfügung stehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich nung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungs gemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine Graphik zur Erläuterung der Berechnung des Lenkeinschlagwinkels.

Fig. 1 zeigt ein auf einer gemeinsamen Achse 3 sitzendes Paar von Rädern 1, 2 eines Kraftfahrzeuges. Jedem dieser Räder 1, 2 ist im Bereich der Innenseite eine Weg streckenmeßeinrichtung 4, 5 zugeordnet, die abhängig von der Raddrehung Wegimpulssignale erzeugt. Ein Zeit intervallgeber 6 gibt als Ausgangssignale Zeiteinheiten vor, in denen die Wegimpulssignale jeweils ermittelt werden. Diese Ausgangssignale des Zeitintervallgebers 6 und der Wegstreckenmeßeinrichtungen 4, 5 werden einer Verarbeitungseinheit 7 zugeführt, die den Lenkeinschlag winkel α des Kraftfahrzeuges gemäß einer noch näher zu erläuternden Formel berechnet. Der errechnete Wert des Lenkeinschlagwinkels α wird über eine Ausgabeeinheit 8 ausgegeben und beispielsweise für die Dämpfersteuerung weiterverwendet.

In Fig. 2 sind zum Zeitpunkt T₁ die Räder 1, 2 eines Kraftfahrzeuges mit dem Achsabstand Δr dargestellt. Während einer Kurvenfahrt in Pfeilrichtung bewegt sich das im dargestellten Fall kurveninnere Rad 1 auf einem Kreisbogen mit dem Radius r und legt dabei die Wegstrecke l₁ zurück. Zum Zeitpunkt T₂ nimmt es die Position 1′ ein. Gleichzeitig bewegt sich das im dargestellten Fall kurvenäußere Rad 2 auf einem Kreisbogen mit dem Radius (r + Δr) und legt dabei die Wegstrecke l₂ zurück. Zum Zeitpunkt T₂ nimmt es die Postion 2′ ein. Die Fahrzeug längsachse legt die Wegstrecke l₃ zurück. Die Berechnung ergibt sich wie folgt:

mit

a = Lenkeinstellwinkel in °
ℓ₁ = Wegstrecke des kurveninneren Rades
ℓ₂ = Wegstrecke des kurvenäußeren Rades
ℓ₃ = Strecke der Fahrzeuglängsachse
r = Kurvenradius
Δr = Achsabstand

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung eines Lenkeinschlagwinkels bei einem Fahrzeug, bei dem der Lenkeinschlagwinkel aus in einem Zeitintervall von mindestens zwei senk recht zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs mit Abstand zueinander angeordneten Fahrzeugteilen (1, 2) jeweils zurückgelegten Wegstrecke (l₁, l₂) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkeinschlagwinkel aus den in einem Zeit intervall von den Rädern (1, 2) eines Radpaares zu rückgelegten Wegstrecken (l₁, l₂) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder (1, 2) nicht angetrieben sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zurückgelegten Wegstrecken (l₁, l₂) der Hinterräder (1, 2) gemessen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegstrecken (l₁, l₂) über die Anzahl der Umdrehungen der Räder (1, 2) in einem Zeitintervall gemessen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der zurückgelegten Wegstrecken (l₁, l₂) der Räder (1, 2) drehabhängig erzeugte Wegimpulssignale verwendet werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit zwei Wegstrecken meßeinrichtungen (4, 5) an mindestens zwei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs mit Abstand zueinander angeordneten Fahrzeugteilen (1, 2), einem Zeitintervallgeber (6) und einer Verarbeitungseinheit (7), die die Ausgangssignale des Zeitintervallgebers (6) und der Wegstreckenmeßeinrichtung (4, 5) empfängt und daraus den Lenkeinschlagwinkel berechnet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegstreckenmeßeinrichtungen (4, 5) den Rä dern (1, 2) eines Radpaares zugeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rad (1, 2) minde stens einen Wegstreckensensor aufweist, der die Anzahl der Umdrehungen ermittelt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 9, da durch gekennzeichnet, daß als Wegstreckenmeßeinrich tung (4, 5) Teile eines Antiblockier- und/oder Anti schlupfregel-Systems vorgesehen sind.