CN109747710A - 用于控制机动车的后桥转向系的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车(1)的后桥转向系(6)的方法,其中,调节后桥(4)的车轮的转向角。在达到机动车(1)的预先确定的横向加速度时,根据机动车(1)所行驶的车道表面的摩擦值,限制后桥(4)的车轮的转向角和/或转向角的梯度。

Description

用于控制机动车的后桥转向系的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制机动车的后桥转向系的方法,其中,调节后桥的车轮的转向角,本发明还涉及一种用于实施该方法的设备。
背景技术
出于安全原因当前生产的车辆原则上都被设计得转向不足。在横向动力的极限范围内的转弯行驶时,在后桥上的侧偏角小于在前桥上的侧偏角,这防止了车辆失控地向内偏转以及使得能够受驾驶员控制。
具有后轮或者说后桥转向系的机动车会强烈影响在前桥与后桥之间的侧偏角的动力关系。在后桥相对于前桥适当反向地转向运动时,行驶行为向转向过度方向改变。在同一方向的转向运动时,行驶行为反而向转向不足方向推移。
如果在横向动力的极限范围内转向,尤其是过度转向,前桥首先达到具有最大的侧向力的侧偏角。转向角的增大、即过度转向随后导致前桥侧向力的减小。在后桥上在此时刻却尚未达到最大的侧向力的侧偏角,从而后桥的同一方向的转向运动导致在后桥上的侧向力增大。后桥转向系因而向现有侧向力添加额外的侧向力。行驶行为由此严重转向不足且会在极端情况下导致一直向前行驶以及因此离开车道。
类似于此,后桥转向系在极限范围内的过度的反向的转向运动导致后桥上的侧向力减小。行驶行为由此严重转向过度且会在极端情况下导致机动车的过度的向内偏转和失控。
最大可能的侧偏角取决于车道摩擦值,即车道的附着力。在打滑的路面上,例如在下雪或结冰的道路上,相比于干燥的沥青面明显更早地达到最大的侧偏角。
在DE 10 2010 036 619 A1中描述了一种在机动车中用于运行转向系统的方法,该转向系统具有后桥转向系。在此,通过后桥转向这样影响前桥的侧偏角,使得侧偏角在转向轮转角范围内保持恒定。
US 2008/0109133 A1描述了一种用于为机动车在转向控制系统中限制轮胎滑角的方法,其中,由车辆速度和转向轮转角计算出第一转向增大角。此外作为车辆滑角和轮胎滑角极限的函数计算出角度上限和角度下限。计算在角度上限和角度下限之间的第一转向增大角与转向轮转角的总和,以便产生第一角限值。此外从转向轮角与第一转向增大角的总和减去第一角限值以便产生第一极限函数,并且通过第一极限函数与第一转向增大角相加而产生电机角度指令。
发明内容
本发明的任务是实现一种用于控制机动车的后桥转向系的方法,利用该方法能够增加行驶安全性。
根据本发明,在达到特定的机动车横向加速度时,根据车道表面的摩擦值来限制后桥的车轮的转向角和/或转向角的梯度(变化率)。也就是说,后桥在横向动力的极限范围内的预控制的转向运动被根据车道摩擦值以及摩擦值利用度限制至最大允许的角度或者说角梯度。这种以摩擦值自适应的方式对预控制的后桥转向角或者说角度梯度的限制以及由此对后桥在其最大侧偏角范围内的转向运动的限制防止了所不期望的转向运动且由此防止了转向不足或转向过度的产生,并因此大大提高了行驶安全性。
考虑到所述问题正是在行驶在具有低摩擦值的车道表面上时才出现的,在本发明的一种非常有利的改进方案中,在低于车道表面的特定摩擦值时限制转向角和/或转向角的梯度。
此外可以提出,利用转向角调节装置调节后桥的车轮的转向角,这确保了非常简单的实施该方法。
如果将转向角的梯度连续地减小,则能够实现特别协调的运动。
当根据机动车的行驶速度实施对后桥的车轮的转向角和/或转向角的梯度的限制时,得到机动车行驶安全性的增大。
在权利要求6中给出用于实施该方法的设备。
利用这种设备能够以非常简单的方式实施根据本发明的方法。
附图说明
从权利要求、对优选实施例的下述说明以及借助附图得出本发明的其它优点、特征和细节。附图示出:
图1示出具有用于控制后桥转向系的设备的机动车的示意性俯视图;
图2示出轮胎侧向力关于侧偏角的图表;以及
图3示出后桥转向角关于预期横向加速度的图表。
具体实施方式
图1以非常示意性的方式示出机动车1,该机动车以已知的方式具有车身2、前桥3和后桥4。在此情况下前桥3和后桥4都是转向桥。前桥3和后桥4如何转向的方式和方法在此不详细描述。但也非常示意性地示出了相应的转向系统,该转向系统配属于前桥3或后桥4,且利用转向系统使前桥3和后桥4转向。前桥3的转向系统在此被称作前桥转向系5,后桥4的转向系统被称作后桥转向系6。前桥转向系5在此在原则上独立于后桥转向系6,但也可以建立特定的相关性,但该相关性不是机械式的,而是电子式的。
后桥转向系6具有转向角调节装置7,转向角调节装置原则上用于,调节后桥4的车轮的所期望的转向角。转向角调节装置7为此首先接收通过未示出的转向操纵装置输入的驾驶员期望且将其处理为后桥4的相应的转向角或者说后桥4的车轮的相应的转向角。
但转向角调节装置7此外也能够由于特定的、下面待述的原因而与通过转向操纵装置输入的驾驶员期望有偏差。因此在达到机动车1的预先确定的横向加速度时能够利用该转向角调节装置7根据机动车1所行驶的未示出的车道表面的摩擦值,限制后桥4的车轮的转向角和/或转向角的梯度。
在一种用于控制机动车1的后桥转向系6的方法中,调节后桥4的车轮的转向角。在达到机动车1的预先确定的横向加速度时,根据车道表面的摩擦值限制后桥4的车轮的转向角和/或转向角的梯度。该方法可以由整体未示出的设备来实施,该设备此外还配有转向角调节装置7。优选在低于车道表面的特定的摩擦值时限制转向角和/或转向角的梯度。
术语“转向角和/或转向角的梯度”指的是,或者仅限制转向角或仅限制转向角的梯度,或者既限制转向角又限制转向角的梯度。在此优选后者。
图2示出特征曲线或者说图表,其中绘出了轮胎侧向力关于侧偏角的变化。在此可以看出,相比于在具有高摩擦值的车道表面上,在具有低摩擦值的车道表面上,即例如下雪或结冰的道路,在明显更小的侧偏角时达到了最大的轮胎侧向力。最大可能的侧偏角因此与车道表面的摩擦值相关。
由于下述原因实施上面所述的限制后桥4的车轮的转向角和/或转向角的梯度的方法:在横向动力性受限的范围内进行转向时,机动车1的前桥3首先达到了具有最大侧向力的侧偏角。转向角的增大、即过度转向因此导致前桥3的侧向力减小。但在后桥4上在此时刻却尚未实现最大侧向力的侧偏角,因而后桥4的同一方向的转向运动导致后桥4上的侧向力增大。由此,该行驶行为造成严重的转向不足,在极端情况下可能导致直线行驶并因此离开车道。类似地,后桥转向系6在受限的范围内的过度的反向的转向运动导致后桥4上侧向力的减小。由此,该行驶行为造成严重的转向过度,在极端情况下可能导致机动车1过度地向内偏转并失控。
图3示出一图表,其中,绘出了后桥转向角关于预期的横向加速度的变化。
对后桥4的车轮的转向角的梯度或者说后桥转向角的梯度的限制可以如下所述地来确定:
为了准确确定在任意车道表面上具有最大允许的侧偏角的行驶状态,如下地定义摩擦值利用度:
μ利用度=absolut(ay预期)/(μ·g)。
值域为[0 1],g是重力常数,μ是估计的车道摩擦值。预期横向加速度由前桥转向系5的转向轮转角传感器DeltaLWI或测得的齿条位置DeltaEPS得出。对此的示例性的计算可以如下进行:
ay预期=DeltaLWI/机械的转向传动比·行驶速度·横摆增益或
ay预期=DeltaEPS·行驶速度·横摆增益
该横摆增益描述了在机动车1的车轮转向角与横摆角速度之间的关系。
后桥转向运动的最大的梯度d_DeltaHA取决于μ利用度。在摩擦值利用度为1时,所允许的梯度降至0°/s,以防止进一步的转向运动。梯度的连续的下降、即连续的可导性在此是有利的。这在图3中通过曲线在相应界限中圆滑的走向表明。
对后桥4的车轮的转向角或者说绝对的后桥转向角的限制可以如下所述地确定:
在理想情况下,以在相应车道表面上最大可能的横向加速度行驶时不超过在后桥4上的轮胎的侧偏角最大值。限制的最大的后桥转向角因此相当于在反映车道表面附着力的预期横向加速度时的后桥转向角。
固定的后桥转向角原则上由转向轮转角传感器DeltaLWI或前桥转向系的测得的齿条位置DeltaEPS得出。对此的示例性的计算可以如下地进行:
DeltaHA=DeltaEPS*转向传动比HA
DeltaHA=DeltaLWI/机械的转向传动比*转向传动比HA
转向传动比HA是后桥转向系6的特性的应用值。
最大的横向加速度由摩擦系数μ与重力常数g如下地得出:
ayMAX=μ*g
由上面所述方程式可以如下地计算最大的后桥转向角:
DeltaHA,MAX=(μ·g·转向传动比HA)/(行驶速度·横摆增益)
可以看出,为了实施所述方法,车道表面的摩擦值μ应该是至少几乎已知的。为了确定摩擦值,可以采用已知的做法,例如根据测得的运动参数、例如横摆角速度和/或横向加速度与基于模型的预期参数的偏差所作的估量、根据车轮打滑所作的估量、由转向阻力矩所作的估量、来自Car2X-通信的信息。为此可以使用在机动车1上已经存在的传感器。
所有在此所述函数在其增益方面都可以例如在如过度转向和转向不足等紧急行驶状况中通过行驶速度、转向轮转角、转向轮速度或根据所选择的行驶特性加以调整。

Claims (6)

1.一种用于控制机动车(1)的后桥转向系(6)的方法,其中,调节后桥(4)的车轮的转向角,
其特征在于,
在达到机动车(1)的预先确定的横向加速度时,根据机动车(1)所行驶的车道表面的摩擦值,限制后桥(4)的车轮的转向角和/或转向角的梯度。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
在低于车道表面的特定的摩擦值时限制转向角和/或转向角的梯度。
3.根据权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,
利用转向角调节装置(7)调节后桥(4)的车轮的转向角。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法,
其特征在于,
将转向角的梯度连续地减小。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,
其特征在于,
根据机动车(1)的行驶速度实施对后桥(4)的车轮的转向角和/或转向角的梯度的限制。
6.一种用于实施根据权利要求1至5中任一项所述的方法的设备,该设备具有转向角调节装置(7),在达到机动车(1)的预先确定的横向加速度时能够利用该转向角调节装置根据机动车(1)所行驶的车道表面的摩擦值,限制后桥(4)的车轮的转向角和/或转向角的梯度。
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