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Die
Erfindung betrifft allgemein ein Dynamik-Regelungssystem für ein Automobil
und insbesondere ein System zum Regeln eines Brems-Lenkens in Antwort
auf eine Rückwärtsrichtung
von dem Fahrzeug.
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In
jüngster
Zeit wurde begonnen, Dynamik-Regelungssysteme für Automobile bei verschiedenen
Produkten anzubieten. Dynamik-Regelungssysteme
regeln typischerweise das Gieren des Fahrzeugs durch Regeln der
Bremsleistung an den verschiedenen Rädern des Fahrzeugs. Gier-Regelungssysteme
vergleichen typischerweise die gewünschte Richtung des Fahrzeugs
basierend auf dem Lenkradwinkel mit der Richtung der Fahrt. Durch
Regeln des Bremsens an jeder Ecke des Fahrzeuges kann die gewünschte Richtung
der Fahrt beibehalten werden.
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Derartige
Systeme weisen typischerweise die Fähigkeit des individuellen Regelns
von einem Rad oder einer Mehrzahl von Rädern auf. D. h., die Fahrzeugräder können individuell
gebremst werden. Individuelles Bremsen wird typischerweise auf einer Bedarfsbasis
für eine
relativ kurze Zeit durchgeführt, um
das Fahrzeug zu stabilisieren. Ferner kann ein Fahrzeugrad mit einem
unterschiedlichen Drehmoment wie die anderen Räder ausgestattet sein. Dies kann
wünschenswert
sein, um eine sichere Regelung in einem Dynamik-Stabilitäts-Regelungssystem durchzuführen.
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Große Fahrzeuge,
wie etwa große Sport-Nutzfahrzeuge,
Pickup-Laster und
schwere Arbeits-LKW haben einen großen Wenderadius. Derartige
Fahrzeuge können
verwendet werden, um Anhänger
zu ziehen. Es wäre
wünschenswert,
die Wendecharakteristiken dieser Fahrzeuge durch Reduzieren des
Wenderadius zu verbessern. Es wäre
ebenfalls wünschenswert,
die Anhängercharakteristiken von
einem Fahrzeug zu verbessern.
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Das
eine System, das bekannt ist, um die Wendecharakteristiken von einem
Fahrzeug zu verbessern, ist ein Vier-Rad-Lenkungssystem. Durch Lenken
der hinteren Räder
in die entgegengesetzte Richtung der vorderen Räder bei langsamer Geschwindigkeit
wird der Wenderadius des Fahrzeugs reduziert. Die Vier-Rad-Lenkung
ist ebenfalls geeignet, die Anhänger-Fähigkeit
eines Fahrzeuges bei hoher Geschwindigkeit zu verbessern. Ein Nachteil von
einem derartigen System ist, dass das System dem Fahrzeug einen
anderen Lenkungsaktuator hinzuaddiert. Das vergrößert die Kosten, die Komplexität, die Garantie,
die Unterhaltskosten und das Gewicht des Fahrzeugs. Im Gegensatz
dazu ist es typischerweise heute die Aufgabe, die Kosten und das Gewicht
von Fahrzeugen zu reduzieren.
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Daher
wäre es
wünschenswert,
die Wende- bzw. Kurvenfahrtfähigkeiten
und Anhänger-Fähigkeiten
eines Fahrzeugs zu verbessern, ohne sich die Nachteile eines Vier-Rad-Lenksystems zuzuziehen.
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Die
Erfindung ermöglicht
das Verwenden von Brems-Lenken, um die Lenkbarkeit des Fahrzeugs
in der Rückwärts-Fahrtrichtung
zu verbessern.
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Hierzu
stellt die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Regelungssystem
gemäß Anspruch
16 sowie ein entsprechendes Fahrzeug gemäß Anspruch 29 bereit. Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist, dass der Wenderadius des Fahrzeuges in
der Rückwärtsrichtung verbessert
werden kann. Ferner ist die Implementierung eines derartigen Systems
relativ kostengünstig.
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Andere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden ersichtlich, wenn sie
im Licht der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
gesehen werden und im Zusammenhang mit den anhängenden Zeichnungen und den
anhängenden
Ansprüchen
genommen werden.
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Druckschrift
DE-PS 911 811 behandelt eine Lenkvorrichtung
für Räderfahrzeuge,
insbesondere fahrbare Kräne
oder dergleichen mit drei oder mehr Fahrzeugrädern, von denen wenigstens
zwei in parallelem Abstand voneinander angeordnete Räder mittels
einer Lenkvorrichtung schwenkbar sind, wobei mittels einer Einrichtung
entsprechend der Relativverstellung zwischen dem Bedienungsglied
der Lenkvorrichtung und den schwenkbaren Rädern zur Unterstützung des
Lenkvorganges auf diese Räder selbsttätig unterschiedliche
Antriebs- oder Bremskräfte
ausgeübt
werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anhängende
Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
graphische Darstellung eines Fahrzeugs, das entlang dreier Kurven
fährt,
die zu einem konventionellen Fahrzeug und zu zwei Ausführungsformen
der Erfindung korrespondieren,
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Automobiles auf einer Straßenfläche mit
einem Regelungssystem gemäß der Erfindung,
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3 eine
diagrammatische Blockansicht eines Regelungssystem gemäß der Erfindung,
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4 eine Übersichts-diagrammatische
Blockansicht von Systemen des Automobiles gemäß der Erfindung,
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Anhänger-Anordnungsplatte, die an einer Anhänger-Zunge
relativ zu dem Fahrzeug gekuppelt ist,
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5A eine
perspektivische Ansicht der Spur-Anordnungsplatte
aus 5,
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5B eine
Draufsicht einer Vorrichtung zum Ermitteln der Position des Anhängers,
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6 eine
perspektivische Ansicht einer Hotchkiss-Aufhängung
mit einer aktiven nachgiebigen Aufhängungskomponente gemäß der Erfindung,
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7 eine
perspektivische Ansicht einer unabhängigen Aufhängung,
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8 eine
Explosionsansicht von einer Spurstange einer unabhängigen Aufhängung,
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9 eine
vereinfachte Ansicht eines elektrischen Fahrzeugs, das ein Brems-Lenken
gemäß der Erfindung
verwenden kann,
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10 ein
Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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11 eine
graphische Darstellung verschiedener Verstärkungskurven relativ zur Größe von einem
Brems-Lenk-Radwinkel
in Abhängigkeit von
der Lenkrad-Rate oder dem -Drehmoment,
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12 eine
graphische Darstellung verschiedener Verstärkungskurven relativ zur Größe des Drehmomentes,
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13 eine
graphische Darstellung einer Verstärkungskurve, die von einem
Fahrzeug mit v = 0 bis zu einem niedrigen Geschwindigkeitsgrenzwert verwendet
wird,
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14 eine
graphische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Verstärkungskurve, die
von v = 0 bis zu einem niedrigen Geschwindigkeitsgrenzwert verwendet
wird,
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15 ein
Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betätigen einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung illustriert,
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16 eine
vereinfachte Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer regelbaren Aufhängung, die
ein Brems-Lenken in einer Vorwärts-Fahrtrichtung
illustriert,
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17 eine
vereinfachte Draufsicht von einem Fahrzeug mit einer regelbaren
Aufhängung,
die ein Brems-Lenken in einer Rückwärts-Fahrtrichtung illustriert,
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18 eine
vereinfachte Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer regelbaren Aufhängung, die
ein Brems-Lenken auf einer geteilten μ-Oberfläche illustriert,
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19 eine
diagrammatische Blockansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
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20 eine
Ausgabe einer Bildschirmanzeige von einem Anhänger und einem Fahrzeug mit
vorhergesagten Positionen,
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21 ein
Flussdiagramm einer vierten Ausführungsform
der Erfindung,
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22 ein
Flussdiagramm einer fünften Ausführungsform
der Erfindung.
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In
den folgenden Figuren werden die gleichen Bezugszeichen verwendet,
um die gleichen Komponenten zu identifizieren. Die verschiedenen Bezeichnungen
und Werte werden durch Beispiele dargelegt und sind nicht als Limitierung
gemeint, außer
wenn sie insbesondere in einem Anspruch dargelegt sind.
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Nun
bezugnehmend auf 1 ist ein Fahrzeug 10 illustriert,
das drei Pfade durchläuft.
Der Pfad A1 ist der Pfad eines Fahrzeugs, das ohne die Erfindung
fährt.
Der Pfad A2 ist ein Pfad des Fahrzeugs 10, das mit Brems-Lenken
fährt.
Der Pfad A3 ist ein Pfad des Fahrzeugs 10, das mit Brems-Lenken
und einer regelbaren Aufhängungskomponente
fährt.
Wie gezeigt, verbessert der Pfad A2 den Wenderadius relativ zum
Pfad A1. Der Pfad A3 hat einen reduzierten oder verbesserten Wenderadius
im Vergleich zu Pfad A2.
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Die
Bezeichnung ”Brems-Lenken
oder Brems-Lenkung” wird
verwendet, um ein Ändern
einer Charakteristik des Fahrzeugs wie etwa den Wenderadius oder
eine Spur des Fahrzeugs unter Verwendung einer oder mehrerer Bremsen,
unter Anwendung eines unterschiedlichen (positiven oder negativen)
Drehmomentes oder einer Kombination der Bremsen und des unterschiedlichen
Drehmomentes zu ändern.
Positive Drehmomente können
durch Verwenden eines elektrischen Antriebsmotors (mit oder ohne
ein elektrisches Fahrzeug), aktive Differenziale oder durch traditionelle
Drehmoment-Verteilungsverfahren angelegt werden. Aktive Differenziale
sind geeignet, das gesamte oder einen Teil des Antriebsdrehmomentes
auf eine Seite des Fahrzeugs oder auf die andere abzulenken. Ebenfalls
können
spezifische Konfigurationen von unterschiedlichen Fahrzeuganordnungen
inklusive dem Antriebsstrang, dem Gewicht, der Last, den Reifen
und anderen gewünschten
Effekten abhängen.
Fahrzeuge, die derartige System einsetzen, werden experimentell
kalibriert und/oder eingestellt. Die Erfindung ist insbesondere
geeignet zur Verwendung in Fahrzeugen mit langem Radstand. Jedoch
können
Fahrzeuge mit kürzerem
Radstand ebenfalls von einer Implementierung dieser Erfindung profitieren.
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Die
Erfindung kann mit verschiedenen Dynamik-Regelungssystemen verwendet werden,
wie etwa, allerdings nicht darauf beschränkt, Anti-Blockier-Bremsen,
einer Traktionskontrolle, einer Rollstabilitätskontrolle und einem Gier-Regelungssystem.
Die Erfindung wird unten aus der Sicht bevorzugter Ausführungsformen
diskutiert, die sich auf ein Automobil beziehen, das sich in einem
dreidimensionalen Straßen-Gelände bewegt,
sollte allerdings nicht so verstanden werden, dass derartige Beschreibungen
den vollen Umfang der Erfindung begrenzen. Ferner können verschiedene
Sensoren alleine oder in verschiedenen Kombinationen in Abhängigkeit von
den Bedingungen verwendet werden. Andere Sensoren können verwendet
werden, um Ermittlungen anderer Sensoren zu ergänzen oder zu verifizieren.
Zum Beispiel können
einige Sensoren verwendet werden, um das Bild oder Radarsignal zu überprüfen, oder
umgekehrt.
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Bezugnehmend
auf 2 ist ein Automobil 10 mit einem Regelungssystem
der Erfindung illustriert. Das Fahrzeug 10 hat vorne rechts
und vorne links Reifen 12a bzw. 12b und hinten
rechts und hinten links Reifen 13a bzw. 13b. Das
Fahrzeug 10 kann ebenfalls eine Anzahl von unterschiedlichen
Arten von Front-Lenksystemen 14a aufweisen, wobei jedes der
vorderen Räder
mit jeweiligen regelbaren Aktuatoren ausgestattet ist und die vorderen
Räder ein konventionelles
System aufweisen, in welchem beide der vorderen Räder zusammen
gesteuert werden. Das Fahrzeug weist ein hinteres Achssystem 14b auf.
Allgemein hat das Fahrzeug ein Gewicht, das als Mg im Zentrum der
Schwerkraft des Fahrzeuges repräsentiert
wird, wobei g = 9,8 m/s2 und M die Gesamtmasse
des Fahrzeugs ist.
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Das
Erfassungssystem 16 kann sich die Sensoren mit anderen
Fahrzeug-Dynamik-Regelungssystemen wie etwa mit einem Gier-Stabilitäts-Regelungssystemsensor-Satz
oder einem Roll-Stabilitäts-Regelungssystemsensorsatz
teilen. Sicherlich werden die tatsächlich verwendeten Sensoren
in Abhängigkeit
von der Art des Regelungssystems oder der Systeme variieren, die
an dem speziellen Fahrzeug implementiert sind. Die verschiedenen
möglichen
Sensoren werden weiter unten beschrieben. Ein Radgeschwindigkeitssensor 20 kann benachbart
zu jedem Rad des Fahrzeugs montiert sein. Ein Fachmann wird erkennen,
dass drei Radgeschwindigkeitssensoren verwendet sein können. Zum
Beispiel einer für
die Rückseite
des Fahrzeugs und einer für
jedes der vorderen zwei Räder.
Die verbleibenden Sensoren des Erfassungssystem 16 sind vorzugsweise
direkt im Schwerpunkt des Fahrzeugs entlang der Referenzrichtungen
x, y und z montiert, wie in 1 gezeigt.
Wie man einfach erkennen wird, ist das Koordinatensystem von b1, b2 und b3 als ein Körper-Referenzkoordinatensystem 22 bezeichnet, dessen
Ursprung im Schwerpunkt des Fahrzeugkörpers angeordnet ist, wobei
b1 zur x-Achse korrespondiert, die nach
vorne zeigt, b2 zur y-Achse korrespondiert,
die aus der linken Seite herauszeigt, und b3 zur z-Achse
korrespondiert, die nach oben zeigt. Die Winkelgeschwindigkeiten
des Fahrzeugkörpers
sind um ihre jeweiligen Achsen als ωx für die Rollrate, ωy für
die Neigungsrate und ωz für
die Gierrate bezeichnet. Die Erfindungsberechnungen finden vorzugsweise
in einem Inertialkoordinatensystem 24 statt, das wie unten
beschrieben von dem Körper-Referenzkoordinatensystem 22 abgeleitet
werden kann.
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Wie
unten beschrieben werden wird, kann das Erfassungssystem 16 ebenfalls
einen Lidar-, Radar- und/oder Sonarsensor(en), Kameras und ein GPS
System und verschiedene andere Sensoren aufweisen (wie in 2 oder 3 gezeigt
sind).
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Die
Winkelgeschwindigkeitssensoren und die Beschleunigungsmesser sind
an dem Fahrzeug entlang der Körper-Koordinatensystemrichtungen
b1, b2 und b3 montiert, welche die x-y-z Achsen von der gefederten
Fahrzeugmasse sind.
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Der
Längs-Beschleunigungssensor
ist an dem Fahrzeug montiert und ist im Schwerpunkt angeordnet,
wobei seine Erfassungsrichtung entlang der b1-Achse
verläuft
und sein Ausgangssignal mit ax bezeichnet
wird. Der Lateral-Beschleunigungssensor wird
an dem Fahrzeugkörper
montiert und ist im Schwerpunkt angeordnet, wobei seine Erfassungsrichtung
entlang der b2-Achse verläuft und
sein Ausgangssignal mit ay bezeichnet wird.
Der Vertikal-Beschleunigungssensor ist an dem Fahrzeugkörper montiert
und ist im Schwerpunkt angeordnet, wobei seine Erfassungsrichtung
entlang der b3-Achse verläuft und sein Ausgangssignal
mit az bezeichnet wird.
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Die
anderen Referenzkoordinatensystem, die in der folgenden Diskussion
verwendet werden, weisen das Straßen-Referenzkoordinatensystem auf, wie in 2 dargestellt.
Das Straßen-Referenzkoordinatensystem
r1r2r3 ist
an der befahrenen Straßenoberfläche in jedem
Moment der Fahrzeit des Fahrzeuges fixiert, wobei die r3-Achse
entlang der Durchschnitts-Straßen-Normalrichtung
liegt, die aus den Normalrichtungen der Vier-Reifen/Straßenkontakt-Punkte
berechnet wird.
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In
der folgenden Diskussion werden die Euler-Winkel des Körperkoordinatensystem
b1, b2 und b3 in Bezug auf das Straßenkoordinatensystem r1r2r3 mit θxbr, θybr und θzbr bezeichnet, welche ebenfalls als relative
Euler Winkel bezeichnet werden.
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Nun
bezugnehmend auf 3 wird das Regelungssystem 18 im
weiteren Detail mit einer Regelungseinheit 26 illustriert.
Die Regelungseinheit 26 kann in diesem Fall eine einzelne
zentrale Fahrzeugregelungseinheit oder eine Kombination von Regelungseinheiten
sein. Wenn viele Regelungseinheiten verwendet werden, können diese
miteinander verbunden sein, um zwischen sich verschiedene Informationen
zu kommunizieren, und es kann ebenfalls eine Entscheidung bzw. Priorisierung
unter den mehreren Regelungseinheiten durchgeführt werden. Vorzugsweise ist
die Regelungseinheit 26 mikroprozessorbasiert.
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Die
Regelungseinheit 26 kann programmiert sein, um verschiedene
Funktionen durchzuführen und
verschiedene Ausgangssignale zu regeln. Die Regelungseinheit 26 kann
ebenfalls einen Speicher 27 aufweisen, der damit assoziiert
ist. Der Speicher 27 kann ein alleinstehender Speicher
sein oder er kann in die Regelungseinheit 26 integriert
sein. Der Speicher 27 kann verschiedene Parameter, Grenzwerte,
Muster, Tabellen oder Kennfelder speichern. Zum Beispiel kann in
dem Speicher ein Kennfeld gespeichert sein, wieviel Brems-Lenken
in Antwort auf eine Lenkradrate und eine Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt
wird. Derartige Kennfelder können
während der
Fahrzeugentwicklung kalibrierbar sein.
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Die
Regelungseinheit 26 wird zum Aufnehmen von Informationen
von einer Anzahl von Sensoren verwendet, welche Geschwindigkeitssensoren 20,
einen Gierratensensor 28, einen Lateralbeschleunigungssensor 32,
einen Rollratensensor 34, einen Vertikalbeschleunigungssensor 35,
einen Längsbeschleunigungssensor 36,
einen Neigungsratensensor 37 und einen Lenkwinkelpositionssensor 38 aufweisen.
Die Sensoren 28–38 können Teil
einer Trägheitsmessungseinheit 40 oder
IMU (Inertial Measurement Unit) sein.
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In
der einen Ausführungsform
sind die Sensoren 28–37 im
Schwerpunkt des Fahrzeugs angeordnet. Ein Fachmann wird erkennen,
dass die Sensoren ebenfalls an verschiedenen Orten abseits des Schwerpunkts
angeordnet sein können
und mathematisch gleichwertig darauf übertragen werden können. Ein
Rollratensensor 34 und ein Neigungsratensensor 37 können verwendet
werden, um die Fahrzeugroll- und Neigungszustände zu erfassen. Die Roll-
und Neigungszustände
des Fahrzeugs können basierend
auf einem Erfassen der Höhe
von einem oder mehreren Punkten an dem Fahrzeug relativ zur Straßenoberfläche durchgeführt werden.
Sensoren, die verwendet werden können,
um dieses zu erzielen, können
ein radarbasierter Nähesensor,
ein laserbasierter Nähesensor
und ein sonarbasierter Nähesensor
sein.
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Die
Roll- und Neigungszustände
des Fahrzeugs können
ebenfalls basierend auf einem Erfassen der linearen oder rotationalen
relativen Ablenkung oder einer Ablenkungsgeschwindigkeit von einer
oder mehreren der Aufhängungs-Chassiskomponenten
erfasst werden, wobei ein Linear-Höhen- oder Bewegungssensor,
ein Rotations-Höhen-
oder Bewegungssensor, ein Radgeschwindigkeitssensor, der verwendet
wird, um eine Änderung
in der Geschwindigkeit zu erfassen, ein Lenkradpositionssensor,
ein Lenkrad-Geschwindigkeitssensor und ein Fahrer-Steuerkurs-Befehlseingangssignal
von einer elektronischen Komponente verwendet werden kann, die Steer-By-Wire unter Verwendung
eines Handrades oder eines Joy-Sticks
aufweisen kann.
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Die
Roll- und Neigungszustände
können ebenfalls
durch Erfassen der Kraft oder des Drehmomentes erfasst werden, die
mit dem Lastzustand von einer oder mehreren Aufhängungs- oder Chassiskomponenten
assoziiert ist, wobei ein Druckwandler in einer aktiven Luftaufhängung, ein
Stoßdämpfersensor
wie etwa eine Lastzelle, ein Dehnungsmessstreifen, die absolute
oder relative Lenksystem-Motorlast, der Lenksystem-Unterstützungsdruck,
ein Reifen-Seitenkraftsensor oder -Sensoren, ein Längs-Reifenkraftsensor,
ein Vertikal-Reifenkraftsensor
oder ein Reifen-Seitenbandtorsionssensor verwendet werden kann.
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Die
Roll- und Neigungszustände
von dem Fahrzeug können
ebenfalls durch eine oder mehrere der folgenden translatorischen
oder rotatorischen Positionen, Geschwindigkeiten, oder Beschleunigungen
des Fahrzeuges festgestellt werden, inklusive einem Rollkreisel,
dem Rollratensensor 34, dem Gierratensensor 28,
dem Lateralbeschleunigungssensor 32, einem Vertikalbeschleunigungssensor 35,
einem Fahrzeug-Längsbeschleunigungssensor 36,
Lateral- oder Vertikalgeschwindigkeitssensoren inklusive einem radbasierten
Geschwindigkeitssensor, einem radarbasierten Geschwindigkeitssensor,
einem sonarbasierten Geschwindigkeitssensor, einem laserbasierten
Geschwindigkeitssensor oder einem optisch basierten Geschwindigkeitssensor.
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Eine
Lateralbeschleunigung, Roll- und Neigungsorientierungen und -Geschwindigkeiten
können
unter Verwendung eines Global Positioning System (GPS) 41 erlangt
werden.
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Die
Regelungseinheit 26 kann ebenfalls mit einem Lidar, einem
Radar oder einem Sonar 42 verbunden sein. Das Lidar, Radar
oder Sonar 42 kann verwendet werden, um ein Geschwindigkeitssignal oder
ein relatives Geschwindigkeitssignal von einem Objekt zu erzeugen.
Das Radar oder Lidar kann ebenfalls verwendet werden, um ein trajektorisches Signal
von einem Objekt zu erzeugen. Ähnlich
kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in verschiedene Richtungen
relativ zu einem stationären
Objekt erlangt werden. Ein Lidar-, Radar-, oder Sonarsensor 42 kann
an verschiedenen Positionen um das Fahrzeug herum montiert sein,
inklusive der Front, der Seiten und/oder der Rückseite. Verschiedene Sensoren 42 können ebenfalls
an vielfachen Orten eingesetzt werden, um vielfache Informationen
von vielfachen Positionen des Fahrzeugs bereitzustellen. Derartige
Signale können
in einem Selbst-Park-Zustand verwendet werden.
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Die
Regelungseinheit 26 kann ebenfalls mit einem Kamerasystem 83 mit
Kameras 43a bis 43e verbunden sein. Ein Stereo-Paar
von Kameras in 43a, 43b kann an der Front des
Fahrzeugs montiert sein, um Zielobjekte vor dem Fahrzeug zu detektieren,
um die Objektgröße, den
Bereich und relative Geschwindigkeit zu messen und solche Objekte
in geeignete Kategorien zu klassifizieren. Eine Kamera 43c kann
auf der rechten Seite des Fahrzeugs montiert sein, eine Kamera 43d kann
auf der linken Seite des Fahrzeugs montiert sein und eine Kamera 43e kann
nach hinten von dem Fahrzeug aus gerichtet sein. Eine Kamera 43e kann
ebenfalls ein Stereo-Paar
von Kameras aufweisen. Alle oder einige der Kameras können in
einer kommerziellen Ausführungsform
verwendet werden. Ebenfalls kann ein Stereo-Paar von Kameras 43a, 43b durch
eine Einzelkamera (43a oder 43b) in Abhängigkeit
von dem Roll- und Neigungszustand ersetzt werden, der durch das
System gemessen wird. Verschiedene Typen von Kameras wären offensichtlich
für einen
Fachmann. Verschiedene Typen von Kameras wie etwa eine CMOS-Typ
Kamera oder eine CCD-Typ Kamera können implementiert werden,
um verschiedene Bildsignale zu erzeugen. Wie weiter unten beschrieben wird,
können
die verschiedenen Bildsignale analysiert werden, um die verschiedenen
dynamischen Zustände
des Fahrzeugs zu ermitteln.
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Eine
Regelungseinheit 26 kann ebenfalls mit einer Eingabevorrichtung 44 verbunden
sein. Die Eingabevorrichtung 44 kann eine Tastatur oder
eine andere Druckknopf-Vorrichtung aufweisen. Die Eingabevorrichtung 44 kann
verwendet werden, um Anhängerparameter
einzugeben oder um der Regelungseinheit eine Auswahl oder andere
Eingangssignale anzugeben.
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Ein
Rückwärts-Zielsystem 46 mit
zumindest einem Rückwärts-Zielsensor 48 kann
mit der Regelungseinheit 26 verbunden sein. Der Rückwärts-Zielsensor 48 kann
ein Ultraschallsensor, ein Radarsensor oder eine Kombination der
beiden sein, ist allerdings nicht darauf beschränkt. Die Rückwärts-Zielsensoren 48 sind typischerweise
an einigen Stellen der Rückseite
des Fahrzeugs angeordnet, wie etwa in der Stoßstange. Wie weiter unten beschrieben werden
wird, kann das Rückwärts-Zielsystem 46 verwendet
werden, um eine Anzeige von der Anwesenheit eines Anhängers bereitzustellen,
und kann ebenfalls verwendet werden, um ein bestimmtes Muster in Bezug
auf den Anhänger
zu erzeugen, um der Regelungseinheit zu ermöglichen, eine Rückkopplung
in Bezug auf die Position des Anhängers zu haben.
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Ein
Handrad(ebenfalls bekannt als Lenkrad)-Positionssensor 50 kann
ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden sein. Der
Handradpositionssensor 50 stellt der Regelungseinheit 26 ein
Signal korrespondierend zu der relativen Rotationsposition von dem
Lenkrad in dem Fahrzeug bereit. Verschiedene Typen von Sensoren
umfassen absolute Sensoren und Positionssensoren unter Verwendung eines
Zentrum-Finde-Algorithmus
(relative Sensoren). Relative Sensoren können den Zentrum-Finde-Algorithmus
verwenden, um die Position relativ zu einer Zentralposition zu ermitteln,
sobald die Position bekannt ist. Beide Typen von Sensoren können ein Lenkwinkelratensignal
und/oder ein Lenkrichtungssignal bereitstellen. Zum Beispiel kann
die Lenkrichtung weg von oder zu einer Zentralposition oder einer End-Stoppposition
zeigen.
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Ein
Handrad-Drehmomentsensor 52 kann ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden sein.
Der Handrad-Drehmomentsensor 52 kann
ein Sensor sein, der in der Lenksäule zum direkten Messen angeordnet
ist. Das Lenk-Drehmoment
kann ebenfalls aus Daten gefolgert werden, die für das Leistungs-Lenksystem
erhältlich
sind. Der Handrad-Drehmomentsensor 52 erzeugt
ein Signal korrespondierend zu dem Drehmoment, das an dem Handrad
(Lenkrad im Fahrzeug) anliegt.
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Ein μ-Sensor 54 kann
ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden sein. Der μ-Sensor 54 kann
ein direkter Sensor sein oder er ist eher ein berechneter Wert basierend
auf erhältlichen
Eingangssignalen. Verschieden Systeme wie etwa ein Gier-Regelungssystem
für ein
Antiblockiersystem können
ein μ erzeugen.
Ein μ ist
eine Anzeige für
den Reibungskoeffizienten der Oberfläche, auf welcher das Fahrzeug
fährt.
Der μ-Sensor 54 kann
verwendet werden, um einen Reibungskoeffizienten für das Fahrzeug
oder den Reibungskoeffizienten an mehr als einem Kontaktpunkt der
Reifen zu erzeugen. Vorzugsweise wird ein μ an jedem Kontaktpunkt von jedem
Reifen ermittelt.
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Ein
Drosselklappensensor 56 kann ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden
sein. Der Drosselklappensensor 56 kann zum Beispiel ein
Widerstandssensor sein. Selbstverständlich wären andere Arten von Drosselklappensensoren
für einen Fachmann
offensichtlich. Ein Drosselklappensensor 56 erzeugt ein
Signal korrespondierend zur Position der Drosselklappe von dem Fahrzeug.
Der Drosselklappensensor 56 kann einen Hinweis darauf geben, was
der Fahrer bezüglich
einer Beschleunigung beabsichtigt. Ein Drosselklappensensor kann
ebenfalls ein Teil von einem drive-by-wire System sein. Ein Drosselklappensensor
kann ebenfalls in elektrischen Fahrzeugen und Fahrzeugen mit Dieselmotoren
verwendet werden, um die gewünschte
Beschleunigung zu ermitteln. Dieselsensoren können die Form eines Pedalsensors
annehmen.
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Ein
Fahrzeug-Lastsensor 58, um die Menge an Gewicht oder Zuladung
in dem Fahrzeug zu erfassen, kann ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden
sein. Der Fahrzeug-Lastsensor 58 kann einer von verschiedenen
Arten von Sensoren inklusive einem Aufhängungssensor sein. Z. B. kann
der eine Lastsensor an jeder Aufhängungskomponente angeordnet
sein. Der Lastsensor 58 kann z. B. ein Drucksensor in einer
Luftaufhängung
sein. Der Lastsensor 58 kann auch eine Lastzelle sein.
In jedem Fall erzeugt der Fahrzeug-Lastsensor 58 ein elektrisches Signal
korrespondierend zu der Last auf das Fahrzeug. Der eine Sensor oder
vorzugsweise ein Sensor für
jede Ecke des Fahrzeugs kann verwendet werden. Die Fahrzeuglast
kann z. B. die Normal-Last an jeder Ecke des Fahrzeugs sein. Durch
die Kenntnis der Normal-Last an jeder Ecke des Fahrzeugs kann die
Gesamtmenge der Last auf das Fahrzeug ermittelt werden.
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Ein
Aufhängungs-Höhensensor 60 kann ebenfalls
mit der Regelungseinheit 26 verbunden sein. Der Aufhängungs-Höhensensor 60 kann
ein Aufhängungs-Höhensensor
sein, der an jeder Ecke des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Aufhängungs-Höhensensor 60 kann
auch Teil einer Luftaufhängung oder
einer anderen Art von aktiver Aufhängung sein. Der Aufhängungs-Höhensensor 60 erzeugt
ein Höhensignal
korrespondierend zur Ausdehnung der Aufhängung. Der Aufhängungs-Höhensensor
kann auch verwendet werden, um die Fahrzeuglast, die Normal-Last
und die Zuladungsverteilung zu ermitteln, eher als ein Verwenden
eines Fahrzeug-Lastsensors 58, der oben beschrieben wurde.
Ein Aufhängungs-Höhensensor 60 kann
einer von verschiedenen Arten von Sensoren inklusive eines Lasersensors,
eines optischen Sensors oder dergleichen sein.
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Ein Übersetzungsgetriebe-Wählhebel 62 kann
ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden sein. Der Übersetzungsgetriebe- Wählhebel 62 kann zum
Beispiel einen Schalthebel aufweisen, der die PRNDL-Auswahl korrespondierend
zur Park-, Rückwärts-, Neutral-,
Regulär-Fahrt-
und Niedrig-Fahrtposition des Getriebes aufweist. Auch kann ein
elektrisches Signal in Antwort auf die Position des Schalthebels
von einem manuellen Getriebe erzeugt werden.
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Ein
Modus-Wahlhebel 64 kann ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden
sein. Der Moduswahlhebel 64 kann einen vom Fahrer auswählbaren
Modus-Wahlschalter auswählen,
wie etwa einen manuell aktivierten Mechanismus (z. B. einen Drückknopf
oder dergleichen) oder ein Stimmenerkennungssystem. Der Modus-Wahlhebel 64 kann
z. B. eine Position auswählen,
die zu einem Anhängerziehen
korrespondiert. Ebenfalls kann der Modus-Wahlhebel eine Parkposition
ermitteln, die anzeigt, dass der Fahrzeugbediener beabsichtigt zu
parken. Eine U-Wende-Position
kann ebenfalls ausgewählt
sein. Der Modus-Wählhebel
kann verwendet werden, um das System einzuschalten oder auszuschalten.
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Ein
sekundärer
Lenkungsaktuator 66, wie etwa ein Wende- bzw. Kurvenfahrt-Signalaktuator, ein
zusätzlicher
Stiel- oder Drückknopf
kann ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden sein. Der
sekundäre
Lenkungsaktuator 66 kann ebenfalls die Anzeige von einem
Wendesignal-Indikator auf dem Instrumentenpaneel des Fahrzeugs initiieren. Der
sekundäre
Lenkungsaktuator 66 kann verwendet werden, um einen Anhänger von
dem Fahrzeug wie unten beschrieben zu lenken. Z. B. kann das Fahrzeug
oder der Anhänger
in eine bestimmte Richtung korrespondierend zu der sekundären Lenkungsaktuatorrichtung
gerichtet sein.
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Eine
Anzeige 68 kann ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden
sein. Die Anzeige 68 zeigt verschiedene Arten von Anzeigen
oder Kombinationen von Anzeigen an. Die Anzeige 68 kann
die verschiedenen Zustände
des Fahrzeugs wie etwa die Eingangssignale von der Eingabevorrichtung 44,
die Modus-Wählhebelindikatoren
von dem Modus-Wählhebel 64 und
von dem Wendesignalaktuator 66 anzeigen. Die Anzeige 68 kann
ein Licht auf einem Strichpaneel oder Teil einer komplexeren LED- oder LCD-Anzeige
auf dem Instrumentenpaneel des Fahrzeuges sein. Sicherlich können andere
Orte für
das Display ein Überkopf-Display
oder dergleichen sein. Das Display 68 kann ebenfalls verwendet
werden, um die Position eines Anhängers relativ zu dem Fahrzeug
anzuzeigen.
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Handrad-Schalter 70 können mit
dem Lenk- oder Handrad verbunden sein. Handrad-Schalter 70 können mit 'links' und 'rechts' korrespondierend
zu einer linken und einer rechten Richtung beschriftet sein. Wie
unten beschrieben werden wird, kann ein Brems-Lenken in Antwort
auf die Schalter 70 initiiert sein. Handrad-Schalter 70 können ebenfalls
verwendet werden, um unabhängig
linke und rechte Anhängerbremsen
zu regeln, um bei der Manövrierbarkeit des
Anhängers
zu helfen.
-
Basierend
auf Eingangssignalen von den Sensoren und/oder Kameras, GPS und
Lidar oder Radar kann die Regelungseinheit 26 eine Sicherheitsvorrichtung 84 regeln.
Abhängig
von der gewünschten
Sensitivität
des Systems und verschiedener anderer Faktoren können nicht alle der Sensoren 20, 28 bis 66,
Kameras 43a bis 43e, Lidar oder Radar 42 oder
GPS 41 in einer kommerziellen Ausführungsform verwendet werden.
Eine Sicherheitsvorrichtung 84 ist Teil einer Fahrzeug-Untersystem-Regelung. Die
Sicherheitsvorrichtung 84 kann eine passive Sicherheitsvorrichtung 86 wie
etwa einen Airbag, einen Drucksensor 89, einen Lenkaktuator 88 oder
einen Bremsaktuator 90 an einem oder mehreren der Räder 12a, 12b, 13a, 13b des
Fahrzeugs regeln. Ein Motoreingriff 92 kann agieren, um
die Motorleistung zu reduzieren, um eine Sicherheitsfunktion zu
schaffen. Ebenfalls können
andere Fahrzeugkomponenten wie etwa eine Aufhängungsregelung 94 verwendet
werden, um die Aufhängung
einzustellen und verschiedene Arten von Regelungen in dynamischen Zuständen wie
etwa einem Brems-Lenken zu schaffen. Ein Anti-Rollstangensystem 96 kann eine
vordere oder eine hintere aktive Anti-Rollstange oder beide aufweisen.
Es sollte ebenfalls angemerkt sein, dass die Systeme 88 bis 96 alleine
oder in verschiedenen Kombinationen agieren können. Bestimmte Systeme 88 bis 96 können agieren,
um eine Sicherheitsfunktion bereitzustellen, wenn verschiedene dynamische Zustände erfasst
werden.
-
Ein
Lenkungsaktuator 88 kann die Position des vorderen rechten
Radaktuators, des vorderen linken Radaktuators, des hinteren linken
Radaktuators und des rechten hinteren Radaktuators aufweisen. Wie
oben beschrieben, können
zwei oder mehrere der Aktuatoren simultan geregelt werden. Zum Beispiel
werden in einem Zahnstangensystem die damit verbundenen zwei Räder simultan
geregelt.
-
Die
Sicherheitsvorrichtung 84 kann ebenfalls ein Rollstabilitäts-Regelungssystem 102,
ein Antiblockier-Bremssystem 104,
ein Gierstabilitäts-Regelungssystem 106 und/oder
ein Traktions-Regelungssystem 108 aufweisen. Das Rollstabilitäts-Regelungssystem 102,
das Antiblockiersystem 104, das Gierstabilitäts-Regelungssystem 106 und
das Traktions-Regelungssystem 108 können mit dem Bremssystem 90 verbunden
sein. Ferner können
diese Systeme mit dem Lenkaktuator 88 verbunden sein. Der Motoreingriff 92 kann ebenfalls
mit einem oder mehreren der Vorrichtungen verbunden sein, insbesondere
mit dem Rollstabilitäts-Regelungssystem,
dem Gierstabilitäts-Regelungssystem
und dem Traktions-Regelungssystem.
Damit sind der Lenkaktuator 88, das Bremssystem 90,
der Motoreingriff 92, die Aufhängungsregelung 94 und
das Anti-Roll-Stangensystem 96 Teil von einem der Dynamik-Regelungssysteme 102–108.
Wie weiter unten beschrieben werden wird, kann das Gierstabilitäts-Regelungssystem 106 Grenzwerte
aufweisen, die durch die Regelungseinheit 26 gesetzt werden,
und die basierend auf den verschiedenen Zuständen des Fahrzeuges wie etwa
einer Anhängerbedingung
geändert
werden können.
-
Eine
Warnvorrichtung 112 kann ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden
sein. Die Warnvorrichtung 112 kann vor verschiedenen Zuständen wie
etwa einem bevorstehenden Überrollen,
einem Untersteuern, einem Übersteuern,
einer Annäherung eines
Objektes im Weg oder einer bevorstehenden Anhängerbehinderung während einer
Rückwärtsfahrt warnen.
Die Warnungen werden dem Fahrer rechzeitig bereitgestellt, um korrigierende
oder ausweichende Aktionen vorzunehmen. Die Warnvorrichtung 112 kann
eine sichtbare Anzeige 114 wie etwa Warnlichter oder eine
alphanumerische Anzeige wie etwa ein LCD Bildschirm sein. Die Anzeige 114 kann
in der Anzeige 68 integriert sein. Die Warnvorrichtung 112 kann
ebenfalls eine hörbare
Anzeige 116 wie etwa ein Warn-Summer, -Läuten oder
-Glocke sein. Die Warnvorrichtung 112 kann ebenfalls eine
haptische Warnung sein, wie etwa ein Vibrieren des Lenkrads. Sicherlich
kann eine Kombination einer hörbaren,
einer visuellen und einer haptischen Anzeige implementiert werden.
Ein Blinklicht oder eine -anzeige kann verwendet werden, um den
tatsächlichen
Lenkwinkel gegenüber
dem gelenkten Radwinkel anzuzeigen. Das heißt, das Licht kann dauerhaft auftauchen,
wenn das Lenken durch das Regelungssystem verstärkt wird, und blinken, wenn
weniger als der gelenkte Winkel ausgeführt wird, wie etwa auf einer niedrigen μ-Oberfläche.
-
Ein
höhenbasiertes
System 118 kann ebenfalls mit der Regelungseinheit 26 verbunden
sein. Das höhenbasierte
System 118 verwendet die Neigungshöhe oder den Winkel des Fahrzeuges,
um das System einzustellen. Das höhenbasierte System 118 kann
zum Beispiel ein Scheinwerfer-Einstellsystem 120 oder ein
Aufhängungs-Höhensystem 122 sein. Das
Scheinwerfer-Einstellungssystem 120 stellt das Beleuchtungsmuster
für ein
beladenes Fahrzeug nach unten. Das Aufhängungs-Höhensystem 122 stellt
die Aufhängung
an den verschiedenen Ecken des Fahrzeuges ein, um das Fahrzeug relativ
waagerecht zur Straße
zu halten. Das höhenbasierte
System 118 kann ebenfalls eine Einstellung basierend auf
dem Rollwinkel des Fahrzeugs vornehmen.
-
Nun
bezugnehmend auf 4 ist das Fahrzeug 10 im
weiteren Detail illustriert. Wie in 1 illustriert,
weist das Fahrzeug 10 Räder 12a, 12b, 13a und 13b auf.
Zu jedem Rad ist ein Paar von vorderen Bremsen 130a und 130b und
ein Paar von hinteren Bremsen 132a, 132b assoziiert.
Die Bremsen 130 und 132 können unabhängig voneinander durch eine Brems-Regelungseinheit 134 betätigbar sein.
Die Brems-Regelungseinheit 134 kann
das hydraulische System des Fahrzeugs regeln. Sicherlich können elektrisch
betätigbare
Bremsen in der Erfindung verwendet werden. Eine Aufhängungs-Regelung 88 kann
mit vorderen einstellbaren Aufhängungskomponenten 136a und 136b und
mit hinteren einstellbaren Aufhängungskomponenten 138a und 138b verbunden
sein. Die einstellbaren Aufhängungskomponenten
können
verschiedene Typen inklusive eines magnetfeld-ansprechenden Fluids
oder einer elastomerischen Komponentenverbindung oder einer Buchse sein.
Eine Magneto-rheologische Vorrichtung kann verwendet werden. Die
Komponenten können
eine Verbindung wie etwa eine Spurverbindung oder andere Regelarme
des Fahrzeugs sein. Die Einstellbarkeit kann in den Aufbau der Aufhängungskomponenten
wie etwa in die Buchsen integriert sein.
-
Ebenfalls
in 4 illustriert, ist das vordere Lenksystem 14a,
das im Bezug auf 1 beschrieben wurde.
-
Ebenfalls
ist das Rückwärts-Zielsystem 46 mit
einem Paar von Rückwärts-Zielsensoren 48 illustriert,
wie oben beschrieben.
-
Das
Fahrzeug 10 kann ebenfalls einen internen Verbrennungsmotor 140 aufweisen.
Der Motor 140 kann eine damit verbundene Drosselklappenvorrichtung 142 aufweisen,
die durch ein Fußpedal 144 betätigt wird.
Die Drosselklappenvorrichtung 142 kann Teil eines Drive-By-Wire
System sein oder durch eine direkte mechanische Verbindung zwischen
dem Pedal 144 und der Drosselklappenvorrichtung 142 angetrieben
sein. Der Motor 140 kann eine Motor-Regelungseinheit 146 aufweisen.
Die Motor-Regelungseinheit 146 kann eine unabhängige Regelungseinheit
oder Teil der Regelungseinheit 26 für das Fahrzeug sein. Die Motor-Regelungseinheit 146 kann
verwendet werden, um die Motorleistung zu reduzieren oder zu erhöhen. Obwohl
ein konventioneller, interner Verbrennungsmotor eingerechnet ist, könnte das
Fahrzeug ebenfalls durch einen Dieselmotor oder einen elektrischen
Motor angetrieben sein oder das Fahrzeug könnte ein Hybridfahrzeug sein,
das zwei oder mehr Typen von Energiesystemen verwendet.
-
Ein
Getriebe 148 kann mit dem Motor 140 verbunden
sein. Das Getriebe 148 kann ein automatisches Getriebe
oder ein manuelles Getriebe sein. Ein Gang-Wahlschalter 150 wird
verwendet, um die verschiedenen Gänge des Getriebes 148 auszuwählen. Der
Gang-Wahlschalter 150 kann ein Schalthebel sein, der verwendet
wird, um Park-, Rückwärts-, Neutral-
und Fahr-Positionen von einem automatischen Getriebe auszuwählen. Eine
Getriebe-Regelungseinheit 152 kann ebenfalls mit dem Getriebe 148 verbunden
sein. Die Getriebe-Regelungseinheit kann eine separate Komponente
sein oder kann in der Motor-Regelungseinheit 146 oder
einer anderen Regelungseinheit wie etwa der Regelungseinheit 26 integriert
sein. Sowohl die Motor-Regelungseinheit 146 als auch die
Getriebe-Regelungseinheit 152 können alleine
oder zusammen in der Regelungseinheit 26 integriert sein.
Die verschiedenen Regelungseinheiten können programmiert sein, um
verschiedene Funktionen auszuführen.
-
Der
Ausgang des Getriebes 148 ist mit einer Transmission 154 verbunden.
Die Transmission 154 kann mit einem Verteilergetriebe 156 verbunden sein,
das eine Verteilergetriebe-Regelungseinheit 157 und ein
hinteres Differenzial 158 aufweist. Im Fall eines Allrad-Fahrzeuges
kann das Verteilergetriebe ein zentrales Differenzial aufweisen.
Das Verteilergetriebe 156 kann einen 4 × 4 Modus und einen 4 × 2 Modus
aufweisen, der durch die Regelungseinheit 157 geregelt
wird. Wie unten beschrieben werden wird, kann ein Ändern von
einem 4 × 4
Modus in einen 4 × 2
Modus während
eines Brems-Lenkens wünschenswert
sein. Das vordere Differenzial 156 und das hintere Differenzial 158 können ein
geschlossenes, ein verriegeltes oder ein offenes Differenzial sein.
Verschiedene Typen von Differenzialen können in Abhängigkeit von der gewünschten
Fahrzeug-Leistung und -Verwendung verwendet werden. Das Differenzial
kann durch die Regelungseinheit 26 geregelt werden. Ferner
kann die Regelungseinheit 26 ebenfalls die Betätigungszustände inklusive
des 4 × 4
Modus, des 4 × 2
Modus, der Verriegelungsbedingung von jedem der Differenziale und
des hohen bzw. niedrigen Modus von einem 4 × 4 kennen und/oder regeln.
-
Ein
Anhänger 160 kann
hinter dem Fahrzeug 10 gezogen werden. Der Anhänger 160 kann
eine Zunge 161 und Anhängerräder 162a und 162b aufweisen.
Sicherlich kann eine verschiedene Anzahl von Achsen/Rädern an
einem Anhänger
mit einem rechten und einem linken Rad oder einem Satz von Rädern verwendet
werden. Jedes Anhängerrad 162a, 162b weist
eine Anhängerbremse 164a und 164b auf.
Der Anhänger 160 kann
auch andere elektrische Komponenten wie etwa Lichter 166a und 166b aufweisen.
Ein Kabelbaum 168 kann verwendet werden, um die elektrischen
Komponenten wie etwa die Bremsen 164a, 164b und
die Lichter 166a, 166b mit dem Fahrzeug 10 zu
verbinden. Genauer kann der Kabelbaum 168 verwendet werden,
um den Anhänger
mit dem elektrischen System des Fahrzeugs zu verbinden. Der Kabelbaum 168 kann
auch den Anhänger 160 mit
einer Anhänger-Brems-Regelungseinheit 170 verbinden.
Die Anhänger-Brems-Regelungseinheit 170 kann
eine unabhängige
Regelungseinheit sein oder sie kann in einer Brems-Regelungseinheit 134 integriert
sein, wie oben beschrieben. Vorzugsweise ist die Anhänger-Brems-Regelungseinheit 170 in
der Lage, die Bremsen 164a oder 164b zusammen
oder unabhängig
zu regeln. Der Anhänger 160 ist
mit dem Fahrzeug 10 durch eine Zugvorrichtung 172 verbunden, die
an dem Ende der Zunge 161 angeordnet ist. Die Zugvorrichtung 172 kann
einen Zugvorrichtungs-Sensor 174 darauf aufweisen. Der
Zugvorrichtungs-Sensor 174 wird verwendet, um die Position des
Anhängers
relativ zum Fahrzeug 10 zu ermitteln. Verschiedene Typen
von Zugvorrichtungs-Sensoren wie etwa Widerstands-, Induktive, Ultraschall-
oder kapazitive Arten von Sensoren können verwendet werden, um den
relativen Winkel des Anhängers 160 in
Bezug auf das Fahrzeug zu ermitteln. Der Zugvorrichtungs-Sensor 174 kann
verwendet werden, um die Fahrzeuglast zu ermitteln. Andere Wege,
um die Position des Anhängers
zu ermitteln, können
Kameras aufweisen, die entweder an dem Anhänger oder dem Fahrzeug oder
den Rückwärtssensoren
angeordnet sind.
-
Nun
bezugnehmend auf 5 ist eine perspektivische Ansicht
eines Fahrzeugs 10 mit einem alternativen Verfahren zum
Ermitteln der relativen Position von dem Anhänger 160 relativ zu
dem Fahrzeug illustriert. Das Fahrzeug ist mit einer Kugel 175 aufweisend
illustriert, die an oder in der Nähe der hinteren Stoßstange 176 des
Fahrzeugs positioniert ist. In dieser Ausführungsform sind nur zwei Rückwärts-Zielsensoren 48 illustriert.
Jedoch können
verschiedene Anzahlen von Rückwärts-Zielsensoren
illustriert sein. Die Anhängerzunge 161 weist
eine Anordnungsplatte 177 daran auf. Die Anordnungsplatte kann
zum Beispiel ein Anordnungsloch 178 aufweisen, das zu dem
Zentrum der Zunge 161 ausgerichtet ist. Zusätzlich zu
oder anstelle des Anordnungslochs 178 kann eine Anordnungsöffnung 179 an
der Anordnungsplatte positioniert sein. Die Anordnungsplatte 177 ist
fest an dem Anhänger
oder der Zunge 161 angebracht, sodass das Anordnungsloch 178 und/oder
die Anordnungsöffnung 179 mit
der Zunge zentriert ist. Das Rückwärts-Erfassungssystem
detektiert die Position von entweder dem Anordnungsloch 178 oder
der Anordnungsöffnung 179.
Damit kann die relative Position des Anhängers unter Verwendung der
Rückwärts-Zielsensoren 48 ermittelt werden.
Die Rückwärts-Zielsensoren 48 erzeugen Signale
und orten die Position des Anordnungslochs. Die oben in 3 beschriebene
Anzeige 68 kann eine Bildschirmanzeige oder eine hörbare Anzeige basierend
auf der Position der Anordnungsplatte und damit der Zunge 161 relativ
zu dem Fahrzeug erzeugen. Damit kann die Kugel 175, während das
Fahrzeug 10 zurücksetzt,
um den Anhänger
daran anzubringen, leichter zu der Anhänger-Zugvorrichtung 172 ausgerichtet
werden. Um zusammenzufassen, ein Verfahren zum Ausrichten eines
Fahrzeugs weist das Fahren des Fahrzeugs in einer Rückwärtsrichtung
und Erfassen der Position einer Anordnungsplatte oder einer Anordnungsführung wie
etwa das Loch 178 oder die Öffnung 179 auf. Ein
Indikator kann in dem Fahrzeug korrespondierend zur Position der
Anhänger-Zugvorrichtung oder
der Zunge relativ zu dem Fahrzeug erzeugt werden. Das Fahrzeug könnte automatisch
brems-gelenkt oder gebremst werden, um eine Ausrichtung der Kugel
an dem Fahrzeug zu der Zugvorrichtung an dem Anhänger zu verursachen.
-
Noch
ein anderes Verfahren zum Ermitteln der Ausrichtung des Anhängers mit
Bezug auf das Fahrzeug ist wie folgt. Die Kugel-Zugvorrichtung 175 weist
ein flaches quadratisches Loch H1 an seiner Oberseite auf, in welches
eine passende federvorgespannte Stange und eine korrespondierende
Feder S1 an der Anhänger-Kupplung 172 passt.
(Die Federvorspannung verhindert eine Beschädigung der Stange und des Lochs,
wenn die Zugvorrichtung mit der Stange und dem Loch nicht ausgerichtet
gekuppelt werden.) Die Stange ist mit einem Potentiometer P1 oder
einem optischen Rotationssensor verbunden, der an der Anhänger-Kupplung 172 befestigt
ist. Wenn sich das Fahrzeug relativ zu dem Anhänger dreht, wird das Potentiometer
oder der optische Rotationssensor rotiert und stellt eine Messung
des relativen Fahrzeug-Anhänger-Winkels bereit.
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Nun
bezugnehmend auf 6 ist eine hintere Hotchkiss-Aufhängung 180 illustriert,
die gemäß der Erfindung ausgebildet
ist. Die hintere Hotchkiss-Aufhängung 180 kann
die einstellbare Aufhängungskomponente 138a und/oder 138b wie
oben beschrieben aufweisen. Sowohl die vorderen als auch die hinteren
Halterungen können
unter Verwendung der einstellbaren Aufhängungskomponente 138a oder 138b ausgebildet
werden. In einer hinteren Hotchkiss-Aufhängung liegen die Lateralkräfte an dem
vorderen Federauge 181 und dem hinteren Federbügel-Anbringungspunkt 182 an.
Eine vordere Buchse 184 und eine hintere Buchse 186 werden
in der Verbindung verwendet. Zwischen dem vorderen Federauge und
dem hinteren Federbügel 182 erstrecken
sich Blattfedern 188. Das vordere Federauge 181 und
der hintere Federbügel 182 sind
mit dem Rahmen 190 des Fahrzeugs verbunden. Die Buchsen 184 und 186 sind
nachgiebige Buchsen, die mit der Aufhängungsregelung 88 verbunden
sind. Durch Verändern
des Signals von der Aufhängungsregelung
zu den Buchsen sind die Buchsen einstellbar. Durch Einstellen der
Nachgiebigkeit der Buchsen kann die Menge der Bewegung oder der
gelenkigen Lagerung an den hinteren Rädern unter Lateral-/Längslast
variiert werden. Das heißt,
die beiden Räder
auf den jeweiligen Seiten der Achse können relativ zur Vertikalachse
gelenkig bewegt werden, wenn sie in einem Wende- bzw. Kurvenfahrt-Modus sind.
Durch Regeln der Bewegung der Aufhängung durch die Buchsen kann
ebenfalls der Kurvenradius des Fahrzeugs reduziert werden.
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Eine
andere Anwendung der Erfindung ist, einstellbare Buchsen in den
Aufhängungskomponenten 138a und 138b zu
verwenden. Eine derartige Vorrichtung kann hydraulisch oder magnetorheologisch verriegelt
sein, sodass ihre Einstellung in bestimmten Positionen verriegelt
sein kann. Wenn eine derartige Vorrichtung, die an den Aufhängungskomponenten 138a und 138b angeordnet
ist, entriegelt ist und ihre Einstellung nachgiebig für Längslasten
ist, kann eine Brems/Traktions- Kraft
eine Einstellungsänderung der
Hotchkiss-Aufhängung
und ihrer korrespondierenden Räder
induzieren. Über
vorteilhafte Änderungen
an der Stelle wird die Einstellung der Hotchkiss-Aufhängung
und der Räder
anschließend
durch die einstellbaren Buchsen 138a und 138b (entweder hydraulisch
oder magnetorheologisch) verriegelt. Tatsächlich werden die Hotchkiss-Aufhängung und die
Räder durch
sowohl die Brems/Traktions-Kraft
als auch die Verriegelung/Entriegelung der Buchsen 138a und 138b gelenkt.
Mit anderen Worten dienen die Hotchkiss-Aufhängung
und die Räder
als ein semi-aktives Lenksystem, wobei das ”Semi-aktiv” sich auf die Elimination
des Bedarfes von einem (üblicherweise
teuren) Lenkaktuator in dem Lenkmechanismus bezieht. Die oben beschriebene
Lenkbetätigung wird
tatsächlich
durch Einstellen der Störgröße (d. h. der
Längskräfte) bewerkstelligt,
die in das Lenksystem hineinkommen.
-
Nun
bezugnehmend auf 7 ist eine Vier-Arm-Aufhängung relativ
zum Fahrzeugrahmen 190 illustriert. Die Vier-Arm-Aufhängung weist
eine Spurstange 194 auf.
-
Nun
bezugnehmend auf 8 ist die Spurstange 194 im
weiteren Detail illustriert. Die Spurstange 194 hilft die Übersteuerungszustände zu regeln,
die bei einigen hinteren unabhängigen
Aufhängungen
anwesend sein können.
Da die Aufhängung leicht
nachgiebig ist, drängt
die Spurstange das äußere hintere
Rad dazu, sich leicht bei einer Wende/Kurvenfahrt nach innen (Vorspur)
zu neigen. Seitenlasten bei einer Wende/Kurvenfahrt, die an der Spurstange
anliegen, verursachen, dass die Spurstange den unteren Steuerarm
gelenkig lagert und das äußere Rad
nach innen (Vorspur) neigt. Wie es illustriert ist, wird eine Buchse 196 verwendet,
um die Spurstange 194 mit dem Körper/Rahmen 190 zu
verbinden. In einer ähnlichen
Art und Weise, wie der im Bezug auf 6 beschriebenen,
kann die Buchse 196 elektrisch geregelt sein. Durch ein
elektrisches Regeln der Buchse kann die Buchse stärker oder
weniger stark nachgiebig gemacht werden. In der aktuellen Anwendung
kann es wünschenswert
sein, die Buchse während
einer Wende/Kurvenfahrt stärker nachgiebig
zu machen, sodass eine stärker
gelenkig gelagerte Radbewegung erzielt wird. Ebenfalls kann die
Spurstange wie etwa ein Mini-Stoßdämpfer einstellbar sein. Eine
derartige Vorrichtung kann hydraulisch oder magneto-rheologisch
verriegelt sein.
-
Eine
andere Anwendung der Erfindung ist, eine einstellbare Spurstange 194 zu
verwenden. Eine derartige Vorrichtung kann hydraulisch oder magneto-rheologisch
verriegelt sein, sodass ihre Länge in
bestimmten Positionen verriegelt sein kann. Wenn die einstellbare
Spurstange entriegelt ist, kann ihre Länge durch Brems-/Traktions-Kräfte und
die Aufhängungsgeometrie
eingestellt werden. Sobald eine bevorzugte Länge erreicht ist, wird die
einstellbare Spurstange verriegelt und das korrespondierende Rad
ist in eine neue Position aufgrund der geänderten Länge der Spurstange eingelenkt.
Tatsächlich werden
die einstellbaren Spurstangenverbindungen ähnlich den Zugstangen gelenkt,
während
die Lenkungsbetätigung
durch die Brems-/Traktions-Kräfte und
die Aufhängungsgeometrie
durchgeführt
wird. Mit anderen Worten dienen die einstellbaren Spurstangen als
ein semi-aktives Lenkungssystem, wobei das ”semi-aktiv” sich auf die Elimination
des Bedarfes für
einen (üblicherweise
teuren) Lenkaktuator in dem Lenkungsmechanismus bezieht. Die Lenkungsbetätigung,
wie oben beschrieben, wird tatsächlich
durch Einstellen der Störfaktoren
(d. H. der Längskräfte) betätigt, die
in das Lenkungssystem hineinkommen.
-
Nun
bezugnehmend auf 9 ist ein alternatives Fahrzeug 10' illustriert.
Das Fahrzeug 10 ist ein elektrisches Fahrzeug. Das elektrische
Fahrzeug weist elektrische Motoren M1, M2, M3 und M4 auf. Eine drosselklappenartige
Eingabe 197 ist mit der Regelungseinheit 198 verbunden.
Basierend auf dem drosselklappenartigen Eingangssignal, das ein drosselklappenartiges
Signal ähnlich
zu dem erzeugt, das von einem inneren Verbrennungsmotor stammt,
regelt die Regelungseinheit 198 die Motoren M1 bis M4.
Das drosselklappenartige Eingangssignal 197 kann z. B.
ein Widerstandstyp-Pedalsensor oder Joystick sein. Die Regelungseinheit 198 ist
in der Lage, unabhängig
die Drehmomente der individuellen Motoren zu regeln. Damit kann
z. B. ein geringes Drehmoment an einem Rad bereitgestellt werden, während ein
großes
Drehmoment an einem anderen Rad bereitgestellt wird. Ähnlich kann
ein negatives Drehmoment an jedem der Räder bereitgestellt werden.
Das heißt,
die Motoren können
ebenfalls einen Bremseffekt an den verschiedenen Rädern erzeugen,
um eine Brems-Lenken bereitzustellen, und ein unterschiedliches
Drehmoment, das heißt,
ein großes
Drehmoment und ein geringes Drehmoment an gegenüberliegenden Rädern bereitstellen,
um einen Brems-Lenkenseffekt zu erzielen. Die Motoren können unter
Verwendung verschiedener Batterien 199 betätigt werden,
wie es für
einen Fachmann offensichtlich sein würde.
-
Nun
bezugnehmend auf 10 ist ein Verfahren zum Betätigen des
Regelungssystems illustriert. In Schritt 207 werden die
verschiedenen Sensoren des Systems überwacht.
-
Ein Überwachen
der Sensoren 207 kann unter anderem aufweisen:
Ermitteln
eines Lenkradwinkels in Schritt 208, Ermitteln einer Lenkradrichtung
in Schritt 209, Ermitteln einer Lenkrad-Drehrate in Schritt 210 und
Ermitteln eines Lenkrad-Drehmomentes
in Schritt 211.
-
In
Schritt 212 werden die Ausgangssignale der verschiedenen
Fahrzeugsysteme ebenfalls überwacht.
Schritt 212 kann ebenfalls das Anti-Blockier-Bremssystem überwachen,
so dass die Räder oder
das Rad, an dem Bremskräfte
anliegen, nicht blockiert. Damit kann durch Überwachen der Radgeschwindigkeiten
ein Blockieren der Räder
verhindert werden und damit kann ein Reifenabrieb an dem bestimmten
Rad verhindert werden. Das Traktionssystem-Regelungssystem, das
Gear-Regelungssystem und/oder das Überroll-Regelungssystem können ebenfalls überwacht
werden.
-
In
Schritt 214 wird ermittelt, ob das Fahrzeug in einem Park-Modus ist. Der Park-Modus
kann durch Verwenden von verschiedenen Kombinationen von Sensoren
wie etwa dem Lenkrad-Winkelsensor, dem Radgeschwindigkeitssensor,
der Radgeschwindigkeitsrichtung, einer Kombination aus dem Radgeschwindigkeitssensor
und dem Lenkwinkelsensor, einem Fahrer-betätigten Schalter, der Fahrzeuggeschwindigkeit
oder einem Schalter an dem Lenksystem ermittelt werden (welches
einen Druck-Entlastung-Schalter oder Begrenzungsschalter aufweisen kann).
Ein anderer Weg, über
welchen ein Parken ermittelt werden kann, ist das Verwenden eines
Kennfeldes, das in dem Regelungseinheit-Speicher 27 gespeichert
ist, welches die Lenkradrate und Fahrzeuggeschwindigkeit zu einer
Park oder nicht Parkbedingung korrelliert. Diese Art von Kennfeld
kann speziell für
jedes Fahrzeug entwickelt werden, während das Fahrzeug entwickelt
wird, um die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Lenkradrate und den Park-/Nicht-Park-Zustand zu korrellieren.
-
Direkt
bevor das Fahrzeug in den Park-Modus geht, wird das Fahrzeug typischerweise
gedrosselt. Das Fahrzeug kann auch bei minimaler Geschwindigkeit
im Leerlauf laufen bzw. leicht gebremst sein, wenn der Fahrer das
Fahrzeug bei geringer Geschwindigkeit fährt. Das Fahrzeug kann im Park-Modus
sein oder ihn erreichen, wenn der Aufhängungs-Höhensensor detektiert, dass
das Fahrzeug über
eine Rüttelschwelle
fährt,
wenn der Sichtsensor mehrere ruhende Fahrzeuge detektiert, wenn
die Drosselklappe reduziert ist, wenn der Fahrer das Fahrzeug von
Zeit zu Zeit bremst, etc.
-
Im
Park-Modus könnte
das Fahrzeug, wenn das Lenkrad-Eingangssignal
klein ist, in einem Geradeaus-Parkzustand sein. Wenn der Fahrer
das Lenkrad exzessiv in einer Richtung dreht, kann das Regelungssystem
ermitteln, dass das Fahrzeug einen Wendeassistent/Kurvenfahrtassistent
beim Parken benötigt.
-
In
Schritt 216 kann die Fahrzeug-Normalkraft an jedem der
Räder und
die statische Last des Fahrzeug eingestellt werden. Dieser Schritt
ist ein optionaler Schritt zum Anlegen eines Brems-Lenkens. Die Aufhängungsregelungen
werden verwendet, um die Normalkräfte durch entweder eine Offene-Schleifen-Modifizierung der
Normalkräfte
von individuellen Ecken während
des Brems-Lenkens oder durch Geschlossene-Schleifen-Regulierungen der
Normalkräfte
durch Rückführung der
berechneten Normalkräfte
einzustellen. Z. B. werden die geregelten Aufhängungen eingestellt, um größere Normalkräfte an gebremsten/angetriebene
Rädern
zu erzeugen, als an den anderen Rädern während der Brems-Lenk-Anwendung.
Die Normalkraft-Anwendung kann diagonal vorgenommen werden, so dass die
Fahrzeug-Eigenschaften nicht beeinflusst werden. Eine andere Art
von Aufhängungsregelung
stellt die Normalkräfte
der einzelnen Ecken nicht unabhängig
ein, sondern stellt die Gewichtsverteilung und/oder die Gewichtsübertragung
ein. Diese Normalkraft-Verteilung hilft die Neutral-Lenkungs-/Überlenkungs-Lenkungscharakteristiken
des Fahrzeuges zu verbessern und hilft damit den Wenderadius/Kurvenradius
des Fahrzeugs bei höheren
Geschwindigkeiten zu verbessern. Die gesamte Fahrzeuglast oder die
Normallast an jedem Rad kann ermittelt werden. Die Aufhängungsregelung
und Brems-Lenkregelung sind ebenfalls basierend auf dem Fahrzeuglastzustand
angepasst eingestellt.
-
In
Schritt 218 wird ein Brems-Lenken an dem Fahrzeug vorgenommen.
Der Schritt 218 kann ein Lenkungs-Verstärkungssignal oder andere Regelsignale
basierend auf der Erfassung des Brems-Lenken-Wunsches erzeugen.
Z. B. kann ein Lenkungs-Verstärkungssignal
gewünscht
sein, wenn der Fahrer einen fahrerwählbaren Modus auswählt und wenn
das Fahrzeug scharf gewendet werden soll. Damit kann das Lenkungs-Verstärkungssignal
verwendet werden, um den Wenderadius/Kurvenradius des Fahrzeugs
zu reduzieren. Wie oben erwähnt, kann
das Brems-Lenken die Form von Betätigen von Bremsen wie in Schritt 220,
Anlegen eines positiven Drehmomentes zusätzlich zum Betätigen der
Bremsen in Schritt 222 oder Anlegen von unterschiedlichen
Drehmomenten annehmen. Die unterschiedlichen Drehmomente können durch
Bereitstellen eines Rades mit einem größeren positiven Drehmoment als
ein zweites Rad durchgeführt
werden. Dies wäre insbesondere
nützlich
bei dem elektrischen Fahrzeug 10', wie oben beschrieben. Der Verteilergetriebe-Modus
oder die Differenziale können
ebenfalls in einem 4 × 4
Fahrzeug von einem 4 × 4
Modus in einen 4 × 2
Modus gewechselt werden, um die Regelung der Bremslenkung zu verbessern.
Ein Proportionieren des Brems-Lenkens zwischen vorderen und hinteren
Rädern
kann durch Proportionieren des Bremsens zwischen den vorderen und
hinteren Rädern
durchgeführt
werden. Es sollte ebenfalls angemerkt sein, dass ein Vornehmen von
Brems-Lenken als eine Funktion des Lenkrad- oder Handrad-Drehmomentes
durchgeführt
werden kann, wie es durch den Drehmomentsensor 52 gemessen
ist. Z. B. kann ein größeres Lenkraddrehmoment
zu einer größeren Menge
angelegten Brems-Lenkens korrespondieren. Das in Schritt 222 angelegte
Drehmoment kann ebenfalls als eine Funktion des Traktions-Regelungssystems
angelegt sein. D. h., die Kombination von den Schritten 212 und 222 kann
das Traktions-Regelungssystem überwachen,
um das geeignete Drehmoment dem System bereitzustellen, um ein Drehmoment
bereitzustellen und einen Radschlupf zu verhindern. D. h., auf einer
getrennten μ-Oberfläche, wie durch
das Traktions-Regelungssystem
oder den μ-Sensor
detektiert, kann basierend auf dem Reibungskoeffizienten der Oberfläche, auf
welcher das bestimmte Rad ist, ein unterschiedliches Drehmoment
erforderlich sein, um einen Schlupf zu verhindern. In jedem Fall
kann somit das Drehmoment an jedem Rad reguliert werden.
-
Das
Brems-Lenken kann dem Bremsbefehl des Fahrers vorrangig sein, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit bereits unter einem bestimmten Grenzwert
ist oder der Sicht- oder der Kamerasensor anzeigt, dass es keine
Gefahr eines Hindernisses gibt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
höher als
ein anderer Grenzwert ist, würde
das Brems-Lenken verwendet, um ein unterschiedliches Bremsen zusätzlich zu
dem Bremsen des Fahrers zu erzeugen.
-
Das
Brems-Lenken könnte
außer
Kraft gesetzt werden, wenn der Fahrer ein Drosseln oder Bremsen über einen
bestimmten Grenzwert hinaus anfordert. In diesem Fall will der Fahrer
sehr wahrscheinlich mit dem Parken aufhören.
-
Wie
oben erwähnt,
kann es wünschenswert sein,
ein Bremsen an einem Rad des Fahrzeugs anzuwenden, während ein
positives Drehmoment an einem anderen Rad angelegt wird. Dies verhindert, dass
das Fahrzeug stoppt, eher als ein Fortführen in einem Park-Zustand.
Durch Anlegen eines Drehmomentes an einem gegenüberliegenden Rad wird ebenfalls
der Wenderadius/Kurvenradius des Fahrzeuges reduziert. Ein Brems-Lenken kann ebenfalls basierend
auf einer Berechnung der Radgeschwindigkeiten von jedem der vier
Räder durchgeführt werden.
Eine gewünschte
Radgeschwindigkeit wird für das
erste Rad basierend auf dem zweiten Radgeschwindigkeitssignal, dem
dritten Radgeschwindigkeitssignal und dem möglichen vierten Radgeschwindigkeitssignal
berechnet. Durch Berechnen des gewünschten ersten Radgeschwindigkeitssignals
kann ein Bremsen und/oder ein unterschiedliches Antreiben an dem
ersten Rad angelegt werden, so dass ein Brems-Lenken an dem Fahrzeug
angelegt wird. Damit kann durch Regeln der Radgeschwindigkeit der Wenderadius/Kurvenradius
des Fahrzeugs reduziert werden. In Schritt 224 könnte die
Normallast an einem ausgewählten
Rad oder an Rädern
durch die Aufhängungsregelung
oder Aufhängungsmodifikation
eingestellt werden. Dies kann zusammen mit dem Anlegen eines Brems-Lenkens in den Schritten 220 oder 222 getan
werden. Durch Modifizieren der Normallast von der Aufhängung in
Schritt 224 kann der Wenderadius/Kurvenradius des Fahrzeugs
weiter als durch ein Brems-Lenken alleine reduziert werden. Z. B.
kann mehr Normallast auf eine Ecke des Fahrzeugs durch Erhöhen oder
Erniedrigen der aktiven Aufhängungskomponenten
angelegt sein. Durch Platzieren von mehr Normallast an einem Rad,
das bremst, kann der Wenderadius/Kurvenradius weiter als der von
dem Brems-Lenken alleine reduziert werden.
-
Wie
oben erwähnt,
kann die Fahrzeugbelastung (statische Gesamtlast oder der niederfrequente Teil
der Summe der Normalkräfte
an jedem Rad) ein Faktor in der Menge des Brems-Lenkens sein, der anzulegen ist. Z.
B. kann mehr Brems-Lenken bei einem voll beladenen (hohe Zuladung)
Fahrzeug gebraucht und damit angelegt werden. Ebenfalls kann die
Menge an Brems-Lenken
basierend auf der Position der Last modifiziert werden, wenn z.
B. das Fahrzeug die gesamte Last um die Achse herum aufweist, die
für die
Brems-Lenkanwendung beabsichtigt ist, wobei der geforderte Bremsdruck
für das
Brems-Lenken reduziert sein kann, da dass effektive Gier-Moment
verstärkt
ist. Beladungs- und Beladungsort-Detektion kann direkt unter Verwendung
verschiedener Aufhängungssensoren
oder indirekt unter Verwendung von Berechnungen ermittelt werden,
die durch andere Systeme durchgeführt werden, wie etwa eine Gierregelung
und ein Rollstabilitäts-Regelungssystem.
-
Drosselinformationen
können
ebenfalls beim Ermitteln der Menge des Brems-Lenkens verwendet werden,
das anzulegen ist. Z. B. können
Drosselklappen-Informationen verwendet werden, um einen Antriebsdrehmoment-Befehl,
eine Lastberechnung oder die Absicht des Fahrers bereitzustellen.
Ein Brems-Eingangssignal kann verwendet werden, um den Park-Modus
außer
Kraft zu setzen, so dass alle Bremsen angewendet werden, um das
Fahrzeug zu stoppen.
-
Aufhängungsmodifikationen
können
ebenfalls die Form von aktiv modifizierenden Aufhängungskomponenten
annehmen, wie etwa die in den 6 bis 8 dargestellten.
Ein Aufhängungs-Regelungssignal kann
durch die Regelungseinheit erzeugt werden, um die Charakteristiken
von einem bestimmten Rad durch gelenkiges Lagern des Rades basierend
auf einer bestimmten Fahrzeugrichtung zu erzeugen, so dass ein Brems-Lenken ferner den Wenderadius/Kurvenradius
des Fahrzeugs verbessern kann. Das eine obige Beispiel ist eine
nachgiebige Komponente der Hotchkiss-Aufhängung. Ein anderes Beispiel
ist eine einstellbare Spurstange in einer unabhängigen Aufhängung (Einzelaufhängung).
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Nach
den Schritten 220, 222 und 224 kann ein
Druck/Drehmoment-Rückführungssignal
dem Fahrzeugbediener durch das (Hand-)Lenkrad in Schritt 226 bereitgestellt
werden. Es sollte angemerkt sein, dass der Betrag des Brems-Lenkens mit dem Betrag
des Lenkens oder des Lenkradwinkels (von dem Handrad) koordiniert
sein kann, das durch den Fahrzeugbediener bereitgestellt wird. Z.
B. kann bis zu einem vorbestimmten Grenzwert kein Brems-Lenken bereitgestellt
werden und nach einem vorbestimmten Grenzwert ein vorbestimmtes
Maß an Brems-Lenken
angewendet sein.
-
Ein
anderer Weg, über
den ein Lenkungs-Rückführsignal
angewendet sein kann, ist der, wenn das vordere Lenkungsrad 14a einen
Bewegungstope erreicht, kann ein zusätzlicher Betrag des Handrad-Lenkradwinkels
oder Drehmomentes verwendet werden, um die Stärke des Brems-Lenkens zu regeln.
Ein Erreichen von Stopps kann durch Druck- oder Grenzschalter ermittelt
werden. Damit kann, nachdem ein vorbestimmter Handradwinkel korrespondierend
zu der Lenkungssystem-Bewegung stoppt, ein Betrag des Handraddrehmomentes direkt
zum Betrag des Brems-Lenkens korrespondieren, das an dem Fahrzeug
angewendet wird. Der Betrag des Brems-Lenkens auf das Fahrzeug kann
basierend auf einer Kombination von unterschiedlichen Drehmomenten
und/oder des Betrags des Bremsens reduziert oder vergrößert werden,
das an einem oder mehreren Rädern
anliegt. Ferner kann der Betrag des Brems-Lenkens ebenfalls basierend auf einer nachgiebigen
Aufhängungskomponente
oder auf einem Ändern
der Normallast der Aufhängung
geändert
werden.
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Bezugnehmend
auf 11 sind Graphen von verschiedenen Verstärkungskurven
basierend auf einer SWA-Rate gegenüber einem Brems-Lenken illustriert.
In diesem Beispiel wird der Lenkradwinkel (SWA) in Richtung der
linken Seite der Graphen größer. Wie
illustriert, können
die Verstärkungskurven
nicht-linear sein.
Auch können
die Verstärkungskurven
für Fahrzeuggeschwindigkeiten
unter einem Geschwindigkeitsgrenzwert wie etwa zehn Meilen pro Stunde
gültig
sein. In 11 startet der Lenkradwinkel
von der rechten Seite der Graphen und wird nach links größer. Wenn
der Lenkradwinkel ansteigt und den Brems-Lenk-Eingangsgrenzwert
T1 erreicht, wird das Brems-Lenken initiiert. Während der Periode von dem Brems-Lenk-Eingangsgrenzwert
T1 bis P1 steigt das Brems-Lenken
graduell im Vergleich zu dem der Periode von P1 zur Periode P2. Das
graduelle Ansteigen ist vorgesehen, um einen weichen Übergang
in den Eingang des Brems-Lenkens bereitzustellen. Von der Periode
in P1 zur Periode P2 wird eine stärkere Steigung und damit ein
aggressiveres Brems-Lenken
bereitgestellt, um das Fahrzeug aggressiver zu wenden/durch die
Kurve zu fahren. Von der Periode P1 bis zur ”Sperre” ist die Steigung der Bremsverstärkungskurve
reduziert. Es sind vier Verstärkungskurven
B1, B2, B3 und B4 illustriert. Bei der Anwendung von Brems-Lenken
wird eine der Verstärkungskurven
befolgt, wenn nicht die Lenkwinkelrate oder das Lenkdrehmoment ansteigt oder
abfällt,
wie unten beschrieben. Die Ermittlung der Verstärkungskurve kann auf der Lenkrad-Winkelrate
oder der Drehmomentgröße basieren,
die an dem Lenkrad anliegt. Damit kann, wenn die Dreh-Rate von dem
Lenkradwinkel größer ist,
die Kurve B2, B3 oder B4 ausgewählt
werden. Der Betrag des Vergrößerns der
SWA-Rate oder des Drehmomentes ist durch den Pfeil 227 illustriert.
Damit kann, wenn das Drehmoment oder die Lenkradrate ansteigt, die
Steigung insbesondere in dem Bereich zwischen den Perioden P1 und
P2 vergrößert werden,
um aggressiver ein Brems-Lenken an dem Fahrzeug auszuführen. Ein
linearer Graph eines Brems-Lenkens ist in gestrichelten Linien zwischen
dem Brems-Lenk-Eingangs-Grenzwert T1 und der Sperre illustriert.
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Wie
gesehen werden kann, sind die Verstärkungskurven B1 bis B4 aggressiver
als der lineare Graph und damit schaffen sie beim Wenden/Kurvenfahren
früher
mehr Brems-Lenken.
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Vorzugsweise
wird ein zweiter Satz von Verstärkungskurven
verwendet, wenn ein Brems-Lenken nicht länger erwünscht ist. Das heißt, wenn
der Fahrzeugbediener den Lenkradwinkel in Richtung der Mitte bewegt,
wie entgegengesetzt zu weg von der Mitte in den Verstärkungskurven
B1 bis B4, wird eine der Verstärkungskurven
C1 bis C4 befolgt. Wie in dem obigen Fall sind verschiedene Verstärkungskurven
basierend auf der Lenkradwinkelrate oder dem Lenkraddrehmoment ausgewählt. Eine
aggressivere Lenkradwinkelrate oder ein Lenkradwinkeldrehmoment
bewegt die Verstärkungskurven
in Richtung des Pfeils 229. Damit wird bei einer geringeren SWA-Rate
oder einem Lenkraddrehmoment die Verstärkungskurve C1 verfolgt. Die
Verstärkungskurve C4
kann über
die Anwendung einer hohen SWA-Rate oder eines hohen Lenkradwinkeldrehmomentes
verfolgt werden. In der Periode zwischen der Sperre und der Periode
P3 liegt eine hohe negative Steigung an, um schnell das Brems-Lenken zu verlassen,
wenn das Brems-Lenken nicht länger
erwünscht
ist. Damit hat die Region zwischen der Sperre und P3 eine aggressive
negative Steigung, wohingegen die Region zwischen P3 und dem Brems-Eingangs-Grenzwert eine
nicht-lineare Krümmungscharakteristik
aufweist.
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Die
Verstärkungskurve
D1 ist bereitgestellt, um zu illustrieren, dass, wenn ein Erreichen
der Sperre-Position nicht erreicht wird, eine nicht-lineare Verstärkungskurve
in der Rückwärts-Fahrtrichtung
verfolgt wird. Damit startet die Verstärkungskurve D1 an der Kurve
B1 zwischen der Periode P1 und P2. Die Kurve weist einen ersten
Bereich auf, der eine aggressive negative Steigung aufweist, die
schnell ein Brems-Lenken
entfernt, wenn der Lenkradwinkel sich in Richtung der Mitte bewegt
und läuft
positiver spitz zu, wenn der Brems-Lenken-Eingangs-Grenzwert T1 erreicht
wird.
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Nun
bezugnehmend auf 12 kann der Betrag des Brems-Lenkens vom Betrag
des Drehmomentes alleine abhängen.
Das heißt,
da der Betrag des Drehmomentes steigt, kann der Betrag des Brems-Lenkens
nicht ansteigen, bis ein Brems-Lenken-Grenzwert erreicht wird. Damit kann
ein zusätzlicher
Betrag des Drehmomentes nach T3 den Betrag des Brems-Lenkens vergrößern. Zum
Beispiel kann eine lineare Funktion zwischen dem Brems-Lenken-Drehmomentgrenzwert
T3 und einem maximalen Drehmomentgrenzwert T4 vorgesehen sein. Ferner
kann eine Verstärkungskurve ähnlich der
in 11 gezeigten verwendet werden. Das heißt, eine nicht-lineare
Kurve E2 kann in einer Vorwärts-Fahrtrichtung
bereitgestellt sein, die ein aggressiveres Anwenden des Brems-Lenkens
bereitstellt. Damit kann zwischen dem Brems-Lenk-Drehmomentgrenzwert T3
und P4 eine graduelle Steigerung des Betrags des Brems-Lenkens geschaffen
werden. Zwischen den Perioden P4 und P5 kann ein aggressives Brems-Lenken
geschaffen werden, wohingegen in der Periode zwischen P5 und dem
maximalen Drehmomentgrenzwert T4 ein geringerer oder graduellerer
Betrag des Brems-Lenkens bereitgestellt werden kann. Auf Erreichen
des maximalen Drehmomentes, wenn das Fahrzeugdrehmoment reduziert
ist, kann eine zweite Verstärkungskurve
E3 bereitgestellt sein, um schnell den Betrag des Brems-Lenkens
zwischen der Periode T4 und P5 zu reduzieren und graduell den Betrag
des Brems-Lenkens
zwischen der Periode P5 und dem Brems-Lenken-Drehmomentgrenzwert T3 zu reduzieren.
Eine Verstärkungskurve
E4 illustriert, dass, wenn der Betrag des Drehmomentes nicht den
maximalen Drehmomentgrenzwert T4 erreicht, eine Verstärkungskurve ähnlich der
von E3 von jedem Punkt des Graphen E2 aus verfolgt werden kann.
Damit sind die Graphen E2 und E3 von der Richtung des Drehmomentes
abhängig.
Es sollte angemerkt werden, dass in den 11 und 12 die Verstärkungskurven
in einem Kennfeld im Speicher 27 aus 4 gespeichert
werden können.
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13 illustriert
ein Szenario bei geringer Geschwindigkeit. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
0 ist und auf eine geringe Geschwindigkeit ansteigt, wie etwa unter
2 Meilen pro Stunde und der Lenkradwinkel zwischen einem Grenzwert
T5 und Tmax bewegt wird, induziert dieses,
dass der Fahrzeugbediener beabsichtigen kann, das Fahrzeug direkt
von einer geparkten Position aus zu brems-lenken, wobei er eine
enge Wendung signalisiert. Zum Beispiel kann dieses Signal eine
Park-Situation sein. Damit kann, wenn das Fahrzeug sich nicht bewegt, sofort
ein maximales Brems-Lenken angelegt werden. Dieses Brems-Lenken
wird vollständig
angelegt, da ein Sprung im Brems-Lenken nicht wahrgenommen wird,
wenn das Fahrzeug sich nicht bewegt. Damit wird, da das Fahrzeug
beginnt, sich langsam zu bewegen, nachdem es bei Null-Geschwindigkeit war, ein
maximales Brems-Lenken angelegt, um eine maximale Reduktion des
Lenkradiuses von dem Fahrzeug bereitzustellen. Sobald das Fahrzeug
sich über einer
geringen Fahrzeuggeschwindigkeit bewegt, wie etwa 2 Meilen pro Stunde,
können
die Verstärkungskurven
aus 11 und 12 verwendet
werden. Dieser Zustand kann ebenfalls von anderen Faktoren wie etwa
einer Änderung
der Position des Schalthebels, zum Beispiel von 'Park' auf 'Rückwärts' abhängig
sein.
-
Nun
bezugnehmend auf 14 wird ein anderer Graph illustriert,
der eine Verstärkungskurve bei
v = 0 bis zu einem sehr geringen Geschwindigkeitsgrenzwert wie etwa
2 Meilen pro Stunde illustriert. In diesem Beispiel wird eine graduelle
Kurve angelegt, wenn der Lenkradwinkel zwischen Grenzwert T6 und
T7 ansteigt, allerdings wird ein aggressives Brems-Lenken angelegt,
wenn der Graph ein maximales Brems-Lenken zwischen den Perioden
T7 und Tmax erreicht. Sicherlich können die 13 und 14 ebenfalls
für ein
hohes Lenkraddrehmoment angewendet werden, das an dem Lenkrad anliegt. Wenn
das Lenkraddrehmoment über
eine Grenzwertrate hinausgehend angelegt wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit
Null ist, wenn das Fahrzeug beginnt, sich zu bewegen, kann ein schnelles
oder maximales Brems-Lenken angewendet werden.
-
Nun
bezugnehmend auf die 11 und 15 kann
das System ebenfalls ein Brems-Lenken in einer Vorwärts- oder
einer Rückwärts-Fahrzeugrichtung
mit unterschiedlichen Grenzwerten anlegen, um einen unterschiedlichen
Betrag an Brems-Lenken bereitzustellen. In Schritt 230 wird
ermittelt, ob das Fahrzeug in einer Vorwärts- oder einer Rückwärtsrichtung
fährt.
Die Rückwärtsrichtung
des Fahrzeuges kann auf einigen Wegen ermittelt werden. Ein Weg, über den
die Rückwärtsrichtung
erhalten werden kann, ist ein Ermitteln der Richtung des Gangschaltungshebels.
Der Schalthebel kann ein Rückwärts-Signal
in einer Rückwärts-Position
erzeugen. Ein Drückknopfsignal
kann ebenfalls in einer Rückwärts-Fahrtrichtung erzeugt
werden. Die Rückwärtsrichtung
kann ebenfalls erhalten werden aus anderen Quellen wie etwa einer
Getriebe-Regelungseinheit oder einem Radgeschwindigkeitssensor.
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In
Schritt 232 wird ein Brems-Lenken angewendet, wenn vorbestimmte
Zustände über einem ersten
Grenzwert sind, zum Beispiel T1 in 11 oder
T3 in 12. Wenn ermittelt ist, dass
das Fahrzeug in einer Rückwärtsrichtung
in Schritt 234 ist, werden Brems-Lenken-Zustände angewendet,
wenn das Fahrzeug über
einem zweiten Grenzwert T1' (11)
ist, der unterschiedlich zu dem ersten Grenzwert sein kann. Der
zweite Grenzwert T1' kann geringer
als der erste Grenzwert sein. Das heißt, das Brems-Lenken kann im
Rückwärtsgang
früher
angelegt werden, um mehr Vorteile früher als in der Vorwärts-Position
zu bringen. Damit würde
ein Brems-Lenken leichter oder bereitwilliger in einer Rückwärts-Fahrtrichtung
angewendet. Zum Beispiel kann das Brems-Lenken im Rückwärts-Zustand
bei einer höheren
Geschwindigkeit beginnend angewendet werden als im Vorwärts-Zustand.
Auch kann im Rückwärts-Zustand
ein geringerer Lenkradwinkel oder ein geringeres Lenkraddrehmoment
verwendet werden, um die Brems-Lenk-Zustände
auszulösen, wie
durch den Grenzwert T1' in 11 illustriert.
Die gesamte Verstärkungskurve
kann damit nach rechts verschoben werden. Damit kann der zweite
Grenzwert das System sensibilisieren, um früher ein Brems-Lenken anzulegen.
Wie in 12 illustriert, kann ein niedriger
Drehmomentgrenzwert T3' verwendet
werden, um früher
in ein Brems-Lenken einzutreten. Auch kann ein Brems-Lenken an verschiedene
Räder zu
den der Vorwärts-Fahrtrichtung
angewendet werden. In der Vorwärts-Fahrtrichtung
kann ein Brems-Lenken an eines der hinteren Räder angelegt werden, während in
der Rückwärts-Fahrtrichtung ein
Brems-Lenken an einem der vorderen Räder angelegt wird. Ein Bremsen
wird in Schritt 236 angewendet. In Schritt 238 kann
ein positives Drehmoment oder ein unterschiedliches Drehmoment an
eines oder mehrere der Räder
angelegt werden. Durch Anlegen eines positiven oder unterschiedlichen Drehmomentes
an die Räder
kann ein Brems-Lenken und/oder ein Brems-Lenk-Assistenz erhalten werden.
Wie im Fall des Bremsens, kann ein positives oder unterschiedliches
Drehmoment an Räder angelegt
werden, die gegenüberliegend
zu denen sind, an die in der Vorwärts-Fahrtrichtung angelegt wird.
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In
Schritt 240 können
Aufhängungsmodifikationen
alleine oder simultan mit dem Anlegen von Bremsen oder dem Anlegen
von positiven oder unterschiedlichen Drehmomenten in Schritt 238 durchgeführt werden,
wie oben in 10 beschrieben.
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In
den Schritten 236, 238, 240 kann der
Betrag des Brems-Lenkens
in Antwort auf einen Verteilergetriebe-Modus proportioniert werden.
Das heißt, das
Verteilergetriebe des Fahrzeuges kann ermöglichen, dass der Betrag des
Brems-Lenkens zwischen dem
vorderen und dem hinteren Rad proportioniert wird. Ferner kann das
Verteilergetriebe ebenfalls während
eines Brems-Lenkens den Modus (z. B. von 4 × 4 auf 4 × 2 Modus) wechseln. Das System
kann dann in seinen Originalmodus (z. B. 4 × 2 nach 4 × 4 Modus) automatisch zurückkehren.
Das vordere, zentrale und/oder hintere Differenzial kann von gesperrt
auf entriegelt oder umgekehrt geschaltet werden. Der Betrag des
Proportionierens kann abhängig von
den Fahrzeug-Fahrzuständen
variiert werden.
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Nun
bezugnehmend auf 16 können die Räder in unterschiedliche Richtungen
basierend auf der Richtung und/oder dem Oberflächen-μ ausgelenkt werden. Eine vereinfachte
Form eines Fahrzeugs illustriert die Räder 12a, 12b, 13a und 13b.
Ein nachgiebiger Aufbau 200 mit einem Verriegelungsmechanismus 202 ist
illustriert. Der nachgiebige Aufbau ist zwischen den Hinterrädern 13a und 13b montiert.
Der Verriegelungsmechanismus 202 kann zum Beispiel ein
Solenoid-Verriegelungsmechanismus sein. Der Solenoid-Verriegelungsmechanismus
kann ermöglichen,
dass ein Rad relativ zu dem anderen Rad basierend auf der Richtung
ausgelenkt wird. Zum Beispiel, wenn in einer Vorwärts-Fahrtrichtung gefahren
wird und gewünscht
ist, dass das Fahrzeug nach links dreht, kann das hintere Rad 13a in
die Richtung gelenkt werden, die durch den Fall 204a illustriert
ist. Wenn gewünscht
ist, dass das Fahrzeug in eine Richtung nach rechts dreht, kann
der Verriegelungsmechanismus 202 ermöglichen, dass das Rad 13b in
die Richtung lenkt, die durch den Pfeil 204b illustriert
ist.
-
Nun
bezugnehmend auf 17 kann die gewünschte Fahrzeugrichtung
entgegengesetzt zu der in 16 sein,
wenn das Fahrzeug in einer Rückwärts-Fahrtrichtung
dreht. Zum Beispiel kann in einer Rückwärts-Fahrtrichtung, um das hintere
Ende des Fahrzeugs zur rechten Seite des Fahrzeugs hin zu drehen
(relativ zur Fahrzeug-Fahrtrichtung in einer Vorwärts-Fahrtrichtung),
das hintere Rad nach außen
in die Richtung gelenkt werden, die durch den Pfeil 204c dargestellt
ist. In der Rückwärts-Fahrtrichtung,
wenn das Fahrzeug nach links in einer Rückwärts-Fahrtrichtung fahren soll
(relativ zu der Vorwärts-Fahrtrichtung
des Fahrzeugs), ist das Rad 13b in der Richtung gelenkt,
die durch den Pfeil 204d angezeigt wird.
-
Nun
bezugnehmend auf 18, auf einer getrennten μ-Oberfläche mit
einer Niedrig-μ-Oberfläche 205 und
einer Oberfläche 206 mit
einem höheren μ als das
der Oberfläche 205,
wenn das Fahrzeug in einer Vorwärts-Fahrtrichtung
fährt und
gewünscht
ist, dass es nach links dreht, wird das Rad 13b in die Richtung
gelenkt, die durch den Pfeil 204e dargestellt ist. Die
Richtungen, die durch die Pfeile 204a bis 204e illustriert
sind, reduzieren den Wenderadius/Kurvenradius des Fahrzeugs.
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Nun
bezugnehmend auf die 19 und 20 kann
die Erfindung ebenfalls verwendet werden, um die Anhängerfähigkeit
eines Fahrzeugs zu verbessern. In Schritt 250 wird ermittelt,
ob das Fahrzeug einen Anhänger
zieht. Die Anwesenheit von einem Anhänger kann auf mehrere Arten
ermittelt werden, zum Beispiel durch den Zugvorrichtungssensor (Anhängerkupplungs-Sensor), das Rückwärts-Hilfssystem,
einen Ultraschallsensor (welcher einer der Sensoren des Rückwärts-Hilfssystems
sein kann), ein Überwachen
des Stroms durch einen Kabelbaum, einen Drückknopf, eine Kamera oder eine
algorithmusbasierte Last oder Lastdetektion durch bestehende Fahrzeug-Dynamiksensoren.
Die algorithmenbasierte Fahrzeuglast und Lastverteilungsermittlung
verwendet den Fahrzeug-Dynamik-Regelungssensorsatz.
Wenn das System eine große
Last und eine Lastanordnung ermittelt, die wesentlich hinter der
hinteren Achse ist, weist das Fahrzeug einen Anhänger auf.
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In
Schritt 252 werden die Fahrzeugsysteme überwacht und/oder eingestellt.
In Schritt 254 werden die verschiedenen Fahrzeugsensoren überwacht. Wenn
ermittelt wird, dass das Fahrzeug in einer Rückwärts-Fahrtrichtung betätigt wird,
welche in einer ähnlichen
Art und Weise wie die oben im Bezug auf Schritt 230 beschriebene
durchgeführt
wird, wird Schritt 256 ausgeführt. Nach Schritt 256 wird
das Lenkradwinkel-Eingangssignal 258 von
der Mehrzahl von Sensoren in das System eingegeben. In Schritt 260 und
wie in 20 illustriert wird ein vorbestimmter
Pfad in Antwort auf die aktuelle Position und die vorhergesagte
Position basierend auf dem Lenkungs-Eingangssignal angezeigt. In
Schritt 260 kann die aktuelle Position des Anhängers 160 relativ
zu dem Fahrzeug auf der Anzeige 68 angezeigt werden. Genauso
können
verschiedene beabsichtigte Positionen ebenfalls angezeigt werden.
Die Positionen können
als eine Funktion des aktuellen Lenkradwinkels und des aktuellen
Winkels zwischen dem Anhänger
und dem Fahrzeug vermittelt werden. Eine Wechselwirkung I1 zwischen
dem Anhänger 160 und dem
Fahrzeug 10 kann ebenfalls angezeigt oder hervorgehoben
werden, sodass korrigierende Aktionen durch den Fahrzeugbediener
durchgeführt
werden können.
Videokameras können
so hoch wie möglich an
dem Anhänger
montiert sein, um die relativen Positionen des Fahrzeugs und des
Anhängers
zu ermitteln. Das System würde
für den
spezifischen Anhänger
kalibriert und sobald es kalibriert ist, wäre keine weitere Einstellung nötig. Insbesondere
die Kamerahöhe,
der Abstand zwischen der Anhängerkupplung und
den Anhängerrädern und
der kritische Fahrzeug-Anhänger-Winkel,
bei welchem eine Behinderung auftritt, kann nötig sein. Diese Parameter könnten der
Regelungseinheit durch den Fahrer vor der Verwendung bereitgestellt
werden. In dieser Ausführungsform
wäre keine
Messung des Anhänger-Fahrzeug-Winkels
notwendig.
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Alternativ
kann, wenn Sensoren verfügbar wären, um
den Anhänger-Fahrzeug-Winkel
zu messen, viel von der Kalibrierungsprozedur automatisch durchgeführt sein.
Der Anhänger-Fahrzeug-Winkel kann
in jedem von einer Anzahl von Wegen gemessen sein: Über die
Fahrzeug-Rückführungs-Ultraschall-Rückführungs-Sensoren,
durch Lastzellen an der Anhängerkupplungsstange
oder durch ein mechanisches Mittel wie etwa ein einziehbares Kabel. Um
das System zu kalibrieren, würde
der Fahrer zurücksetzen
und willentlich den Anhänger
nahezu querstellen. An diesem Punkt würde er dem System durch eine
Art von Eingabevorrichtung mitteilen, dass dieses der kritische
Winkel ist. Wenn der Fahrer wieder nach vorne zieht, könnte die Änderung
des Anhänger-Fahrzeug-Winkels als eine
Funktion der Vorwärts-Distanz,
die gefahren wurde, automatisch gemessen werden und verwendet werden,
um den Anhänger-Kupplungs-Rad-Abstand
zu berechnen.
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Zwei,
drei, vier oder fünf
unterschiedliche Vorhersagen können
basierend auf der aktuellen Lenkbedingung angezeigt werden. In 20 ist
die aktuelle Position X1 und die vorhergesagten
Positionen X2 und X3 illustriert.
Dies wird einen Hinweis geben, um dem Fahrzeugbediener zu ermöglichen,
die Position des Fahrzeugs zu korrigieren. Auch kann die Fahrzeuggeschwindigkeit
als ein Eingangssignal verwendet werden, um die Anzeige zu ermitteln.
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In
Schritt 262 kann ein Brems-Lenken basierend auf dem Eingangssignal
erzeugt werden. Es sollte ebenfalls angemerkt werden, dass das Wende-/Kurvenfahrt-Eingangssignal
in Schritt 258 durch die Lenkvorrichtung bereitgestellt
sein kann oder es durch einen Drückknopf,
einen Wende-/Kurvenfahrt-Signalhebel
oder einer anderen Art von Vorrichtung bereitgestellt sein kann.
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Bezugnehmend
zurück
zu Schritt 254, wenn das Fahrzeug in einer Vorwärts-Fahrtrichtung
dreht, kann ein Brems-Lenken ebenfalls in Schritt 262 erzeugt
werden.
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Wenn
das Fahrzeug in einer Vorwärts-Fahrtrichtung
in Schritt 264 ist, kann ein zusätzlicher Schritt 265 vor
dem Schritt 262 durchgeführt werden. In Schritt 265 kann
die Gierrate, die durch den Fahrzeugbediener gewünscht ist, von dem Handrad
ermittelt werden und mit der Gierrate von dem Gierratensensor verglichen
werden. Wenn sich die Gierrate von dem Handrad von der Gierrate
von dem Gierratensensor unterscheidet (was anzeigt, dass die Absicht
des Fahrers nicht verfolgt wird), dann kann in Schritt 262 ein
Brems-Lenken angewendet werden.
-
Bezugnehmend
zurück
zu Schritt 254, wenn das Fahrzeug in einem Geradeaus-Vorwärts-Fahrtrichtung-Hohe-Geschwindigkeits-Zustand in Schritt 266 ist,
können
verschiedene Zustände
bezogen auf das Fahrzeug ermittelt werden, wie etwa der hintere Achsen-Seitenschlupfwinkel
in Schritt 268. Auch kann ein Profil in Schritt 270 von
dem Anhänger
hinter dem Fahrzeug erlangt werden. Das heißt, eine Kamera oder ein Rückwärts-Erfassungssystem
kann ein elektronisches Profil erzeugen, das anzeigt, dass das Fahrzeug
sich in einem stabilen Geradeaus-Vorwärts-Zustand bewegt.
-
Damit
kann in Schritt 262 mit den Anhängerbremsen, den Fahrzeugbremsen,
der Fahrzeug-Aufhängungsänderung
oder einer Kombination daraus ein Brems-Lenken erzeugt werden, um
das Fahrzeug im Rückwärts-Zustand 256,
beim Wenden/Kurvenfahren in eine Vorwärts-Fahrtrichtung von Schritt 264 und
in Antwort auf den Hohe-Geschwindigkeit-Geradeaus-Zustand von den
Schritten 266 bis 270 zu unterstützen. Ein
Brems-Lenken kann geschaffen werden durch Aktivieren der Fahrzeugbremsen
in Schritt 274, Anlegen eines positiven oder unterschiedlichen Drehmomentes
an die Räder
des Fahrzeugs in Schritt 276, Aktivieren der Anhängerbremsen 278 oder
andere Kombinationen, die oben erwähnt wurden. Alle oder einige
der Schritte 274 bis 278 können simultan durchgeführt werden.
Zusätzlich
kann die Fahrzeuglast und/oder Aufhängungsposition in Schritt 280 geändert werden.
Damit kann ein Brems-Lenken verwendet werden, um die Geradeaus-Hohe-Geschwindigkeits-Anhängerfähigkeit
des Fahrzeugs, eine Wende/Kurvenfahrt-Vorwärts-Fahrtrichtung
des Fahrzeugs und eine Rückwärts-Fahrtrichtung von
dem Fahrzeug verbessert werden. Der gerade nach vorne Zustand kann
durch ein Brems-Lenken um ein geringeres Ausmaß als ein Wende/Kurvenfahrt-Modus
verbessert werden.
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In
Schritt 268 kann der hintere Achsen-Seitenschlupfwinkel
des Fahrzeugs bestimmt und überwacht
werden. Wenn der hintere Achsen-Seitenschlupfwinkel über einem
vorbestimmten Wert zusammen mit seiner Ratenänderung über einem bestimmten Grenzwert
ist (der anzeigt, dass der Seitenschlupfwinkel konstant Null überschreitet),
die Fahrzeuggeschwindigkeit über
einem Geschwindigkeitsgrenzwert ist, die Lenkradabweichung etwa
Null ist und das Brems-Lenk-System ermittelt, dass das Fahrzeug
in einer Geradeaus-Linie fährt
und das Anhänger-Ziehen
möglicherweise
instabil ist, wird ein Brems-Lenken an dem Fahrzeug angewendet.
Es ist zu bemerken, dass das geregelte Brems-Drehmoment gesetzt
sein kann, so dass es proportional zur Größe des hinteren Achsen-Seitenschlupfwinkels und/oder
der Größe der Ratenänderung
des hinteren Achsen-Seitenschlupfwinkels ist.
-
Es
ist zu bemerken, dass bei Geradeausfahrt die Fahrzeug-Gierstabilitäts-Regelung üblicherweise nicht
aktiviert wird. Somit ist die Brems-Lenkaktion für eine Geradeaus-Fahrt und
instabiles Anhänger-Ziehen
zusätzlich
zu der Gierstabilitäts-Regelung.
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In
Schritt 264 wird ein Wende/Kurvenfahrt- und Anhänger-Zustand ermittelt.
Das Brems-Lenken wird über
die Detektion eines möglicherweise
instabilen Anhängerzustandes
aktiviert. Die Gierstabilitäts-Regelung,
die für
ein normales Fahrzeugfahren eingestellt ist, basiert auf der Absicht
des Fahrers, das Übersteuern
oder Untersteuern des Fahrzeugs zu regeln, sodass das Fahrzeug auf
dem vom Fahrer beabsichtigten Kurs bleibt. Da ein Gier-Fehler-Rückführsignal
und ein Seitenschlupf-Rückführsignal
bei der Gierstabilitäts-Regelung
verwendet werden, können
sie Probleme während
des Wendens/Kurvenfahrens und des instabilen Anhänger-Ziehens verursachen. In
einem Aspekt verursacht die divergente Anhänger-Lateralbewegung eine Fluktuation
der Fahrzeug-Gierrate
und des Seitenschlupfwinkels. Vom Gesichtspunkt der Gierstabilitätsregelung
kreuzt das Fahrzeug die Übersteuer- und die Untersteuer-Grenze
von Zeit zu Zeit. Somit werden eine Untersteuer-Korrektur (die versucht,
das Auto mehr steuern zu lassen) und eine Übersteuer-Regelung (die versucht, das
Auto weniger steuern zu lassen) aktiviert. Wenn solche Aktivierungen
nicht vorsichtig getan werden, kann die dynamische Lateralabweichung
des Anhängers
angeregt werden anstatt das Anhänger-Ziehen zu
regulieren.
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Daher
ist es wünschenswert,
ein Regelungssystem zu schaffen, um die traditionelle Gierstabilitäts-Regelung über die
Detektion des instabilen Anhänger-Ziehens
während
einer Wendung zu verbessern. Ein derartiges System verwendet das
Bremsen, um das Fahrzeug in einer entgegengesetzten Richtung der
Anhängerbewegung
zu steuern, um das Anhänger-Ziehen
zu stabilisieren. Ein derartiges System weist ein Ermitteln einer
Anwesenheit eines Anhängers,
ein Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Ermitteln eines
Handrad-Winkelpositionssignals
von dem Handrad, ein Ermitteln einer Sensor-Gierrate von dem Gierratensensor,
ein Berechnen einer gewünschten
Gierrate basierend auf dem Handrad-Winkelpositionssignal (welches die Absicht des
Fahrers reflektiert), ein Ermitteln eines hinteren Achsen-Seitenschlupfwinkels
und ein Regeln der Bremsen von dem Fahrzeug auf, sodass das instabile
Anhänger-Ziehen
des Fahrzeugs eliminiert wird.
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Insbesondere über die
Detektion des Anhänger-Ziehens
in einem wendenden Fahrzeug, wenn der hintere Achsen-Seitenschlupfwinkel
als über
einem vorbestimmten hinteren Achsen-Schlupf mit einer Ratenänderung
des Seitenschlupfwinkels über einem
bestimmten Grenzwert ermittelt wird, und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem
Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert ist, werden eine oder mehrere
Brems-Regelbefehle (Größe des Bremsdruckes) basierend
auf die Größe des berechneten
hinteren Seitenschlupfwinkels und der Größe seiner Änderungsrate, der Gier-Winkelrate
und der gewünschten Gier-Winkelrate
erzeugt.
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Die
Stelle der Bremsen, zu welcher der Bremsdruck gesendet wird, wird
basierend auf einer einfachen Daumenregel ermittelt: Um die Größe des hinteren
Seitenschlupfwinkels zu reduzieren. Das heißt, wenn es einen positiven
hinteren Seitenschlupfwinkel gibt, wird das Bremsen an ein Rad angelegt,
sodass das Fahrzeug über
das Anwenden des Bremsens einen negativen Seitenschlupfwinkel erzeugen
will, und wenn es einen negativen hinteren Seitenschlupfwinkel gibt,
wird das Bremsen an ein Rad angelegt, sodass das Fahrzeug über das
Anwenden des Bremsens einen positiven hinteren Seitenschlupfwinkel
erzeugen will.
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Es
sollte ebenfalls angemerkt sein, dass die Rückwärts-Fahrtrichtung ebenfalls unter Verwendung
des Geradeaus-Zustands
verbessert sein kann. Das heißt,
dass das in Schritt 270 ermittelte Profil verwendet werden
kann, um den Anhänger
gerade hinter dem Fahrzeug zu halten, wenn es so gewünscht ist.
Eine derartige Eingabe kann durch den Bediener des Fahrzeuges durch
das Handrad oder durch einen Drückknopf
bereitgestellt werden. Damit kann, nachdem das Fahrzeug für eine genügende Zeit
geradeaus gefahren ist, um ein Profil zu erhalten, ein Brems-Lenken
auf den Anhänger
und/oder das Fahrzeug angewendet werden, um den Anhänger gerade
hinter dem Fahrzeug zu halten, bis ein Wenden/Kurvenfahren gewünscht wird.
Anschließend können, wenn
ermittelt wird, dass ein Wenden/Kurvenfahren gewünscht ist, die Schritte 256 bis 262 durchgeführt werden.
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Nun
bezugnehmend auf 21 kann die Erfindung verwendet
werden, um einem Fahrzeug bei einer U-Wendebedingung zu assistieren.
In Schritt 300 wird ein U-Wenden von verschiedenen Sensoren und/oder
Eingabesignalen detektiert. Zum Beispiel kann ein Drückknopf
an dem Instrumentenpaneel oder einer der Hebel bereitgestellt werden,
um das Fahrzeug in einem Assistier-Modus basierend auf einem U-Wenden
zu assistieren oder zu triggern. Ein U-Wenden kann ebenfalls erfasst
werden. Ein Detektieren eines U-Wendens kann von einem Lenkradwinkelsensor,
den Radgeschwindigkeitssensoren, dem Gierratensensor, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor,
dem Drosselklappen-Positionssensor und den Gierratensensoren oder
verschiedenen Kombinationen der oben beschriebenen Sensoren gebildet
werden. Zum Beispiel kann von den Sensoren ein gerader Pfad, dem
eine scharfe Wendung (SWA, SWA-Rate oder eine Kombination) und eine Reduktion
der Geschwindigkeit oder ein möglicher Stopp
folgt, eine Initialbedingung sein, bevor in eine U-Wende eingetreten
wird. Eine anschließende
Steigerung der Geschwindigkeit mit dem gedrehten Lenkrad kann dem
Fahrzeug anzeigen, dass es ein U-Wenden ist.
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In
Schritt 302 wird ein Brems-Lenken in Antwort auf ein Detektieren
des U-Wendesignals aktiviert. Ein Brems-Lenken kann beibehalten
werden, bis ein Grenzwert überschritten
wird. Zum Beispiel kann der Geschwindigkeitsgrenzwert 18 Meilen
pro Stunde sein. Ein Brems-Lenken kann in einer ähnlichen Art und Weise wie
in den 11 und 12 angewendet
werden, mit der Ausnahme, dass ein höherer Geschwindigkeitsgrenzwert
verwendet werdet kann, um ein Wenden mit höherer Geschwindigkeit zu ermöglichen.
Das U-Wendesignal
kann in der Regelungseinheit erzeugt werden.
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In
den Schritten 304–310 werden
verschiedene Wege zum Bereitstellen eines Brems-Lenkens fortgesetzt.
In Schritt 304 können
die Fahrzeugbremsen aktiviert werden, um ein Brems-Lenken zu erzeugen.
In Schritt 306 kann ein positives oder unterschiedliches
Drehmoment an dem Fahrzeug angelegt werden, um ein Brems-Lenken
zu schaffen. Ebenfalls, wenn das Fahrzeug einen Anhänger zieht, können die
Anhänger-Bremsen
in Schritt 308 aktiviert werden, um ein Brems-Lenken zu
schaffen. Ferner kann in Schritt 310 die Aufhängung eingestellt werden,
um ein Brems-Lenken durchzuführen.
Die Aufhängungsmodifikationen
können
die Form von Verschieben der Normallasten zu zum Beispiel dem geeigneten
Rad oder Auslenken der aktiven oder einstellbaren Aufhängungskomponenten 136a, 136b, 1381, 138b annehmen.
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Nun
bezugnehmend auf 22 kann die Erfindung ebenfalls
verwendet werden, um bei einem Objektausweichen zu assistieren.
In Schritt 340 werden die verschiedenen Fahrzeugsensoren überwacht.
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In
Schritt 342 wird das Objekt-Detektionssystem überwacht.
In Schritt 344 kann der Abstand zu einem Objekt durch das
Objekt-Detektionssystem ermittelt werden. Wie oben erwähnt, kann
das Objekt-Detektionssystem den oben beschriebenen Lidar, Radar,
Sonar oder Kameras aufweisen. In Schritt 346 ermittelt
die Regelungseinheit die Wahrscheinlichkeit für den Zusammenprall basierend
auf verschiedenen Zuständen
inklusive dem Objektabstand, der relativen Geschwindigkeit, der
Richtung des Objektes und des Fahrzeugs, etc. Wenn es eine geringe oder
keine Wahrscheinlichkeit für
einen Zusammenstoß gibt,
wird Schritt 348 ausgeführt,
in welchem nichts getan wird. In Schritt 346 wird, wenn
ein Zusammenstoß wahrscheinlich
ist, Schritt 350 ausgeführt.
In Schritt 350 kann, wenn ein Zusammenstoß wahrscheinlich
ist, der Betrag des Bremsens proportional zum Abstand zu dem Objekt
in Schritt 352 bereitgestellt werden. Zum Beispiel können, je
näher das
Objekt ist, die Bremse, das Brems-Lenken oder eine Kombination davon
verstärkt
Priorisierungseinschränkungen
unterworfen sein. In Schritt 354 wird der Abstand zu dem
Objekt kontinuierlich überwacht. In
Schritt 356 kann ein Betrag von Brems-Lenken an einem oder
mehreren der Räder
angelegt werden, um dem Fahrzeug beim Lenken weg von dem Objekt zu
assistieren und eine Kollision zu vermeiden. Ein Brems-Lenken kann
wie in den obigen Verfahren durch Aktivieren der Bremsen, Anlegen
eines positiven oder unterschiedlichen Drehmomentes, Aktivieren
der Anhängerbremsen
oder aktives Einstellen der Aufhängung
oder Bereitstellen einer Lastverschiebung an dem Fahrzeug angewendet
werden. Damit kann das Brems-Lenken ein ergänzendes Lenken zu dem oben
beschriebenen proportionalen Bremsen schaffen.
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Es
sollte jedenfalls angemerkt sein, dass es während eines Brems-Lenkens wünschenswert
sein kann, das System zu priorisieren, sodass über das betätigte Bremsen das System mit
Brems-Lenken vorliegt oder aufhört.
Ferner kann die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Grenzwert oder eine
signifikante fahrerverursachte Beschleunigung ein Beenden des angewendeten
Brems-Lenkens verursachen.
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Während bestimmte
Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, sind zahlreiche Variationen
und alternative Ausführungsformen
für den
Fachmann denkbar. Entsprechend ist es beabsichtigt, dass die Erfindung
nur durch die anhängenden
Ansprüche
limitiert sind.