DE102005013815B4

DE102005013815B4 - Verfahren zur Regelung der Fahrstabilität eines Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt

Info

Publication number: DE102005013815B4
Application number: DE102005013815A
Authority: DE
Inventors: Jun Toyota Sakugawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: CN1310789C; DE102005013815A1; CN1672973A; US20050216161A1; US7519464B2; JP2005271844A; JP3972913B2

Abstract

Verfahren zur Fahrstabilitätsregelung für ein Fahrzeug (12) mit einer Lenkwinkelregelungsvorrichtung zur Regelung eines Lenkwinkels von gelenkten Fahrzeugrädern (10FL, 10FR) unabhängig von einer Lenkoperation durch einen Fahrer, und mit einer Antriebs-/Bremskraftregelungsvorrichtung (38, 40FL–40RR) zur Regelung einer auf jedes Fahrzeugrad (10FL, 10FR) ausgeübten Antriebs-/Bremskraft, wobei eine Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mt) des Fahrzeugs berechnet und die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mt) in eine erste Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mts) für die Lenkwinkelregelung der gelenkten Fahrzeugräder (10FL, 10FR) und eine zweite Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mtb) für die Antriebs-/Bremskraftregelung gemäß einem Teilungsverhältnis aufgeteilt wird, so dass die Lenkwinkelregelungsvorrichtung (24) entsprechend der ersten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mts) geregelt wird, während die Antriebs-/Bremskraftregelungsvorrichtung (38, 40FL–40RR) entsprechend der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mtb) geregelt wird, wobei das Teilungsverhältnis entsprechend einem tatsächlichen Kurvenfahrzustand des Fahrzeugs (12) relativ zu einer Straße (100) verändert wird, entlang derer sich das Fahrzeug (12) bewegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der tatsächliche Kurvenfahrzustand des Fahrzeugs (12) relativ zu der Straße (100) wenigstens entweder eine Fahrzeuggeschwindigkeit (V) relativ zu...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrstabilitätsregelung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um die Fahrstabilität eines Fahrzeugs wie etwa eines Personenkraftwagens automatisch zu regeln, ist zum Beispiel in der von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung eingereichten JP 2003-175749 A bereits vorgeschlagen worden, eine Fahrstabilitätsregelungsverfahren so auszulegen, dass der Lenkwinkel der gelenkten Fahrzeugräder unabhängig von der Lenkbetätigung eines Fahrers modifiziert und die auf die Fahrzeugräder übertragene Antriebs-/Bremskraft geregelt wird, indem eine Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße wie etwa ein Soll-Giermoment des Fahrzeugs berechnet, die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße in eine erste Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für eine Lenkwinkelregelung der gelenkten Fahrzeugräder und eine zweite Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für eine auf die Fahrzeugräder übertragene Antriebs-/Bremskraft entsprechend einem vorbestimmten Verhältnis aufgeteilt und der Lenkwinkel der gelenkten Fahrzeugräder auf der Grundlage der ersten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Lenkwinkelregelung der gelenkten Fahrzeugräder und der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Regelung der auf die Fahrzeugräder übertragenen Antriebs-/Bremskraft geregelt wird.
Wenn die Kurvenstabilität des Fahrzeugs durch die Regelung des Lenkwinkels der gelenkten Fahrzeugräder geregelt wird, kann das Kurvenverhalten des Fahrzeugs so geregelt werden, dass die auf die Fahrzeugräder übertragenen Antriebs-/Bremskräfte nicht beeinflusst werden. Jedoch ist das Ansprechverhalten der Regelung der gelenkten Fahrzeugräder schlechter als das der Reglung der Fahrstabilität durch die auf die Fahrzeugräder übertragenen Antriebs-/Bremskräfte (insbesondere ist die Ansprechzeit im erstgenannten Fall länger als im letztgenannten Fall) und kann somit einem Untersteuerungszustand des Fahrzeugs nicht wirksam begegnen. Im Gegensatz dazu ist das Ansprechverhalten der Fahrstabilitätsregelung durch die Regelung der auf die Fahrzeugräder wirkenden Antriebs-/Bremskräfte im Vergleich zu der Fahrstabilitätsregelung durch die Lenkregelung der gelenkten Fahrzeugräder sehr gut, beeinflusst jedoch unweigerlich ein geschmeidiges Fahren des Fahrzeugs durch eine auf das Fahrzeug ausgeübte Beschleunigung oder Verzögerung.
Gemäß der Fahrstabilitätsregelung durch den oben beschriebenen bekannten Vorschlag wird die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße in die erste Kurvenfahrtregelungsgröße für die Lenkwinkelregelung der gelenkten Fahrzeugräder und die zweite die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die auf die Fahrzeugräder wirkenden Antriebs-/Bremskräfte gemäß einem vorbestimmten Verhältnis auf der Grundlage des Ansprechverhaltens und weiterer Merkmale der Lenkvorrichtung und der Antriebs-/Bremskraftregelungsvorrichtung aufgeteilt, so dass die Fahrstabilität des Fahrzeugs im Vergleich zu der Regelung nur durch die Lenkwinkelregelung der gelenkten Fahrzeugräder oder die Regelung allein durch die Antriebs-/Bremskraftregelung, die auf die Fahrzeugräder ausgeübt wird, wünschenswerter und wirksamer geregelt werden.
Da jedoch bei der oben erwähnten Fahrstabilitätsregelung gemäß dem bekannten H Vorschlag die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße gemäß einem vorbestimmten Verhältnis in die Lenkregelung und die Antriebs-/Bremskraftregelung aufgeteilt wird, kann es geschehen, dass die Aufteilung der Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße in die Lenkregelung und die Antriebs-/Bremskraftregelung beim Durchfahren einer Kurve nicht in einem Verhältnis erfolgt, das für den Kurvenverlauf der Straße oder/und die laterale Position des Fahrzeugs in der Kurve geeignet ist.
Ein Fahrstabilitätsregelungsverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist in der DE 102 36 734 A1 oder EP 1 520 761 A2 beschrieben.
Aus der nachveröffentlichten EP 1 520 761 A2 ist es neben den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 weiterhin bekannt, dass ein tatsächlicher Kurvenfahrzustand eines Fahrzeugs relativ zu einer Straße eine Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zu einem Krümmungsradius einer Kurve der Straße ist.
Ausgehend von der DE 102 36 734 A1 ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Fahrstabilitätsregelungsverfahren für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem die Aufteilung einer Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße in eine erste Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für eine Lenkwinkelregelung gelenkter Fahrzeugräder und eine zweite Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für eine Antriebs-/Bremskraftregelung unter Berücksichtigung des tatsächlichen Kurvenfahrzustands des Fahrzeugs im Sinne einer hohen Kurvenfahrstabilität bestimmt wird.
Gemäß Anspruch 1 wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Fahrstabilitätsregelung für ein Fahrzeug mit einer Lenkwinkelregelungsvorrichtung zur Regelung eines Lenkwinkels von gelenkten Fahrzeugrädern unabhängig von einer Lenkoperation durch einen Fahrer und einer Antriebs-/Bremskraftregelungsvorrichtung zur Regelung einer auf jedes Fahrzeugrad ausgeübten Antriebs-/Bremskraft gelöst, bei dem eine Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße des Fahrzeugs berechnet und die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße gemäß einem Aufteilungsverhältnis auf eine erste Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Lenkwinkelregelung der gelenkten Fahrzeugräder und eine zweite Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung aufgeteilt wird, so dass die Lenkwinkelregelungsvorrichtung entsprechend der ersten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße geregelt wird, während die Antriebs-/Bremskraftregelungsvorrichtung entsprechend der zweiten Soll Kurvenfahrtregelungsgröße geregelt wird. Das Aufteilungsverhältnis wird entsprechend einem tatsächlichen Kurvenfahrzustand des Fahrzeugs relativ zu einer Straße, entlang derer sich das Fahrzeug bewegt, variabel geändert. Der tatsächliche Kurvenfahrzustand des Fahrzeugs relativ zur Straße ist wenigstens entweder eine Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zu einem Krümmungsradius einer Kurve der Straße, eine laterale Position des Fahrzeugs bezüglich der Straße oder ein Gierwinkel des Fahrzeugs relativ zur Straße. Das Aufteilungsverhältnis wird entsprechend dem Krümmungsradius der Kurve der Straße variabel verändert, so dass der Anteil der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung mit kleiner werdendem Krümmungsradius der Kurve der Straße größer wird, wobei ”Anteil” so zu verstehen ist, dass die Stabilitätsregelung immer stärker zugunsten der Antriebs-/Bremskraftregelung geht, je kleiner der Krümmungsradius der Kurve wird.
Da die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße gemäß einem Aufteilungsverhältnis in die erste Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Lenkregelung der gelenkten Fahrzeugräder und die zweite Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Regelung der Antriebs-/Bremskraft aufgeteilt wird, welches entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs relativ zur Straße, entlang derer sich das Fahrzeug bewegt, variabel geregelt wird, wird die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße geeignet in die erste Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Lenkregelung der gelenkten Fahrzeugräder und die zweite Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung aufgeteilt, so dass dadurch die Kurvenfahrt des Fahrzeugs entsprechend dem tatsächlichen Kurvenfahrzustand des Fahrzeugs relativ zur Straße geeignet und wirksam geregelt wird.
Da weiter der Fahrzustand des Fahr-zeugs relativ zur Straße wenigstens entweder die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zum Krümmungsradius der Kurve der Straße, eine laterale Position des Fahrzeugs bezüglich der Straße oder ein Gierwinkel des Fahrzeugs relativ zu der Straße ist, wird der Fahrzustand des Fahrzeugs relativ zur Straße genauer beurteilt, so dass die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße geeignet in die erste Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Lenkregelung der gelenkten Fahrzeugräder und die zweite Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung aufgeteilt wird.
Wenn der Anteil der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung variabel geregelt wird, wird die Kurvenfahrt des Fahrzeugs mehr durch die Antriebs-/Bremskraftregelung geregelt, wenn der Krümmungsradius der Kurve der Straße kleiner ist, so dass das Fahrzeug besser geregelt wird, wenn ein extremerer Kurvenfahrzustand eintritt, der durch die während der Kurvenfahrt auf Grund des kleineren Krümmungsradius der Straße erzeugten Zentrifugalkraft auferlegt wird Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.
Nach dem Anspruch 2 kann das Aufteilungsverhältnis entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit variabel geändert werden, so dass der Anteil der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit beim Durchfahren der Kurve größer wird.
Wenn das Aufteilungsverhältnis entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit variabel geregelt wird, so dass der Anteil der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit beim Durchfahren der Kurve größer wird, wird das Durchfahren der Kurve des Fahrzeugs stärker durch die Antriebs-/Bremskraftregelung geregelt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist als wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, so dass das Fahrzeug besser gegenüber einem extremen Kurvenfahrzustand geregelt wird, die durch die Zentrifugalkraft auferlegt wird, die während der Kurvenfahrt mit einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit ausgeübt wird.
Nach dem Anspruch 3 kann eine Standardfahrzeuggeschwindigkeit für einen bestimmten Krümmungsradius der Kurve der Straße bestimmt und beurteilt werden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit beim Durchfahren der Kurve hoch ist oder nicht, je nachdem ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die Standardfahrzeuggeschwindigkeit ist oder nicht, und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als die Standardfahrzeuggeschwindigkeit, kann das Aufteilungsverhältnis dahingehend geregelt werden, dass der Anteil der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung erhöht wird, d. h. die zweite Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße stärker gewichtet wird.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Standardfahrzeuggeschwindigkeit verglichen wird, die für einen bestimmten Krümmungsradius der Kurve der Straße bestimmt wird, und das Aufteilungsverhältnis dahingehend geregelt wird, dass der Anteil der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung erhöht wird (stärker gewichtet wird), wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die Standardfahrzeuggeschwindigkeit ist, kann der Anteil der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung dahin geregelt werden, dass sie in geeigneter Weise durch den bestimmten Krümmungsradius der Kurve der Straße erhöht wird, der in geeigneter Weise so ausgewählt wird, dass eine stabile Kurvenfahrt des Fahrzeugs entlang der Kurve gewährleistet ist.
Nach dem Anspruch 4 kann das Aufteilungsverhältnis variabel geregelt werden, indem ein Notsituationsindex einer lateralen Verschiebung des Fahrzeugs relativ zur Straße in Richtung der Außenseite der Kurve auf der Grundlage der lateralen Position des Fahrzeugs relativ zur Straße beurteilt wird, so dass der Anteil der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung mit wachsendem Notsituationsindex erhöht wird. In diesem Zusammenhang kann nach dem Anspruch 5 die laterale Position des Fahrzeugs relativ zur Straße durch Erfassen der Fahrspur der Straße erfasst werden.
Wenn ein Notsituationsindex einer lateralen Verschiebung des Fahrzeugs relativ zur Straße in Richtung der Außenseite der Kurve auf der Grundlage der lateralen Position des Fahrzeugs relativ zur Straße beurteilt wird, so dass der Anteil der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung mit zunehmendem Notsituationsindex erhöht wird, wird das Fahrzeug besser gegenüber einem Hinaustragen aus der Kurve durch die Antriebs-/Bremskraftregelung geregelt, die zur Unterdrückung des Untersteuerungszustandes höchst wirksam ist.
Wenn in diesem Zusammenhang die laterale Position des Fahrzeugs relativ zur Straße durch Erfassen einer Fahrspur der Straße erfasst wird, kann die laterale Position des Fahrzeugs relativ zur Straße exakt erfasst werden.
Nach dem Anspruch 6 kann das Aufteilungsverhältnis variabel geregelt werden, indem der Notsituationsindex einer lateralen Verschiebung des Fahrzeugs relativ zur Straße in Richtung der Außenseite der Kurve auf der Grundlage der lateralen Position des Fahrzeugs relativ zur Straße beurteilt und ein Gierwinkel des Fahrzeugs relativ zur Straße erfasst wird, wobei wenn der Notsituationsindex niedrig ist, der Anteil der ersten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Lenkregelung der gelenkten Fahrzeugräder erhöht wird, wenn der Gierwinkel des Fahrzeugs relativ zur Straße zur Innenseite und nicht zur Außenseite der Kurve der Straße gerichtet ist.
Wenn das Aufteilungsverhältnis der Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße unter Berücksichtigung des Notsituationsindexes und des Gierwinkels des Fahrzeugs so aufgeteilt, dass der Anteil (die Gewichtung) der Lenkwinkelregelung hauptsächlich entsprechend dem Gierwinkel des Fahrzeugs relativ zur Straße geregelt wird, unter der Bedingung, dass das Fahrzeug eine ausreichende Ausweichmöglichkeit in Richtung des lateral äußeren Randes der Kurve der Straße besitzt, wobei der Fahrzeugkurs mehr durch die Lenkerregelung geregelt wird, wenn das Fahrzeug zur Innenseite der Kurve gerichtet ist, als wenn es zur Außenseite der Kurve gerichtet ist, kann die Gierrichtung des Fahrzeugs wünschenswert relativ zu der Kurvenrichtung der Straße geregelt werden.
Nach dem Anspruch 7 kann ferner ein Soll-Kurvenfahrzustand und ein Soll-Giermoment des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Soll-Kurvenfahrzustand und dem tatsächlichen Kurvenfahrzustand als die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße berechnet werden.
Wenn ein Soll-Giermoment des Fahrzeugs auf der Grundlage der Differenz zwischen einem Soll-Kurvenfahrzustand und dem tatsächlich erfassten Kurvenfahrzustand berechnet wird, wird die Kurvenfahrt des Fahrzeugs wünschenswert so geregelt, dass das Fahrzeug dem Soll-Kurvenfahrzustand folgt, indem das Giermoment des Fahrzeugs so eingestellt wird, dass die Differenz zwischen dem Soll-Kurvenfahrzustand und dem tatsächlichen Kurvenfahrzustand des Fahrzeugs verschwindet.
Das Verfahren kann so ausgelegt sein, dass ein Bild des Bereichs vor dem Fahrzeug aufgenommen und das Bild analysiert wird, um den Krümmungsradius der Kurve der Straße, die laterale Position des Fahrzeugs bezüglich der Straße und den Gierwinkel des Fahrzeugs relativ zur Straße auf der Grundlage von Fahrspuren zu erfassen.
Das Verfahren kann so ausgelegt sein, dass die Soll-Kurvenfahrtreglungsgröße im Wesentlichen allein von der Antriebs-/Bremskraftregelung ausgeführt wird, wenn keine Fahrspur erfasst wird.
Das Verfahren kann so ausgelegt sein, dass die Standardfahrzeuggeschwindigkeit als Wurzel eines Produkts einer Standardquerbeschleunigung des Fahrzeugs für eine stabile Kurvenfahrt und dem Krümmungsradius der Kurve der Straße berechnet wird.
Das Verfahren kann so ausgelegt sein, dass die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße im Wesentlichen nur von der Antriebs-/Bremskraftregelung ausgeführt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die Standardfahrzeuggeschwindigkeit ist.
Das Verfahren kann so ausgelegt sein, dass die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße im Wesentlichen nur von der Antriebs-/Bremskraftregelung ausgeführt wird, wenn der Notsituationsindex kleiner als sein vorbestimmter Wert ist.
Das Verfahren kann so ausgelegt sein, dass die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße im Wesentlichen nur von der Antriebs-/Bremskraftregelung ausgeführt wird, wenn das Soll-Giermoment des Fahrzeugs ein Soll-Giermoment zur Verringerung des Hinausdriftzustandes des Fahrzeugs ist.
Das Verfahren kann so ausgelegt sein, dass der Anteil der Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße für die Antriebs-/Bremskraftregelung entsprechend dem Notsituationsindex geregelt wird, so dass die Antriebs-/Bremskraftregelung in dem Maße stärker gewichtet wird, wie der Notsituationsindex eine stärkere seitliche Verschiebung des Fahrzeugs in Richtung der Innenseite der Kurve anzeigt.
Die obigen und weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wurde, deutlich ersichtlich. In den Zeichnungen sind:
1 ein Ansicht, die eine Ausführungsform einer Stabilitätsregelungsvorrichtung zur Regelung der Fahrstabilität eines Fahrzeugs zeigt, in der das Fahrzeug mit einer ”Semi-Steer-By-Wire”-Lenkwinkelveränderungsvorrichtung ausgestattet ist, die als automatische Lenkvorrichtung arbeitet;
2 ein Flussdiagramm einer Lenkwinkel-Regelungsroutine für das linke und das rechte vordere Fahrzeugrad gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform;
3 eine Kennlinie, die den Anteil ωs1 für die Lenkwinkelregelung in Abhängigkeit von dem Soll-Giermoment Mt zeigt;
4 eine Kennlinie, die den Anteil ωs2 für die Lenkwinkelregelung in Abhängigkeit von dem Notsituationsindex D der lateralen Verschiebung des Fahrzeugs relativ zur Straße zeigt;
5 eine Kennlinie, die den Anteil ωs3 für die Lenkwinkelregelung in Abhängigkeit von dem Gierwinkel Φ des Fahrzeugs zeigt;
6 eine Draufsicht, die einen Kurvenfahrtzustand des Fahrzeugs entlang einer Kurve zeigt;
7 eine Kennlinie, die den Anteil ωso für die Lenkwinkelregelung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V zeigt; und
8A bis 8D Draufsichten, die verschiedene Fahrzustände des Fahrzeugs relativ zur Straße zeigen, wobei 8A das Fahrzeug zeigt, das zur Außenseite der Kurve verschoben, in Richtung der Innenseite der Kurve fährt, 8B das Fahrzeug zeigt, das zur Außenseite der Kurve verschoben, in Richtung der Außenseite der Kurve fährt, 8C das Fahrzeug zeigt, das zur Innenseite der Kurve verschoben, in Richtung der Innenseite der Kurve fährt, und 8D das Fahrzeug zeigt, das zur Innenseite der Kurve verschoben, in Richtung der Außenseite der Kurve fährt.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben.
1 zeigt eine Fahrstabilitätsregelungsvorrichtung für ein Fahrzeug 12 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das auf ein Fahrzeug angewendet wird, das mit einer Lenkwinkelmodifizierungsvorrichtung ausgestattet ist, die als automatische Lenkvorrichtung dient, 10FL und 10FR ein linkes bzw. ein rechtes vorderes Fahrzeugrad sind, die als die gelenkten Fahrzeugräder des Fahrzeugs 12 dienen, und 10RL und 10RR ein linkes bzw. rechtes hinteres Fahrzeugrad sind. Die gelenkten linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FL werden in Antwort auf die Lenkoperation des Lenkrades 14 durch einen Fahrer vermittels einer Zahnstangen-Servolenkvorrichtung 16, einer Spurstange 18 und Spurstangenhebeln 20L und 20R gelenkt (eingeschlagen).
Das Lenkrad 14 ist über eine obere Lenkwelle 22, eine Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24, eine untere Lenkwelle 26 und eine Gelenkkupplung 28 antreibend bzw. ansteuernd mit einer Ritzelwelle 30 der Servolenkvorrichtung 16 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24 einen Hilfslenkantriebsmotor 32, der auf der Seite eines Gehäuses 24A mit einem unteren Ende der oberen Lenkwelle 22 und auf der Seite eines Rotors 243 mit einem oberen Ende der unteren Lenkwelle 26 verbunden ist.
Somit arbeitet die Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24 nicht nur als Lenkübersetzungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung, die das Verhältnis des Lenkwinkels des gelenkten linken und rechten Vorderrades 10FL bzw. 10FR relativ zu dem Drehwinkel des Lenkrades 14 durch drehendes Antreiben/Ansteuern der unteren Lenkwelle 24 relativ zu der oberen Lenkwelle 22 ändert, sondern auch als eine automatische Lenkvorrichtung zur automatischen Lenkung des vorderen linken und rechten Fahrzeugrades 10FL bzw. 10FR zum Zwecke einer durch eine elektronische Steuerungsvorrichtung 34 durchgeführten automatischen Stabilitätsregelung.
Die Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24 steuert die untere Lenkwelle 26 so an, dass sie sich durch den Elektromotor 32 relativ zu der oberen Lenkwelle 22 dreht, so dass ein Lenkübersetzungsverhältnis normalerweise so geregelt wird, dass ein vorbestimmter Lenkeinschlag ausgeführt wird, während wenn sie zur Stabilitätsregelung betätigt wird, sie automatisch den Lenkwinkel des linken und rechten vorderen Rades 10FL bzw. 10FR durch eine Drehung des Elektromotors 32 modifiziert, so dass die Drehung der unteren Lenkwelle 26 relativ zu der der oberen Lenkwelle 22 verändert wird.
Wenn in der Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24 eine Fehlfunktion dahingehend aufgetreten ist, dass sich die untere Lenkwelle 26 nicht gegenüber der oberen Lenkwelle 22 drehen lässt, wird eine in 1 nicht gezeigte Sperrvorrichtung betätigt, wodurch die relative Drehung zwischen dem Gehäuse 24A und dem Rotor 24B mechanisch gesperrt ist, wodurch die untere Lenkwelle 26 gegenüber der oberen Lenkwelle 22 nicht mehr gedreht wird.
Die Servolenkvorrichtung 16 kann eine Lenkvorrichtung beliebigen herkömmlichen Typs sein, wie zum Beispiel eine Ölhydraulikservolenkvorrichtung oder eine elektrische Servolenkvorrichtung. Es ist jedoch vorteilhaft, dass die Servolenkvorrichtung 16 eine elektrische Servolenkvorrichtung ist, die einen Kugelumlaufspindel-Umwandlungsmechanismus zur Umwandlung einer Rotation eines Elektromotors in eine Linearbewegung der Spurstange 18 umfasst, so dass ein von den gelenkten vorderen Fahrzeugrädern auf das Lenkrad 14 übertragenes Reaktionsdrehmoment verringert ist.
Die Bremskräfte der jeweiligen Fahrzeugräder werden durch eine Regelung der Drücke Pi (i = fl, fr, rl und rr) in Radzylindern 40FL, 40FR, 40RL und 40RR durch eine Ölhydraulikschaltung 38 geregelt. Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, umfasst die Ölhydraulikschaltung 38 einen Ölbehälter, eine Ölpumpe und weiterhin verschiedene Ventile etc., wobei die Drücke in den jeweiligen Radzylindern normalerweise durch einen Hauptzylinder 44 geregelt werden, der entsprechend einem Niederdrücken eines Bremspedals 42 durch den Fahrer ”eingefahren” wird, sie werden jedoch ferner, je nach Erfordernis, separate durch die elektronische Regelungsvorrichtung 34 geregelt, wie es nachstehend ausführlich beschrieben ist.
Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist der Lenkwinkelsensor 50 an der oberen Lenkwelle 22 befestigt, um den Drehwinkel der oberen Lenkwelle 22 als einen Lenkwinkel θ zu erfassen, und ferner ist ein Drehwinkelsensor 52 zwischen dem Gehäuse 24A und dem Rotor 24B der Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24 angebracht, um einen relativen Drehwinkel θre zwischen der oberen Lenkwelle 22 und der unteren Lenkwelle 26 zu erfassen. Die Ausgangssignale dieser Sensoren werden der elektronischen Regelungsvorrichtung 24 zugeführt. Der Drehwinkelsensor 52 kann durch einen Sensor zur Erfassung eines Drehwinkels θs der unteren Lenkwelle 26 ersetzt werden, so dass der relative Drehwinkel θre aus einer Differenz θs – θ gewonnen wird.
Der elektronischen Regelungsvorrichtung 34 wird ferner ein von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54 erfasstes Signal, das ein Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist, ein von einem Gierratensensor 56 erfasstes Signal, das ein Maß für eine Gierrate γ des Fahrzeugs ist, ein von Drucksensoren 58FL–58RR erfasstes Signal, das ein Maß für die Bremsdrücke Pi der jeweiligen Fahrzeugräder ist, ein von einem Drucksensor 60 erfasstes Signal, das ein Maß für den Hauptzylinderdruck Pm ist, und ein Signal, das eine von einer CCD-Kamera 62 aufgenommene Bildinformation eines Bereichs vor dem Fahrzeug enthält, zugeführt.
Obwohl es in 1 nicht ausführlich gezeigt ist, umfasst die elektronische Regelungsvorrichtung (ECU) 34 einen Lenkregelungsabschnitt zur Regelung der Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24, einen Bremskraftregelungsabschnitt zur Regelung der Bremskräfte der jeweiligen Fahrzeugräder und einen Stabilisierungsregelungsabschnitt zur Regelung der Stabilität des Fahrzeugs, wobei die Regelungsabschnitte jeweils mit einem Mikrocomputer ausgestattet sind, der eine CPU, ein ROM, ein RAM, Eingabe/Ausgabe-Ports und einen bilateralen gemeinsamen Bus umfasst, der diese Elemente untereinander verbindet. Der Lenkwinkelsensor 50, der Drehwinkelsensor 52 und der Gierratensensor 56 erfassen den Lenkwinkel θ, den relativen Drehwinkel θre bzw. die Gierrate γ, die jeweils positiv sind, wenn das Fahrzeug so gelenkt wird, dass es eine Linkskurve fährt.
Die elektronische Regelungsvorrichtung 34 berechnet einen tatsächlichen Lenkwinkel δa des linken und rechten vorderen Fahrzeugrades auf der Grundlage des Lenkwinkels θ, der die Lenkoperation durch den Fahrer anzeigt, des relativen Drehwinkels θre und dem Lenkübersetzungsverhältnis Rg, und berechnet eine Soll-Gierrate γt des Fahrzeugs auf der Grundlage des tatsächlichen Lenkwinkels δa und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Ferner berechnet die elektronische Regelungsvorrichtung 34 eine Differenz Δγ zwischen der Soll-Gierrate γt und der tatsächlichen Gierrate γ, die von dem Gierratensensor 56 erfasst wird, und berechnet anschließend auf dieser Grundlage ein Soll-Giermoment Mt zur Verringerung des Betrages der Gierratendifferenz Δγ.
Ferner berechnet die elektronische Regelungsvorrichtung 34 den Krümmungsradius R der Kurve einer Straße 100, wie er in 6 gezeigt ist, die den Grad der Krümmung von dieser angibt, berechnet dann eine laterale Verschiebung Y des Fahrzeugs relativ zu einer Mittellinie 104, sofern eine Fahrspur vorhanden ist, und berechnet anschließend einen Gierwinkel ϕ des Fahrzeugs 12 relativ zu dieser Mittellinie 104. Anschließend berechnet die elektronische Regelungsvorrichtung 34 den Anteil ωs des Soll-Giermoments Mt für die Lenkwinkelregelung und den Anteil ωb des Soll-Giermoments Mt für die Antriebs-/Bremskraftregelung auf der Grundlage des Krümmungsradius R der Kurve der Straße, der lateralen Verschiebung Y und des Gierwinkels ϕ, und teilt dann das Soll-Giermoment Mt in das erste Soll-Giermoment Mts (= ωs·Mt) für die Lenkwinkelregelung und das zweite Soll-Giermoment Mtb (= ωb·Mt) für die Antriebs-/Bremskraftregelung.
Die elektronische Regelungsvorrichtung 34 berechnet ferner eine Soll-Lenkwinkeldifferenz Δδt für das linke und das rechte vordere Fahrzeugrad, um das Soll-Giermoment Mts zu erreichen, steuert dann die Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24 so an, dass der Lenkwinkel des linken und rechten vorderen Fahrzeugrades 10FL bzw. 10FR den Soll-Lenkwinkel δt erreicht, der die Summe des tatsächlichen Lenkwinkels δa und die Soll-Lenkwinkeldifferenz Δδt ist, berechnet dann die Soll-Bremsdrücke Pti der jeweiligen Radzylinder, um das Soll-Giermoment Mtb zu erreichen, und stellt dann die Bremsdrücke Pi der jeweiligen Radzylinder so ein, dass die Soll-Bremsdrücke Pti aufgebaut werden, um so die Gierratendifferenz Δγ zu verringern.
Die Stabilitätsregelung des Fahrzeugs durch die Lenkregelung des linken und rechten vorderen Fahrzeugrades, die von der elektronischen Regelungsvorrichtung 34 der gezeigten Ausführungsform ausgeführt wird, ist nachstehend mit Bezug auf das Flussdiagramm der 2 beschrieben. Die Regelung gemäß dem Flussdiagramm der 2 wird durch Drehen eines in der Figur nicht gezeigten Zündschalters in dessen AN-Position eingeleitet und in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt.
Zuerst werden in Schritt 10 die Signale, die ein Maß für den Lenkwinkel θs sind, und weitere Signale eingelesen. Anschließend wird in Schritt 20 ein von der CCD-Kamera 62 aufgenommenes Bild des Bereichs vor dem Fahrzeug durch eine im Stand der Technik bekannte Bildanalyseverarbeitung verarbeitet, um zu beurteilen, ob Fahrspuren, die, wie es in 6 gezeigt ist, durch eine Mittellinie 104 und Seitenlinien 106 gekennzeichnet sind, erfasst werden oder nicht. Wenn die Antwort ja ist, fährt die Regelung mit Schritt 30 fort, wohingegen wenn die Antwort nein ist, die Regelung mit Schritt 70 fortfährt.
In Schritt 30 wird auf der Grundlage der durch die oben beschriebene Bildanalyseverarbeitung gewonnenen Informationen über die Straße 100 die Form der Straße 100 bis zu der Position 110, an der das Fahrzeug 12 nach Verstreichen einer Standardzeit Te von der momentanen Position 108 ankommen wird, abgeschätzt, und auf der Grundlage der so abgeschätzten Form der Straße 100 wird der Krümmungsradius R der Kurve der Straße berechnet, um den Grad der Krümmung der Straße 100 zwischen den Positionen 108 und 110 anzuzeigen.
In Schritt 40 wird, indem eine Standardquerbeschleunigung des Fahrzeugs, durch die das Fahrzeug die Kurve stabil durchfährt, als Gyu (eine positive Konstante) gesetzt wird, eine Standardfahrzeuggeschwindigkeit Vr des Fahrzeugs beim Durchfahren der Kurve gemäß der nachstehenden Formel 1 berechnet. Vr = (Gyo·R)^1/2 (1)
In Schritt 50 wird der Lenkwinkel δf (= θ/Rg) des linken und rechten Fahrzeugrades auf der Grundlage des Lenkwinkels θ und dem Lenkübersetzungsverhältnis Rg berechnet, anschließend wird eine Standardgierrate γe auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Lenkwinkels δf gemäß der unten angegebenen Formel 2 berechnet, wobei H die Fahrzeugradbasis und Kh ein Stabilitätsfaktor sind, und anschließend wird die Soll-Gierrate γt des Fahrzeugs gemäß der unten angegebenen Formel 3 berechnet, wobei T eine Zeitkonstante und s der Laplace-Operator ist. Die Standardgierrate γe kann berechnet werden, indem die Querbeschleunigung Gy des Fahrzeugs mit einbezogen wird, um so die dynamische Gierrate zu berücksichtigen. γe = V·δf/(1 + KHV²)H (2) γt = γe/(1 + Ts) (3)
Anschließend wird die Gierratendifferenz Δγ aus einer Differenz zwischen der Soll-Gierrate γt und der tatsächlichen Gierrate γ des Fahrzeugs berechnet. Dann wird das Soll-Giermoment Mt als eine Soll-Kurvenregelungsgröße zur Verringerung des Betrages der Gierratendifferenz Δγ in der im Stand der Technik bekannten Weise berechnet.
In Schritt 60 wird beurteilt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner als die Standardfahrzeuggeschwindigkeit Vr ist. Ist die Antwort ja, fährt die Regelung mit Schritt 80 fort, während wenn die Antwort nein ist, die Regelung mit Schritt 70 fortfährt, wobei der Anteil (die Gewichtung oder der Prozentsatz) ωs des Soll-Giermoments Mt für die Lenkwinkelregelung 0 gesetzt wird, während der Anteil ωb des Soll-Giermoments Mt für die Bremskraftregelung 1 gesetzt wird.
In Schritt 80 wird der Anteil ωs1 für die Lenkwinkelregelung unter Bezugnahme auf eine Karte, wie sie in 3 gezeigt ist, auf der Grundlage des Soll-Giermoments Mt berechnet. Wie aus 3 zu entnehmen ist, wird der Anteil ωs1 auf 0 gesetzt, wenn das Soll-Giermoment Mt ein Giermoment ist, das eine Untersteuerung unterdrücken soll, und wird, wenn das Soll-Giermoment Mt ein Giermoment ist, das eine Übersteuerung zu unterdrücken soll, mit zunehmendem Soll-Giermoment Mt kleiner. Um jedoch zu vermeiden, dass sich das Soll-Giermoment Mt abrupt ändert, wenn sich der Fahrbezustand zwischen einer Untersteuerungszustand und einer Übersteuerungszustand ändert, sollte es so ausgelegt sein, dass der Anteil ωs1 in der Nähe und über die Grenze zwischen dem Untersteuerungszustand und dem Übersteuerungszustand allmählich zunimmt.
In Schritt 90 wird die seitliche Verschiebung Y des Fahrzeugs relativ zur Mittellinie 104 berechnet (wobei Y positiv von der Mittellinie in Richtung der Außenseite der Kurve ist), und anschließend wird ein Notsituationsindex D der lateralen Verschiebung des Fahrzeugs 12 auf der Grundlage der seitlichen Differenz Y, der Breite Wr der Straße und der Breite Wv des Fahrzeugs 12 gemäß der nachstehenden Formel 4 berechnet. Der Notsituationsindex D bedeutet, dass wenn er nahe bei 0 ist, ein größter Spielraum für die seitliche Verschiebung des Fahrzeugs relativ zur Straße 100 in Richtung beider Seiten der Straße vorliegt, während wenn er näher bei 1 liegt, die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug nach außen von der Straße abkommt, und wenn er näher bei –1 liegt, die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug in Richtung der Kurveninnenseite von der Straße abkommt, vorausgesetzt, dass beide Seiten von der Mittellinie der Straße für das Fahrzeug vorübergehend verfügbar sind. D = 2Y/(Wr – Wv) (4)
In Schritt 100 wird, unter Bezugnahme auf eine Karte, wie sie in 4 gezeigt ist, der Anteil ωs2 auf der Grundlage des Notsituationsindexes D berechnet. Wie aus 4 zu entnehmen ist, ist der Anteil ωs2 so festgelegt, dass es mit Annäherung des Notsituationsindexes D an +1 abnimmt, während es für negative Notfallindices D konstant ist.
In Schritt 110 wird beurteilt, ob der Notsituationsindex D kleiner als ein Standardwert Do ist (eine negative Konstante größer als –1), d. h. ob der Spielraum für eine Verschiebung des Fahrzeugs 12 in Richtung der Kurvenaußenseite groß ist oder nicht. Ist die Antwort ja, fährt die Regelung mit Schritt 120 fort.
In Schritt 120 wird der Gierwinkel ϕ des Fahrzeugs 12 relativ zur Mittellinie 104 der Straße 100 berechnet. Anschließend wird in Schritt 130 unter Bezugnahme auf eine Karte, wie sie in 5 gezeigt ist, der Anteil ωs3 auf der Grundlage des Gierwinkels ϕ berechnet. Wie 5 zu entnehmen ist, ist der Anteil ωs3 so festgelegt, dass er mit in Richtung der Kurveninnenseite zunehmendem Gierwinkel ϕ größer wird.
Wenn die Antwort nein ist, fährt die Regelung mit Schritt 140 fort, wobei der Anteil ωs3 für die Lenkwinkelregelung auf der Grundlage des Gierwinkels ϕ 1 gesetzt ist.
In Schritt 150 wird der Anteil ωs des Soll-Giermoments Mt für die Lenkwinkelregelung als ein Produkt von Anteilen ωs1, ωs2 und ωs3 berechnet, und anschließend wird in Schritt S160 der Anteil ωb des Soll-Giermoments Mt für die Bremskraftregelung zu 1 - ωs berechnet.
In Schritt 170 wird die anteilige Größe Mts des Soll-Giermoments für die Lenkregelung als ein Produkt aus dem Anteil ωs und Mt berechnet, und anschließend wird die Soll-Lenkwinkeldifferenz Δδt für die vorderen Fahrzeugräder als eine Funktion des Soll-Giermoments Mts für die Lenkwinkelregelung berechnet. Anschließend wird in Schritt 180 die Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24 so angesteuert, dass das linke und das rechte vordere Fahrzeugrad auf die Soll-Lenkwinkeldifferenz Δδt eingestellt werden.
In Schritt 190 wird das anteilige Soll-Giermoment Mtb für die Bremskraftregelung als ein Produkt aus ωb und Mt berechnet, und anschließend werden die Soll-Bremsdrücke Pti (i = fl, fr, rl und rr) der jeweiligen Fahrzeugräder als eine Funktion von Mtb und dem Hauptzylinderdruck Pm berechnet. Anschließend wird in Schritt 200 die Ölhydraulikschaltung 38 betätigt, so dass die Bremsdrücke Pi der jeweiligen Fahrzeugräder auf die Soll-Bremsdrücke Pti eingestellt werden.
Somit wird gemäß der gezeigten Ausführungsform, wenn die Mittellinie 104 und die Seitenlinien 106 der Straße 100 erfasst werden, so dass in Schritt 20 die Antwort ja ist, der Krümmungsradius R der Kurve der Straße 100, die sich von der momentanen Position 108 zu der Position 110 erstreckt, an der das Fahrzeug 12 nach der Standardzeit Te ankommen wird, in Schritt 30 berechnet, und anschließend wird in Schritt 40 die Standardfahrzeuggeschwindigkeit Vr für eine stabile Kurvenfahrt des Fahrzeugs auf der Grundlage des Krümmungsradiusses R der Kurve der Straße berechnet, und in Schritt 50 wird das Soll-Giermoment Mt für eine stabile Kurvenfahrt des Fahrzeugs berechnet.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als die Standardfahrzeuggeschwindigkeit Vr ist, so wird die Antwort in Schritt 60 nein, und in diesem Fall wird der Anteil ωs für die Lenkwinkelregelung 0 gesetzt, während der Anteil ωb für die Bremskraftregelung auf 1 gesetzt wird, so dass dadurch das gesamte Soll-Giermoment Mt auf das Soll-Giermoment Mtb für die Regelung der Bremskraft entfällt, um durch Einstellen der Bremsdrücke Pi der jeweiligen Fahrzeugräder auf die Soll-Bremskräfte Pti das Soll-Giermoment Mt zu erreichen. Daher wird in diesem Falle durch Regelung des Giermoments M des Fahrzeugs auf das Soll-Giermoment Mt entsprechend der Bremskraftregelung der jeweiligen Fahrzeugräder eine stabile Kurvenfahrt des Fahrzeugs gewährleistet, unabhängig von der Lenkregelung des linken und rechten vorderen Fahrzeugrades durch die Lenkwinkelveränderungsvorrichtung 24.
Wenn hingegen die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht größer als die Standardfahrzeuggeschwindigkeit Vr ist, so ist die Antwort in Schritt 60 ja, und in den Schritten 80 bis 150 werden Berechnungen durchgeführt, um den Anteil ωs1 für die Lenkwinkelregelung auf der Grundlage des Soll-Giermoments Mt, den Anteil ωs2 auf der Grundlage des Notsituationsindexes D bezüglich der lateralen Verschiebung des Fahrzeugs relativ zur Straße und den Anteil ωs3 auf der Grundlage des Gierwinkels des Fahrzeugs relativ zur Straße zu erhalten und anschließend das Soll-Giermoment Mt für die Lenkwinkelregelung durch das Produkt ωs aus ωs1, ωs2 und ωs3 aufzuteilen, während die Bremskraftregelung durch der Anteil ω = 1 – ωs des Soll-Giermoments ausgeführt wird.
In diesem Fall wird daher die Aufteilung des Soll-Giermoments Mt in das Soll-Giermoment Mts für die Lenkwinkelregelung und das Soll-Giermoment Mtb für die Bremskraftregelung entsprechend der Unterscheidung zwischen einem Untersteuerungs- und einem Übersteuerungszustand optimiert, die durch den Betrag des Soll-Giermoments Mt, des Notsituationsindexes D der lateralen Verschiebung des Fahrzeugs relativ zur Straße und des Gierwinkels Φ des Fahrzeugs widergespiegelt wird, so dass dadurch das Fahren des Fahrzeugs entsprechend den Fahrzuständen des Fahrzeugs relativ zur Straße in geeigneter Weise und wirksam geregelt wird.
Da insbesondere der Anteil ωs1 für die Lenkwinkelregelung in Abhängigkeit von dem Soll-Giermoment Mt auf 0 gesetzt wird, wenn das Soll-Giermoment Mt ein die Untersteuerung unterdrückendes Giermoment ist, wird vermieden, dass sinnloserweise zuviel des Soll-Giermoments Mt auf das Soll-Giermoment Mts für die Lenkwinkelregelung entfällt, wobei sich das Fahrzeug in einem Untersteuerungszustand befindet, in dem die Querkraft auf die vorderen Fahrzeugräder durch die Lenkbetätigung nicht erhöht werden kann, während der Anteil ωs1 für die Lenkwinkelregelung auf der Grundlage des Soll-Giermoments Mt in den Übersteuerungsunterdrückungsbereich mit zunehmendem Soll-Giermoment Mt kleiner werdend eingestellt wird, so dass die Regelung keine übermäßige Lenkregelung in einem stark übersteuernden Zustand ist, wobei ein Großteil des Soll-Giermoments Mt jetzt auf die Bremskraftregelung abgezweigt wird, so dass der Übersteuerungszustand des Fahrzeugs wirksam unterdrückt wird.
Ferner, da der Anteil ωs2 in Abhängigkeit von dem Notsituationsindexe D der lateralen Verschiebung des Fahrzeugs relativ zur Straße so eingestellt ist, dass er mit Annäherung des Notsituationsindex D an +1 kleiner wird, während es auf einen konstanten Wert eingestellt ist, wenn der Notsituationsindex D negativ ist, wird ein größerer Teil des Soll-Giermoments Mt für die Bremsregelung abgezweigt, wenn das Fahrzeug eher dazu neigt in Richtung der Kurvenaußenseite von der Straße abzukommen, während ein kleinerer Teil des Soll-Giermoments Mt für die Bremskraftregelung verwendet wird, wenn das Fahrzeug weniger dazu neigt, in Richtung der Kurvenaußenseite von der Straße abzukommen, so dass eine Verzögerung des Fahrzeugs für die Kurvenstabilitätsregelung auf ein notwendiges Minimum unterdrückt wird, während wenn das Fahrzeug eher dazu neigt, in Richtung der Kurvenaußenseite von der Straße abzukommen, wird ein Abdriften des Fahrzeugs in Richtung der Kurvenaußenseite durch einen größeren Teil des Soll-Giermoments Mt definitiv unterdrückt, der für die Bremskraftregelung zur Verfügung steht.
Ferner, da der Anteil ωs3 unter der Bedingung geregelt wird, dass der Notsituationsindex D der lateralen Verschiebung des Fahrzeugs relativ zur Straße geringer als der Standardwert Do ist, so dass er so auf dem Gierwinkel ϕ des Fahrzeugs basiert, dass er in dem Maße größer wird, wie der Gierwinkel ϕ in Richtung der Innenseite der Kurve zunimmt, wird die Schleuderneigung des Fahrzeugs durch die Lenkwinkelregelung unterdrückt, während die Bremskraftregelung zurückgenommen wird, während sie wirksamer durch die Bremskraftregelung unterdrückt wird, wenn das Fahrzeug dazu neigt, nach außen abzudriften.
8A–8D zeigen vier Beispiele eines Fahrzeugs 12, das eine Kurve einer Straße 100 durchfährt, wobei 8A das Fahrzeug zeigt, das zur Außenseite der Kurve seitlich versetzt, in Richtung der Innenseite der Kurve fährt, 8B das Fahrzeug zeigt, das zur Außenseite der Kurve seitlich versetzt, in Richtung der Außenseite der Kurve fährt, 8C das Fahrzeug zeigt, das zur Innenseite der Kurve seitlich versetzt, in Richtung der Innenseite der Kurve fährt, und 8D das Fahrzeug zeigt, das zur Innenseite der Kurve seitlich versetzt, in Richtung der Außenseite der Kurve fährt. Wenn das Fahrzeug in zur Außenseite der Kurve seitlich versetzt ist, wie es in 8A und 8B gezeigt ist, wird, da der Notsituationsindex D der lateralen Verschiebung, unabhängig davon, ob das Fahrzeug in Richtung der Innenseite oder in Richtung der Außenseite der Kurve fährt, hoch ist, das der Anteil ωs2 auf einen kleinen Wert festgelegt, so dass dadurch das ein größerer Teil des Soll-Giermoments Mt auf das Soll-Giermoment Mtb für die Bremskraftregelung entfällt, so dass das Soll-Giermoment Mt hauptsächlich durch die Bremskraftregelung erreicht wird.
Wenn das Fahrzeug zur Innenseite der Kurve seitlich versetzt, in Richtung der Innenseite der Kurve fährt, wie in 8C gezeigt ist, ist der Notsituationsindex D niedrig, während der Gierwinkel Φ einen großen positiven Wert annimmt, so dass die Anteile ωs2 und ωs3 jeweils auf einen relativ großen Wert eingestellt werden, wobei das Soll-Giermoment Mt hauptsächlich von dem Sollmoment Mts für die Lenkwinkelregelung übernommen wird, so dass das Soll-Giermoment Mt hauptsächlich durch die Lenkwinkelregelung des linken und rechten vorderen Fahrzeugrades erreicht wird.
Wenn das Fahrzeug zur Innenseite der Kurve seitlich versetzt, in Richtung der Außenseite der Kurve fährt, wie es in 8D gezeigt ist, ist der Notsituationsindex D niedrig, während der Gierwinkel Φ einen relativ großen negativen Wert annimmt, so dass der Anteil ωs2 auf einen relativ großen Wert festgelegt wird, während der Anteil ωs3 auf einen relativ kleinen Wert festgelegt wird, wobei das Soll-Giermoment Mt hauptsächlich durch das Soll-Giermoment Mtb für die Bremskraftregelung aufgebracht wird, so dass das Soll-Giermoment Mt hauptsächlich durch die Bremskraftregelung erreicht wird.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren ausführlich beschrieben wurde, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche möglich sind.
Z. B. kann, obwohl in der obigen Ausführungsform die Lenkwinkeländerungsvorrichtung 24 so ausgelegt ist, dass sie die untere Lenkwelle 26 relativ zu der oberen Lenkwelle 22 für den automatischen Lenkeinschlag des linken und rechten vorderen Fahrzeugrades 10FL bzw. 10FR dreht, eine Lenkwinkelveränderungsvorrichtung vom Ausdehnungs/Kontraktions-Typ konstruiert werden, bei der die Länge der Spurstangenhebel 20L und 20R verändert wird, oder vom Steer-By-Wire-Typ oder jedem anderen Lenkvorrichtungs-Typ, der im Stand der Technik bekannt ist. Ferner ist die Lenkwinkelveränderungsvorrichtung in dem hinteren Lenksystem eingebaut, wenn das Fahrzeug mit den hinteren Rädern gelenkt wird.
Ferner kann nach Schritt 70 oder 150 oder nach beiden Schritten eine Tiefpassfilterung durchgeführt werden.
Ferner kann, obwohl in Schritt 70 der Anteil ωs des Soll-Giermoments Mt für die Lenkwinkelregelung gemäß der gezeigten Ausführungsform ”0” gesetzt ist, während der Anteil ωb des Soll-Giermoments Mt für die Antriebs-/Bremskraftregelung ”1” gesetzt wird, wenn in Schritt 20 beurteilt wird, dass die Fahrspuren nicht erfasst werden, die Regelung so modifiziert werden, dass, wenn in Schritt 20 erfasst worden ist, dass die Fahrspuren nicht erfasst werden, das Soll-Giermoment Mt auf das Soll-Giermoment Mts für die Lenkwinkelregelung und das Soll-Giermoment Mtb für die Bremskraftregelung entsprechend einem geeigneten moderaten Verhältnis aufgeteilt wird, so dass gilt 0 < ωs, ωb < 1.
Ferner kann, obwohl in Schritt 70 in der gezeigten Ausführungsform der Anteil ωs des Soll-Giermoments für die Lenkwinkelregelung 0 gesetzt ist, während der Anteil ωb des Soll-Giermoments Mt für die Bremskraftregelung 1 gesetzt ist, wenn in Schritt 60 beurteilt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht kleiner als die Standardfahrzeuggeschwindigkeit Vr ist, die Regelung so modifiziert werden, dass der Anteil von der Fahrzeuggeschwindigkeit V abhängt, wie es in 7 für den Anteil ωso gezeigt ist, und der Anteil ωs des Soll-Giermoments Mt für die Lenkwinkelregelung wird als Produkt aus ωso, ωsi, ωs2 und ωs3 berechnet.
Ferner kann, obwohl in der obigen Ausführungsform das linke und rechte vordere Fahrzeugrad gesteuert wedenum das Soll-Giermoment Mts für die Lenkwinkelregelung zu erreichen, die Regelung so ausgeführt werden, dass ein Lenkübersetzungsverhältnis Rg zur Gewinnung eines erforderlichen Lenkeinschlags auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet wird, dann ein vorübergehender Soll-Lenkwinkel δst auf der Grundlage des Lenkwinkels θ berechnet wird, der die Lenkoperation des Fahrers und das Lenkübersetzungsverhältnis Rg angibt, so dass der Lenkwinkel des linken und rechten vorderen Fahrzeugrades normalerweise so geregelt wird, dass er der vorübergehende Soll-Lenkwinkel δst wird, während wenn die Lenkmodifikationsregelung ausgeführt wird, der Lenkwinkel des linken und rechten vorderen Fahrzeugrades so geregelt wird, dass er eine Summe des vorübergehenden Soll-Lenkwinkels δst und einer Lenkwinkeldifferenz zum Erreichen des Soll-Giermoments Mst ist.

Claims

Verfahren zur Fahrstabilitätsregelung für ein Fahrzeug (12) mit einer Lenkwinkelregelungsvorrichtung zur Regelung eines Lenkwinkels von gelenkten Fahrzeugrädern (10FL, 10FR) unabhängig von einer Lenkoperation durch einen Fahrer, und mit einer Antriebs-/Bremskraftregelungsvorrichtung (38, 40FL–40RR) zur Regelung einer auf jedes Fahrzeugrad (10FL, 10FR) ausgeübten Antriebs-/Bremskraft, wobei eine Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mt) des Fahrzeugs berechnet und die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mt) in eine erste Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mts) für die Lenkwinkelregelung der gelenkten Fahrzeugräder (10FL, 10FR) und eine zweite Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mtb) für die Antriebs-/Bremskraftregelung gemäß einem Teilungsverhältnis aufgeteilt wird, so dass die Lenkwinkelregelungsvorrichtung (24) entsprechend der ersten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mts) geregelt wird, während die Antriebs-/Bremskraftregelungsvorrichtung (38, 40FL–40RR) entsprechend der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mtb) geregelt wird, wobei das Teilungsverhältnis entsprechend einem tatsächlichen Kurvenfahrzustand des Fahrzeugs (12) relativ zu einer Straße (100) verändert wird, entlang derer sich das Fahrzeug (12) bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Kurvenfahrzustand des Fahrzeugs (12) relativ zu der Straße (100) wenigstens entweder eine Fahrzeuggeschwindigkeit (V) relativ zu einem Krümmungsradius (R) einer Kurve der Straße (100), eine laterale Position (Y) des Fahrzeugs (12) bezüglich der Straße (100) oder ein Gierwinkel (Φ) des Fahrzeugs (12) relativ zur Straße (100) ist, und das Teilungsverhältnis entsprechend dem Krümmungsradius (R) der Kurve der Straße (100) variabel geändert wird, so dass der Anteil (ωb) der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mtb) für die Antriebs-/Bremskraftregelung mit kleiner werdendem Krümmungsradius (R) der Kurve der Straße (100) größer wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilungsverhältnis entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) variabel geändert wird, so dass der Anteil (ωb) der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mtb) für die Antriebs-/Bremskraftregelung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit (V) in der Kurve größer wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) beim Durchfahren der Kurve mit einer Standardfahrzeuggeschwindigkeit (Vr) verglichen wird, die für einen bestimmten Krümmungsradius der Kurve der Straße bestimmt ist, und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) größer als die Standardfahrzeuggeschwindigkeit (Vr) ist, wird das Teilungsverhältnis so geregelt, dass der Anteil (ωb) der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mtb) für die Antriebs-/Bremskraftregelung zunimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilungsverhältnis veränderlich geregelt wird, indem ein Notsituationsindex (D) einer lateralen Verschiebung (Y) des Fahrzeugs (12) relativ zur Straße (100) zur Außenseite der Kurve auf der Grundlage der lateralen Position des Fahrzeugs (12) relativ zur Straße (100) beurteilt wird, so dass der Anteil (ωb) der zweiten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mtb) für die Antriebs-/Bremskraftregelung mit zunehmendem Notsituationsindex (D) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Position des Fahrzeugs (12) relativ zur Straße (100) erfasst wird, indem eine Fahrspur (104, 106) der Straße (100) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilungsverhältnis veränderlich geregelt wird, indem ein Notsituationsindex (D) einer lateralen Verschiebung (Y) des Fahrzeugs (12) relativ zur Straße (100) zur Außenseite der Kurve auf der Grundlage der lateralen Position des Fahrzeugs (12) relativ zur Straße (100) beurteilt wird, und indem ein Gierwinkel (Φ) des Fahrzeugs (12) relativ zur Straße (100) erfasst wird, und wenn der Notsituationsindex (D) niedrig ist, wird der Anteil (ωs) der ersten Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mts) für die Lenkwinkelregelung der gelenkten Fahrzeugräder (10FL, 10FR) erhöht, wenn der Gierwinkel (Φ) des Fahrzeugs (12) relativ zur Straße (100) in Richtung der Innenseite und nicht in Richtung der Außenseite der Kurve der Straße (100) gerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-Kurvenfahrzustand und ein Soll-Giermoment des Fahrzeugs (12) auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Soll-Kurvenfahrzustand und dem tatsächlichen Kurvenfahrzustand als die Soll-Kurvenfahrtregelungsgröße (Mt) berechnet werden.