DE102005018471A1 - Motor vehicle stabilization method, involves applying driver-independent steering wheel moment, where steering wheel runs smooth in direction of rotation than in opposite direction of rotation - Google Patents

Motor vehicle stabilization method, involves applying driver-independent steering wheel moment, where steering wheel runs smooth in direction of rotation than in opposite direction of rotation Download PDF

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DE102005018471A1
DE102005018471A1 DE200510018471 DE102005018471A DE102005018471A1 DE 102005018471 A1 DE102005018471 A1 DE 102005018471A1 DE 200510018471 DE200510018471 DE 200510018471 DE 102005018471 A DE102005018471 A DE 102005018471A DE 102005018471 A1 DE102005018471 A1 DE 102005018471A1
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steering
wheel torque
torque
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Reiner Folke
Michael Fausten
Ralf Kleemann
Stefan Lorenz
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D37/00Stabilising vehicle bodies without controlling suspension arrangements

Abstract

The method involves detecting the existence of unstable driving state of a motor vehicle and applying a driver-independent steering wheel moment depending on the existence of the unstable driving condition. The steering wheel runs smooth in a direction of rotation than in the opposite direction of rotation, where a steering movement leads to weakening or adjusting of the unstable driving condition in the rotation direction. An independent claim is also included for a device for stabilization of a motor vehicle.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs.The The invention relates to a method and a device for stabilization of a motor vehicle.
  • Aus der DE 102 15 465 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Fahrdynamik bekannt. Diese weist mindestens ein Stellglied zum Aufbringen von Stelleingriffen sowie Sensor- und Recheneinheiten auf. Dabei wird der mindestens durch den Schwimmwinkel und die Gierrate beschriebene Fahrzustand durch einen beliebigen Stelleingriff, wie z.B. einen Lenkeingriff, reguliert.From the DE 102 15 465 A1 For example, a method and a device for regulating vehicle dynamics are known. This has at least one actuator for applying actuators and sensor and computing units. In this case, the driving state described by at least the float angle and the yaw rate by an arbitrary control intervention, such as a steering intervention, regulated.
  • Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Vorliegen eines, insbesondere bzgl. der Hochachse, instabilen Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs erfasst wird.The Invention relates to a method for stabilizing a motor vehicle, in which the presence of a, in particular with respect to the vertical axis, unstable driving condition of the motor vehicle is detected.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, dass abhängig vom Vorliegen des instabilen Fahrzustands ein fahrerunabhängiges Lenkradmoment bzw. Drehmoment auf das Lenkrad aufgebracht wird, welches das Lenkrad in diejenige Drehrichtung, in welche eine Lenkbewegung zu einer Abschwächung oder Behebung des instabilen Fahrzustands führt, leichtgängiger, d.h. für den Fahrer mit weniger Kraftaufwand drehbar, als in die entgegengesetzte Drehrichtung macht. Damit wird dem Fahrer ein haptischer Hinweis geliefert, bei welcher Drehrichtung des Lenkrads eine Stabilisierung des Kraftfahrzeugs erfolgt.Of the Essence of the invention is that depending on the presence of the unstable Driving condition a driver independent Steering wheel torque or torque is applied to the steering wheel, which the steering wheel in the direction of rotation, in which a steering movement to a weakening or rectification of the unstable driving condition, smoother, i.e. For the driver rotatable with less effort than in the opposite Turning direction. This provides the driver with a haptic hint in which direction of rotation of the steering wheel, a stabilization of the motor vehicle he follows.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem instabilen Fahrzustand um einen übersteuernden Fahrzustand handelt.A advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the unstable driving state is an oversteering Driving state is.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein übersteuernder Fahrzustand dann als vorliegend erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen der Soll-Gierrate und der Ist-Gierrate des Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Diese Größe werden bereits im Rahmen der üblichen Fahrdynamikregelungssysteme ermittelt und ausgewertet und damit ist im Rahmen der Erfindung kein zusätzlicher Sensoraufwand zur Erkennung des übersteuernden Fahrzustands notwendig.A advantageous embodiment of the invention is characterized in that that an oversteer Driving condition is then recognized as present when the deviation between the desired yaw rate and the actual yaw rate of the motor vehicle exceeds a predetermined threshold. This size will be already within the usual Vehicle dynamics control systems determined and evaluated and thus is within the scope of the invention, no additional sensor effort for Detection of the oversteer Driving condition necessary.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • – abhängig vom Vorliegen des instabilen Fahrzustands ein dem durch den Fahrer eingestellten Lenkwinkel zu überlagernder Zusatzlenkwinkel ermittelt wird und
    • – abhängig vom Zusatzlenkwinkel das fahrerunabhängiges Lenkradmoment ermittelt wird. Der Zusatzlenkwinkel ist die einzustellende Zielgröße und es wird angestrebt, dass durch eine haptische Lenkführung über ein fahrerunabhängiges Lenkradmoment der Fahrer diese Zielgröße einstellt.
    An advantageous embodiment of the invention is characterized in that
    • - Is determined depending on the presence of the unstable driving condition, the steering angle set by the driver to be superimposed additional steering angle and
    • - Depending on the additional steering angle, the driver-independent steering wheel torque is determined. The additional steering angle is the target value to be set and it is desirable that the driver sets this target value by means of a haptic steering guidance via a driver-independent steering wheel torque.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, das der ermittelte Zusatzlenkwinkel einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, kein fahrerunabhängiges Lenkmoment ermittelt wird oder dem fahrerunabhängigen Lenkradmoment der Wert Null zugewiesen wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer toten Zone erreicht werden. Damit wird ein Differenzlenkwinkelband und damit auch ein für den Fahrer fühlbares Lenkradwinkelband geschaffen, in dem kleine Ungenauigkeiten bei dem Lenken eines Fahrzeugs in einer beginnenden Übersteuersituation toleriert werden, ohne dass Lenkmomenteingriffe stattfinden.A advantageous embodiment of the invention is characterized in that that for the case that the determined additional steering angle a predetermined Threshold falls below, no driver independent steering torque determined or the driver independent Steering wheel torque is assigned the value zero. This can be, for example be achieved with the help of a dead zone. This is a difference steering angle band and therefore also a for the driver felt Steering wheel angle band created in the small inaccuracies in tolerated steering a vehicle in an incipient oversteer situation be without steering torque interventions take place.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment auf einen Maximalwert begrenzt wird.A advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the driver independent Steering wheel torque is limited to a maximum value.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment zusätzlich von der Querbeschleunigung abhängt.A advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the driver independent Steering wheel torque in addition depends on the lateral acceleration.
  • Dadurch wird das Lenkgefühl für den Fahrer beim Übergang auf andere Fahrbahnreibwerte verbessert.Thereby gets the steering feeling for the Driver at the transition improved to other road friction values.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment über eine Kennlinie von der Querbeschleunigung abhängt, wobei die Kennlinie wenigstens einen Bereich aufweist, in dem mit wachsender Querbeschleunigung das fahrerunabhängige Lenkradmoment ebenfalls anwächst. Eine Kennlinie ist in einem Steuergerät besonders einfach zu hinterlegen.A advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the driver independent Steering wheel torque over a characteristic of the lateral acceleration depends, the characteristic at least has a range in which with increasing lateral acceleration the driver independent Steering wheel torque also increases. A characteristic is particularly easy to store in a control unit.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment weggenommen wird, wenn der Fahrer eine Lenkbewegung in die schwergängigere Richtung des Lenkrads durchführt und diese Lenkbewegung vorgegebene Wegnahmebedingungen erfüllt. Dadurch wird eine Bevormundung des Fahrers durch das Zusatzlenkmoment vermieden.A advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the driver independent Steering wheel torque is removed when the driver makes a steering movement in the heavier Direction of the steering wheel performs and this steering movement meets predetermined take-off conditions. Thereby is a paternalism of the driver avoided by the additional steering torque.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wegnahmebedingungen umfassen, dass das aus der Überlagerung des fahrerunabhängigen Lenkradmoments und des vom Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachten Lenkradmoments bzw. Handmoments resultierende Lenkradmoment einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the removal conditions include that from the superposition of the driver independent steering wheel torque and the steering wheel torque or hand torque resulting from the driver on the steering wheel falls below a predetermined threshold value.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, das der Schwellenwert während eines Zeitintervalls vorgegebener Länge durch das resultierende Lenkradmoment unterschritten sein muss. Damit können kurzzeitige Unterschreitungen ausgeblendet werden.A advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the threshold during a time interval of predetermined length by the resulting Steering wheel torque must be below. This can be short-term underruns be hidden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment abgeschwächt oder zurückgenommen wird, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Dadurch wird vermieden, dass der Fahrer mit nur noch schwer beherrschbaren Lenkradwinkelgeschwindigkeiten konfrontiert wird.A advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the driver independent Steering wheel torque weakened or withdrawn when the angular velocity of the steering wheel is a predetermined Threshold exceeds. This avoids the driver having steering wheel angular velocities that are difficult to control is confronted.
  • Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs, enthaltend Erfassungsmittel zur Erfassung des Vorliegens eines, insbesondere bzgl. der Hochachse, instabilen Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs.Further The invention includes a device for stabilizing a Motor vehicle, comprising detecting means for detecting the presence of a, in particular with respect to the vertical axis, unstable driving condition of the motor vehicle.
  • Der Kern der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass weiterhin Aktuatormittel zur Aufbringung eines fahrerunabhängigen Lenkradmoments auf das Lenkrad vorhanden sind, mit denen abhängig vom Vorliegen des instabilen Fahrzustands ein fahrerunabhängiges Lenkradmoment aufgebracht wird, welches das Lenkrad in diejenige Drehrichtung, in welche eine Lenkbewegung zu einer Abschwächung oder Behebung des instabilen Fahrzustands führt, leichtgängiger als in die entgegengesetzte Drehrichtung macht.Of the Core of the device according to the invention consists in that further actuator means for applying a driver-independent Steering wheel torque is present on the steering wheel, depending on which Presence of the unstable driving state, a driver-independent steering wheel torque is applied, which the steering wheel in the direction of rotation, in which a steering movement to mitigate or remedy the unstable Driving condition leads, smoother as in the opposite direction of rotation.
  • Die vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens äußern sich auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt.The advantageous embodiments of the method according to the invention are expressed as advantageous embodiments of the device according to the invention and vice versa.
  • Zeichnungdrawing
  • Die Zeichnung besteht aus den 1 bis 4.The drawing consists of the 1 to 4 ,
  • 1 zeigt ein mögliche Kennlinie, anhand derer das Zusatzlenkmoment in Abhängigkeit der Querbeschleunigung modifiziert werden kann. 1 shows a possible characteristic curve by which the additional steering torque can be modified as a function of the lateral acceleration.
  • 2 zeigt eine mögliche Kennlinie, welche den Zusammenhang zwischen dem abgeschwächten Differenzlenkwinkel und dem Differenzlenkwinkel angibt. 2 shows a possible characteristic that indicates the relationship between the attenuated difference steering angle and the difference steering angle.
  • 3 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 shows the sequence of the method according to the invention.
  • 4 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 shows the structure of the device according to the invention.
  • Ausführungsbeispieleembodiments
  • Basierend auf einem Vergleich von Soll- und Ist-Gierrate sowie der Auswertung weiterer Signale kann die Fahrzeugbewegung um die Hochachse mit Hilfe einer Übersteuerlenkassistenzfunktion beschrieben werden. Mit Hilfe einer solchen Funktion kann ein Übersteuern des Fahrzeugs selbst auf unterschiedlichen Fahrbahnbeschaffenheiten erkannt werden.Based on a comparison of nominal and actual yaw rate and the evaluation Further signals can be the vehicle movement around the vertical axis with the help an oversteer steering assistance function to be discribed. With the help of such a function can be oversteer of the vehicle itself on different road surface conditions be recognized.
  • Weiterhin können mit Hilfe elektrischer Servolenkungen zur Fahrerunterstützung dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkmoment oder Lenkwinkel aktiv zusätzliche fahrerunabhängige Lenkwinkel oder Lenkmomente überlagert werden. Das feste Lenkübersetzungsverhältnis bei Lenkmomentüberlagerungslenkungen sorgt dafür, dass neben der für den Fahrer spürbaren Lenkgefühlveränderung über aktive Zusatzmomente ebenfalls aktiv Zusatzlenkwinkel realisiert werden.Farther can with the help of electric power steering for driver assistance the driver specified steering torque or steering angle active additional driver-independent Steering angle or steering moments superimposed become. The fixed steering ratio at Steering torque overlay steering makes sure that in addition to the for noticeable to the driver Steering feeling change over active Additional moments also active auxiliary steering angle can be realized.
  • Da bei Lenkmomentüberlagerungslenkungen der Zusatzlenkwinkel bzw. Differenzlenkwinkel Δδ nicht entkoppelt von dem Fahrerlenkwinkel eingestellt werden kann, muss dieser zunächst in ein Zusatzlenkmoment Mzus umgewandelt werden, welches dem Fahrerlenkmoment über den EPS-Aktuator überlagert wird (EPS = „Electric Power Steering").There in steering torque superposition steering the additional steering angle or difference steering angle Δδ is not decoupled from the driver's steering angle can be adjusted, this must first in an additional steering torque Mzus be converted to the driver steering torque over the EPS actuator superimposed becomes (EPS = "Electric Power Steering ").
  • Für die Umwandlung des Differenzlenkwinkels in ein Zusatzlenkmoment für eine Übersteuerfunktion eignen sich die folgenden Ausgestaltungen:
    • 1. Kleine Differenzlenkwinkel sollten nicht in Zusatzlenkmomente umgewandelt werden, da sonst kleinste Lenkradwinkelabweichungen des Fahrers sofort zu störenden Zusatzlenkmomenten seitens des EPS-Systems führen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer toten Zone erreicht werden. Damit wird ein Differenzlenkwinkelband und damit auch ein für den Fahrer fühlbares Lenkradwinkelband geschaffen, in dem kleine Ungenauigkeiten bei dem Lenken eines Fahrzeugs in einer beginnenden Übersteuersituation toleriert werden, ohne dass Lenkmomenteingriffe stattfinden.
    • 2. Aus Sicherheitsgründen kann das vom EPS-System erzeugte Zusatzlenkmoment bei großen Werten auf einen Maximalwert Mzusmax begrenzt werden. In Versuchen erwies sich ein Maximalwert zwischen 5 Nm und 7 Nm als geeignet.
    • 3. Ein von der Querbeschleunigung ay abhängiges Zusatzlenkmoment Mzus verbessert das Lenkgefühl beim Übergang auf andere Reibwerte. Beispielsweise kann dies über eine Kennlinie erfolgen, welche bei ansteigenden Querbeschleunigungen das Zusatzlenkmoment anhebt. Eine solche Kennlinie ist in 1 dargestellt. Dabei ist in Abszissenrichtung die auf das Fahrzeug wirkende Querbeschleunigung ay (in Einheiten m/s) und in Ordinatenrichtung ein Multiplikationsfaktor MULT aufgetragen. Mit diesem Multiplikationsfaktor wird das ermittelte Zusatzlenkmoment multipliziert.
    • 4. Um das Zusatzlenkmoment zu glätten, kann eine Mittelwertbildung über zwei oder mehrere Rechenzyklen eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich ein weicheres, d.h. zeitlich gleichmäßigeres, Zusatzlenkmoment mit einer nur geringen Phasenverschiebung, d.h. es ergibt sich ein nur geringer zeitlicher Verzug zwischen dem theoretisch idealen Zeitpunkt der Wirkung und der tatsächlichen Wirkung. Bei einer zu großen Phasenverschiebung könnte sich die Wirkung sogar ins Gegenteil verkehren, d.h. das Systems schwingt instabil.
    • 5. Falls der Fahrer während einer Übersteuersituation das zusätzlich aufgeschaltete Lenkmoment abzublocken versucht, d.h. bewusst dagegenlenkt, wird dieses Zusatzlenkmoment abgeschwächt oder weggenommen. Dies soll einer eventuellen Bevormundung des Fahrers entgegenwirken. Diese Fahrerreaktion wird nur in erkannten Übersteuersituationen überwacht. Dazu wird ein Fahrerblockiermoment aus der Addition des zusätzlich aufgeschalteten Zusatzlenkmoments mit einem gemessenen oder ermittelten Fahrerhandmoment berechnet. Das Fahrerblockiermoment ist aufgrund der Vorzeichenkonvention seiner Berechnungsgrößen dann gleich Null, falls der Fahrer versucht, das zusätzlich aufgeschaltete Zusatzlenkmoment vollständig zu kompensieren. Dabei weisen das Fahrerhandmoment und das Zusatzmoment entgegengesetzte Vorzeichen auf, falls der Fahrer mit seiner Lenkbewegung der vom Zusatzmoment vorgegebenen leichtgängigen Lenkrichtung nicht folgt. Ein unterer Grenzwert für das Sperrhandmoment wird über die Multiplikation des Zusatzlenkmoments mit einem Faktor zwischen 0 und 1 ausgerechnet. Ist der Betrag des Fahrerblockiermoments kleiner als der untere Grenzwert, dann blockiert der Fahrer die Bewegung des zusätzlich aufgeschalteten Lenkmoments und ein Zähler zählt die Anzahl der Rechenschritte hoch solange diese Fahrerlenkreaktion andauert. Im anderen Falle zählt der Zähler nach unten. Bei Erreichen eines maximal zulässigen Zählerstandes wird ein Blockier-Bit gesetzt. Das bedeutet anschaulich, dass der Fahrer während eines Zeitintervalls vorgegebener Länge stets gegen die vom EPS-System vorgeschlagene, d.h. leichtgängige, Lenkrichtung lenkt. Falls das Blockier-Bit gesetzt ist, wird das zusätzlich aufgeschaltete Lenkmoment mit einem Faktor multipliziert, der für eine Abschwächung des Lenkmoments kleiner als 1 ist bzw. für eine vollständige Wegnahme des Lenkmoments gleich Null ist.
    For the conversion of the differential steering angle into an additional steering torque for an override function, the following configurations are suitable:
    • 1. Small difference steering angles should not be converted into additional steering moments, as otherwise the smallest steering wheel angle deviations of the driver immediately lead to disturbing additional steering torque from the EPS system. This can be achieved, for example, by means of a dead zone. This creates a differential steering angle band and thus also a steering wheel angle band which can be felt by the driver, in which small inaccuracies in the steering of a vehicle in an incipient oversteer situation are tolerated without steering torque interventions taking place.
    • 2. For safety reasons, the additional steering torque generated by the EPS system can be limited to a maximum value Mzusmax for large values. In tests, a maximum value between 5 Nm and 7 Nm proved to be suitable.
    • 3. A dependent on the lateral acceleration ay Zusatzlenkmoment Mzus improves the Steering feel when transitioning to other coefficients of friction. For example, this can be done via a characteristic curve which raises the additional steering torque with increasing lateral accelerations. Such a characteristic is in 1 shown. In this case, the transverse acceleration ay acting on the vehicle (in units m / s - ) and in the ordinate direction a multiplication factor MULT is plotted in the abscissa direction. With this multiplication factor, the determined additional steering torque is multiplied.
    • 4. To smooth the additional steering torque, averaging over two or more calculation cycles can be used. This results in a softer, ie temporally more uniform, additional steering torque with only a slight phase shift, ie there is only a slight time delay between the theoretically ideal time of the effect and the actual effect. If the phase shift is too large, the effect could even be reversed, ie the system oscillates unstably.
    • 5. If the driver attempts to block the additionally deployed steering torque during an oversteer situation, ie deliberately deflects it, this additional steering torque is weakened or removed. This is to counteract any possible patronizing of the driver. This driver reaction is only monitored in detected oversteer situations. For this purpose, a driver blocking torque is calculated from the addition of the additionally connected additional steering torque with a measured or determined driver's manual torque. Due to the sign convention of its calculation variables, the driver blocking torque is then equal to zero if the driver attempts to completely compensate for the additionally applied additional steering torque. In this case, the driver's manual torque and the additional torque on opposite signs, if the driver does not follow with his steering movement of the additional torque predetermined smooth steering direction. A lower limit value for the locking hand torque is calculated by multiplying the additional steering torque by a factor between 0 and 1. If the amount of driver blocking torque is less than the lower limit, then the driver blocks the movement of the additionally applied steering torque and a counter counts the number of calculation steps high as long as this driver steering reaction continues. Otherwise, the counter counts down. When a maximum permissible counter reading is reached, a blocking bit is set. This means clearly that the driver always steers against the suggested by the EPS system, ie smooth, steering direction during a time interval of predetermined length. If the blocking bit is set, the additionally applied steering torque is multiplied by a factor which is less than 1 for a weakening of the steering torque or equal to zero for a complete removal of the steering torque.
  • Durch die beschriebene Übersteuerlenkassistenzfunktion wird der Fahrer motiviert, rechtzeitig und angemessen gegenzulenken. Außerdem kann der Fahrer eine sich aufbauende, durch seine Lenkvorgabe jedoch nicht gewollte, Gierbewegung des Fahrzeugs beherrschen und kontrolliert reduzieren, so dass das Fahrzeug stets gierstabil bleibt. Damit bleibt das Fahrzeug selbst bei dynamischen Übersteuersituationen stets lenk- und beherrschbar.By the described oversteer steering assist function the driver is motivated to counteract in a timely and appropriate manner. Furthermore However, the driver can build an up, but by his steering target unwanted, yaw movement of the vehicle dominate and controlled reduce, so that the vehicle always remains greed stable. This remains the vehicle always in dynamic oversteer situations always Steerable and manageable.
  • Im folgenden wird auf die Ermittlung des Differenzlenkwinkels bzw. Zusatzlenkwinkels eingegangen. Aus diesem Differenzlenkwinkel wird das zuvor beschriebene Zusatzlenkmoment ermittelt.in the The following is based on the determination of the difference in steering angle or Additional steering angle received. From this difference steering angle is determines the additional steering torque described above.
  • Hohe ermittelte Differenzlenkwinkel können beispielsweise über eine nichtlineare Kennlinie abgeschwächt werden, bevor diese in ein Zusatzlenkmoment umgerechnet werden. Damit kann der Fahrer mit seiner Lenkbewegung dem vom EPS vorgegebenen Zusatzmoment folgen, ohne mehrmals am Lenkrad umgreifen zu müssen. Das vorgegebene Zusatzmoment bleibt damit für den Fahrer beherrschbar, indem es auf beherrschbare Werte abgeschwächt wird. Die Verwendung einer anpassbaren nichtlinearen Kennlinie ermöglicht eine flexible Applikation des Lenkgefühls in Übersteuersituationen. Eine für diesen Verwendungszweck ausreichende nichtlineare Kennlinie kann durch zwei Geraden realisiert werden, wie sie beispielsweise in 2 dargestellt ist. Dort ist in Abszissenrichtung der noch nicht abgeschwächte, normierte Differenzlenkwinkel eingetragen. Dabei handelt es sich um eine normierte Größe, d.h. der Differenzlenkwinkel wird durch den maximal möglichen Differenzlenkwinkel dividiert und damit ergeben sich Werte für die normierte Größe zwischen 0 und 1. In Ordinatenrichtung ist der abgeschwächte normierte Differenzlenkwinkel aufgetragen. Auch dort handelt es sich um eine auf den maximal möglichen Differenzlenkwinkel normierte Größe. In 2 ist erkennbar, dass bis zu einem Wert von 0.08 keine Anschwächung stattfindet, denn dort ist die in Ordinatenrichtung aufgetragene Ausgangsgröße (= abgeschwächter Differenzlenkwinkel) gleich der in Abszissenrichtung aufgetragenen Eingangsgröße. Für Abszissenwerte, welche größer als 0.08 sind, findet jedoch eine starke Abschwächung statt, beispielsweise wird der maximal mögliche normierte Differenzlenkwinkel mit dem Wert 1 auf den Wert 0.116 abgeschwächt.High determined differential steering angle can be attenuated for example via a non-linear characteristic before they are converted into an additional steering torque. This allows the driver to follow the additional torque given by the EPS with his steering movement without having to grasp the steering wheel several times. The specified additional torque thus remains manageable for the driver, as it is attenuated to manageable values. The use of an adaptable non-linear characteristic enables a flexible application of the steering feel in oversteer situations. A non-linear characteristic which is sufficient for this purpose can be realized by two straight lines, as described, for example, in US Pat 2 is shown. There is entered in the abscissa of not yet weakened, normalized differential steering angle. This is a normalized quantity, ie the difference steering angle is divided by the maximum possible difference steering angle and thus results in values for the normalized variable between 0 and 1. In the ordinate direction the attenuated normalized difference steering angle is plotted. Again, it is a normalized to the maximum possible deflection angle size. In 2 It can be seen that no attenuation takes place up to a value of 0.08, because there the output quantity plotted in the ordinate direction (= attenuated difference steering angle) is equal to the input quantity plotted in the abscissa direction. For abscissa values which are greater than 0.08, however, a strong attenuation takes place, for example, the maximum possible normalized difference steering angle with the value 1 is reduced to the value 0.116.
  • Der maximal mögliche Differenzlenkwinkel ist vor allem abhängig von der Lenkgetriebeübersetzung. Bei einer Lenkgetriebeübersetzung von 16 wird ein Übersteuerkonekturlenkradwinkel von bis zu ca. 110° linear weitergegeben. Größere Übersteuerkonekturlenkradwinkel werden auf maximal 110° begrenzt, so dass der Fahrer dem EPS-Übersteuerlenkeingriff ohne am Lenkrad Umzugreifen folgen kann.The maximum possible difference steering angle is mainly dependent on the steering gear ratio. With a steering gear ratio of 16, an oversteer steering wheel angle of up to about 110 ° linear. Larger oversteer steering wheel angles are limited to a maximum of 110 ° so that the driver can follow the EPS oversteer steering engagement without having to engage the steering wheel.
  • Abhängig von dem Quotient von Lenkwinkelgeschwindigkeit und Lenkwinkel kann ebenfalls eine Verstärkung bzw. Abschwächung des berechneten Differenzlenkwinkels erfolgen. Bei einem positiven Quotienten wird der Differenzlenkwinkel abgeschwächt, bei einem negativen Quotienten verstärkt. Dadurch wird erreicht, dass der daraus resultierende Lenkmomenteingriff der Übersteuerassistenzfunktion rechtzeitige und deutliche Hinweise liefert.Depending on The quotient of steering angle speed and steering angle can also a reinforcement or weakening the calculated difference steering angle. With a positive quotient the difference steering angle is attenuated, with a negative quotient strengthened. Thereby is achieved that the resulting steering torque intervention the oversteer assistance function timely and provides clear indications.
  • Das bedeutet anschaulich folgendes: Weisen der Differenzlenkwinkel und die Lenkwinkelgeschwindigkeit gleiche Vorzeichen auf, d.h. es liegt ein positiver Quotient vor, dann kann der Differenzlenkwinkel leicht abgeschwächt werden, da die gelenkten Räder sich schon in die richtige Richtung bewegen. Bei unterschiedlichen Vorzeichen, d.h. bei einem negativen Quotienten, kann der Differenzlenkwinkel (in Abhängigkeit von der Gierratenabweichung) angehoben werden, damit die Gegenlenkbewegung rascher eingeleitet wird.The clearly means the following: Assign the difference steering angle and the steering angle velocity has the same sign, i. it lies a positive quotient, then the difference steering angle can be easily attenuated be as the steered wheels already moving in the right direction. At different Sign, i. at a negative quotient, the difference steering angle (dependent on raised by the yaw rate deviation), so that the counter-steering movement is initiated more quickly.
  • Außerdem wird das Zusatzlenkmoment abgeschwächt, falls ein schnell reagierender Fahrer schon selbsttätig sowohl in die richtige Richtung als auch schnell gegenlenkt. Damit keine Unstetigkeiten im Differenzlenkwinkelverlauf auftreten, können diese Anpassungen kontinuierlich durchgeführt werden.In addition, will the additional steering torque is weakened, if a fast reacting driver already both automatically in the right direction as well as quickly counteracts. So no Discontinuities occur in the Differenzlenkwinkelverlauf, these can Adjustments are made continuously.
  • Auch bei höheren Lenkwinkelgeschwindigkeiten bzw. Lenkradwinkelgeschwindigkeiten kann der stabilisierende Lenkeingriff abgeschwächt werden. Damit wird ein Aufschwingen des Fahrzeugs bei losgelassener Lenkung durch die aktiven Differenzlenkwinkel und somit auch die Lenkmomente abgeschwächt. Beim Loslassen des Lenkrads fehlt die Sollvorgabe durch den Fahrer. Falls eine große Differenz zwischen der Soll- und Ist-Gierrate vorhanden ist (d.h. das Fahrzeug übersteuert hinreichend stark), wirkt sich dies auf den Differenzlenkwinkel aus, so dass ein Zusatzlenkmoment entstehen würde, das bei losgelassener Lenkung die Fahrsituation verschlechtern könnte. Als Folge könnte sich ein ungewolltes Aufschwingen einstellen oder ein scheinbarer, sich ständig ändernder Sollgierratenzustand, da dieser eine Funktion des EPS-Moments ist.Also at higher Steering angular velocities or steering wheel angular velocities The stabilizing steering intervention can be weakened. This will be one Swinging of the vehicle with released steering through the active Differential steering angle and thus also the steering torque attenuated. At the Letting go of the steering wheel is missing the target specification by the driver. If a big Difference between the desired and actual yaw rate is present (i.e. the vehicle oversteers sufficiently strong), this affects the difference steering angle out, so that an additional steering torque would arise, which when released Steering could worsen the driving situation. As a result, could to set an unwanted swing or an apparent, yourself constantly changing Target yaw rate condition, since this is a function of the EPS moment.
  • Falls der Fahrer die Lenkung während dem Übersteuermanöver loslässt, kann die Lenkradwinkelgeschwindigkeit sehr hoch werden, wenn ein hohes stabilisierendes Zusatzlenkmoment am Lenkrad wirkt. Durch Erkennung dieses Zustandes und der rechtzeitigen Wegnahme des Zusatzlenkmoments kann erreicht werden, dass der Fahrer stets mit beherrschbaren Lenkradgeschwindigkeiten konfrontiert wird, so dass er in diesem Fall wieder in die Lenkung eingreifen kann, ohne sich zu verletzen. Eine Möglichkeit der Realisierung besteht darin, die aktuelle Lenkradwinkelgeschwindigkeit mit einer unteren und einer oberen Lenkradwinkelgeschwindigkeitsgrenze zu vergleichen. Eine Reduzierung des Zusatzlenkmoments erfolgt dann, wenn dieses höher als die untere Lenkradwinkelgeschwindigkeitsgrenze ist. Liegt die Lenkradwinkelgeschwindigkeit zwischen der unteren und der oberen Lenkradwinkelgeschwindigkeitsgrenze, dann wird der bisher errechnete Differenzlenkwinkel mit einem insbesondere zwischen 0 und 1 liegenden Faktor multipliziert. Für Lenkradwinkelgeschwindigkeiten oberhalb der oberen Lenkradwinkelgeschwindigkeitsgrenze wird das Zusatzlenkmoment vollständig unterdrückt. Es kann für diesen Fall auch erforderlich sein, den Faktor auf negative Werte zu erweitern, um im Extremfall ein lenkradbewegungshemmendes Zusatzlenkmoment zu erzeugen.If the driver's steering during the oversteer maneuver lets go, can the steering wheel angular velocity become very high when a high stabilizing additional steering torque acts on the steering wheel. By detection This condition and the timely removal of the additional steering torque can be achieved that the driver always with manageable steering wheel speeds is confronted, so that he intervene in this case again in the steering can, without hurting yourself. A possibility of realization consists in the current steering wheel angular velocity with a lower and upper steering wheel angular velocity limit to compare. A reduction of the additional steering torque is then if this is higher than the lower steering wheel angular speed limit. Is that lying Steering wheel angular velocity between the lower and the upper Steering wheel angular velocity limit, then the previously calculated Differential steering angle with a particular between 0 and 1 lying Multiplied factor. For Steering wheel angular velocities above the upper steering wheel angular velocity limit the additional steering torque is completed suppressed. It can be for In this case also be required, the factor on negative values to extend, in extreme cases, a steering wheel motion-inhibiting additional steering torque to create.
  • Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3 dargestellt. Nach dem Start des Verfahrens in Block 300 wird in Block 301 abgefragt, ob ein bzgl. der Hochachse des Fahrzeugs instabiler Fahrzustand, insbesondere ein übersteuernder Fahrzustand, vorliegt. Lautet die Antwort „Nein" (in 3 stets mit „n" gekennzeichnet), dann wird zu Block 300 zurückverzweigt. Lautet die Antwort dagegen „Ja" (in 3 stets mit „y" gekennzeichnet), dann wird in Block ein Zusatzlenkwinkel Δδ ermittelt und daraus wird in Block 303 ein fahrerunabhängiges Zusatzlenkmoment Mzus ermittelt, welches dem vom Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachten Handmoment überlagert wird.The course of the method according to the invention is in 3 shown. After starting the procedure in block 300 will be in block 301 queried whether there is an unstable driving state with respect to the vertical axis of the vehicle, in particular an oversteering driving state. If the answer is "No" (in 3 always marked with "n"), then becomes block 300 branches back. If the answer is "Yes" (in 3 always marked with "y"), then an additional steering angle Δδ is determined in block and from this is in block 303 determines a driver-independent additional steering torque Mzus, which is superimposed on the applied by the driver on the steering wheel manual torque.
  • Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 4 dargestellt. Dabei kennzeichnet Block 400 Sensormittel. Dieser Block beinhaltet beispielsweise einen Gierratensensor zur Erfassung der Ist-Gierrate. Die Ausgangssignale von Block 400 werden an die Erfassungsmittel 401 weitergeleitet, in denen die Erfassung des Vorliegens eines bzgl. der Hochachse instabilen Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs erfolgt. In Block 401 erfolgt auch die Ermittlung fahrerunabhängiges Lenkradmoments, welches das Lenkrad in diejenige Drehrichtung, in welche eine Lenkbewegung zu einer Abschwächung oder Behebung des instabilen Fahrzustands führt, leichtgängiger als in die entgegengesetzte Drehrichtung macht. Dieses Lenkradmoment wird in den Aktuatormitteln 402 auf das Lenkrad 403 aufgebracht.The structure of the device according to the invention is in 4 shown. This characterizes Block 400 Sensor means. This block includes, for example, a yaw rate sensor for detecting the actual yaw rate. The output signals of block 400 become to the detection means 401 forwarded, in which the detection of the presence of a respect to the vertical axis unstable driving condition of the motor vehicle takes place. In block 401 also takes the determination driver independent steering wheel torque, which makes the steering wheel in the direction of rotation in which a steering movement leads to a weakening or remedy the unstable driving condition, smoother than in the opposite direction of rotation. This steering wheel torque is in the actuator means 402 on the steering wheel 403 applied.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs, – bei dem das Vorliegen eines instabilen Fahrzustands des Kraftfahrzeugs erfasst wird (301), dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Vorliegen des instabilen Fahrzustands ein fahrerunabhängiges Lenkradmoment (Mzus) aufgebracht wird, welches das Lenkrad (403) in diejenige Drehrichtung, in welche eine Lenkbewegung zu einer Abschwächung oder Behebung des instabilen Fahrzustands führt, leichtgängiger als in die entgegengesetzte Drehrichtung macht.Method for stabilizing a motor vehicle, - in which the presence of an unstable driving state of the motor vehicle is detected (301), characterized in that depending on the presence of the unstable driving state, a driver-independent steering wheel torque (Mzus) is applied, which the steering wheel ( 403 ) in the direction of rotation, in which a steering movement leads to a weakening or elimination of the unstable driving condition, makes smoother than in the opposite direction of rotation.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem instabilen Fahrzustand um einen übersteuernden Fahrzustand handelt.Method according to claim 1, characterized in that that the unstable driving state is an oversteering Driving state is.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein übersteuernder Fahrzustand dann als vorliegend erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen der Soll-Gierrate und der Ist-Gierrate des Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.Method according to claim 2, characterized in that that an oversteer Driving condition is then recognized as present when the deviation between the desired yaw rate and the actual yaw rate of the motor vehicle exceeds a predetermined threshold.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – abhängig vom Vorliegen des instabilen Fahrzustands ein dem durch den Fahrer eingestellten Lenkwinkel zu überlagernder Zusatzlenkwinkel (Δδ) ermittelt wird und – abhängig vom Zusatzlenkwinkel (Δδ) das fahrerunabhängige Lenkradmoment (Mzus) ermittelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that - depending on Presence of the unstable driving condition according to the one set by the driver Steering angle to be superimposed Additional steering angle (Δδ) determined will and - depending on Additional steering angle (Δδ) the driver-independent steering wheel torque (Mzus) is determined.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, das der ermittelte Zusatzlenkwinkel (Δδ) einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, kein fahrerunabhängiges Lenkmoment (Mzus) ermittelt wird oder dem fahrerunabhängigen Lenkradmoment (Mzus) der Wert Null zugewiesen wird.Method according to claim 4, characterized in that that for the case where the determined additional steering angle (Δδ) falls below a predetermined threshold value, no driver-independent Steering torque (Mzus) is determined or the driver-independent steering wheel torque (Mzus) is assigned the value zero.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment (Mzus) auf einen Maximalwert (Mzusmax) begrenzt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the driver independent Steering wheel torque (Mzus) is limited to a maximum value (Mzusmax).
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment (Mzus) zusätzlich von der Querbeschleunigung (ay) abhängt.Method according to claim 1, characterized in that that the driver independent Steering wheel torque (Mzus) in addition depends on the lateral acceleration (ay).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment (Mzus) über eine Kennlinie von der Querbeschleunigung (ay) abhängt, wobei die Kennlinie wenigstens einen Bereich aufweist, in dem mit wachsender Querbeschleunigung (ay) das fahrerunabhängige Lenkradmoment (Mzus) ebenfalls anwächst.Method according to claim 7, characterized in that that the driver independent Steering wheel torque (Mzus) via a characteristic depends on the lateral acceleration (ay), where the characteristic has at least one region in which with increasing Lateral acceleration (ay) the driver-independent steering wheel torque (Mzus) also grows.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment weggenommen wird, wenn der Fahrer eine Lenkbewegung in die schwergängigere Richtung des Lenkrads durchführt und diese Lenkbewegung wenigstens eine vorgegebene Wegnahmebedingung erfüllt.Method according to claim 1, characterized in that that the driver independent Steering wheel torque is removed when the driver makes a steering movement in the heavier Direction of the steering wheel performs and this steering movement meets at least one predetermined take-off condition.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegnahmebedingungen umfassen, dass das aus der Überlagerung des fahrerunabhängigen Lenkradmoments (Mzus) und des vom Fahrer aufgebrachten Lenkradmoments resultierende Lenkradmoment einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.Method according to claim 9, characterized in that that the withdrawal conditions include that from the overlay of the driver independent Steering wheel torque (Mzus) and the steering wheel torque applied by the driver resulting steering wheel torque falls below a predetermined threshold.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, das der Schwellenwert während eines Zeitintervalls vorgegebener Länge durch das resultierende Lenkradmoment unterschritten sein muss.Method according to claim 10, characterized in that that the threshold during a time interval of predetermined length by the resulting Steering wheel torque must be below.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrerunabhängige Lenkradmoment (Mzus) abgeschwächt oder zurückgenommen wird, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads (403) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.A method according to claim 1, characterized in that the driver-independent steering wheel torque (Mzus) is attenuated or withdrawn when the angular velocity of the steering wheel ( 403 ) exceeds a predetermined threshold.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem instabilen Fahrzustand um einen bzgl. der Hochachse des Kraftfahrzeugs instabilen Fahrzustand handelt.Method according to claim 1, characterized in that that it is in the unstable driving condition with respect to the vertical axis the vehicle is unstable driving condition.
  14. Vorrichtung zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs, enthaltend – Erfassungsmittel (401) zur Erfassung des Vorliegens eines instabilen Fahrzustands des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin – Aktuatormittel (402) zur Aufbringung eines fahrerunabhängigen Lenkradmoments auf das Lenkrad (403), mit denen abhängig vom Vorliegen des instabilen Fahrzustands ein fahrerunabhängiges Lenkradmoment aufgebracht wird, welches das Lenkrad in diejenige Drehrichtung, in welche eine Lenkbewegung zu einer Abschwächung oder Behebung des instabilen Fahrzustands führt, leichtgängiger als in die entgegengesetzte Drehrichtung macht, vorhanden sind.Device for stabilizing a motor vehicle, comprising - detection means ( 401 ) for detecting the presence of an unstable driving state of the motor vehicle, characterized in that further - actuator means ( 402 ) for applying a driver-independent steering wheel torque to the steering wheel ( 403 ), with which, depending on the presence of the unstable driving state, a driver-independent steering wheel torque is applied, which makes the steering wheel in the direction in which a steering movement leads to a weakening or remedy the unstable driving condition, smoother than in the opposite direction of rotation, are present.
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