DE102007000655A1

DE102007000655A1 - Verfahren zur Steigerung der Agilität und der Fahrsicherheit bei einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007000655A1
Application number: DE200710000655
Authority: DE
Inventors: Uwe Wohanka; Andreas Thies; Stephan Pollmeyer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-05-14

Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Steigerung der Agilität und der Fahrsicherheit während eines Spurwechsels von einer Fahrspur mit geringer Bodenhaftung auf eine Fahrspur mit einer höheren Bodenhaftung bei einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Torque Vectoring-System und eine Aktivlenkung, wird nach dem Beginn des Spurwechsels mittels der Aktivlenkung ein Schräglaufwinkel eingestellt, bei dem die Seitenkraft an den Rädern nahezu maximal ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steigerung der Agilität und der Fahrsicherheit während eines Spurwechsels von einer Fahrspur mit geringer Bodenhaftung auf eine Fahrspur mit einer höheren Bodenhaftung bei einem Kraftfahrzeug umfassend ein Torque Vectoring-System und eine Aktivlenkung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugachsen bekannt, die ein Überlagerungsgetriebe und einen Elektromotor aufweisen. Bei derartigen Systemen kann eine Torque Vectoring Funktion, nämlich die Verschiebung von Moment von einem Rad der Achse auf das andere Rad, dargestellt werden.
Beispielsweise ist aus der DE 10 2005007650 A1 der Anmelderin ein Differenzialgetriebe eines Fahrzeugs zum Verteilen eines Antriebsmoments in Fahrzeugquerrichtung zwischen zwei Rädern einer antreibbaren Fahrzeugquerachse bekannt. Hierbei wird das Antriebsmoment einer Getriebeeingangswelle mit einem vordefinierten Verteilungsgrad zwischen zwei jeweils mit der Getriebeeingangswelle wirkverbundenen Getriebeausgangswellen verteilt; die Getriebeausgangswellen stehen jeweils mit einem der Räder einer Fahrzeugquerachse in Wirkverbindung und sind über eine Getriebeeinrichtung miteinander wirkverbunden. Bei dem bekannten Differentialgetriebe ist die Getriebeeinrichtung derart mit einer Drehmoment erzeugenden Antriebsquelle, d. h. mit einem Elektromotor verbunden, dass der vordefinierte Verteilungsgrad in Abhängigkeit des Drehmoments der Antriebsquelle veränderbar ist.
Derartige Torque Vectoring-Systeme ermöglichen durch die variable Verteilung von Antriebskräften zu kurveninneren bzw. kurvenäußeren Rädern die Erzeugung von ausdrehenden bzw. eindrehenden Giermomenten um die Hochachse des Fahrzeugs und können somit zur Vermeidung von Schleuderunfällen und zur Verbesserung der Fahrzeugstabilität eingesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik sind Aktivlenkungen bekannt; durch eine Aktivlenkung kann dem Lenkwinkel, der über das Lenkrad vom Fahrer eingestellt wird, ein zusätzlicher Lenkwinkel überlagert werden, wodurch situationsabhängig ein aktiver Eingriff in die Fahrdynamik realisiert werden kann.
Ein Spurwechsel, bei dem das Fahrzeug von einer Fahrspur mit geringer Bodenhaftung (mue low-Fahrspur) auf eine Fahrspur mit einer höheren Bodenhaftung (mue high-Fahrspur) wechselt, ist eine typische Unfallursache. Wenn der Fahrer einen schnellen Spurwechsel durchführen möchte, beispielsweise um ein Hindernis zu umfahren, so neigt der nicht versierte Normalfahrer zu einem Überreißen des Lenkrads, da das Fahrzeug dem Fahrerwunsch nach einem schnellen Spurwechsel aufgrund der schlechten Bodenhaftung der aktuellen Fahrspur nicht unmittelbar folgen kann. Wenn das Fahrzeug auf die Fahrspur mit einer höheren Bodenhaftung kommt nehmen die Seitenkräfte an den Rädern aufgrund der besseren Bodenhaftung sprunghaft zu. Da der Normalfahrer mit dieser Extremsituation überfordert ist, lenkt er in der Regel zu spät gegen, so dass das Fahrzeug über die Fahrspur mit der höheren Bodenhaftung hinaus fährt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steigerung der Agilität und der Fahrsicherheit während eines Spurwechsels von einer Fahrspur mit geringer Bodenhaftung auf eine Fahrspur mit einer höheren Bodenhaftung bei einem Kraftfahrzeug umfassend ein Torque Vectoring-System und eine Aktivlenkung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Verfahren vorgeschlagen, im Rahmen dessen nach dem Beginn des Spurwechsels mittels der Aktivlenkung ein Schräglaufwinkel eingestellt wird, bei dem die Seitenkraft an den Rädern nahezu maximal ist; durch diese Vorgehensweise sinkt zudem der Lenkaufwand des Fahrers. Die Seitenkraft wird dabei nach einer an sich bekannten Berechnungsmethode optimal genutzt.
Des weiteren wird vorgeschlagen, die Aktivlenkung mit dem Torque Vectoring-System zu koppeln, wobei zusätzlich zum Einstellen des Schräglaufwinkels, bei dem die Seitenkraft an den Rädern maximal ist, über die Aktivlenkung beim Einleiten des Spurwechsels mittels des Torque Vectoring-Systems mehr Antriebsmoment zum kurvenäußeren Rad der Hinterachse geleitet, wodurch das Fahrzeug durch das zusätzlich erzeugte Giermoment um die Hochachse schneller anspricht und dem Fahrerwunsch schneller folgt.
Sobald die Vorderräder des Fahrzeugs auf die Fahrbahn mit einer höheren Bodenhaftung kommen und die Gierrate aus diesem Grunde sprunghaft ansteigt, wird der Lenkwinkel über die Aktivlenkung reduziert oder ein Lenkwinkel in die entgegengesetzte Richtung eingestellt wird, wenn dies erforderlich ist, wobei durch das Torque Vectoring-System ein größeres Antriebsmoment zum kurveninneren Rad der Hinterachse geleitet wird, so dass das Fahrzeug abgefangen und ein Ausbrechen vermieden wird.
Die Erfassung einer derartigen Situation kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass über einen Gierratensensor die aktuelle Gierrate erfasst und mit einem Sollwert verglichen wird, der sich z. B. als Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel ergibt. Wenn die Differenz zwischen dem Istwert, d. h. der mittels des Gierratensensors erfassten Gierrate und dem Sollwert einen Schwellenwert überschreitet, wird das hier vorgestellte Verfahren durchgeführt. Wenn sich die erfasste Gierrate dem Sollwert nähert, wird eine Fahr bahn mit einer höheren Bodenhaftung erkannt, so dass erfindungsgemäß der Lenkwinkel über die Aktivlenkung reduziert wird und durch das Torque Vectoring-System ein größeres Antriebsmoment zum kurveninneren Rad der Hinterachse geleitet wird.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption werden Agilität und Fahrsicherheit erhöht, wobei gleichzeitig der Lenkaufwand für den Fahrer reduziert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005007650 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Steigerung der Agilität und der Fahrsicherheit während eines Spurwechsels von einer Fahrspur mit geringer Bodenhaftung auf eine Fahrspur mit einer höheren Bodenhaftung bei einem Kraftfahrzeug umfassend ein Torque Vectoring-System und eine Aktivlenkung, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beginn des Spurwechsels mittels der Aktivlenkung ein Schräglaufwinkel eingestellt wird, bei dem die Seitenkraft an den Rädern nahezu maximal ist.
Verfahren zur Steigerung der Agilität und der Fahrsicherheit während eines Spurwechsels von einer Fahrspur mit geringer Bodenhaftung auf eine Fahrspur mit einer höheren Bodenhaftung bei einem Kraftfahrzeug umfassend ein Torque Vectoring-System und eine Aktivlenkung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Einstellen des Schräglaufwinkels über die Aktivlenkung, beim Einleiten des Spurwechsels mittels des Torque Vectoring-Systems mehr Antriebsmoment zum kurvenäußeren Rad der Hinterachse geleitet, wodurch das Fahrzeug durch das zusätzlich erzeugte Giermoment um die Hochachse schneller anspricht und dem Fahrerwunsch schneller folgt.
Verfahren zur Steigerung der Agilität und der Fahrsicherheit während eines Spurwechsels von einer Fahrspur mit geringer Bodenhaftung auf eine Fahrspur mit einer höheren Bodenhaftung bei einem Kraftfahrzeug umfassend ein Torque Vectoring-System und eine Aktivlenkung, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sobald die Vorderräder des Fahrzeugs auf die Fahrbahn mit einer höheren Bodenhaftung kommen und die Gierrate aus diesem Grunde sprunghaft ansteigt, der Lenkwinkel über die Aktivlenkung reduziert oder ein Lenkwinkel in die entgegengesetzte Richtung eingestellt wird, wobei durch das Torque Vectoring-System ein größeres Antriebsmoment zum kurveninneren Rad der Hinterachse geleitet wird, so dass das Fahrzeug abgefangen und ein Ausbrechen vermieden wird.
Verfahren zur Steigerung der Agilität und der Fahrsicherheit während eines Spurwechsels von einer Fahrspur mit geringer Bodenhaftung auf eine Fahrspur mit einer höheren Bodenhaftung bei einem Kraftfahrzeug umfassend ein Torque Vectoring-System und eine Aktivlenkung, nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Gierratensensor die aktuelle Gierrate als Istwert erfasst und mit einem Sollwert verglichen wird, wobei, wenn die Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert einen Schwellenwert überschreitet, das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchgeführt wird, wobei, wenn sich die erfasste Gierrate dem Sollwert nähert, eine Fahrbahn mit einer höheren Bodenhaftung erkannt wird.