DE102007050188A1 - Vehicle stabilizing method for use in commercial vehicle e.g. tractor, during brake application, involves determining actual steering moment, calculating target steering moment, and initiating adjustment moment - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, während eines Bremsvorgangs.The The present invention relates to a method for stabilizing a Vehicle, in particular a commercial vehicle, during a Braking.
Die Fahrstabilität eines Fahrzeugs ist für die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort vor allem bei Grenzsituationen von besonderer Bedeutung. Dies gilt in besonderem Maße für Bremsvorgänge mit großen Verzögerungen bzw. großen negativen Beschleunigungen, bei denen das Fahrzeug bereits durch relativ kleine Störungen einen Querversatz bezüglich seiner Geradeausfahrt erfährt. Bei starken Verzögerungen können außerdem am Lenkrad relativ große Lenkmomente entstehen, denen der Fahrer entgegenwirken muss, um den gefährlichen Querversatz des Fahrzeugs zu vermeiden. Bei Nutzfahrzeugen ist die Gefahr eines Querversatzes bei starken Verzögerungen erhöht, da das Fahrwerk bzw. der Rahmen des Nutzfahrzeugs eine vergleichsweise große Elastizität aufweist, wodurch es bei großen Verzögerungen zu Relativbewegungen zwischen Rahmen und Lenkkinematik kommen kann. Bei einer Vollbremsung aus einer hohen Geschwindigkeit kann es bei Nutzfahrzeugen zu einem Querversatz von mehreren Metern relativ zu einer Sollbahn führen. Insbesondere kann das Nutzfahrzeug so bei einer üblichen Straße während des Bremsvorgangs die Fahrspur wechseln und insbesondere auf die Gegenspur geraten. Während ein ABS-Bremssystem bei einem Bremsvorgang grundsätzlich die Lenkbarkeit des Fahrzeugs gewährleistet, kann es das Fahrzeug hinsichtlich eines Querversatzes sowie hinsichtlich der am Lenkrad auftretenden Lenkmomente nur begrenzt stabilisieren.The Driving stability of a vehicle is for driving safety and the ride comfort especially in borderline situations of special Importance. This is especially true for braking with big delays or big ones negative accelerations, where the vehicle is already through relatively small perturbations with respect to a transverse offset learns his straight ahead. With strong delays can also be relatively large on the steering wheel Steering moments arise, which the driver must counteract to to avoid the dangerous lateral offset of the vehicle. For commercial vehicles, there is a risk of transverse misalignment in the event of severe delays increased, since the chassis or the frame of the commercial vehicle has a comparatively high elasticity, which makes it to relative movements for large delays between frame and steering kinematics can come. In a full braking From a high speed, it can be a commercial vehicle Transverse misalignment of several meters relative to a desired path lead. Especially The commercial vehicle can do so at a usual street during the braking process change the lane and in particular get in the opposite direction. While an ABS braking system in a braking operation basically the steerability of Vehicle ensures it can the vehicle in terms a transverse offset and in terms of occurring on the steering wheel Only limited stabilization of steering moments.
Aus
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Verfahren, das während eines Bremsvorgangs eine Stabilisierung des Fahrzeugs bewirkt, eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Wirkungsweise bzw. durch eine erhöhte Stabilisierungswirkung auszeichnet.The The present invention addresses the problem of for a procedure that during a braking process a stabilization of the vehicle causes to indicate an improved embodiment, which in particular by an improved mode of action or characterized by an increased stabilizing effect.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the subject of the independent claim. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Stelleinrichtung zur Kompensation einer Abweichung zwischen einem Ist-Lenkmoment und einem Soll-Lenkmoment zu betätigen. Die Stelleinrichtung leitet dabei ein diese Abweichung reduzierendes Stellmoment in das Lenksystem des Fahrzeugs ein. Die Erfindung nutzt hierbei die Überlegung, dass letztlich die Abweichung zwischen Ist-Lenkmoment und Soll-Lenkmoment zum Querversatz des Fahrzeugs während des Bremsvorgangs führt. Durch die Reduzierung dieser Abweichung mittels der mit der Stelleinrichtung in das Lenksystem eingeleiteten Stellmomente lässt sich somit der Querversatz des Fahrzeugs reduzieren, was die Fahrstabilität des Fahrzeugs während des Bremsvorgangs entsprechend erhöht. Die vorgeschlagene Vorgehensweise hat außerdem zur Folge, dass am Lenkrad keine überhöhten Lenkmomente auftreten, denen der Fahrer entgegenwirken muss. Hierdurch wird der Fahrkomfort und letztlich die Fahrsicherheit erheblich erhöht.The Invention is based on the general idea, the adjusting device to compensate for a deviation between an actual steering torque and to actuate a desired steering torque. The adjusting device initiates this adjusting torque reducing this deviation in the Steering system of the vehicle. The invention uses the consideration, that ultimately the deviation between actual steering torque and target steering torque leads to the transverse offset of the vehicle during the braking process. By reducing this deviation by means of the adjusting device in the steering system introduced control moments can be thus reducing the lateral offset of the vehicle, resulting in driving stability of the vehicle during the braking process increased accordingly. The proposed approach also has the consequence that on the steering wheel no excessive steering moments occur, which the driver must counteract. As a result, the ride comfort and ultimately driving safety significantly increased.
Beim erfindungsgemäßen Stabilisierungsverfahren werden zunächst ein Ist-Lenkmoment und ein Soll-Lenkmoment bestimmt. Daraus kann eine Soll-Ist-Abweichung der Lenkmomente ermittelt werden. In Abhängigkeit dieser Soll-Ist-Abweichung kann eine Stelleinrichtung betätigt werden, und zwar so, dass mittels dieser Stelleinrichtung ein Stellmoment in ein Lenksystem des Fahrzeuges eingeleitet wird, welches die zuvor bestimmte Soll-Ist-Abweichung reduziert und im Idealfall kompensiert. Hierdurch wird beim Bremsvorgang automatisch ein vom Fahrer unabhängiges zusätzliches Stellmoment in das Lenksystem eingeleitet, das den möglichen Querversatz des Fahrzeugs reduziert.At the Stabilization method of the invention initially determined an actual steering torque and a target steering torque. From this, a desired-actual deviation of the steering torques can be determined. Depending on this target-actual deviation, an adjusting device be actuated, in such a way that by means of this adjusting device a control torque is introduced into a steering system of the vehicle, which reduces the previously determined target-actual deviation and in Ideally compensated. This will automatically during braking an independent from the driver additional actuating torque introduced into the steering system, the possible transverse offset reduced the vehicle.
Bei der Stelleinrichtung kann es sich grundsätzlich um einen bei einer Servolenkung ohnehin vorhandenen Servomotor handeln. Bevorzugt handelt es sich bei der Stelleinrichtung jedoch um einen zusätzlich zu einem solchen Servomotor vorhandenen Aktuator.The adjusting device can basically be a servo motor which is present in any case in a power steering system. Preferably, however, the adjusting device is an addition to such a servomotor existing NEN actuator.
Eine herkömmliche Servolenkung besitzt eine Eingangsseite ohne Kraftübersetzung sowie eine Ausgangsseite mit Kraftübersetzung. Die Eingangsseite umfasst das Lenkrad sowie eine Steuereinrichtung, die die mit Hilfe des Lenkrads in die Lenkung eingeleiteten Lenkmomente erfasst und in deren Abhängigkeit den Servomotor ansteuert. Dies erfolgt üblicherweise hydraulisch, kann jedoch auch elektrisch realisiert werden. Die Ausgangsseite umfasst dann den Servomotor, der beispielsweise über eine Lenkstange mit den lenkbaren Rädern gekoppelt ist. Die zur Fahrstabilisierung verwendete Stelleinrichtung kann nun optional ausgangsseitig, also zur Unterstützung des Servomotors oder eingangsseitig, also zur Unterstützung des Fahrers angeordnet sein. Bei den zur Betätigung der Stelleinrichtung herangezogenen Lenkmomenten kann es sich dementsprechend entweder um die am Lenkrad auftretenden Lenkmomente oder um die an den lenkbaren Rädern auftretenden Lenkmomente handeln.A conventional power steering has an input side without Power transmission as well as an output side with power transmission. The input side comprises the steering wheel and a control device, the introduced with the help of the steering wheel in the steering steering moments detected and depending on the servo motor controls. This is usually done hydraulically, but can also be electric will be realized. The output side then includes the servomotor, for example, via a handlebar with the steerable Wheels is coupled. The used for driving stabilization Actuator can now optional output side, so to support Servomotor or input side, so to support be arranged by the driver. In the for the operation of Adjusting device used steering torque may be accordingly either about the steering torque occurring on the steering wheel or the acting on the steerable wheels steering moments act.
Beim erfindungsgemäßen Stabilisierungsverfahren wird das Soll-Lenkmoment in Abhängigkeit von Zustandsgrößen des Fahrzeugs berechnet. Hierzu ist das jeweilige Fahrzeug mit einer entsprechenden Sensorik zur Erfassung der Fahrzeugzustandsgrößen ausgestattet sowie mit einer Steuereinrichtung, welche mit der Sensorik kommuniziert und die in Abhängigkeit der Sensorsignale das Soll-Lenkmoment ermittelt. Das Soll-Lenkmoment kann beispielsweise aus den Größen Lenkradwinkel, Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und Längsbeschleunigung des Fahrzeugs sowie Querbeschleunigung des Fahrzeugs berechnet werden. Die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs während des Bremsvorgangs entspricht betragsmäßig der dabei entstehenden Längsverzögerung des Fahrzeugs. Es ist klar, dass das Soll-Lenkmoment auch aus anderen Größen berechnet werden kann, die mit den zuvor genannten Größen korrelieren.At the Stabilization method according to the invention is the target steering torque as a function of state variables of the vehicle. For this purpose, the respective vehicle with a corresponding sensor for detecting the vehicle state variables equipped with a control device, which with the sensors communicates and which depends on the sensor signals determines the target steering torque. The desired steering torque, for example from the sizes steering wheel angle, longitudinal speed of the vehicle and longitudinal acceleration of the vehicle as well Transverse acceleration of the vehicle can be calculated. The longitudinal acceleration of the vehicle during braking corresponds in terms of amount the resulting longitudinal deceleration of the vehicle. It is clear that the target steering torque also from other sizes can be calculated with the aforementioned sizes correlate.
Zur Bestimmung des Ist-Lenkmoments kann ebenfalls eine entsprechende Sensorik herangezogen werden. Beispielsweise kann das Ist-Lenkmoment mittels eines Lenkmoment-Sensors gemessen werden. Dieser Lenkmoment-Sensor kann dabei – je nach eingangsseitiger oder ausgangsseitiger Positionierung der Stelleinrichtung – eingangsseitig oder ausgangsseitig im Lenksystem angeordnet sein, so dass er entweder das am Lenkrad herrschende Ist-Lenkmoment oder das an den lenkbaren Rädern herrschende Ist-Lenkmoment erfasst. Bei dieser Lösung mit Lenkmoment-Sensor wird die Stelleinrichtung zweckmäßig im Sinne einer Regelung mit Soll-Ist-Vergleich des Lenkmoments betätigt. Die Stabilisierung mit Regelung arbeitet besonders effektiv, benötigt hierzu jedoch den zusätzlichen Lenkmoment-Sensor.to Determining the actual steering torque can also be a corresponding Sensors are used. For example, the actual steering torque be measured by means of a steering torque sensor. This steering torque sensor can - depending on the input side or output side Positioning of the control device - on the input side or on the output side be arranged in the steering system, so that he either the on the steering wheel prevailing actual steering torque or prevailing on the steerable wheels Actual steering torque detected. In this solution with steering torque sensor the adjusting device is appropriate in the sense a control with target-actual comparison of the steering torque actuated. The stabilization with regulation works particularly effectively, needed However, this is the additional steering torque sensor.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Ist-Lenkmoment mittels eines Kennfelds zu ermitteln. Ein derartiges Kennfeld kann insbesondere adaptiv ausgestaltet sein, d. h. die Zuordnungen im Kennfeld können sich während des Betriebs des Fahrzeugs aufgrund von Erfahrungswerten selbsttätig anpassen. Zur Realisierung eines derartigen Kennfelds können statistische Messungen an vergleichbaren Messfahrzeugen durchgeführt werden, wodurch der Einfluss der abhängigen Größen auf das störende Lenkmoment mittels einer Lenkmomentmessung ermittelt werden kann. Hierbei wird bevorzugt das zu korrigierende Lenkmoment in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, der Fahrzeugverzögerung und den Einzelraddrehzahlen der lenkbaren Räder im Kennfeld abgelegt. Derartigen Messungen kann beispielsweise entnommen werden, dass die störenden Lenkmomente mit zunehmender Verzögerung stark zunehmen. Dadurch werden die kompensierenden Stellmomente der Stelleinrichtung entsprechend erhöht.alternative However, it is also possible, the actual steering torque means to determine a map. Such a map can in particular be adaptive, d. H. the assignments in the map can during operation of the vehicle based on experience adjust automatically. For the realization of such Map can statistical measurements on comparable measuring vehicles be carried out, reducing the influence of dependent sizes on the disturbing steering torque by means of a steering torque measurement can be determined. In this case, it is preferable to correct Steering torque as a function of the driving speed, the vehicle deceleration and the Einzelraddrehzahlen the steerable wheels stored in the map. Such measurements can be found, for example, that the disturbing steering moments increase sharply with increasing delay. This will be the compensating control moments of the actuator accordingly elevated.
Aufgrund der Einzelraddrehzahlen der lenkbaren Räder, also regelmäßig der Vorderräder des Fahrzeugs kann auf die Richtung des störenden Lenkmoments geschlossen werden. Wird beispielsweise von einem entsprechenden Steuergerät erkannt, dass die Raddrehzahl beispielsweise des vorderen rechten Rads kleiner ist als die des vorderen linken Rads, kann daraus geschlossen werden, dass der sog. „my-Wert" auf der rechten Seite kleiner ist als auf der linken Seite. Der my-Wert entspricht dabei der erzielbaren Bremsverzögerung. Durch unterschiedliche my-Werte kommt es zu ungleich wirkenden Bremskräften zwischen rechter und linker Fahrzeugseite, was zu einem störenden Lenkmoment in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn führt. Am Lenkrad wäre demnach ein nach links drehendes störendes Lenkmoment bemerkbar. Die Stelleinrichtung kann nun ein nach rechts wirkendes Stellmoment in das Lenksystem einleiten, um so das störende Lenkmoment zu reduzieren bzw. zu kompensieren.by virtue of the Einzelraddrehzahlen the steerable wheels, so regularly The front wheels of the vehicle can be adjusted to the direction of the disturbing steering torque to be closed. For example recognized by an appropriate controller that the Wheel speed, for example, the front right wheel is smaller as that of the front left wheel, it can be concluded from that the so-called "my-value" on the right side is smaller than on the left. The my value corresponds to the achievable one Deceleration. Comes through different my values it to unequal braking forces between right and left side of the vehicle, resulting in a disturbing steering torque in the counterclockwise direction. At the steering wheel would therefore be a turning left to disturbing Steering moment noticeable. The adjusting device can now turn right initiate acting actuating torque in the steering system, so the disturbing To reduce or compensate steering torque.
Bei der Berechnung des Soll-Lenkmoments und/oder im Kennfeld des Ist-Lenkmoments können beispielsweise Reibwerte berücksichtigt werden. Derartige Reibwerte, also Reibungskoeffizienten zwischen Fahrzeugrad und Fahrbahn hängen von den Fahrbahnverhältnissen ab, wie z. B. Fahrbahnbeschaffenheit und Witterungsbedingungen. Die Fahrbahn kann beispielsweise aus Sand, Beton, Teer, Bitumen und dergleichen beschaffen sein. Die unterschiedlichen Fahrbahnen zeichnen sich durch unterschiedliche Reibwerte aus. Witterungsbedingungen sind hauptsächlich Temperatur, trocken und nass. Trockene und nasse Fahrbahnen unterscheiden sich ebenso wie heiße und kalte Fahrbahnen durch ihre Reibwerte.at the calculation of the desired steering torque and / or in the map of the actual steering torque For example, friction coefficients can be considered become. Such coefficients of friction, ie friction coefficients between Vehicle wheel and road surface depend on the road conditions off, such as B. road conditions and weather conditions. The roadway can, for example, made of sand, concrete, tar, bitumen and the like. The different lanes are characterized by different coefficients of friction. Weather conditions are mainly temperature, dry and wet. Dry and Wet lanes are different as well as hot and wet cold roads due to their coefficients of friction.
Insbesondere bei Nutzfahrzeugen kann der Beladungszustand eine wichtige Bedeutung für die Stabilisierung des Fahrzeugs haben. Weiter ist es für die Stabilität des Fahrzeugs von Bedeutung, ob es sich hierbei um eine Zugmaschine im Solo-Betrieb oder um eine Zugmaschine mit angekoppeltem Auflieger handelt. Die störenden Lenkmomente beim Bremsvorgang können insbesondere am Lenkrad bei einer Zugmaschine mit Auflieger gegenüber einer Solo-Zugmaschine deutlich zunehmen. Für derartige Fälle kann beispielsweise aus den CAN-Daten eine Achslast des Aufliegers für die Berechnung eines korrigierten Lenkmoments berücksichtigt werden. Fehlt eine derartige Achslast, kann ein entsprechendes Steuergerät daraus schließen, dass kein Auflieger vorhanden ist. Dementsprechend kann auch der Solo-Betriebszustand bei der Ermittlung des Lenkmoments berücksichtigt werden.In particular, in commercial vehicles of the Loading condition have an important meaning for the stabilization of the vehicle. Further, it is important for the stability of the vehicle, whether it is a towing vehicle in solo mode or a tractor with coupled semi-trailer. The disturbing steering torque during braking can increase significantly, especially on the steering wheel in a tractor with semi-trailer compared to a solo tractor. For such cases, for example, an axle load of the semitrailer for the calculation of a corrected steering torque can be taken into account from the CAN data. If such an axle load is missing, a corresponding control unit can conclude that no trailer is present. Accordingly, the solo operating state can be taken into account in the determination of the steering torque.
Die vorliegende Erfindung umschließt außerdem ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, welches ein Lenksystem mit einer Stelleinrichtung zur Einleitung von Stellmomenten in das Lenksystem aufweist. Ein entsprechendes Steuergerät ist so ausgestaltet, dass es das vorstehend beschriebene Verfahren zur Stabilisierung des Fahrzeugs während eines Bremsvorgangs durchführen kann. Insbesondere kann hierzu auch eine Kopplung des Steuergeräts mit einer entsprechenden Sensorik zur Erfassung von Fahrzeugzustandsgrößen und/oder zur Erfassung des Ist-Lenkmoments vorgesehen und mit dem Steuergerät gekoppelt sein. Gegebenenfalls kann im Steuergerät ein Kennfeld zur Bestimmung des Ist-Lenkmoments enthalten sein.The The present invention also includes Vehicle, in particular a commercial vehicle, which is a steering system with an adjusting device for the introduction of setting moments in the Steering system has. A corresponding control unit is designed so that it is the method described above for Stabilization of the vehicle during a braking process can perform. In particular, this can also be a coupling of the control unit with a corresponding sensor for Detection of vehicle state variables and / or provided for detecting the actual steering torque and with the control unit be coupled. Optionally, in the control unit a Map for determining the actual steering torque to be included.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140501 |