DE102008012007A1 - Method for reduction of tilting tendency of motor vehicle while driving forward, involves adjusting degree of steering ratio for reducing tilting tendency depending on driving parameters and rotary angle - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren einer Kipptendenz eines Kraftwagens bei einer Vorwärtsfahrt. Die Erfindung betrifft überdies ein Lenksystem für einen Kraftwagen.The The present invention relates to a method for reducing a Tipping tendency of a motor vehicle during a forward drive. The invention also relates to a steering system for a car.
Aus
der Druckschrift
Im Allgemeinen besitzt die Art einer Lenkwinkeleingabe des Fahrers einen wesentlichen Einfluss auf die Kipptendenz bzw. eine Kippneigung des Kraftwagens. Eine geeignete Auslegung der Lenkungskinematik stellt somit eine wesentliche Einflussgröße auf die Kipptendenz des Kraftwagens dar. Zur Reduzierung der Kipptendenz ist eine indirekte Lenkungsauslegung notwendig. Allerdings ist eine indirekte Lenkübersetzung im Hinblick auf die Fahrzeugagilität nicht wünschenswert, so dass ein Zielkonflikt zwischen der Kipptendenz und der Fahrzeugagilität besteht.in the Generally, the type of steering angle input of the driver a significant influence on the tendency to tip or tilt of the motor vehicle. A suitable design of the steering kinematics thus creates a significant influence the tendency to tip the car. To reduce the tendency to tilt an indirect steering design is necessary. However, one is indirect steering ratio with regard to vehicle agility desirable, so that a goal conflict between the tendency to tilt and vehicle agility.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie ein Lenksystem zu schaffen, bei denen Maßnahmen getroffen sind, die eine Verbesserung des Fahrkomforts und der Sicherheit gewährleisten.It Object of the present invention, a method and a To create a steering system where action has been taken which ensure an improvement in ride comfort and safety.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, sowie durch ein Lenksystem mit den Merkmalen nach Patentanspruch 16, gelöst.These The object is achieved by a method with the features according to claim 1, as well as by a steering system with the features according to claim 16, solved.
Vorteilhafte Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments and embodiments of the invention are in specified in the dependent claims.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Reduzieren einer Kipptendenz eines Kraftwagens bei einer Vorwärtsfahrt werden Räder des Kraftwagens, insbesondere Vorderräder, mittels eines Lenksystems mit einer variablen Lenkübersetzung gelenkt. Dabei wird ein Grad der Lenkübersetzung durch ein Verhältnis zwischen einem Drehwinkel einer Lenkeinheit, insbesondere eines Lenkrads, und einem Schwenkwinkel der eingelenkten Räder definiert, wobei der Grad der Lenkübersetzung zum Reduzieren der Kipptendenz in Abhängigkeit wenigstens eines Fahrparameters eingestellt wird.at a method for reducing according to the invention a tilting tendency of a motor vehicle during a forward drive wheels of the motor vehicle, especially front wheels, steered by means of a steering system with a variable steering ratio. This is a degree of steering ratio by a ratio between a rotation angle of a steering unit, in particular one Steering wheel, and a swivel angle of the deflected wheels defines, with the degree of steering ratio to reduce the tilt tendency as a function of at least one driving parameter is set.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht mit anderen Worten in einem Reduzieren der Kipptendenz bzw. einer Kippneigung des Kraftwagens, in dem ein Lenksystem mit einer variablen Lenkübersetzung in dem Kraftwagen eingesetzt wird, wobei ein Grad der Lenkübersetzung in Abhängigkeit wenigstens eines Fahrparameters eingestellt wird. In vorteilhafter Weise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Kippneigung bzw. die Kipptendenz des Kraftwagens reduziert und dadurch die Betriebssicherheit und der Fahrkomfort erhöht.One The basic idea of the present invention is in other words in reducing the tendency to tilt or tilting of the motor vehicle, in which a steering system with a variable steering ratio used in the car, with a degree of steering ratio set depending on at least one driving parameter becomes. Advantageously, by the inventive Procedure reduces the tendency to tilt or tipping tendency of the motor vehicle and thereby increases the operational safety and ride comfort.
Vorzugsweise wird der Grad der Lenkübersetzung in Abhängigkeit des Drehwinkels der Lenkeinheit als Fahrparameter eingestellt. Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass der Grad der Lenkübersetzung mit einem zunehmenden Drehwinkel der Lenkeinheit, insbesondere des Lenkrads, größer wird, so dass erreicht wird, dass bei einer Geradeausfahrt, insbesondere bei einer hohen Geschwindigkeit des Kraftwagens, ein Betätigen der Lenkeinheit den Fahrkomfort nicht beeinträchtigen und die Kipptendenz des Kraftwagens nicht erhöhen kann.Preferably is the degree of steering ratio depending the angle of rotation of the steering unit set as driving parameters. In particular provided in this embodiment that the degree of Steering ratio with an increasing angle of rotation of the steering unit, especially the steering wheel, gets bigger, so that is achieved that when driving straight ahead, especially at a high speed of the motor vehicle, an actuation of the steering unit do not affect the ride comfort and the tendency to tip of the motor vehicle can not increase.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Grad der Lenkübersetzung in Abhängigkeit eines aktuellen Werts einer Geschwindigkeit des Kraftwagens als Fahrparameter eingestellt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass je größer der Wert der Geschwindigkeit des Kraftwagens wird, desto größer der Grad der Lenkübersetzung eingestellt wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Kippneigung bzw. die Kipptendenz des Kraftwagens bei höheren Geschwindigkeiten reduziert und der Fahrkomfort verbessert wird.In an embodiment may be provided that the degree the steering ratio depending on a current Value of a speed of the motor vehicle set as driving parameters becomes. In particular, it may be provided that the larger the Value of the speed of the motor vehicle becomes, the greater the degree of steering ratio is set. hereby can be achieved that the tendency to tilt or tipping tendency of the motor vehicle at higher speeds reduced and ride comfort is improved.
In bevorzugter Weise wird eine Anzahl der Fahrparameter, in deren Abhängigkeit der Grad der Lenkübersetzung eingestellt wird, abhängig von einem Fahrzustandsparameter bestimmt. Dadurch kann eine präzisere und situationsangepasstere Einstellung ermöglicht werden, welche dann einem sehr bedarfsgerechten Betrieb Rechnung trägt. Gerade dadurch kann den unterschiedlichsten Situationen im Hinblick auf eine Kippneigung des Kraftwagens in sehr spezifisch abgestimmter und angepasster Weise vorgebeugt werden. Vorzugsweise wird dann, wenn der aktuelle Fahrzustandsparameter einen kleineren Wert als ein vorgegebener Schwellwert des Fahrzustandsparameters aufweist, lediglich ein Fahrparameter für die Einstellung des Grades der Lenkübersetzung berücksichtigt. Vorzugsweise werden dann, wenn der aktuelle Fahrzustandsparameter einen größeren Wert als ein vorgegebener Schwellwert des Fahrzustandsparameters aufweist, zumindest zwei Fahrparameter für die Einstellung des Grades der Lenkübersetzung berücksichtigt.In Preferably, a number of driving parameters, depending on the degree of steering ratio is set depends determined by a driving condition parameter. This can be a more precise and more situational adjustment possible which then takes account of a very needs-based operation. Precisely because of this the most different situations with regard to on a tilting tendency of the motor vehicle in very specific tuned and adapted to be prevented. Preferably, when the current drive state parameter is a smaller value than a has predetermined threshold value of the driving state parameter, only a driving parameter for adjusting the degree of steering ratio considered. Preferably, if the current Driving condition parameter is greater than has a predetermined threshold value of the driving state parameter, at least two driving parameters for the adjustment of the degree of Steering ratio taken into account.
Bevorzugt wird zum Bestimmen der Anzahl der Fahrparameter ein aktueller Wert einer Querbeschleunigung des Kraftwagens als Fahrzustandsparameter ermittelt. Insbesondere ist ein Kippen des Kraftwagens nur dann möglich, wenn der Fahrer entsprechend große Soll-Querbeschleunigungen vorgibt. So ist beispielsweise für ein spezifisches Fahrmanöver zur Beurteilung der Kipptendenz eines Kraftwagens, welches als Fish-Hook-Manöver bezeichnet wird, eine stark überzogene Lenkung kennzeichnend und der maximale Schwenkwinkel der Räder des Kraftwagens ist hier um einen Faktor 6,5 größer als der Schwenkwinkel, mit welchem eine Querbeschleunigung von 0,3 g bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 80 km/h erreicht wird. Bei einem derartigen Manöver zur Beurteilung der Kipptendenz des Kraftwagens, bei welchem eine Geschwindigkeit des Kraftwagens von 80 km/h erzeugt wird, ergibt sich somit eine Querbeschleunigung von 19,13 m/s2, so dass sich hier das Einstellen des Grads der Lenkübersetzung bzw. das Bestimmen der Anzahl der Fahrparameter in Abhängigkeit der Querbeschleunigung des Kraftwagens besonders vorteilhaft zeigt.For determining the number of driving parameters, a current value of a lateral acceleration of the motor vehicle is preferably determined as the driving state parameter. In particular, a tilting of the Motor vehicle only possible if the driver specifies correspondingly large desired lateral accelerations. For example, for a specific driving maneuver for assessing the tendency of a motor vehicle to tilt, which is referred to as a fish-hook maneuver, a heavily coated steering is characteristic and the maximum swivel angle of the wheels of the motor vehicle is greater by a factor of 6.5 than the swivel angle. with which a lateral acceleration of 0.3 g is achieved at a vehicle speed of 80 km / h. In such a maneuver for assessing the tendency of the motor vehicle to tilt, in which a speed of the motor vehicle of 80 km / h is generated, this results in a transverse acceleration of 19.13 m / s 2 , so that here the setting of the degree of steering ratio or The determination of the number of driving parameters as a function of the lateral acceleration of the motor vehicle is particularly advantageous.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass ab einem vorbestimmten Schwellwert des Fahrzustandsparameters, insbesondere des aktuellen Werts der Querbeschleunigung, der Grad der Lenkübersetzung mit einem konstanten Wert eingestellt wird, wohingegen der Grad der Lenkübersetzung unterhalb des Schwellwerts bevorzugt in Abhängigkeit von mindestens zwei Fahrparametern eingestellt werden kann. Überdies kann insbesondere ein weiterer Schwellwert des Fahrzustandsparameters, insbesondere des Werts der Querbeschleunigung, vordefiniert werden, unterhalb dessen der Grad der Lenkübersetzung nur in Abhängigkeit eines Fahrparameters eingestellt wird.It can be provided in particular that from a predetermined threshold the driving state parameter, in particular the current value of Transverse acceleration, the degree of steering ratio with one constant value is set, whereas the degree of steering ratio below the threshold, preferably depending on at least two driving parameters can be set. moreover In particular, another threshold value of the driving state parameter, in particular the value of the lateral acceleration, be predefined below that the degree of steering translation only in dependence a driving parameter is set.
Vorzugsweise wird der Wert der Querbeschleunigung mittels einer Gleichung eines linearen Einspurmodells berechnet, wobei der Wert der Querbeschleunigung als ein Wert einer Soll-Querbeschleunigung bevorzugt in Abhängigkeit des Schwenkwinkels der Räder berechnet wird. Insbesondere wird der Wert der Querbeschleunigung als ein Wert einer Soll-Querbeschleunigung in Abhängigkeit eines aktuellen Werts einer Geschwindigkeit des Kraftwagens berechnet. Der aktuelle Wert der Querbeschleunigung des Kraftwagens wird in bevorzugter Weise als ein Wert einer Soll-Querbeschleunigung gemäß der Formel berechnet, wobei ay,Soll den Wert der Soll-Querbeschleunigung, v den aktuellen Wert der Geschwindigkeit des Kraftwagens, δVorderrad den Schwenkwinkel eines vorderen Rades des Kraftwagens, I einen Radstand des Kraftwagens und Vchar eine charakteristische Geschwindigkeit des Kraftwagens bezeichnen. Unter dem Begriff charakteristische Geschwindigkeit des Kraftwagens wird hier insbesondere eine Geschwindigkeit des Kraftwagens verstanden, bei welcher der Kraftwagen gerade anfängt, auf eine Änderung des Drehwinkels der Lenkeinheit, insbesondere des Lenkrads, stark zu reagieren.Preferably, the value of the lateral acceleration is calculated by means of an equation of a linear one-track model, wherein the value of the lateral acceleration is calculated as a value of a desired lateral acceleration, preferably as a function of the swivel angle of the wheels. Specifically, the value of the lateral acceleration is calculated as a value of a target lateral acceleration depending on a current value of a speed of the motor vehicle. The current value of the lateral acceleration of the motor vehicle is preferably as a value of a desired lateral acceleration according to the formula where a y, target the value of the target lateral acceleration, v the current value of the speed of the motor vehicle, δ front wheel pivot angle of a front wheel of the motor vehicle, I a wheelbase of the motor vehicle and V char a characteristic speed of the motor vehicle. The term characteristic speed of the motor vehicle is understood in particular to mean a speed of the motor vehicle in which the motor vehicle is just beginning to react strongly to a change in the angle of rotation of the steering unit, in particular of the steering wheel.
In einer Ausführungsform wird ein Kennfeld abgelegt, auf dessen Grundlage mindestens zwei Szenarien für das Einstellen des Grads der Lenkübersetzung in Abhängigkeit der Querbeschleunigung unterschieden werden, und die mindestens zwei Szenarien durch wenigstens einen Schwellwert der Querbeschleunigung definiert bzw. voneinander abgegrenzt werden. In bevorzugter Weise wird der Grad der Lenkübersetzung bei mindestens einem Szenario in Abhängigkeit des Drehwinkels der Lenkeinheit als Fahrparameter eingestellt, wobei der Grad der Lenkübersetzung bei mindestens einem Szenario bevorzugt in Abhängigkeit eines aktuellen Werts einer Geschwindigkeit des Kraftwagens als Fahrparameter eingestellt wird.In an embodiment, a map is stored, on the Based on at least two scenarios for setting the degree of steering ratio in dependence the lateral acceleration are distinguished, and the at least two scenarios by at least one threshold of lateral acceleration be defined or separated from each other. In a preferred manner is the degree of steering translation in at least one scenario depending on the angle of rotation of the steering unit as a driving parameter adjusted, with the degree of steering ratio at least a scenario in preference to a current value a speed of the motor vehicle set as driving parameters becomes.
Vorzugsweise werden drei Szenarien für das Einstellen des Grads der Lenkübersetzung durch einen ersten und einen zweiten Schwellwert der Querbeschleunigung unterschieden, wobei der zweite Schwellwert größer als der erste Schwellwert ausgewählt wird. In bevorzugter Weise wird der Grad der Lenkübersetzung bei einem ersten Szenario oberhalb des zweiten Schwellwerts der Querbeschleunigung mit einem konstanten Wert eingestellt. Bevorzugt wird der Grad der Lenkübersetzung bei einem zweiten Szenario oberhalb des ersten Schwellwerts und unterhalb des zweiten Schwellwerts der Querbeschleunigung in Abhängigkeit eines aktuellen Werts der Geschwindigkeit und zusätzlich des Drehwinkels der Lenkeinheit als Fahrparameter eingestellt. Der Grad der Lenkübersetzung wird insbesondere bei einem dritten Szenario unterhalb des ersten Schwellwerts der Querbeschleunigung nur in Abhängigkeit eines aktuellen Werts der Geschwindigkeit des Kraftwagens als Fahrparameter eingestellt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei dem zweiten Szenario oberhalb des ersten Schwellwerts und unterhalb des zweiten Schwellwerts der einzustellende Grad der Lenkübersetzung eine starke Abhängigkeit sowohl von der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftwagens als auch von dem aktuellen Drehwinkel der Lenkeinheit aufweist. In bevorzugter Weise liegt der erste Schwellwert in einem Wertebereich von 10 bis 14 m/s2, beträgt bevorzugt 12 m/s2. Insbesondere liegt der zweite Schwellwert der Querbeschleunigung in einem Wertebereich von 16 bis 20 m/s2, und beträgt bevorzugt 18 m/s2. In einem normalen Fahrbetrieb treten zu 95% Querbeschleunigungen mit einem Betrag von weniger als 3,5 m/s2. Damit kann vorausgesetzt werden, dass ein Fahrer im Wesentlichen ein Fahrverhalten erfährt, welches einem linearen Einspurmodell entspricht, weil dieses in dem genannten Betriebsbereich gültig ist. Hierzu zeigt sich die Ausführungsform, bei welcher der Grad der Lenkübersetzung bei dem dritten Szenario nur in Abhängigkeit des aktuellen Werts der Geschwindigkeit des Kraftwagens und unabhängig von dem Drehwinkel der Lenkeinheit eingestellt wird, besonders vorteilhaft.Preferably, three scenarios for setting the degree of steering ratio are distinguished by first and second thresholds of lateral acceleration, wherein the second threshold is selected to be greater than the first threshold. Preferably, in a first scenario, the degree of steering ratio is set above the second threshold of lateral acceleration with a constant value. In a second scenario, the degree of steering ratio is preferably set above the first threshold value and below the second threshold value of the lateral acceleration as a function of a current value of the speed and additionally the angle of rotation of the steering unit as a driving parameter. The degree of steering ratio is set in particular in a third scenario below the first threshold of the lateral acceleration only as a function of a current value of the speed of the motor vehicle as a driving parameter. In particular, it can be provided that, in the second scenario above the first threshold value and below the second threshold value, the degree of steering ratio to be set has a strong dependence on both the current speed of the motor vehicle and the current rotational angle of the steering unit. The first threshold value is preferably in a value range of 10 to 14 m / s 2 , preferably 12 m / s 2 . In particular, the second threshold value of the lateral acceleration lies in a value range of 16 to 20 m / s 2 , and is preferably 18 m / s 2 . In normal driving mode, 95% of lateral acceleration occurs with an amount of less than 3.5 m / s 2 . Thus, it can be assumed that a driver essentially experiences a driving behavior which corresponds to a linear single-track model, because this in the mentioned Operating range is valid. For this purpose, the embodiment in which the degree of steering ratio is set in the third scenario only in dependence on the current value of the speed of the motor vehicle and independent of the rotational angle of the steering unit, is particularly advantageous.
Ein erfindungsgemäßes Lenksystem für einen Kraftwagen umfasst eine Lenkeinheit, insbesondere ein Lenkrad, mittels welcher ein Schwenkwinkel eines Rades einstellbar ist. Das Lenksystem umfasst eine Lenkübersetzungseinheit zum Einstellen eines Grads einer Lenkübersetzung, welcher durch ein Verhältnis zwischen einem Drehwinkel der Lenkeinheit und dem Schwenkwinkel des Rades definiert ist, wobei der Grad der Lenkübersetzung zum Reduzieren einer Kipptendenz des Kraftwagens in Abhängigkeit wenigstens eines Fahrparameters eingestellt wird.One inventive steering system for a A motor vehicle comprises a steering unit, in particular a steering wheel, by means of which a pivot angle of a wheel is adjustable. The steering system includes a steering ratio unit for adjusting a degree a steering ratio, which by a ratio between a rotation angle of the steering unit and the swivel angle the wheel is defined, with the degree of steering ratio for reducing a tendency of the motor vehicle to tilt depending on at least one driving parameter is set.
Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lenksystems anzusehen.advantageous Embodiments of the method according to the invention are as advantageous embodiments of the invention To look at steering system.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of a preferred embodiment as well as from the drawings. Showing:
Das nachstehend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.The Below detailed embodiment represents a preferred embodiment of the present invention Invention.
Nachstehend
wird zunächst anhand von
Gemäß Richtlinien
erfolgt eine Ermittlung eines einzustellenden Lenkwinkels für
ein Fahrmanöver zur Beurteilung einer Kipptendenz eines
Kraftwagens (Fish-Hook-Fahrmanöver) bei einer Geschwindigkeit
des Kraftwagens von 80 km/h. Die Fahrversuche zu diesem Fahrmanöver
werden allerdings bei einer niedrigeren Geschwindigkeit des Kraftwagens, insbesondere
bei einer Geschwindigkeit zwischen 60 bis 65 km/h, durchgeführt,
wobei in
In
Bei
einem ersten Szenario
Wie
in
In
einem normalen Fahrbetrieb treten zu 95% Querbeschleunigungen mit
einem Betrag von weniger als 3,5 m/s2 auf,
was in
Im vorliegenden Beispiel wird der aktuelle Wert der Querbeschleunigung ay als ein Wert einer Soll-Querbeschleunigung gemäß der Formel berechnet, wobei ay,soll den Wert der Soll-Querbeschleunigung, v den aktuellen Wert der Geschwindigkeit des Kraftwagens, (δVorderrad) den Schwenkwinkel eines vorderen Rades des Kraftwagens, I einen Radstand des Kraftwagens und Vchar eine charakteristische Geschwindigkeit des Kraftwagens bezeichnen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der aktuelle Wert der Querbeschleunigung ay mittels einer Messeinrichtung gemessen wird.In the present example, the current value of the lateral acceleration a y becomes a value of a target lateral acceleration according to the formula where a y, shall denote the value of the target lateral acceleration, v the current value of the speed of the motor vehicle, (δ front wheel ) the swivel angle of a front wheel of the motor vehicle, I a wheelbase of the motor vehicle and V char a characteristic speed of the motor vehicle. Alternatively it can be provided that the current value of the lateral acceleration a y is measured by means of a measuring device.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Publication number | Publication date |
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DE102008012007B4 (en) | 2012-02-23 |
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