DE102008012007B4

DE102008012007B4 - A method of reducing a tendency of a motor vehicle to overturn and a steering system

Info

Publication number: DE102008012007B4
Application number: DE200810012007
Authority: DE
Inventors: Dr. Sagefka Michael; Florian Fuhr; Dr. Hoffmann Carsten
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-03-01
Filing date: 2008-03-01
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2028-03-02
Also published as: DE102008012007A1

Abstract

Verfahren zum Reduzieren einer Kipptendenz eines Kraftwagens bei einer Vorwärtsfahrt, bei welchem Räder des Kraftwagens mittels eines Lenksystems mit einer variablen Lenkübersetzung gelenkt werden, ein Grad (G) der Lenkübersetzung durch ein Verhältnis zwischen einem Drehwinkel (α) einer Lenkeinheit und einem Schwenkwinkel (δ_Vorderrad) der eingelenkten Räder definiert wird, und der Grad (G) der Lenkübersetzung zum Reduzieren der Kipptendenz in Abhängigkeit wenigstens eines Fahrparameters (v, a_y, α) eingestellt wird, wobei eine Anzahl der Fahrparameter, in deren Abhängigkeit der Grad (G) der Lenkübersetzung eingestellt wird, abhängig von zumindest einem Fahrzustandsparameter bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Anzahl der Fahrparameter ein aktueller Wert einer Querbeschleunigung (a_y) des Kraftwagens als Fahrzustandsparameter ermittelt wird.A method for reducing a tendency of a motor vehicle to tilt when driving forward, in which wheels of the motor vehicle are steered by means of a variable steering ratio steering system, a degree (G) of the steering ratio by a ratio between a rotation angle (α) of a steering unit and a swing angle (δ _{front wheel} ) of the steered wheels is defined, and the degree (G) of the steering ratio for reducing the tendency to tilt in response to at least one driving parameter (v, a _y , α) is set, wherein a number of driving parameters, depending on the degree (G) of Steering ratio is set, depending on at least one driving state parameter is determined, characterized in that for determining the number of driving parameters, a current value of a lateral acceleration (a _y ) of the motor vehicle is determined as a driving state parameter.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren einer Kipptendenz eines Kraftwagens bei einer Vorwärtsfahrt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein dazugehöriges Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.The present invention relates to a method for reducing a tilting tendency of a motor vehicle when driving forwards according to the preamble of claim 1 and an associated steering system according to the preamble of claim 14.

Aus der Druckschrift DE 103 23 975 A1 ist eine Lenkung für einen Kraftwagen mit einer variablen Lenkübersetzung bekamt. Dabei wird die Lenkübersetzung variabel in Abhängigkeit der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftwagens eingestellt. Bei dieser bekannten Lenkung steht das Einstellen der Lenkübersetzung bei einer Rückwärtsfahrt im Vordergrund.From the publication DE 103 23 975 A1 is a steering for a car with a variable steering ratio bekamt. The steering ratio is set variably depending on the current speed of the motor vehicle. In this known steering setting the steering ratio is in a reverse drive in the foreground.

Die Druckschrift WO 2007/031817 A1 beschreibt ein Verfahren, welches zum Einstellen einer Lenkübersetzung bei einem Steer-By-Wire-Lenksystem dient. Es wird eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gemessen, und ein maximal möglicher Lenkwinkel eines Rades wird auf Grundlage der gemessenen Geschwindigkeit sowie eines vorbestimmten maximalen Wertes für die Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Der maximale Wert für Querbeschleunigung kann geringer als ein Grenzwert sein, bei welchem sich das Kraftfahrzeug überschlägt. Die Lenkübersetzung wird für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche des Kraftfahrzeugs unterschiedlich eingestellt: Während bei einer geringen und mittleren Geschwindigkeit die Lenkübersetzung variiert wird, wird sie bei einer sehr geringen Geschwindigkeit sowie bei einer hohen Geschwindigkeit jeweils konstant eingestellt.The publication WO 2007/031817 A1 describes a method used to adjust a steering ratio in a steer-by-wire steering system. A speed of the motor vehicle is measured, and a maximum possible steering angle of a wheel is determined on the basis of the measured speed and a predetermined maximum value for the lateral acceleration of the motor vehicle. The maximum value for lateral acceleration may be less than a limit at which the motor vehicle rolls over. The steering ratio is set differently for different speed ranges of the motor vehicle: While at a low and medium speed, the steering ratio is varied, it is set constant at a very low speed and at a high speed.

Aus der Druckschrift DE 199 18 597 C2 ist ein Verfahren zum Vermeiden eines Überschlages eines Kraftfahrzeugs durch Vornahme eines Lenkeingriffs bekannt. Es wird bei einer Kippgefahr die Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs verringert. Dies kann grundsätzlich durch einen Bremseingriff oder aber durch einen geeigneten Lenkeingriff erfolgen. Dazu werden fahrdynamische Größen und Fahrzeugparameter gemessen, um einen Kippkoeffizienten zu berechnen. Der Kippkoeffizient wird einem Regelkreis zugeführt, um der Kippgefahr entgegenzuwirken.From the publication DE 199 18 597 C2 For example, a method for avoiding a rollover of a motor vehicle by making a steering intervention is known. It is reduced at a risk of tipping the lateral acceleration of the motor vehicle. This can basically be done by a braking intervention or by a suitable steering intervention. For this purpose, driving dynamics variables and vehicle parameters are measured in order to calculate a tilting coefficient. The tilt coefficient is fed to a control circuit to counteract the risk of tipping.

Aus dem Dokument DE 10 2006 030 048 A1 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem ein Übersetzungsverhältnis zwischen einem Lenkradwinkel und einem Lenkwinkel an einem gelenkten Rad durch eine Überlagerung einer fahrerabhängigen Lenkbewegung und einer Lenkbewegung eines Stellgliedes verändert wird. Es wird eine Lenkradwinkelgeschwindigkeit durch eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst. Somit kann rasch erkannt werden, ob etwa ein Hindernis zu umfahren ist und in welchem Maße eine Unterstützung der Führung des Fahrzeugs erforderlich ist. Anhand der Lenkradwinkelgeschwindigkeit wird dem Lenkwinkel der gelenkten Räder ein Additionswinkel oder ein Additionsmoment aufgegeben. Das Hindernis wird hierdurch mit größtmöglicher Spurabweichung umfahren.From the document DE 10 2006 030 048 A1 a method for increasing the driving stability of a motor vehicle is known, in which a transmission ratio between a steering wheel angle and a steering angle on a steered wheel is changed by a superimposition of a driver-dependent steering movement and a steering movement of an actuator. A steering wheel angular velocity is detected by a control and / or regulating device of the motor vehicle. Thus, it can be quickly recognized whether, for example, an obstacle is to avoid and to what extent support the guidance of the vehicle is required. Based on the steering wheel angular velocity, the steering angle of the steered wheels is given an addition angle or an addition torque. The obstacle is thus avoided with the greatest possible deviation.

Die Druckschrift DE 10 2004 009 815 A1 beschreibt ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug. Das Lenksystem umfasst eine Lenkhandhabe zur Vorgabe eines Lenkradwinkels als Maß für einen gewünschten Lenkwinkel eines lenkbaren Rades. Es beinhaltet auch Überlagerungsmittel, welche zum Generieren eines Zusatzwinkels sowie zum Überlagern des Lenkradwinkels mit dem Zusatzwinkel dienen. Aus der Summe des Lenkradwinkels und des Zusatzwinkels ergibt sich ein Ritzelwinkel. Es ist auch ein Lenkgetriebe bereitgestellt, welches zur Umsetzung des Ritzelwinkels in einen korrigierten Lenkwinkel des Rades dient. Die Überlagerungsmittel generieren den Zusatzwinkel in Abhängigkeit von einer Fahrsituation des Kraftfahrzeugs.The publication DE 10 2004 009 815 A1 describes a steering system for a motor vehicle. The steering system includes a steering handle for specifying a steering wheel angle as a measure of a desired steering angle of a steerable wheel. It also includes superimposition means which serve to generate an additional angle and to superimpose the steering wheel angle with the additional angle. From the sum of the steering wheel angle and the additional angle results in a pinion angle. There is also provided a steering gear which serves to convert the pinion angle into a corrected steering angle of the wheel. The superposition means generate the additional angle as a function of a driving situation of the motor vehicle.

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 general, the type of steering angle input of the driver has a significant influence on the tendency to tilt or a tendency to tilt of the motor vehicle. A suitable design of the steering kinematics thus represents a significant factor influencing the tilting tendency of the motor vehicle. In order to reduce the tendency to tilt, an indirect steering design is necessary. However, an indirect steering ratio with respect to the vehicle agility is not desirable, so there is a trade-off between the tendency to tilt and the 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 is an object of the present invention to provide a method and a steering system in which measures are taken to 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 14, gelöst.This object is achieved by a method with the features according to claim 1, as well as by a steering system with the features of claim 14.

Vorteilhafte Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments and embodiments of the invention are specified in the subclaims.

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.In a method according to the invention for reducing a tendency of a motor vehicle to tilt when traveling forwards, wheels of the motor vehicle, in particular front wheels, are steered by means of a steering system with a variable steering ratio. In this case, a degree of steering ratio by a ratio between a rotation angle of a steering unit, in particular a steering wheel, and defines a pivot angle of the deflected wheels, wherein the degree of steering ratio for reducing the tendency to tilt is set in response to at least one driving parameter.

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.In other words, a basic idea of the present invention is to reduce the tilt tendency of the motor vehicle in which a steering system with a variable steering ratio is used in the motor vehicle, wherein a degree of steering ratio is set as a function of at least one driving parameter. Advantageously, the tendency to tilt or the tendency to tilt of the motor vehicle is reduced by the inventive method and thereby increases the reliability 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, the degree of steering ratio is set as a driving parameter depending on the angle of rotation of the steering unit. In particular, it is provided in this embodiment that the degree of steering ratio with an increasing angle of rotation of the steering unit, in particular the steering wheel is greater, so that is achieved that when driving straight ahead, especially at a high speed of the motor vehicle, an actuation of the steering unit driving comfort not affect and can not increase the tendency of the car to overturn.

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 one embodiment it can be provided that the degree of steering ratio is set as a driving parameter as a function of a current value of a speed of the motor vehicle. In particular, it can be provided that the greater the value of the speed of the motor vehicle, the greater the degree of steering ratio is set: This can be achieved that the tendency to tilt or tipping tendency of the motor vehicle is reduced at higher speeds and ride comfort is improved.

Es 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.A number of the driving parameters, in dependence of which the degree of steering transmission is set, are determined depending on a driving condition parameter. This allows for a more precise and situational adjustment, which then accommodates very needs-based operation. Precisely because of this, it is possible to prevent the most varied situations with regard to a tilting tendency of the motor vehicle in a very specifically coordinated and adapted manner. Preferably, if the current driving state parameter has a smaller value than a predetermined threshold value of the driving state parameter, only one driving parameter for adjusting the degree of steering transmission is considered. Preferably, if the current driving state parameter has a value greater than a predefined threshold value of the driving state parameter, at least two driving parameters are taken into account for setting the degree of steering transmission.

Es 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 determined as the driving state parameter. In particular, a tilting of the motor vehicle is only possible if the driver specifies correspondingly large desired transverse accelerations. For example, for a specific driving maneuver to assess the tendency of a motor vehicle to overturn, which is referred to as a fish-hook maneuver, a heavily overshadowed steering is characteristic and the maximum tilt angle of the wheels of the motor vehicle is greater by a factor of 6.5 than the tilt 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.In particular, it may be provided that, starting at a predetermined threshold value of the driving state parameter, in particular the current value of the lateral acceleration, the degree of steering transmission is set at a constant value, whereas the degree of steering transmission below the threshold value can preferably be set as a function of at least two driving parameters , Moreover, in particular a further threshold value of the driving state parameter, in particular the value of the lateral acceleration, can be predefined, below which the degree of steering transmission is set only as a function of a driving parameter.

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 a_y,Soll den Wert der Soll-Querbeschleunigung, v den aktuellen Wert der Geschwindigkeit des Kraftwagens, δ_Vorderrad den Schwenkwinkel eines vorderen Rades des Kraftwagens, I einen Radstand des Kraftwagens und v_char 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 one embodiment, a map is filed, based on which at least two scenarios for setting the degree of steering ratio as a function of the lateral acceleration are distinguished, and the at least two scenarios defined by at least one threshold of lateral acceleration or are delimited from each other. Preferably, the degree of steering ratio is set in at least one scenario depending on the rotation angle of the steering unit as driving parameters, wherein the degree of steering ratio is preferably set in at least one scenario depending on a current value of a speed of the motor vehicle as a driving parameter.

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 one-track model because this is valid in the mentioned operating range. 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.An inventive steering system for 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 gear unit for adjusting a degree of a steering gear ratio defined by a ratio between a rotational angle of the steering unit and the swing angle of the wheel, wherein the degree of steering gear ratio for reducing a tendency of the vehicle to tilt is adjusted depending on at least one driving parameter.

Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lenksystems anzusehen.Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the steering system according to the invention.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawings. Showing:

1 ein Diagramm, in dem der Grad einer Lenkübersetzung in Abhängigkeit der Geschwindigkeit eines Kraftwagens dargestellt ist; 1 a diagram in which the degree of steering ratio is shown as a function of the speed of a motor vehicle;

2 ein angepasstes Kennfeld zum Einstellen des Grads der Lenkübersetzung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 an adapted map for adjusting the degree of steering ratio according to an embodiment of the present invention.

Das nachstehend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.The embodiment described in more detail below represents a preferred embodiment of the present invention.

Nachstehend wird zunächst anhand von 1 auf die Problematik einer aus dem Stand der Technik bekannten variablen Lenkübersetzung näher eingegangen. In 1 ist ein konstanter Verlauf 1 eines Grads G einer Lenkübersetzung eines Kraftwagens für ein konventionelles Lenksystem und ein sich mit der Geschwindigkeit ändernder Verlauf 2 des Grads G der Lenkübersetzung in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit v des Kraftwagens für ein Lenksystem mit einer variablen Lenkübersetzung dargestellt. Ein Ziel für den Einsatz eines aktiven Lenksystems bzw. eines Lenksystems mit einer variablen Lenkübersetzung ist eine Realisierung der variablen Lenkübersetzung in Abhängigkeit der Geschwindigkeit v des Kraftwagens. In einem niedrigen und mittleren Geschwindigkeitsbereich ist es im Hinblick auf den Lenkaufwand und die Fahrzeugagilität sinnvoll, eine direkte Lenkübersetzung zu erzeugen, was in 1 anhand eines Abschnitts 2a des Verlaufs 2 des Grads G der Lenkübersetzung dargestellt ist. Allerdings ergeben sich in diesem Fall für eine identische Lenkwinkeleingabe im Vergleich zu einem Kraftwagen mit dem konventionellen Lenksystem (siehe Verlauf 1 in 1) größere Verstellgeschwindigkeiten und Verstellwinkel der Vorderräder. Hierdurch steigt die Kippneigung bzw. die Kipptendenz des Kraftwagens deutlich.The following is based on 1 on the problem of a known from the prior art variable steering ratio. In 1 is a constant course 1 a degree G of a steering ratio of a motor vehicle for a conventional steering system and a speed changing course 2 the degree G of the steering ratio in dependence a speed v of the motor vehicle for a steering system with a variable steering ratio shown. A goal for the use of an active steering system or a steering system with a variable steering ratio is a realization of the variable steering ratio as a function of the speed v of the motor vehicle. In a low and medium speed range, it is useful in terms of steering effort and vehicle agility to produce a direct steering ratio, which in 1 based on a section 2a of the course 2 the degree G of the steering ratio is shown. However, in this case, an identical steering angle input compared to a motor vehicle with the conventional steering system (see the course 1 in 1 ) larger adjustment speeds and adjustment angle of the front wheels. As a result, the tendency to tilt or the tendency to tip of the motor vehicle increases significantly.

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 1 ein relevanter Geschwindigkeitsbereich 3 für eine Kippstabilität und für die Fahrversuche zu dem Fahrmanöver zur Beurteilung der Kipptendenz gezeigt ist. Wird nun durch das aktive Lenksystem eine variable Lenkübersetzung realisiert, welche bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten eine direktere Lenkübersetzung realisiert bzw. bei welcher ein niedrigerer Grad G der Lenkübersetzung eingestellt wird, so ergibt sich bei der Durchführung des Fahrmanövers zur Beurteilung der Kipptendenz des Kraftwagens mit einer aktiven Lenkung ein größerer Vorderradwinkel als bei einem Kraftwagen mit einer konventionellen Lenkung. Weil diese Problematik nicht in den Richtlinien berücksichtigt wird, sind die Kraftwagen mit aktivem Lenksystem hier benachteiligt.According to guidelines, a determination of a steering angle to be set for a maneuver to assess a tendency to overturn a motor vehicle (fish-hook maneuver) takes place at a speed of the motor vehicle of 80 km / h. However, the driving tests for this maneuver are carried out at a lower speed of the motor vehicle, in particular at a speed between 60 to 65 km / h, where in 1 a relevant speed range 3 for a tipping stability and for driving tests to the driving maneuver for judging the tendency to tilt is shown. If now realized by the active steering system, a variable steering ratio, which realizes a direct steering ratio at lower vehicle speeds or at which a lower degree G of the steering ratio is set, then results in the implementation of the driving maneuver to assess the tendency of the car with an active steering a larger front wheel angle than a motor vehicle with a conventional steering. Because this problem is not taken into account in the guidelines, the cars with active steering system are disadvantaged here.

In 2 ist ein Kennfeld zur Einstellung des Grads G der Lenkübersetzung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, mit welchem den oben genannten Nachteilen Rechnung getragen wird. Das vorliegende Beispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum Reduzieren einer Kipptendenz eines Kraftwagens bei einer Vorwärtsfahrt, bei welchem Vorderräder des Kraftwagens mittels eines Lenksystems mit einer variablen Lenkübersetzung gelenkt werden. Vorliegend wird ein Grad G der Lenkübersetzung durch ein Verhältnis zwischen einem Drehwinkel eines Lenkrads und einem Schwenkwinkel der eingelenkten Vorderräder definiert. Wie in 2 dargestellt ist, wird der Grad G der Lenkübersetzung fahrzustandsabhängig in Abhängigkeit des Drehwinkels α des Lenkrads des Kraftwagens sowie in Abhängigkeit eines aktuellen Werts einer Geschwindigkeit v des Kraftwagens eingestellt, wobei für das Bestimmen einer Anzahl der Fahrparameter α, v, in deren Abhängigkeit der Grad G der Lenkübersetzung eingestellt wird, ein Wert einer Querbeschleunigung a_y des Kraftwagens als ein Fahrzustandsparameter ermittelt wird. Vorliegend werden drei Szenarien 10, 11, 12 für das Einstellen des Grads G der Lenkübersetzung unterschieden. Zum Festlegen der Szenarien 10, 11, 12 wird dabei der Wert der Querbeschleunigung a_y bei einer Kurvenfahrt in Betracht gezogen. Im vorliegenden Beispiel werden zwei Schwellwerte 13, 14 der Querbeschleunigung a_y definiert, welche in 2 als Linien konstanter Querbeschleunigung a_y dargestellt sind. Im vorliegenden Beispiel wird der Grad G der Lenkübersetzung also situationsspezifisch in Abhängigkeit des Drehwinkels α und des aktuellen Werts der Geschwindigkeit v des Kraftwagens sowie darüber hinaus in Abhängigkeit des aktuellen Werts der Querbeschleunigung a_y eingestellt.In 2 a map for adjusting the degree G of the steering ratio according to an embodiment of the invention is shown, with which the above-mentioned disadvantages are taken into account. The present example relates to a method for reducing a tendency to overturn of a motor vehicle in a forward drive, in which front wheels of the motor vehicle are steered by means of a steering system with a variable steering ratio. In the present case, a degree G of the steering ratio is defined by a ratio between a rotation angle of a steering wheel and a pivot angle of the deflected front wheels. As in 2 is shown, the degree G of the steering ratio is set as a function of the rotational angle α of the steering wheel of the motor vehicle and in dependence on a current value of a speed v of the motor vehicle, wherein for determining a number of driving parameters α, v, as a function of the degree G. the steering ratio is set, a value of a lateral acceleration a _{y of} the motor vehicle is determined as a driving condition parameter. Here are three scenarios 10 . 11 . 12 for setting the degree G of the steering ratio differ. To set the scenarios 10 . 11 . 12 In this case, the value of the lateral acceleration a _{y is taken} into consideration when cornering. In this example, there are two thresholds 13 . 14 the lateral acceleration a _y defines which in 2 are shown as lines of constant lateral acceleration a _y . In the present example, the degree G of the steering ratio is thus adjusted situation-specific as a function of the rotation angle α and the current value of the speed v of the motor vehicle and beyond depending on the current value of the lateral acceleration a _y .

Bei einem ersten Szenario 10 oberhalb des zweiten Schwellwerts 14 der Querbeschleunigung a_y wird im vorliegenden Beispiel der Grad G der Lenkübersetzung mit einem konstanten Wert, vorliegend 17,5, eingestellt. Somit nimmt der Grad G der Lenkübersetzung ab dem zweiten Schwellwert 14 der Querbeschleunigung a_y, vorliegend ab einem Schwellwert von 18 m/s², einen konstanten Wert an, welcher der in 1 dargestellten Lenkübersetzung einer konventionellen Lenkung entspricht. In 2 ist der Grad G der Lenkübersetzung für ein konventionelles Lenksystem mit einer konstanten Ebene 17 dargestellt.In a first scenario 10 above the second threshold 14 The lateral acceleration a _y is set in the present example, the degree G of the steering ratio with a constant value, in this case 17.5. Thus, the degree G of the steering ratio decreases from the second threshold 14 the lateral acceleration a _y , in this case from a threshold value of 18 m / s ² , a constant value, which in 1 represented steering ratio of a conventional steering corresponds. In 2 is the degree G of the steering ratio for a conventional steering system with a constant plane 17 shown.

Wie in 2 dargestellt ist, wird der Grad G der Lenkübersetzung bei dem zweiten Szenario 11 unterhalb des zweiten Schwellwerts 14 der Querbeschleunigung a_y und oberhalb des ersten Schwellwerts 13 der Querbeschleunigung a_y, vorliegend oberhalb 12 m/s², in Abhängigkeit sowohl des Drehwinkels α als auch des aktuellen Werts der Geschwindigkeit v des Kraftwagens eingestellt. Wie in 2 gezeigt ist, weist der Grad G der Lenkübersetzung bei dem zweiten Szenario 11 eine starke Abhängigkeit von den beiden Fahrparametern, dem Drehwinkel α und der Geschwindigkeit v auf, was anhand der steilen Charakteristik in 2 zu erkennen ist. Dabei bewirkt jede kleine Änderung der Fahrparameter α, v aufgrund der sensitiven Charakteristik eine starke Variation des Grads G der Lenkübersetzung.As in 2 is shown, the degree G of the steering ratio in the second scenario 11 below the second threshold 14 the lateral acceleration a _y and above the first threshold 13 the lateral acceleration a _y , in this case set above 12 m / s ² , depending on both the rotation angle α and the current value of the speed v of the motor vehicle. As in 2 is shown, the degree G of the steering ratio in the second scenario 11 a strong dependence on the two driving parameters, the rotation angle α and the speed v, which is due to the steep characteristic in 2 can be seen. Each small change of the driving parameters α, v causes a strong variation of the degree G of the steering ratio due to the sensitive characteristic.

In einem normalen Fahrbetrieb treten zu 95% Querbeschleunigungen mit einem Betrag von weniger als 3,5 m/s² auf, was in 2 durch einen Bereich 15 unterhalb einer Linie 16 einer konstanten Querbeschleunigung von 4 m/s² dargestellt ist. 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. Um einen negativen Einfluss der Lenkübersetzung in einem normalen Fahrbetrieb zu vermeiden, erfolgt das Einstellen des Grads G der Lenkübersetzung unterhalb des ersten Schwellwerts 13 von 12 m/s², also bei dem dritten Szenario 12, nur in Abhängigkeit des aktuellen Werts der Geschwindigkeit v des Kraftwagens. Somit wird erreicht, dass keine Beeinträchtigungen im normalen Fahrbetrieb im Hinblick auf den Fahrkomfort auftreten.In a normal driving mode, 95% of lateral accelerations of less than 3.5 m / s ² occur 2 through an area 15 below a line 16 a constant lateral acceleration of 4 m / s ^{2 is} shown. Thus, it can be assumed that a driver essentially experiences a driving behavior which corresponds to a linear one-track model because this is valid in the mentioned operating range. In order to avoid a negative influence of the steering ratio in a normal driving operation, the setting of the degree G of the steering ratio is below the first threshold 13 of 12 m / s ² , so in the third scenario 12 , only depending on the current value of the speed v of the motor vehicle. This ensures that no impairments occur in normal driving in terms of ride comfort.

Im vorliegenden Beispiel wird der aktuelle Wert der Querbeschleunigung a_y als ein Wert einer Soll-Querbeschleunigung gemäß der Formel

berechnet, wobei a_y,soll den Wert der Soll-Querbeschleunigung, v den aktuellen Wert der Geschwindigkeit des Kraftwagens, (δ_Vorderrad) den Schwenkwinkel eines vorderen Rades des Kraftwagens, I einen Radstand des Kraftwagens und v_char eine charakteristische Geschwindigkeit des Kraftwagens bezeichnen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der aktuelle Wert der Querbeschleunigung a_y 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 desired 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.

Claims

A method for reducing a tendency of a motor vehicle to tilt when driving forward, in which wheels of the motor vehicle are steered by means of a variable steering ratio steering system, a degree (G) of the steering ratio by a ratio between a rotation angle (α) of a steering unit and a swing angle (δ _{front wheel} ) of the steered wheels is defined, and the degree (G) of the steering ratio for reducing the tendency to tilt in response to at least one driving parameter (v, a _y , α) is set, wherein a number of driving parameters, depending on the degree (G) of Steering ratio is set, depending on at least one driving state parameter is determined, characterized in that for determining the number of driving parameters, a current value of a lateral acceleration (a _y ) of the motor vehicle is determined as a driving state parameter.

A method according to claim 1, characterized in that the degree (G) of the steering ratio in dependence of the rotation angle (α) of the steering unit is set as a driving parameter.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the degree (G) of the steering ratio in dependence on a current value of a speed (v) of the motor vehicle is set as a driving parameter.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the value of the lateral acceleration (a _y ) is calculated by means of an equation of a linear one-track model.

A method according to claim 4, characterized in that the value of the lateral acceleration (a _y ) is calculated as a value of a desired lateral acceleration (a _{y, Soll} ) depending on the pivot angle (δ _{front wheel} ) of the wheels.

A method according to claim 4 or 5, characterized in that the value of the lateral acceleration (a _y ) is calculated as a value of a desired lateral acceleration (a _{y, Soll} ) as a function of a current value of a speed (v) of the motor vehicle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a characteristic field is specified on the basis of which at least two scenarios ( 10 . 11 . 12 ) for setting the degree (G) of the steering ratio as a function of the lateral acceleration (a _y ), and the at least two scenarios ( 10 . 11 . 12 ) by at least one threshold ( 13 . 14 ) of the lateral acceleration (a _y ).

A method according to claim 7, characterized in that the degree (G) of the steering ratio in at least one scenario ( 10 . 11 . 12 ) is set as a driving parameter as a function of the angle of rotation (α) of the steering unit.

Method according to claim 7 or 8, characterized in that the degree (G) of the steering ratio in at least one scenario ( 10 . 11 . 12 ) is set as a driving parameter as a function of a current value of a speed (v) of the motor vehicle.

Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that three scenarios ( 10 . 11 . 12 ) for setting the degree (G) of the steering ratio by a first and a second threshold value ( 13 . 14 ) of the lateral acceleration (a _y ), and the second threshold ( 14 ) greater than the first threshold ( 13 ) is given.

A method according to claim 10, characterized in that the degree (G) of the steering ratio in a first scenario ( 10 ) above the second threshold ( 14 ) of the lateral acceleration (a _y ) is set at a constant value.

Method according to claim 10 or 11, characterized in that the degree (G) of the Steering ratio in a second scenario ( 11 ) above the first threshold ( 13 ) and below the second threshold ( 14 ) of the lateral acceleration (a _y ) as a function of the speed (v) and additionally the angle of rotation (α) of the steering unit is set as a driving parameter.

Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the degree (G) of the steering ratio in a third scenario ( 12 ) below the first threshold ( 13 ) of the lateral acceleration (a _y ) is set only as a function of a current value of the speed (v) of the motor vehicle as a driving parameter.

A steering system for a motor vehicle, comprising a steering unit, by means of which a pivoting angle of a wheel is adjustable, and a steering ratio unit for setting a degree (G) of a steering ratio, which by a ratio between a rotation angle (α) of the steering unit and the pivot angle (δ _{front wheel} ) of the wheel is defined, wherein the degree (G) of the steering ratio for reducing a tendency of the motor vehicle to tilt is set as a function of at least one driving parameter (v, a _y , α), wherein a number of driving parameters, depending on the degree (G) the steering ratio is set, is determined depending on at least one driving state parameter, characterized in that for determining the number of driving parameters, a current value of a lateral acceleration (a _y ) of the motor vehicle is determined as the driving state parameter.