DE102009004772A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs. Erfindungsgemäß wird die Gierverstärkung durch eine aktive Hinterachslenkung eingestellt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• Aus der Offenlegungsschrift DE 41 39 009 C2 ist eine Steuereinrichtung für eine Vierradlenkung für ein Fahrzeug bekannt, die Stelleinrichtungen für die Vorderräder und die Hinterräder umfasst und Steuersignale erzeugt, welche die Stelleinrichtungen gemäß vorgegebener Lenkgesetze beaufschlagen. Die angegebenen Lenkgesetze sollen eine Beeinflussung des Gierverhaltens und des Querbeschleunigungsverhaltens des Fahrzeuges mit dem Ziel ermöglichen, ein optimales Ansprechverhalten bezüglich dem Schlupfwinkelaufbau beim Anlenken zu erzeugen.
• Eine weitere Steuereinrichtung ist aus der Offenlegungsschrift EP 0 150 856 B1 bekannt, wobei gemäß dieser Steuereinrichtung ein Hilfslenksystem geschaffen werden soll, mit dem Störungen und Einflüsse, wie zum Beispiel Seitenwind, besser berücksichtigt werden können. In der Steuereinrichtung werden in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie der Gierrate und/oder der Querbeschleunigung gemäß einer hinterlegten Berechnungsvorschrift Stellsignale zur Beaufschlagung eines Lenkstellgliedes für die Einstellung der Vorderräder erzeugt.
• In der Erfindung DE 198 13 945 C2 wird ein Ansatz beschrieben, auf Basis einer aus Lenkradwinkel und Fahrgeschwindigkeit ermittelten Führungsquerbeschleunigung ein definiertes stationäres Schwimmverhalten des Fahrzeugs in Form der Vorgabe eines Ziel-Schwimmwinkel-Gradienten einzustellen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zu einer Einstellung einer Gierverstärkung anzugeben.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs wird die Gierverstärkung durch eine aktive Hinterachslenkung eingestellt.
• Die Gierverstärkung gibt an, mit welcher Gierreaktion ein Fahrzeug auf ein Einstellen eines Lenkwinkels reagiert. Durch das Einstellen der Gierverstärkung lässt sich somit ein Ansprechverhalten auf Lenkbewegungen einfach optimieren.
• Als aktive Hinterachslenkung bezeichnet man eine Veränderung eines Lenkwinkels an einer Hinterachse des Fahrzeugs. Der Lenkwinkel an der Hinterachse wird gleichsinnig zu einem Lenkwinkel an einer Vorderachse eingestellt, um eine größere Stabilität des Fahrzeugs und einen besseren Geradeauslauf zu erzielen. Ebenso kann der Lenkwinkel an der Hinterachse gegensinnig zum Lenkwinkel an der Vorderachse eingestellt werden, um eine Wendigkeit des Fahrzeugs zu erhöhen.
• Die Einstellung der Gierverstärkung nur mittels einer aktiven Hinterachslenkung führt zu Kostenvorteilen verglichen mit herkömmlichen Überlagerungslenkungen und/oder Vierradlenkungen.
• Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Dabei zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
• 2 ein Diagramm einer Änderung des Schwimmwinkelgradienten in Abhängigkeit einer Fahrgeschwindigkeit, und
• 3 ein Diagramm einer unterschiedlichen Gierverstärkung in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren ist in ein Steuergerät eines Fahrzeugs implementiert. Das Steuergerät umfasst eine Anzahl von Funktionsmodulen, deren Funktionen nachfolgend beschrieben sind. In einem Funktionsmodul FG zur Führungsgrößenermittlung wird eine Führungsquerbeschleunigung a_Y automatisch nach folgender Formel ermittelt:

  

  l_W = Lenkwinkel, i_GES = Gesamtlenkübersetzung der Vorderachse, v_X = Fahrgeschwindigkeit, EG_Passiv = Eigenlenkgradient des passiven Fahrzeugs, ΔSG = Änderung des Schwimmwinkelgradienten, l = Radstand
• Die Führungsgrößenermittlung FG wird beispielsweise durch eine Steuereinheit automatisch ausgeführt.
• Der Lenkwinkel l_W wird z. B. mittels eines Lenkwinkelsensors an einer Lenksäule des Fahrzeugs ermittelt.
• Die Gesamtlenkübersetzung i_GES der Vorderachse ist konstruktiv festgelegt und als Konstante fahrzeugabhängig in einem Speicher der Steuereinheit hinterlegt.
• Die Fahrgeschwindigkeit v_X wird mittels eines Sensors, z. B. einem Hallsensor oder einem Induktivsensor, an einem Getriebe oder einem Rad des Fahrzeugs ermittelt.
• Der Eigenlenkgradient EG_Passiv des passiven Fahrzeugs ist der Eigenlenkgradient des Fahrzeugs ohne aktivierte Hinterachslenkung.
• Die Änderung des Schwimmwinkelgradienten ΔSG ist eine Vorgabegröße und wird als Kennlinie in der Steuereinheit hinterlegt. Diese Kennlinie ist geschwindigkeitsabhängig und wird in Fahrversuchen ermittelt. 2 zeigt ein Beispiel für eine solche geschwindigkeitsabhängige Kennlinie.
• Über die Änderung des Schwimmwinkelgradienten ΔSG wird eine nach den Gesetzen der Fahrphysik damit verbundene Änderung des Eigenlenkgradienten EG_Passiv bewirkt. Durch eine geschwindigkeitsabhängige Änderung des Schwimmwinkelgradienten ΔSG und damit des Eigenlenkgradienten EG_Passiv wird die Gierverstärkung des Fahrzeugs eingestellt.
• Als Gierverstärkung bezeichnet man das Verhältnis zwischen Giergeschwindigkeit und Lenkwinkel l_W.
• Der Radstand l des Fahrzeugs ist konstruktiv festgelegt und als Konstante fahrzeugabhängig in der Steuereinheit hinterlegt.
• Die ermittelte Führungsquerbeschleunigung a_Y kann auf einem Display 2 optisch im Fahrzeuginnenraum dargestellt werden.
• In einem weiteren Funktionsmodul SL zur Solllenkwinkelermittlung wird ein Solllenkwinkel β_HA an der Hinterachse nach folgender Formel ermittelt: βHA = aY·ΔSG(vX)
• Dieser ermittelte Solllenkwinkel β_HA an der Hinterachse wird dann mittels eines Aktuators 1 an der Hinterachse des Fahrzeugs eingestellt.
• In 3 ist das Einstellen der Gierverstärkung qualitativ über die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abgebildet. Es sind zwei Graphen 3, 4 der unterschiedlichen Gierverstärkungen eines Fahrzeugs ohne Hinterachslenkung (= Graph 3) und eines Fahrzeugs mit Hinterachslenkung (= Graph 4) dargestellt.
• Im Bereich unterhalb von 100 km/h wird am Fahrzeug 4 mit Hinterachslenkung eine größere Gierverstärkung im Vergleich zu dem Fahrzeug 3 ohne Hinterachslenkung eingestellt. Dies führt im Bereich unterhalb von 100 km/h zu einer Agilisierung 6 des Fahrverhaltens, d. h. das Fahrzeug spricht dynamischer auf Lenkbewegungen an.
• Im Bereich oberhalb von 100 km/h wird am Fahrzeug 4 mit Hinterachslenkung eine kleinere Gierverstärkung im Vergleich zu dem Fahrzeug 3 ohne Hinterachslenkung eingestellt. Dies führt im Bereich oberhalb von 100 km/h zu einer Stabilisierung 5 des Fahrverhaltens, d. h. das Fahrzeug weist einen verbesserten Geradeauslauf auf.
• Die Geschwindigkeitsgrenze von 100 km/h wurde lediglich beispielhaft gewählt und ist auch in Abhängigkeit von einem Fahrzeugtyp und/oder einem bevorzugten Fahrverhalten vorgebbar.

FG

Funktionsmodul zur Führungsgrößenermittlung

SL

Funktionsmodul zur Solllenkwinkelermittlung

l_W

Lenkwinkel

v_X

Fahrgeschwindigkeit

ΔSG

Änderung des Schwimmwinkelgradienten

β_HA

Solllenkwinkel an der Hinterachse

l

Radstand

i_GES

Gesamtlenkübersetzung der Vorderachse

EG_Passiv

Eigenlenkgradient des passiven Fahrzeugs

a_Y

Führungsquerbeschleunigung

1

Aktuator

2

Display

3

Graph der Gierverstärkung eines Fahrzeugs ohne Hinterachslenkung

4

Graph der Gierverstärkung eines Fahrzeugs mit Hinterachslenkung

5

Stabilisierung

6

Agilisierung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - DE 4139009 C2 [0002]
• - EP 0150856 B1 [0003]
• - DE 19813945 C2 [0004]

Claims (5)

1. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Gierverstärkung durch eine aktive Hinterachslenkung eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gierverstärkung mittels eines Solllenkwinkels (β_HA) der Hinterachslenkung eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Solllenkwinkel (β_HA) durch Multiplikation einer Führungsquerbeschleunigung (a_Y) mit einer Änderung eines Schwimmwinkelgradienten (ΔSG) in Abhängigkeit einer Fahrgeschwindigkeit (v_X) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Schwimmwinkelgradienten (ΔSG) aus einer geschwindigkeitsabhängigen Kennlinie ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsquerbeschleunigung (a_Y) gemäß:

   

   ermittelt wird.