DE102010021614A1

DE102010021614A1 - Verfahren zur aktiven Fahrzeugwankstabilisierung mittels Fahrerdrehmoment aus der Lenkung

Info

Publication number: DE102010021614A1
Application number: DE102010021614A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2011-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aktiven Fahrzeugwankstabilisierung mittels Fahrerdrehmoment aus der Lenkung, bei dem eine vom Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachte Drehmomentgröße erfasst wird und als Regelgröße für die aktive Wankstabilisierung dient.

Description

Stand der Technik
Stabilisatoren haben im Fahrwerk die Funktion, ein unterschiedliches Einfedern der Räder links und rechts zu vermindern, um Wankbewegungen entgegenzuwirken. Als üblicherweise rein mechanisches, torsionsweiches Bauteil tun Stabilisatoren in jeder Fahrsituation den gleichen Dienst.
Mehr Sicherheit und Komfort bietet jedoch ein Stabilisator, der auf die jeweiligen Fahrsituationen flexibel reagieren kann. Bekannt ist die aktive Wankstabilisierung, die der Seitenneigung bei Kurvenfahrten entgegenwirkt.
Fährt ein Fahrzeug eine Kurve, wird es durch die Fliehkraft in Richtung der Kurvenaußenseite gedrückt. Es neigt sich zur Seite, denn die kurvenäußeren Räder federn ein und die kurveninneren Räder federn aus. Der je nach Kurvengeschwindigkeit und -radius „verbrauchte” Teil des Federweges steht für das weiche Dämpfen von Fahrbahnstößen nicht mehr zur Verfügung.
Der Zweck von Stabilisatoren ist, dem entgegenzuwirken, um Komfort und Fahrsicherheit zu erhöhen. Damit wird jedoch ein Komfortnachteil bei Geradeausfahrt erkauft, weil die Stabilisatoren Straßenunebenheiten unerwünscht von einer Fahrzeugseite zur anderen übertragen (so genannter „Kopiereffekt”) und zudem beeinflusst das Verhältnis der Stabilisatorhärten von Hinter- zu Vorderachse das Eigenlenkverhalten. Die Auslegung eines konventionellen Stabilisators unterliegt somit einem Zielkonflikt.
Weiter sind so genannte aktive Systeme bekannt, welche den Stabilisator zu einem aktiven Regelsystem machen und diesen Zielkonflikt verbessern des rein mechanischen Systems.
Dies geschieht über Aktuatoren mit hydraulisch betriebenen Schwenkmotoren in der Stabilisatormitte. Diese verdrehen die beiden aufgetrennten Stabilisatorhälften geregelt gegeneinander und erzeugen ein Torsionsmoment, das sich stabilisierend auf den Fahrzeugaufbau auswirkt. Der von einer Hochdruckpumpe erzeugte Druck wird über einen Ventilblock so geregelt, dass die Wankbewegung bei Kurvenfahrt minimiert beziehungsweise bis zu einer gewissen Querbeschleunigung (etwa 0,5 g) ganz ausgeglichen wird. Zusätzlich verhilft diese geregelte Wankstabilisierung zu einer hohen Lenkpräzision und einem sehr direkten Eigenlenkverhalten, verbunden mit hoher Agilität.
Bei Geradeausfahrt dagegen senkt die elektronische Steuerung den Hydraulikdruck im Stabilisator und sorgt für ein weicheres, komfortableres Ansprechen der Federung (Milderung des Kopierverhaltens).
Wie beschrieben stellen die Lenkung und die Wankstabilisierung zwei von einander unabhängige getrennte Fahrzeugsysteme dar, welche recht aufwendig, schwer, teuer und kompliziert in ihrem Aufbau sind.
Weiter muss über aufwendige Sensorik der Fahrzustand des Fahrzeuges ermittelt werden und die Steuergeräte der jeweiligen Systeme regeln separat und beide Systeme greifen auf das relativ unpräzise Lenkwinkelsignal zurück.
Der Fahrer beaufschlagt das Lenkrad mit einem Lenkmoment und dadurch verdreht sich der Torsionsstab. Bei der hydraulischen Lenkunterstützung gibt das Drehschieberventil dann den Ölstrom für den Aktuator frei. Dadurch stellt das Fahrerwunschmoment die Stellgröße für die Lenkunterstützung dar.
Offenbarung der Erfindung
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass die Wankbewegung des Fahrzeuges durch Kurvenfahrten verursacht und ausgelöst wird. Als Stellgröße für die Lenkung wird das Fahrerdrehmomentsignal herangezogen und die aktuellen Wankstabilisatoren nutzen das Lenksignal, der zwangsläufige Unterschied in den Signalen führt zu Regelabweichungen zwischen Lenkung und Wankstabilisierung.
Dieses Problem wird mit dem im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmals gelöst.
Mit der Erfindung wird erreicht, dass die aktive hydraulische Wankstabilisierung direkt über das Drehschieberventil der Lenkung angesteuert wird. Bei Momentenbelastung in einer Kurvenfahrt neigt sich das Fahrzeug und diese Neigbewegung wird bereits beim Lenkeinschlag mittels der gleichzeitigen Ansteuerung des Wankzylinders und der Lenkung durch das Drehschieberventil kompensiert.
Es findet somit eine direkte Koppelung von Lenkung/Lenkmoment mit der Wankstabilisierung statt.
Eine mögliche Alternative besteht darin, dass Drehschieberventil in doppelter Bauweise auszuführen um einmal die Lenkung und zum anderen den hydraulischen Wankstabilisator anzusteuern. Vorteil ist, dass die beiden Systeme mit unterschiedlichen Systemdrücken betrieben werden können.
Bei elektrischen Servolenkungen kommt anstatt des Drehschieberventils ein Drehmomentsensor zum Einsatz. Da in Zukunft bei EPS (Electronic Power Steering) Systemen das Lenkwinkelsignal direkt vom Elektromotor abgegriffen wird stellt dieses Lenkwinkelsignal nicht mehr den Fahrerwunschlenkwinkel dar sondern detektiert die Radstellung. Durch Verwendung des Drehmomentsignals aus der EPS zur Wankstabilisierung liegt nun wieder der Fahrerlenkwunsch vor und zudem mit einer wesentlich höheren Winkelauflösung als dies beim Lenkwinkelsensor der Fall ist.

Claims

Das Verfahren zur aktiven Fahrzeugwankstabilisierung mittels Fahrerdrehmoment aus der Lenkung ist dadurch gekennzeichnet, dass – eines vom Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachtes Drehmoment als repräsentierendes Drehmoment erfasst wird und – anhand der Drehmomentgröße die Wankstabilisierung geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerdrehmoment aus dem Verdrehwinkel des Drehstabes der Lenkung und dessen Torsionssteifigkeit ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil der hydraulischen Lenkunterstützung die hydraulische Regelung für die hydraulische Fahrzeugwankstabilisierung realisiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil der hydraulischen Lenkunterstützung und der Wankstabilisierung getrennte hydraulische Kreise aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentsignal der elektrischen Lenkunterstützung das Signal für die Fahrzeugwankstabilisierung darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine höhere Stellgüte der Fahrzeugwankstabilisierung realisiert wird, da das Drehmomentsignal eine höhere Auflösung aufweist als das Lenkwinkelsignal.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck für den Fahrzeugwankstabilisator geschwindigkeitsabhängig geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei elektrischen Fahrzeugwankstabilisatoren als Regelsignal die Fahrzeuggeschwindigkeit herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Sensorik eine Fahrzeugschiefstellung aus der horizontalen heraus ermittelt wird und dies als Regelgröße genutzt wird.