DE102016210126B4 - Method for controlling a vehicle and vehicle for implementing the method - Google Patents

Method for controlling a vehicle and vehicle for implementing the method Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs (1),
wobei das Fahrzeug (1) mindestens eine gelenkte Achse (2) mit angetriebenen Rädern (3) aufweist, wobei die angetriebenen Räder (3) über einen radselektiven Antrieb (4) angetrieben werden,
wobei das Fahrzeug (1) ein Lenksystem (5) mit einer Lenkkrafteinrichtung (10) aufweist,
wobei das Fahrzeug (1) ein erstes Lenkkraftmodul (11) zum Ansteuern der Lenkkrafteinrichtung (10) und ein zweites Lenkkraftmodul (12) zum Ansteuern des radselektiven Antriebs (4) aufweist,
gekennzeichnet durch
ein Aktormodul (13) zum Ansteuern des ersten und des zweiten Lenkkraftmoduls (11,12), wobei diese angesteuert werden, so dass ein Zwischenabschnitt (15) des Lenksystem (5) zwischen der Lenkkrafteinrichtung (10) und den angetriebenen Rädern (3) elastisch verspannt wird, wobei das Aktormodul (13) eine Steuereinrichtung für die Stärke der elastischen Verspannung als eine Stellgröße bildet.

Figure DE102016210126B4_0000
Method for controlling a vehicle (1),
wherein the vehicle (1) has at least one steered axle (2) with driven wheels (3), the driven wheels (3) being driven via a wheel-selective drive (4),
wherein the vehicle (1) has a steering system (5) with a steering force device (10),
wherein the vehicle (1) has a first steering force module (11) for controlling the steering force device (10) and a second steering force module (12) for controlling the wheel-selective drive (4),
marked by
an actuator module (13) for controlling the first and second steering force modules (11, 12), these being controlled so that an intermediate section (15) of the steering system (5) between the steering force device (10) and the driven wheels (3) is elastic is tensioned, the actuator module (13) forming a control device for the strength of the elastic tension as a manipulated variable.
Figure DE102016210126B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug zum Umsetzen des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 10.The invention relates to a method for controlling a vehicle with the features of claim 1. Furthermore, the invention relates to a vehicle for implementing the method with the features of claim 10.

Radselektive Traktionsantriebe ermöglichen durch gezieltes Verteilen der Antriebsleistung auf einzelne Räder eine Beeinflussung der Querdynamik des Fahrzeugs durch Variation vornehmlich längsdynamischer Größen. Durch die Nutzung radselektiver Traktionsantriebe an der gelenkten Achse eines Fahrzeugs kann ein Einlenken der Räder durch eine gezielte Einstellung von Differenzen der Antriebsleistung erzeugt werden.Wheel-selective traction drives enable the transverse dynamics of the vehicle to be influenced by specifically distributing the drive power to individual wheels by varying primarily longitudinally dynamic variables. Through the use of wheel-selective traction drives on the steered axle of a vehicle, the wheels can be turned through a targeted setting of differences in drive power.

In der Druckschrift DE 10 2009 025 058 A1 wird ein Kraftfahrzeug offenbart, welches eine Fahrzeuglenkung mit mechanisch bedingter Lenkübersetzung sowie mindestens eine Vorrichtung zur Verteilung eines Antriebsmoments auf die Räder einer angetriebenen Fahrzeugachse gemäß einem vorgebbaren Verteilungssollwert umfasst. Weiterhin ist ein Steuergerät vorgesehen, welches im Linearbereich der Querdynamik, in dem sich ein Normalfahrer üblicherweise bewegt, in Abhängigkeit von Signalen am Fahrzeug befindlicher Sensoren sowie im Steuergerät abgelegter Algorithmen den Verteilungssollwert derart ermittelt, dass einem über die Fahrzeuglenkung erzeugten Giermoment ein durch die mindestens eine Vorrichtung zur Verteilung eines Antriebsmoments erzeugtes zusätzliches Giermoment überlagert wird. Hierdurch lässt sich die Wirkung einer direkten, indirekten oder variablen Lenkübersetzung erzielen.In the pamphlet DE 10 2009 025 058 A1 A motor vehicle is disclosed which comprises a vehicle steering system with a mechanically determined steering ratio and at least one device for distributing a drive torque to the wheels of a driven vehicle axle according to a predeterminable distribution setpoint. Furthermore, a control unit is provided which, in the linear range of the lateral dynamics, in which a normal driver usually moves, determines the distribution setpoint as a function of signals from sensors located on the vehicle and algorithms stored in the control unit in such a way that a yaw moment generated via the vehicle steering is triggered by at least one Device for distributing a drive torque generated additional yaw moment is superimposed. This allows the effect of a direct, indirect or variable steering ratio to be achieved.

In der Druckschrift DE 10 2007 043 599 A1 wird bei einem Verfahren zur Durchführung eines Lenkvorganges in einem Fahrzeug vom Fahrer ein Lenkwinkel vorgegeben, der über ein Lenksystem in einen Radlenkwinkel umgesetzt wird. Mittels eines Zusatzaktuators wird eine Momentenverteilung zwischen mindestens einem linken und einem rechten Fahrzeugrad durchgeführt. Über die Momentenverteilung wird eine veränderliche Lenkübersetzung realisiert, indem über die Lenkwirkung des Zusatzaktuators auf die Fahrzeugbewegung dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel ein Zusatzlenkwinkel überlagert wird.In the pamphlet DE 10 2007 043 599 A1 In a method for carrying out a steering process in a vehicle, the driver specifies a steering angle which is converted into a wheel steering angle via a steering system. A torque distribution between at least one left and one right vehicle wheel is carried out by means of an additional actuator. A variable steering ratio is implemented via the torque distribution, in that an additional steering angle is superimposed on the steering angle specified by the driver via the steering effect of the additional actuator on the vehicle movement.

In der Druckschrift DE 10 2008 001 136 A1 wird ein Verfahren zum Betätigen eines Lenkaktuators in einem Fahrzeug mit einer einstellbaren Kupplung vorgestellt, die eine variable Verteilung des Antriebsmoments zwischen einem linken und einem rechten Rad ermöglicht. Gemäß der Druckschrift wird der Lenkaktuator abhängig von der Kupplungseinstellung derart geregelt, dass ein durch eine Änderung der Momentenverteilung verursachtes, auf die Lenkung wirkendes Moment wenigstens teilweise kompensiert wird.In the pamphlet DE 10 2008 001 136 A1 a method for actuating a steering actuator in a vehicle with an adjustable clutch is presented, which enables a variable distribution of the drive torque between a left and a right wheel. According to the publication, the steering actuator is regulated as a function of the clutch setting in such a way that a torque which is caused by a change in the torque distribution and which acts on the steering is at least partially compensated for.

Die DE 10 2006 026 863 A1 beschreibt eine Einzelradaufhängung für ein lenkbares Rad, wobei das Rad mit einem als Schwenklager ausgebildeten Radträger verbunden ist und ein Lenkhebel einerseits fest mit dem Radträger und andererseits gelenkig mit einer Spurstange verbunden ist.The DE 10 2006 026 863 A1 describes an independent suspension for a steerable wheel, the wheel being connected to a wheel carrier designed as a swivel bearing and a steering lever being firmly connected to the wheel carrier on the one hand and articulated to a tie rod on the other.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein Fahrzeug mit dem Verfahren vorzuschlagen, welche ein verbessertes Lenkverhalten bei dem Fahrzeug ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.It is the object of the present invention to propose a method and a vehicle with the method which enable improved steering behavior in the vehicle. This object is achieved by the method having the features of claim 1 and by a vehicle having the features of claim 10. Preferred or advantageous embodiments emerge from the subclaims, the following description and the attached figures.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug weist mindestens oder genau eine gelenkte Achse mit angetriebenen Rädern auf. Vorzugsweise ist die gelenkte Achse als eine Vorderachse ausgebildet. Das Fahrzeug weist ein Lenksystem zur Lenkung der gelenkten und angetriebenen Achse auf. Das Lenksystem weist vorzugsweise ein Lenkrad oder eine andere Mensch-Maschinen-Schnittstelle zur Eingabe eines Lenkbefehls, eine Lenksäule, ein Lenkgetriebe auf, wobei das Lenkgetriebe über Spurstangen als Teil des Lenksystems mit Radträgern wirkverbunden ist.The invention relates to a method for controlling a vehicle. The vehicle has at least or precisely one steered axle with driven wheels. The steered axle is preferably designed as a front axle. The vehicle has a steering system for steering the steered and driven axle. The steering system preferably has a steering wheel or another human-machine interface for inputting a steering command, a steering column, a steering gear, the steering gear being operatively connected to wheel carriers via tie rods as part of the steering system.

Die Lenkung des Fahrzeuges über das Lenksystem ermöglicht dem Fahrer, Einfluss auf die Querdynamik des Fahrzeuges zu nehmen und so das Fahrzeug in die gewünschte Richtung zu steuern. Der Fahrerwunsch wird durch Drehen des Lenkrades oder der Mensch-Maschinen-Schnittstelle zur Eingabe eines Lenkbefehls in Form des Lenkradwinkels phiH an das Lenksystem übergeben, wobei der Fahrer ein Lenkmoment (MH) aufzubringen hat.Steering the vehicle via the steering system enables the driver to influence the lateral dynamics of the vehicle and thus steer the vehicle in the desired direction. The driver's request is transferred to the steering system by turning the steering wheel or the man-machine interface to input a steering command in the form of the steering wheel angle phi H , the driver having to apply a steering torque (M H ).

Das Fahrzeug weist eine Lenkkrafteinrichtung, insbesondere Lenkkraftunterstützungseinrichtung (LKU), sowie ein erstes Lenkkraftmodul zum Ansteuern der Lenkkrafteinrichtung auf. Das Lenkkraftmodul kann als ein Softwaremodul, ein Hardwaremodul oder als eine Kombination davon ausgebildet sein.The vehicle has a steering force device, in particular a steering force assistance device (LKU), and a first steering force module for controlling the steering force device. The steering force module can be designed as a software module, a hardware module or a combination thereof.

Bei dem Fahrzeug mit der Lenkkrafteinrichtung wird das Lenkmoment durch einen Aktor reduziert, um dem Fahrer ein komfortables Lenken zu ermöglichen. Z.B. ist vorgesehen, dass die Lenksäule die Bewegung zum Lenkgetriebe überträgt. Dort wird die rotative Bewegung der Lenksäule in eine translatorische Bewegung der Spurstangen überführt. Diese übertragen die Bewegung auf die Radträger, welche eine Rotation (Lenkwinkel phi) um die jeweilige Lenkachse ausführen.In the vehicle with the steering force device, the steering torque is reduced by an actuator in order to enable the driver to steer comfortably. For example, it is provided that the steering column transmits the movement to the steering gear. There the rotative movement of the steering column turns into a translational movement of the tie rods transferred. These transmit the movement to the wheel carriers, which rotate (steering angle phi) around the respective steering axis.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und Einschlagwinkel der Räder wird kinematische Lenkübersetzung i s = φ H φ

Figure DE102016210126B4_0001
genannt. Sie bestimmt zum einen den notwendigen Lenkradwinkel, der für einen gewissen Einschlag der Räder erforderlich ist, zum anderen beeinflusst sie aber auch, wie stark die an den Rädern anliegenden Kräfte auf das Lenkrad übertragen werden. Bei eingeschlagener Lenkung eines fahrenden Fahrzeuges bauen sich am Reifen-Fahrbahn-Kontakt Kräfte auf, die die Querbewegung des Fahrzeuges beeinflussen. Die Summe der am Rad angreifenden Querkräfte wirkt in Form einer Seitenkraft und zusammen mit den Längskräften als Giermoment (Moment um die Hochachse) auf den Fahrzeugaufbau, wodurch eine Drehung des Fahrzeuges um die Hochachse ermöglicht wird.The transmission ratio between the steering wheel angle and the steering angle of the wheels is called the kinematic steering ratio i s = φ H φ
Figure DE102016210126B4_0001
called. On the one hand, it determines the steering wheel angle required for a certain turning angle of the wheels, but on the other hand it also influences how strongly the forces applied to the wheels are transmitted to the steering wheel. When the steering of a moving vehicle is turned, forces build up at the tire-road contact, which influence the transverse movement of the vehicle. The sum of the transverse forces acting on the wheel acts in the form of a lateral force and together with the longitudinal forces as a yaw moment (moment around the vertical axis) on the vehicle body, which enables the vehicle to rotate around the vertical axis.

Im Folgenden werden die Kräfte betrachtet, die am Reifen-Fahrbahn-Kontakt angreifen und über Radträger, Spurstangen und Lenkgetriebe das Lenkradmoment erzeugen. Die Kräfte und ihre Angriffspunkte am Rad werden hier als gegeben betrachtet. Für eine detailliertere Betrachtung des Kraftaufbaus an der Reifenkontaktfläche wird auf die Literatur verwiesen.In the following, the forces acting on the tire-road contact and generating the steering wheel torque via wheel carriers, tie rods and steering gears are considered. The forces and their points of application on the wheel are taken as given here. For a more detailed consideration of the force build-up at the tire contact area, reference is made to the literature.

In der 1 sind schematisch ein linkes Vorderrad mit ausgewählten Aufhängungspunkten und Komponenten des Fahrwerks dargestellt, sowie die Kräfte, die an der Reifenaufstandsfläche (Latsch) angreifen. Die Kräfte lassen sich in die Komponenten FW,X (Antriebs- bzw. Bremskraft), FW,Y (Seitenkraft) und FW,Z (Radlast) zerlegen. Mit den sich ergebenden Hebelarmen um die Lenkachse (Achse zwischen Punkten E und G) erhält man für jeden Kraftvektor ein resultierendes Moment. Die Summe dieser Momente (beider Räder) ergeben das Lenkmoment.In the 1 a left front wheel with selected suspension points and components of the chassis are shown schematically, as well as the forces acting on the tire contact area (contact patch). The forces can be broken down into the components F W, X (drive or braking force), F W, Y (lateral force) and F W, Z (wheel load). With the resulting lever arms around the steering axis (axis between points E and G), a resulting moment is obtained for each force vector. The sum of these moments (both wheels) results in the steering moment.

Bei herkömmlichen Antriebskonzepten, bei denen die Antriebsmomente an beiden Rädern gleich groß sind, hat gemäß z.B. Pfeffer & Harrer, 2013 die Seitenkraft FW,Y den größten Einfluss auf das Lenkmoment. Die Rückstellwirkung durch die Radlast Fw,z fällt dagegen gering aus (insbesondere bei schneller Kurvenfahrt) und wird hier nicht weiter betrachtet. Entscheidend für das umgesetzte Konzept der Lenkkraftunterstützung ist die Wirkung der Antriebs- bzw. Bremskraft Fw,x auf das Lenkmoment. Im Folgenden wird deshalb betrachtet, wie sich das Lenkmoment aus den beiden Komponenten FW,Y und Fw,x rechnerisch bestimmen lässt.In conventional drive concepts in which the drive torques on both wheels are the same, according to Pfeffer & Harrer, 2013, for example, the lateral force F W, Y has the greatest influence on the steering torque. The restoring effect due to the wheel load Fw, z, on the other hand, is small (especially when cornering at high speed) and is not considered further here. The decisive factor for the implemented concept of steering force assistance is the effect of the drive or braking force Fw, x on the steering torque. The following therefore looks at how the steering torque can be calculated from the two components F W, Y and Fw, x.

Wie in der 1 gezeigt, greift die Kraft Fw,x im Punkt W an und steht senkrecht zur YZ-Ebene. Um den Einfluss auf das Moment um die Lenkachse zu ermitteln, wird davon ausgegangen, dass das Antriebsmoment im Fahrzeugaufbau (und nicht im Radträger) abgestützt ist und über eine Gelenkwelle auf die Achse des Rades übertragen wird. Dies ist bei bevorzugt verwendeten, innenliegenden Antrieben der Fall, zu denen die konventionellen Antriebsstränge und die radnahen Antriebe gehören. Da das Rad nur im Radlager Kräfte auf den Radträger übertragen kann, verschiebt man zur Berechnung des Momentes die Kraft Fw,x in den Mittelpunkt des Rades. Der Störkrafthebelarm ra, der senkrecht auf der Lenkachse steht, stellt damit den wirksamen Hebelarm dar, mit dem die Kraft Fw,x ein Moment um die Lenkachse erzeugt.Like in the 1 shown, the force Fw, x acts at point W and is perpendicular to the YZ plane. In order to determine the influence on the torque around the steering axis, it is assumed that the drive torque is supported in the vehicle body (and not in the wheel carrier) and is transmitted to the wheel axis via a cardan shaft. This is the case with preferably used internal drives, which include the conventional drive trains and the drives close to the wheels. Since the wheel can only transfer forces to the wheel carrier in the wheel bearing, the force Fw, x is shifted to the center of the wheel to calculate the moment. The disturbing force lever arm r a , which is perpendicular to the steering axis, thus represents the effective lever arm with which the force Fw, x generates a moment about the steering axis.

Hier wird im Folgenden modellhaft von kleinen Spreizungs- und Nachlaufwinkeln ausgegangen. Damit ergeben sich folgende Zusammenhänge zwischen der Antriebs- bzw. Bremskraft Fw,x und den dazugehörigen Komponenten des Lenkmomentes MA,a/b. M A , a F W , X r a

Figure DE102016210126B4_0002
Die Seitenkraft FW,Y greift nicht im Punkt W, sondern in einem um den Reifennachlauf rτ,T verschobenen Punkt. Daraus ergibt sich folgender Zusammenhang für die von der Seitenkraft induzierte Komponente des Lenkmoments Ms: M S F W , y ( r τ , k + r τ , T )
Figure DE102016210126B4_0003
Beim Konzept einer Lenkkraftunterstützung mittels radselektiver Antriebe wird das Lenkradmoment dadurch reduziert, dass das Antriebsmoment in geeigneter Weise auf die beiden Räder der gelenkten Achse verteilt wird. Bei der folgenden Herleitung wird zum Zwecke einer anschaulicheren Betrachtung davon ausgegangen, dass der Spreizungswinkel und der Nachlaufwinkel 0° betragen, die Nachlaufstrecke rτ und die Lenkübersetzung is konstant sind und der Lenkwinkel beider Räder identisch ist.In the following, small spread and caster angles are assumed as a model. This results in the following relationships between the drive or braking force Fw, x and the associated components of the steering torque MA, a / b. M. A. , a F. W. , X r a
Figure DE102016210126B4_0002
The lateral force F W, Y does not take effect at point W, but rather at a point shifted by the tire trail r τ, T. This results in the following relationship for the component of the steering torque Ms induced by the side force: M. S. F. W. , y ( r τ , k + r τ , T )
Figure DE102016210126B4_0003
In the concept of steering power assistance by means of wheel-selective drives, the steering wheel torque is reduced in that the drive torque is appropriately distributed to the two wheels of the steered axle. In the following derivation, it is assumed for the purpose of a clearer consideration that the spread angle and the caster angle are 0 °, the caster distance r τ and the steering ratio i s are constant and the steering angle of both wheels is identical.

Beim Durchfahren einer Linkskurve ergeben sich die in 2 links dargestellten Kräfte auf das Lenksystem. Das Antriebsmoment wird gleichmäßig auf beide Räder verteilt, wodurch an jedem Rad die Antriebskraft FA,l=FA,r anliegt. Bei der Kurvenfahrt bauen sich die Seitenkräfte FS,l und FS,r auf. Für das Lenkradmoment erhält man unter diesen Bedingungen: M H = 1 i s [ r τ ( F s , l + F s , r ) + r a ( F A , l F A , r ) = 0 ] bei gleichmä ßig verteiltem A <   0 ntriebsmoment bei Verlagerung des Antriebsmomentes auf das rechte Rad

Figure DE102016210126B4_0004
When driving through a left curve, the in 2 Forces shown on the left on the steering system. The drive torque is distributed evenly to both wheels, so that the drive force F A, l = F A, r is applied to each wheel. When cornering, the lateral forces F S, l and F S, r build up. The following conditions are obtained for the steering wheel torque: M. H = 1 i s [ r τ ( F. s , l + F. s , r ) + r a ( F. A. , l - F. A. , r ) = 0 ] at the same distributed A < 0 drive torque when shifting the drive torque to the right wheel
Figure DE102016210126B4_0004

Die beiden Seitenkräfte tragen jeweils mit gleichem Vorzeichen zum Gesamtmoment bei, wohingegen die Antriebskräfte eine positive und eine negative Komponente
ergeben. Bei gleichmäßiger Verteilung der Antriebskräfte hebt sich deren Wirkung gegenseitig auf. An dieser Stelle knüpft das Konzept einer Lenkkraftunterstützung mittels radselektiver Antriebe an. Durch Verlagerung des Antriebsmomentes auf das kurvenäußere Rad (2, rechts) erzeugen die beiden Antriebskräfte ein Moment um die Lenkachse, welches dem Moment der Seitenkraft entgegenwirkt.
The two side forces each contribute to the total torque with the same sign, whereas the driving forces have a positive and a negative component
surrender. If the driving forces are evenly distributed, their effects cancel each other out. This is where the concept of power steering by means of wheel-selective drives comes in. By shifting the drive torque to the wheel on the outside of the curve ( 2 , right) the two driving forces generate a moment around the steering axis, which counteracts the moment of the side force.

Die Umverteilung der Antriebsmomente hat des Weiteren auch Einfluss auf die Fahrzeugquerdynamik, da die beiden Kraftvektoren FA,l und FA,r einen Beitrag zum Giermoment (Moment um die z-Achse des Fahrzeugs) leisten (siehe Torque Vectoring).The redistribution of the drive torque also has an influence on the vehicle's lateral dynamics, since the two force vectors F A, l and F A, r contribute to the yaw moment (moment around the vehicle's z-axis) (see torque vectoring).

Torque Vectoring bezeichnet ein Verfahren, bei dem die Antriebsmomentverteilung eines Fahrzeuges variabel an jedem Rad vorgegeben werden kann, um damit entsprechend der Fahrsituation das Fahrzeugverhalten zu optimieren. Dies wird bei konventionellen Antrieben mit Verbrennungsmotor entweder über zwei regelbare Kupplungen oder über ein Überlagerungsgetriebe (Achsverteilergetriebe) umgesetzt.Torque vectoring refers to a method in which the drive torque distribution of a vehicle can be specified variably at each wheel in order to optimize the vehicle behavior according to the driving situation. In conventional drives with combustion engines, this is implemented either via two controllable clutches or via a superposition gear (axle transfer gear).

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug mit einem radselektiven Antrieb, insbesondere mit radindividuellen elektrischen Antrieben, kann Torque Vectoring über das Ansteuern der einzelnen Radantriebe realisiert werden. Zur Ansteuerung des radselektiven Antriebs weist das Fahrzeug ein zweites Lenkkraftmodul auf. Das zweite Lenkkraftmodul kann in den gleichen Varianten wie das erste Lenkkraftmodul aufgebaut sein. Mittels Torque Vectoring wird die Fahrdynamik, insbesondere das Giermoment, beeinflusst, wodurch sich optional folgende Anwendungen ergeben:

  • • Agilitätssteigerung (zusätzliches Giermoment zur Verbesserung des Einlenkverhaltens)
  • • Gierdämpfung (stabilisierendes Giermoment, der Gierrate entgegengesetzt)
  • • Erhöhung der Fahrsicherheit
  • • Verbesserung des Komforts
In the vehicle according to the invention with a wheel-selective drive, in particular with electric drives for individual wheels, torque vectoring can be implemented by controlling the individual wheel drives. To control the wheel-selective drive, the vehicle has a second steering force module. The second steering force module can be constructed in the same variants as the first steering force module. The driving dynamics, in particular the yaw moment, are influenced by torque vectoring, which optionally results in the following applications:
  • • Increase in agility (additional yaw moment to improve steering behavior)
  • • Yaw damping (stabilizing yaw moment, opposite to yaw rate)
  • • Increase in driving safety
  • • Improving comfort

Ein weiterer Effekt des Torque Vectorings ist die mögliche Reduktion des Lenkwinkelbedarfs in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung. Neben dem Torque Vectoring stellt das „Elektronische Stabilitätsprogramm“ (ESP) eine weitere Möglichkeit der Fahrdynamikregelung dar. Beim ESP wird aber ausschließlich durch Abbremsen einzelner Räder das Giermoment beeinflusst. Torque Vectoring kann somit als Erweiterung der Fahrdynamikregelung für den Antriebszustand gesehen werden.Another effect of torque vectoring is the possible reduction in the steering angle requirement depending on the lateral acceleration. In addition to torque vectoring, the "Electronic Stability Program" (ESP) is another option for vehicle dynamics control. With ESP, however, the yaw moment is only influenced by braking individual wheels. Torque vectoring can therefore be seen as an extension of the vehicle dynamics control for the drive state.

Bei einer Lenkkraftunterstützung mittels radselektivem Antrieb wird Torque Vectoring an der gelenkten Achse eingesetzt, wobei konventionell die Reduktion des Lenkradmomentes im Vordergrund steht. Die Beeinflussung des Giermoments ist dabei zwangsweise auch vorhanden, sodass oben genannte Effekte ebenfalls in Erscheinung treten können.In the case of steering assistance by means of a wheel-selective drive, torque vectoring is used on the steered axle, with the conventional focus on reducing the steering wheel torque. The yaw moment is inevitably influenced, so that the above-mentioned effects can also appear.

Die Lenkkrafteinrichtung dient dazu, das vom Fahrer aufzubringende Lenkradmoment auf ein gewünschtes Maß zu reduzieren. Vorzugswiese werden zwei Grundbauarten unterschieden, die alternativ verwendet werden können: die hydraulisch unterstützten Lenksysteme (HPS, hydraulic power steering) und die elektrisch unterstützten Lenksysteme (EPS, electric power steering), welche der Standard in aktuellen PKWs sind. Bei einer elektromechanischen Lenkungsanlage wird das Unterstützungsmoment der Lenkkrafteinrichtung durch einen Elektromotor bereitgestellt und je nach Bauart direkt an der Lenksäule oder im Lenkgetriebe eingeleitet. Das Lenkradmoment wird über einen Drehmomentsensor gemessen und an ein Steuergerät gemeldet. Dieses berechnet daraus das nötige Unterstützungsmoment, das der Elektromotor erzeugt und über ein Getriebe in das Lenksystem einleitet. Des Weiteren kann mit einem EPS-System über das Steuergerät auch eine Vielzahl an Zusatzfunktionen realisiert werden, die den Einsatz von modernen Fahrerassistenzsystemen ermöglichen (z. B. Parkassistent, Spurhalteassistent).The steering force device is used to reduce the steering wheel torque to be applied by the driver to a desired level. A distinction is preferably made between two basic types that can be used alternatively: the hydraulically assisted steering systems (HPS, hydraulic power steering) and the electrically assisted steering systems (EPS, electric power steering), which are the standard in current cars. In the case of an electromechanical steering system, the assist torque of the steering force device is provided by an electric motor and, depending on the design, is initiated directly on the steering column or in the steering gear. The steering wheel torque is measured by a torque sensor and reported to a control unit. This calculates the necessary support torque, which the electric motor generates and transfers to the steering system via a gearbox. Furthermore, with an EPS system, a large number of additional functions can be implemented via the control unit, which enable the use of modern driver assistance systems (e.g. parking assistant, lane departure warning system).

Optional ergänzend ist eine Überlagerungslenkung vorgesehen. Die Überlagerungslenkung verändert die Lenkübersetzung, indem sie zusätzlich zu dem vom Fahrer gestellten Lenkradwinkel in einem Überlagerungsgetriebe einen Stellwinkel einbringt, ohne den Lenkradwinkel zu verändern. Dadurch wird in Abhängigkeit vom Fahrzustand die Direktheit der Lenkung angepasst. Somit können ein stabiles, indirektes Lenkverhalten (große Lenkübersetzung) bei hohen Geschwindigkeiten und ein direktes, agiles Lenken (kleine Lenkübersetzung) bei Stadtfahrten und beim Einparken realisiert werden. Auch stabilisierende Lenkeingriffe der Assistenzsysteme sind ohne störende Rückmeldung an den Fahrer möglich. Die Überlagerungslenkung wird bevorzugt mit den zuvor beschriebenen Komponenten umgesetzt.A superimposed steering system is also provided as an option. The superimposed steering changes the steering ratio in that, in addition to the steering wheel angle set by the driver, it introduces an adjusting angle in a superimposed gear without changing the steering wheel angle. As a result, the directness of the steering is adjusted depending on the driving situation. This enables stable, indirect steering behavior (large steering ratio) at high speeds and direct, agile steering (small steering ratio) when driving around town and when parking. Stabilizing steering interventions by the assistance systems are also possible without disruptive feedback to the driver. The superimposed steering is preferably implemented with the components described above.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeug ein Aktormodul aufweist, wobei das Aktormodul programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet ist, das erste und das zweite Lenkkraftmodul anzusteuern. Das Aktormodul kann als ein Softwaremodul und/oder als ein Hardwaremodul ausgebildet sein.In the context of the invention it is proposed that the vehicle has an actuator module, wherein the actuator module is designed in terms of programming and / or circuitry to control the first and the second steering force module. The actuator module can be designed as a software module and / or as a hardware module.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Aktormodul die beiden anderen Module derart ansteuert, dass ein Zwischenabschnitt des Lenksystems zwischen der Lenkkrafteinrichtung und den angetriebenen Rädern elastisch verspannt wird. Das Aktormodul bildet eine Steuereinrichtung zur Kontrolle der Stärke der elastischen Verspannung. Insbesondere wird ein Steuer- und/oder Regelkreis gebildet, wobei die Stärke der elastischen Verspannung eine Stellgröße bildet. Die Stärke der elastischen Verspannung kann beispielsweise als eine elastische Verformung der Spurstangen hervorgebracht durch Axialkräfte in den Spurstangen als Teil des Zwischenabschnitts ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Wert für die elastische Verspannung als ein Sollwert z.B. von einem einer Steuereinrichtung über eine Schnittstelle vorgegeben werden, welcher dann über das Aktormodul als Steuereinrichtung eingestellt wird.According to the invention, it is provided that the actuator module controls the other two modules in such a way that an intermediate section of the steering system is elastically tensioned between the steering force device and the driven wheels. The actuator module forms a control device for controlling the strength of the elastic tension. In particular, a control and / or regulating circuit is formed, the strength of the elastic tension forming a manipulated variable. The strength of the elastic bracing can for example be designed as an elastic deformation of the tie rods brought about by axial forces in the tie rods as part of the intermediate section. For example, a value for the elastic tension can be specified as a setpoint value, e.g. by a control device via an interface, which is then set via the actuator module as the control device.

Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass durch eine gezielte und gemeinsame Ansteuerung des ersten und des zweiten Lenkkraftmoduls die Stärke der elastischen Verspannung gezielt eingestellt und dadurch in die Fahrzeugdynamik eingegriffen werden kann. Insbesondere werden durch den Einsatz einer Lenkkraftunterstützung mittels radselektiver Antriebe die elastokinematischen Effekte im Lenksystem reduziert, da die Unterstützungskraft direkt am Radaufstandspunkt eingebracht wird. Dadurch wird das gesamte Lenksystem entlastet, was geringere elastische Verformungen zur Folge hat. Bei der konventionellen Lenkraftunterstützungseinrichtung hingegen wird nur der Teil des Lenksystems entlastet, der sich zwischen Lenkrad und Lenkraftunterstützungseinrichtung befindet.It is a consideration of the invention that the strength of the elastic tension can be set in a targeted manner through a targeted and joint control of the first and the second steering force module, and thereby the vehicle dynamics can be intervened. In particular, the use of steering force assistance by means of wheel-selective drives reduces the elastokinematic effects in the steering system, since the assistance force is applied directly at the wheel contact point. This relieves the load on the entire steering system, which results in less elastic deformation. In the conventional steering power assistance device, on the other hand, only that part of the steering system that is located between the steering wheel and the steering power assistance device is relieved.

Ein gezieltes Ausnutzen dieses Effektes in Kombination mit dem auftretenden Torque-Vectoring ermöglicht eine gezielte Beeinflussung der Direktheit des Fahrzeugs und/oder eine Variation des Lenkradwinkelbedarfs.A targeted use of this effect in combination with the occurring torque vectoring enables a targeted influence on the directness of the vehicle and / or a variation of the steering wheel angle requirement.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist durch das Aktormodul eine Verspannung des Zwischenabschnitts einstellbar. Vorzugsweise wird die Verspannung des Zwischenabschnitts in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt. Vorzugsweise wird die Verspannung bei konstanter Geschwindigkeit konstant gehalten. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, bei einer Lenkwinkeländerung bei niedriger Geschwindigkeit (z.B. kleiner als 30km/h) eine geringere Verspannung in dem Zwischenabschnitt und somit eine resultierende höhere Direktheit in dem Lenksystem einzustellen und erst bei einer Lenkwinkeländerung bei höheren Geschwindigkeiten (z.B. größer als 100 km/h) die Verspannung zu erhöhen und insbesondere die Direktheit zu erniedrigen.In a preferred embodiment of the invention, a bracing of the intermediate section can be set by the actuator module. The bracing of the intermediate section is preferably set as a function of a speed of the vehicle. The tension is preferably kept constant at a constant speed. In this embodiment, it is possible to set a lower tension in the intermediate section and thus a resulting greater directness in the steering system when the steering angle is changed at low speed (e.g. less than 30 km / h) and only when the steering angle is changed at higher speeds (e.g. greater than 100 km / h) to increase the tension and in particular to lower the directness.

Es ist besonders bevorzugt, dass das Aktormodul ausgebildet ist, das erste Lenkkraftmodul zum Ändern des Lenkwinkels in eine erste Richtung und zeitgleich das zweite Lenkkraftmodul zum Ändern des Lenkwinkels in eine zweite Richtung anzusteuern. Alternativ oder ergänzend werden die beiden Lenkkraftmodule angesteuert, den Lenkwinkel in gegensinnige Richtungen zu verdrehen. Durch das gegensinnige Verdrehen wird der Zwischenabschnitt des Lenksystems zwischen dem radselektiven Antrieb und der Lenkkrafteinrichtung elastisch verspannt.It is particularly preferred that the actuator module is designed to control the first steering force module to change the steering angle in a first direction and at the same time control the second steering force module to change the steering angle in a second direction. As an alternative or in addition, the two steering force modules are activated to rotate the steering angle in opposite directions. By rotating in opposite directions, the intermediate section of the steering system is elastically tensioned between the wheel-selective drive and the steering force device.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Aktormodul eine Eingangsschnittstelle zur Übernahme einer Information über eine überlagerte Lenkwinkeländerung aufweist, wobei das Aktormodul ausgebildet ist, in Abhängigkeit der überlagerten Lenkwinkeländerung als eine Eingangsgröße das erste und das zweite Lenkkraftmodul anzusteuern, so dass der überlagerte Lenkwinkel realisiert und die daraus resultierende Lenkradwinkeländerung kompensiert und/oder verkleinert ist. Vorzugsweise weist das Fahrzeug ein Assistenzsystem auf, welche die Lenkwinkeländerung einleitet.In a preferred development, it is provided that the actuator module has an input interface for accepting information about a superimposed steering angle change, the actuator module being designed to control the first and the second steering force module as an input variable as a function of the superimposed steering angle change, so that the superimposed steering angle is realized and the resulting change in the steering wheel angle is compensated and / or reduced. The vehicle preferably has an assistance system which initiates the change in the steering angle.

In Kombination mit einem derartigen Assistenzsystemen, das Lenkkorrekturen ausführt (z.B. Spurhalteassistent) können somit weitere Effekte ausgenutzt werden: Durch Kombination der Lenkkraftunterstützung mittels radselektiver Antriebe mit der Lenkkrafteinrichtung ergeben sich zwei Möglichkeiten zur Einleitung der Unterstützungskraft. Diese befinden sich zum einen im Rad-Straße-Kontakt und zum anderen im Lenksystem. Das am Lenkrad anliegende Lenkradmoment kann durch Kombination der beiden Unterstützungskräfte beeinflusst werden. Dadurch ergibt sich ein weiterer Freiheitsgrad, welcher bei vorgegebenem Lenkradmoment eine beliebige Verteilung der beiden Unterstützungskräfte zulässt. Die Verteilung der Unterstützungskräfte beeinflusst wiederum die Belastung des Lenksystems zwischen dem Radaufstandspunkt und der Lenkrafteinrichtung. Da diese Belastung zu einer elastischen Deformation und damit zu einem Differenzwinkel führt, lässt sich auf diese Weise gezielt ein Differenzwinkel aufprägen ohne das Lenkradmoment und somit den Fahrer zu beeinflussen. Dies hat einen erhöhten Komfort bei Assistenzsystemen (bspw. Spurhalteassistenz) zur Folge, da die Lenkkrafteinrichtung und/oder der radselektive Antrieb Rückwirkungen des durch die radselektiven Antriebe erzeugten Lenkeingriffs auf den Fahrer kompensieren kann.In combination with an assistance system of this type that carries out steering corrections (e.g. lane departure warning system), further effects can be used: By combining the steering force assistance by means of wheel-selective drives with the steering force device, there are two options for introducing the assistance force. These are on the one hand in the wheel-road contact and on the other hand in the steering system. The steering wheel torque applied to the steering wheel can be influenced by combining the two support forces. This results in a further degree of freedom, which allows any distribution of the two support forces for a given steering wheel torque. The distribution of the support forces in turn influences the load on the steering system between the wheel contact point and the steering force device. Since this load leads to an elastic deformation and thus to a differential angle, a differential angle can be specifically impressed in this way without influencing the steering wheel torque and thus the driver. This results in increased comfort in assistance systems (for example lane keeping assistance), since the steering force device and / or the wheel-selective drive can compensate for the reaction of the steering intervention generated by the wheel-selective drives on the driver.

Prinzipiell kann der radselektive Antrieb z.B. als zwei voneinander unabhängig ausgebildete radnahe Antriebe ausgebildet sein.In principle, the wheel-selective drive can be designed, for example, as two independent drives that are close to the wheel.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der radselektive Antrieb als zwei Elektromotoren ausgebildet, wobei jedem der angetriebenen Räder ein Elektromotor zugeordnet ist. Insbesondere sind die Elektromotoren als Radnabenmotoren ausgebildet. In dieser Ausgestaltung sind keine konstruktiven Ergänzungen notwendig, um den radselektiven Antrieb für eine Steuerung der Lenkkräfte zu verwenden.In a preferred embodiment of the invention, the wheel-selective drive is designed as two electric motors, an electric motor being assigned to each of the driven wheels. In particular, the electric motors are designed as wheel hub motors. In this embodiment, no constructive additions are necessary in order to use the wheel-selective drive to control the steering forces.

Einen weiteren Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, welches wie zuvor beschrieben realisiert ist. Das Fahrzeug ist zur Umsetzung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet.Another object of the invention relates to a vehicle which is implemented as described above. The vehicle is designed to implement the method described above.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der Figuren. Diese zeigen:

  • 1 Reifen-Fahrbahn-Kontakt angreifende Kräfte am Beispiel des linken Vorderrades nach Pfeffer, P., & Harrer, M. (Hrsg.). (2013). Lenkungshandbuch : Lenksysteme, Lenkgefühl, Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen. Wiesbaden: Springer Vieweg;
  • 2 Funktionsprinzip einer Lenkkraftunterstützung mittels radselektiver Antriebe; links ohne und rechts mit Lenkkraftunterstützung; Lenkgeometrie vereinfacht (Spreizungswinkel 0°, Nachlaufwinkel 0°);
  • 3 Lineares Einspurmodell einer Lenkung, stationäre Kreisfahrt;
  • 4 Graph zur Darstellung von dem Lenkwinkel über den Lenkradwinkel, Einflüsse des Torque Vectoring und der Elastokinematik;
  • 5 Graph zur Illustration der Reduktion der Auswirkung des Lenkeingriffs am Lenkrad;
  • 6 schematische Darstellung eines Fahrzeugs zur Umsetzung des Verfahrens.
Further features, advantages and effects of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment of the invention and the figures. These show:
  • 1 Forces acting on tire-road surface using the example of the left front wheel according to Pfeffer, P., & Harrer, M. (Eds.). (2013). Steering manual: steering systems, steering feel, driving dynamics of motor vehicles. Wiesbaden: Springer Vieweg;
  • 2 Functional principle of steering power assistance by means of wheel-selective drives; left without and right with power assistance; Steering geometry simplified (angle of spread 0 °, caster angle 0 °);
  • 3 Linear single-track model of a steering system, stationary circular travel;
  • 4th Graph to show the steering angle over the steering wheel angle, influences of torque vectoring and elastokinematics;
  • 5 Graph to illustrate the reduction in the effect of the steering intervention on the steering wheel;
  • 6th schematic representation of a vehicle for implementing the method.

Zum Durchfahren einer Kurve mit definiertem Radius R wird (gemäß Einspurmodell, 3) bei einem Fahrzeug mit Radstand l ein Lenkwinkel δ bestehend aus Ackermann-Lenkwinkel und Differenz der Schräglaufwinkel αv und αh benötigt: δ = l R + α v α h

Figure DE102016210126B4_0005
Zwischen Lenkradwinkel und Lenkwinkel besteht aufgrund kinematischer Zusammenhänge/Ketten im Lenksystem eine definierte Abhängigkeit. Wird das System als starr betrachtet und treten keine elastischen Effekte auf, wird dieser Zusammenhang als Lenkübersetzung bezeichnet. Das Verhältnis zwischen Lenkradwinkel und Lenkwinkel ist im Allgemeinen während des Fahrbetriebs jedoch aufgrund elastischer Verformungen des Lenksystems inkl. Radträger (Kräfte auf Radaufhängung) nicht konstant. Diese elastischen Verformungen wirken einer Lenkbewegung entgegen, das Lenksystem wird in eine Geradeausstellung „gedrückt“. Je größer die das Lenkmoment beeinflussenden Kräfte sind, desto größer ist die elastische Verformung und damit der Lenkaufwand des Fahrers. Das heißt, dass der benötigte Lenkradwinkel zum Durchfahren einer Kurve hierdurch vergrößert wird. Der zum Erreichen eines Lenkwinkels am Rad notwendige Lenkradwinkel wird im Folgenden als Lenkradwinkelbedarf bezeichnet.To drive through a curve with a defined radius R (according to the single-track model, 3 ) for a vehicle with wheelbase l, a steering angle δ consisting of the Ackermann steering angle and the difference between the slip angles α v and α h is required: δ = l R. + α v - α H
Figure DE102016210126B4_0005
There is a defined relationship between the steering wheel angle and the steering angle due to kinematic relationships / chains in the steering system. If the system is considered to be rigid and no elastic effects occur, this relationship is referred to as the steering ratio. The ratio between steering wheel angle and steering angle is generally not constant during driving, however, due to elastic deformations of the steering system including wheel carriers (forces on the wheel suspension). These elastic deformations counteract a steering movement, the steering system is "pushed" into a straight-ahead position. The greater the forces influencing the steering torque, the greater the elastic deformation and thus the driver's effort to steer. This means that the required steering wheel angle for driving through a curve is increased as a result. The steering wheel angle required to achieve a steering angle on the wheel is referred to below as the steering wheel angle requirement.

Dieser Lenkradwinkelbedarf wird des Weiteren durch das mittels radselektiver Antriebe erzeugte Torque Vectoring beeinflusst. Das durch das Torque Vectoring hervorgerufene (und die Kurvenfahrt begünstigende) Giermoment reduziert einerseits den vorderen Schräglaufwinkel und erhöht andererseits den hinteren Schräglaufwinkel. Wie aus der eingangs erwähnten Beziehung deutlich wird, wird dadurch der Lenkwinkel zum Erreichen des gleichen Kurvenradius geringer als bei konventionellen Systemen. Weiterhin werden durch die Reduktion des vorderen Schräglaufwinkels die Seitenkräfte vorne reduziert. Dies hat eine Reduktion der Rückstellkräfte und damit einen weiteren Einfluss auf das Lenkmoment/Lenkradmoment zur Folge. Ebenso wird der elastokinematische Effekt beeinflusst, was eine nochmalige Verringerung des Lenkradwinkelbedarfs zur Folge hat. In 4 werden diese beiden Effekte schematisch dargestellt. Bei gleich bleibendem Lenkradwinkel wird durch das Torque Vectoring der wirkende Lenkwinkel erhöht bzw. wird bei gleichem Kurvenradius der notwendige Lenkradwinkel verringert. Ein gegenläufiger Effekt wird durch die elastokinematischen Effekte erzielt. Hierbei wird bei gleich bleibendem Lenkradwinkel der wirkende Lenkwinkel reduziert bzw. der zur Durchfahrt eines gleichen Kurvenradius benötigte Lenkradwinkel erhöht.This steering wheel angle requirement is also influenced by the torque vectoring generated by means of wheel-selective drives. The yaw moment caused by torque vectoring (which favors cornering) on the one hand reduces the front slip angle and on the other hand increases the rear slip angle. As is clear from the relationship mentioned at the beginning, this makes the steering angle to achieve the same curve radius smaller than with conventional systems. Furthermore, by reducing the front slip angle, the lateral forces at the front are reduced. This results in a reduction in the restoring forces and thus a further influence on the steering torque / steering wheel torque. The elastokinematic effect is also influenced, which results in a further reduction in the steering wheel angle requirement. In 4th these two effects are shown schematically. If the steering wheel angle remains the same, the effective steering angle is increased by torque vectoring or the necessary steering wheel angle is reduced with the same curve radius. An opposite effect is achieved by the elastokinematic effects. With the steering wheel angle remaining the same, the effective steering angle is reduced or the steering wheel angle required to drive through the same curve radius is increased.

Der mittels elastischem Verspannen realisierbare Korrekturwinkel ist wegen der limitierenden Festigkeiten der Komponenten des Lenksystems begrenzt. Das System ist aber in der Lage kleine Korrekturen ohne Rückwirkung auf den Fahrer durchzuführen und kann bei größeren Lenkwinkelkorrekturen diese gedämpft und in reduziertem Umfang an den Fahrer weiterleiten. Somit ist eine Glättung des durch Assistenzsysteme hervorgerufenen Lenkradwinkelverlaufs und eine damit verbundene Steigerung des Fahrkomforts realisierbar.The correction angle that can be realized by means of elastic bracing is limited because of the limiting strengths of the components of the steering system. However, the system is able to carry out small corrections without affecting the driver and, in the case of larger steering angle corrections, can attenuate them and forward them to the driver to a reduced extent. In this way, the steering wheel angle profile caused by assistance systems can be smoothed and the driving comfort can be increased.

In der 5 ist zunächst eine Situation A gezeigt, wobei durch das Assistenzsystem eine Lenkwinkeländerung bewirkt, was durch den Ausschlag der Kurve nach oben zu erkennen ist. Durch das elastische Verspannen wurde der Korrektureingriff vollständig kompensiert, so dass an dem Lenkradwinkel keine Änderung zu erkennen ist In der Situation B ist die Lenkwinkeländerung jedoch stärker ausgefallen, so dass eine vollständige Kompensation der Auswirkung auf den Lenkradwinkel nicht möglich ist. In der Situation B erfolgte somit nur eine Dämpfung des Korrektureingriffs an dem Lenkradwinkel. Bei den gezeigten Fällen wird die spürbare Wirkung des Korrektureingriffs an dem Lenkrad entweder vollständig unterdrückt (Situation A) oder zumindest teilweise unterdrückt (Situation B). Bei der Grafik wird davon ausgegangen, dass der Lenkwinkel um +/-0,3° gestellt werden kann, die kinematische Lenkübersetzung ist konstant und beträgt 13.In the 5 a situation A is shown first, with the assistance system causing a change in the steering angle, which can be seen from the upward deflection of the curve. The corrective intervention was fully compensated by the elastic bracing, so that no change can be seen in the steering wheel angle. In situation B, however, the steering angle change is greater, so that a complete compensation of the effect on the steering wheel angle is not possible. In situation B, there was therefore only a damping of the corrective intervention on the steering wheel angle. In the cases shown, the noticeable effect of the corrective intervention on the steering wheel is either completely suppressed (situation A) or at least partially suppressed (situation B). The graphic assumes that the steering angle can be set by +/- 0.3 °, the kinematic steering ratio is constant and is 13.

Die 6 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 1 zur Umsetzung des zu vorbeschriebenen Verfahrens. Das Fahrzeug 1 weist eine gelenkte Achse 2 sowie eine nicht gelenkte Achse (nicht dargestellt) auf. An der gelenkten Achse 2 sind angetriebene Räder 3 angeordnet, wobei die angetriebenen Räder 3 durch einen radselektiven Antrieb angetrieben werden, welche durch zwei Elektromotoren 4 realisiert ist. Die Elektromotoren 4 sind unmittelbar an den angetriebenen Rädern 3 angeordnet. Beispielsweise sind die Elektromotoren 4 als Radnabenmotoren ausgebildet. Jeden den angetriebenen Räder 3 ist ein Elektromotor 4 exklusiv zugeordnet.The 6th shows a vehicle in a schematic representation 1 to implement the procedure described above. The vehicle 1 has a steered axle 2 and a non-steered axle (not shown). On the steered axle 2 are driven wheels 3 arranged with the driven wheels 3 are driven by a wheel-selective drive, which is driven by two electric motors 4th is realized. The electric motors 4th are directly on the driven wheels 3 arranged. For example are the electric motors 4th designed as wheel hub motors. Each of the driven wheels 3 is an electric motor 4th exclusively assigned.

Das Fahrzeug 1 weist ein Lenksystem 5 auf, welches ein Lenkrad 6 zur Betätigung für den Fahrer, eine Lenksäule 7 sowie Kopplungselemente, ausgebildet als Spurstangen 8, zur Übertragung des Lenkmoments an Radträger 9 aufweist. Das Lenksystem 5 weist eine Lenkkrafteinrichtung 10 auf, welche ergänzend oder auch ausschließlich ein Lenkmoment in das Lenksystem 5 einbringen kann.The vehicle 1 has a steering system 5 on what a steering wheel 6th for operation by the driver, a steering column 7th as well as coupling elements, designed as tie rods 8th , for transferring the steering torque to the wheel carrier 9 having. The steering system 5 has a steering force device 10 on which additionally or exclusively a steering torque in the steering system 5 can bring in.

Zur Steuerung der Lenkkrafteinrichtung 10 weist das Fahrzeug 1 ein erstes Lenkraftmodul 11 auf. Zum Ansteuern des radselektiven Antriebs weist das Fahrzeug 1 ein zweites Lenkkraftmodul 12 auf. Ferner weist das Fahrzeug 1 ein Aktormodul 13 auf, welches ausgebildet ist, das erste und das zweite Lenkkraftmodul 11, 12 zu kontrollieren. Beispielsweise sind die Lenkkraftmodule11, 12 und das Aktormodul 13 in eine Steuereinrichtung 14 integriert. Die Steuereinrichtung 14 kann eine zentrale Steuereinrichtung des Fahrzeugs 1 sein, es kann sich jedoch auch um dezentrale Steuerungsmodule handeln.To control the steering force device 10 instructs the vehicle 1 a first steering force module 11 on. To control the wheel-selective drive, the vehicle has 1 a second steering force module 12th on. The vehicle also has 1 an actuator module 13th on, which is formed, the first and the second steering force module 11 , 12th to control. For example, the steering force modules 11, 12 and the actuator module 13th into a control device 14th integrated. The control device 14th can be a central control device of the vehicle 1 but it can also be a decentralized control module.

Zwischen der Lenkrafteinrichtung 10 und den angetriebenen Rädern 3 ist ein Zwischenabschnitt 15 des Lenksystems 5 angeordnet. Das Aktormodul 13 ist ausgebildet, das erste und das zweite Lenkraftmodul 11, 12 so anzusteuern, dass der Zwischenabschnitt 15 elastisch verspannt wird. Dies wird erreicht, indem die Lenkkrafteinrichtung 10 und der radselektive Antrieb so angesteuert werden, dass ein gegenläufiger Lenkwinkel an den angetriebenen Rädern 3 erzeugt würde. Durch das Verspannen des Zwischenabschnitt 15 ist das möglich, die Direktheit des Lenksystems 5 zu beeinflussen oder Eingriffe von Assistenzsystemen 16, welche zu einer Lenkwinkeländerung führen, so zu dämpfen oder zu kompensieren, dass es zu keiner Lenkradwinkeländerung oder nur zu einer gedämpften Lenkradwinkeländerung kommt.Between the steering mechanism 10 and the driven wheels 3 is an intermediate section 15th the steering system 5 arranged. The actuator module 13th is formed, the first and the second steering force module 11 , 12th to be controlled so that the intermediate section 15th is elastically tensioned. This is achieved by using the steering force device 10 and the wheel-selective drive can be controlled in such a way that an opposing steering angle on the driven wheels 3 would be generated. By bracing the intermediate section 15th is that possible, the directness of the steering system 5 to influence or interventions by assistance systems 16 which lead to a change in the steering angle, to dampen or compensate so that there is no steering wheel angle change or only a damped steering wheel angle change.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Fahrzeugvehicle
22
gelenkte Achsesteered axle
33
angetriebene Räderdriven wheels
44th
Elektromotor des radselektiven AntriebsElectric motor of the wheel selective drive
55
LenksystemSteering system
66th
Lenkradsteering wheel
77th
LenksäuleSteering column
88th
SpurstangenTie rods
99
RadträgerWheel carrier
1010
LenkkrafteinrichtungSteering force device
1111
erstes Lenkkraftmodulfirst steering force module
1212th
zweites Lenkkraftmodulsecond steering force module
1313th
AktormodulActuator module
1414th
SteuereinrichtungControl device
1515th
ZwischenabschnittIntermediate section
1616
FahrerassistenzsystemDriver assistance system

Claims (10)

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs (1), wobei das Fahrzeug (1) mindestens eine gelenkte Achse (2) mit angetriebenen Rädern (3) aufweist, wobei die angetriebenen Räder (3) über einen radselektiven Antrieb (4) angetrieben werden, wobei das Fahrzeug (1) ein Lenksystem (5) mit einer Lenkkrafteinrichtung (10) aufweist, wobei das Fahrzeug (1) ein erstes Lenkkraftmodul (11) zum Ansteuern der Lenkkrafteinrichtung (10) und ein zweites Lenkkraftmodul (12) zum Ansteuern des radselektiven Antriebs (4) aufweist, gekennzeichnet durch ein Aktormodul (13) zum Ansteuern des ersten und des zweiten Lenkkraftmoduls (11,12), wobei diese angesteuert werden, so dass ein Zwischenabschnitt (15) des Lenksystem (5) zwischen der Lenkkrafteinrichtung (10) und den angetriebenen Rädern (3) elastisch verspannt wird, wobei das Aktormodul (13) eine Steuereinrichtung für die Stärke der elastischen Verspannung als eine Stellgröße bildet.Method for controlling a vehicle (1), wherein the vehicle (1) has at least one steered axle (2) with driven wheels (3), the driven wheels (3) being driven via a wheel-selective drive (4), the vehicle (1) has a steering system (5) with a steering force device (10), the vehicle (1) having a first steering force module (11) for controlling the steering force device (10) and a second steering force module (12) for controlling the wheel-selective drive (4) characterized by an actuator module (13) for controlling the first and second steering force modules (11, 12), these being controlled so that an intermediate section (15) of the steering system (5) between the steering force device (10) and the driven wheels (3) is elastically tensioned, the actuator module (13) forming a control device for the strength of the elastic tensioning as a manipulated variable. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Aktormodul (13) eine Verspannung des Zwischenabschnitts (15) einstellbar ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a bracing of the intermediate section (15) can be set by the actuator module (13). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktormodul (13) ausgebildet ist, das erste Lenkkraftmodul (11) zum Ändern des Lenkwinkels in eine erste Richtung und zeitgleich das zweite Lenkkraftmodul (12) zum Ändern des Lenkwinkels in eine zweite Richtung anzusteuern, so dass der Zwischenabschnitt (15) des Lenksystems (5) zwischen dem radselektiven Antrieb (4) und der Lenkkrafteinrichtung (10) elastisch verspannt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the actuator module (13) is designed to control the first steering force module (11) for changing the steering angle in a first direction and at the same time the second steering force module (12) for changing the steering angle in a second direction, so that the intermediate section ( 15) of the steering system (5) is elastically tensioned between the wheel-selective drive (4) and the steering force device (10). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktormodul (13) eine Eingangsschnittstelle für eine Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist, wobei die Verspannung in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit als eine Eingangsgröße eingestellt wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the actuator module (13) has an input interface for a vehicle speed, the tension being set as an input variable as a function of the driving speed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktormodul (13) eine Eingangsschnittstelle zur Übernahme einer Information über eine überlagerte Lenkwinkeländerung aufweist, wobei das Aktormodul (13) ausgebildet ist, in Abhängigkeit der überlagerten Lenkwinkeländerung als eine Eingangsgröße das erste und das zweite Lenkkraftmodul (11,12) anzusteuern, so dass der überlagerte Lenkwinkel unverändert und die daraus resultierende Lenkradwinkeländerung kompensiert und/oder verkleinert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator module (13) has an input interface for accepting information about a superimposed steering angle change, the actuator module (13) being designed to have the first and second input variables as an input variable depending on the superimposed steering angle change To control the steering force module (11, 12) so that the superimposed steering angle is unchanged and the resulting steering wheel angle change is compensated and / or reduced. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkeländerung durch ein Fahrerassistenzsystem (16) eingeleitet wird.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the change in the steering angle is initiated by a driver assistance system (16). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Verspannung zeitgleich und/oder synchronisiert zu der überlagerten Lenkwinkeländerung durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic bracing is carried out at the same time and / or synchronized with the superimposed change in the steering angle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkkrafteinrichtung (10) fremdenergiebetrieben ist und insbesondere als eine elektrische oder als eine pneumatische oder als eine hydraulische Lenkkrafteinrichtung ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steering force device (10) is powered by an external energy source and is designed in particular as an electrical, pneumatic or hydraulic steering force device. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radselektive Antrieb zwei Elektromotoren (4) aufweist, wobei jedem der angetriebenen Räder (3) ein Elektromotor (4) zugeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wheel-selective drive has two electric motors (4), an electric motor (4) being assigned to each of the driven wheels (3). Fahrzeug mit einer gelenkten Achse (2) mit zwei angetriebenen Rädern (3), wobei die angetriebenen Räder (3) über einen radselektiven Antrieb (4) angetrieben werden, mit einem Lenksystem (5), wobei das Lenksystem (5) eine Lenkkrafteinrichtung (10) aufweist, mit einem ersten Lenkkraftmodul (11) zum Ansteuern der Lenkkrafteinrichtung (10) und mit einem zweiten Lenkkraftmodul (12) zum Ansteuern des radselektiven Antriebs (4), gekennzeichnet durch ein Aktormodul (13) zum Ansteuern des ersten und des zweiten Lenkkraftmoduls (11,12), wobei das Aktormodul (13) ausgebildet ist, diese anzusteuern, so dass ein Zwischenabschnitt (15) des Lenksystems (5) zwischen der Lenkkrafteinrichtung (10) und den angetriebenen Rädern (3) elastisch verspannt wird, wobei das Aktormodul (13) eine Steuereinrichtung für die Stärke der elastischen Verspannung als eine Stellgröße bildet.Vehicle with a steered axle (2) with two driven wheels (3), the driven wheels (3) being driven via a wheel-selective drive (4), with a steering system (5), the steering system (5) having a steering force device (10 ), with a first steering force module (11) for controlling the steering force device (10) and with a second steering force module (12) for controlling the wheel-selective drive (4), characterized by an actuator module (13) for controlling the first and the second steering force module ( 11, 12), the actuator module (13) being designed to control it so that an intermediate section (15) of the steering system (5) is elastically tensioned between the steering force device (10) and the driven wheels (3), the actuator module ( 13) forms a control device for the strength of the elastic tension as a manipulated variable.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018212031A1 (en) 2018-07-19 2020-01-23 Robert Bosch Gmbh Method for operating a motor vehicle, control device and motor vehicle
DE102019104392B4 (en) 2019-02-21 2020-12-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Motor vehicle with driven wheels on several axles and method for its control

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006026863A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Independent wheel suspension for a steerable wheel
DE102007043599A1 (en) * 2007-09-13 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Method for carrying out a steering operation in a vehicle
DE102008001136A1 (en) * 2008-04-14 2009-10-15 Robert Bosch Gmbh Steering actuator i.e. servo motor, operating method for vehicle, involves regulating steering actuator such that moment affecting steering mechanism and caused by change of moment distribution is partially/completely compensated
DE102009025058A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Volkswagen Ag Device and method for influencing the vehicle transverse dynamics

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4134240C2 (en) * 1991-10-16 1995-12-14 Mannesmann Ag Steering support for a non-track-bound vehicle
DE10142366B4 (en) * 2001-08-30 2018-06-21 Volkswagen Ag Method and apparatus for an active steering system
EP1331158A1 (en) * 2002-01-28 2003-07-30 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Compensation method for steering torque disturbances
JP2004345592A (en) * 2003-05-26 2004-12-09 Nissan Motor Co Ltd Steering device of vehicle
JP4810940B2 (en) * 2005-09-16 2011-11-09 トヨタ自動車株式会社 Vehicle steering assist force control device
DE102015203201A1 (en) * 2015-02-23 2016-08-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vehicle with control circuit for checking an actual total torque in a steering system and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006026863A1 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Independent wheel suspension for a steerable wheel
DE102007043599A1 (en) * 2007-09-13 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Method for carrying out a steering operation in a vehicle
DE102008001136A1 (en) * 2008-04-14 2009-10-15 Robert Bosch Gmbh Steering actuator i.e. servo motor, operating method for vehicle, involves regulating steering actuator such that moment affecting steering mechanism and caused by change of moment distribution is partially/completely compensated
DE102009025058A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Volkswagen Ag Device and method for influencing the vehicle transverse dynamics

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