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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur variablen Steuerung des Schwimmwinkels eines Fahrzeuges mit einem Hinterradlenksystem, und insbesondere ein Verfahren zur variablen Steuerung des Schwimmwinkels eines Fahrzeuges mit einem Hinterradlenksystem, welches den Schwimmwinkel durch unterschiedliches Steuern eines Hinterradlenkwinkels des Fahrzeuges mit dem Hinterradlenksystem in Abhängigkeit von einem selbständigen und einem manuellen Fahren variiert.
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Im Allgemeinen wurde ein System zur Hinterradlenkung (RWS) entwickelt, um das Gierverhalten eines Fahrzeuges oder die Ansprechempfindlichkeit einer Kursänderung durch Lenken eines Hinterrades in einem vorbestimmten Winkel in einer umgekehrten oder einer positiven Richtung zu verbessern, wenn ein Vorderrad in einem vorbestimmten Winkel gelenkt wird, um das Gierverhalten und die Spurstabilität davon zu verbessern.
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Das Hinterradlenksystem weist eine Leitspindel, die das Lenken des Hinterrades durch eine Linearbewegung steuert, einen Motor, der ein Moment und eine Richtung der Leitspindel steuert, eine elektronische Steuereinrichtung (ECU), die eine Drehrichtung und einen Drehwinkel des Motors steuert, und einen Sensor auf.
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Das heißt, das Hinterradlenksystem als ein System, das letztendlich den Lenkwinkel des Hinterrades durch Steuern der Drehrichtung und den Winkel des Motors in Abhängigkeit von der Steuerung der elektronischen Steuereinrichtung (ECU) automatisch steuert, trägt dazu bei, die Schnelligkeit zu verbessern und die Stabilität während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt zu erhöhen.
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Jedoch verwendet eine Vorrichtung, die eine Lage des Fahrzeuges durch Steuern des Hinterradlenksystems steuert, ein Schema, das einen Hinterrad(reifen)winkel in einem Verhältnis steuert, das aus dem Schätzen (oder Berechnen) eines Vorderrad(reifen)winkels resultiert.
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Mit anderen Worten wird der Hinterrad(reifen)winkel durch ein Übersetzungsverhältniskennfeld ermittelt (oder bestimmt), das in Bezug auf den Vorderrad(reifen)winkel abstimmbar ist, und ein Hinterradsteuerwinkel ermittelt (oder bestimmt) dieselbe Phase wie das Vorderrad oder eine umgekehrte Phase zu diesem entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Da eine Lagesteuervorrichtung mittels des Hinterradlenksystems ein Schema, welches das Hinterrad mittels eines einfachen Übersetzungsverhältnisses des Vorderrades und des Hinterrades steuert, d.h. ein auf einer Steuerung basiertes Steuerschema verwendet, das die Lage des
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Fahrzeuges nicht berücksichtigt, ist es schwierig, die Lage des Fahrzeuges stabil zu steuern, so dass eine ungenaue Steuerung durchgeführt wird, die eine träge Bewegung oder einen instabilen Zustand des Fahrzeuges verursacht.
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Die
DE 10 2011 016 633 A1 beschreibt ein Verfahren zur variablen Steuerung des Schwimmwinkels eines Fahrzeuges mit einer Hinterradlenkung, aufweisend einen ersten Schritt, in welchem ein Lenkwinkelverhältniswert, welcher einem Lenkwinkelverhältnis eines Vorderrades und eines Hinterrades entspricht, mittels einer elektronischen Steuereinrichtung bestimmt wird, und einen zweiten Schritt, in welchem ein Hinterradlenkwinkel gemäß dem Lenkwinkelverhältniswert mit einem vorbestimmten maximalen Lenkwinkel einer Hinterradlenkung mittels der elektronischen Steuereinrichtung verglichen wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur variablen Steuerung des Schwimmwinkels eines Fahrzeuges mit einem Hinterradlenksystem zu schaffen, welches einen Fahrmodus in Bezug auf das Fahrzeug mit dem Hinterradlenksystem ermittelt und danach Vorderrad- und Hinterradlenkwinkelverhältnisse entsprechend dem resultierenden selbständigen Fahrmodus und dem Fahrerfahrmodus derart steuert, dass sie verschieden voneinander sind, um den Schwimmwinkel in dem selbständigen Fahrmodus zu minimieren und das Gefühl eines Unterschiedes des Fahrens in dem Fahrerfahrmodus zu reduzieren.
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Die vorstehend genannte Problematik wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Fahrmodus in Bezug auf das Fahrzeug mit dem Hinterradlenksystem ermittelt, und danach werden Vorderrad- und Hinterradlenkwinkelverhältnisse entsprechend dem resultierenden selbständigen Fahrmodus und dem Fahrerfahrmodus derart gesteuert, dass sie verschieden voneinander sind, um den Schwimmwinkel in dem selbständigen Fahrmodus zu minimieren und das Gefühl eines Fahrunterschiedes in dem Fahrerfahrmodus zu reduzieren.
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Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie hierin verwendet wird, allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehrere Antriebsquellen, zum Beispiel sowohl Benzinantrieb als auch Elektroantrieb aufweist.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein Diagramm, das die Anwendung eines Verfahren zur variablen Steuerung des Schwimmwinkels eines Fahrzeuges mit einem Hinterradlenksystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung bei einer Hinterradlenkung (RWS) darstellt;
- 2 ein Diagramm, das ein Verfahren zur variablen Steuerung des Schwimmwinkels eines Fahrzeuges mit einem Hinterradlenksystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung fortlaufend darstellt; und
- 3 ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zur variablen Steuerung des Schwimmwinkels eines Fahrzeuges mit einem Hinterradlenksystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Es versteht sich, dass die angehängten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Eigenschaften darstellen, welche die grundlegenden Prinzipien der Erfindung aufzeigen. Die speziellen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die zum Beispiel spezielle Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen umfassen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise durch die jeweils beabsichtigte Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung durch die einzelnen Figuren der Zeichnung hinweg.
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Nachfolgend wird nun auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu bestimmt ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung dazu bestimmt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen abzudecken, welche im Sinn und Bereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
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Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zum Erlangen derselben sind mit Bezug auf die Ausführungsformen ersichtlich, die unten ausführlich zusammen mit der beigefügten Zeichnung beschrieben sind.
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Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die unten beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedenen anderen Formen realisiert werden. Die vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen sind vorgesehen, um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen und einem technisch versierten Fachmann zu helfen, den Bereich der Erfindung, zu dem die Erfindung gehört, vollständig zu verstehen, und die vorliegende Erfindung wird nur durch den Bereich der Ansprüche definiert.
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Beim Beschreiben der vorliegenden Erfindung kann, wenn bestimmt ist, dass bekannte zugehörige Technologien und dergleichen den Gegenstand der vorliegenden Erfindung verschleiern können, eine ausführliche Erläuterung davon weggelassen sein.
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Im Allgemeinen wird ein System zur Hinterradlenkung (RWS) verwendet, welches das Gierverhalten eines Fahrzeuges oder die Ansprechempfindlichkeit einer Kursänderung durch Lenken eines Hinterrades in einem vorbestimmten Winkel in einer umgekehrten oder einer positiven Richtung verbessern kann, wenn ein Vorderrad in einem vorbestimmten Winkel gelenkt wird, um das Gierverhalten und die Spurstabilität davon zu verbessern.
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Das heißt, eine optimale Abstimmung kann unter einer Bedingung ohne ein Gefühl eines Fahrunterschiedes durch Setzen eines Verhältnisses eines Hinterradlenkwinkels zu einem Vorderradlenkwinkel entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit durch Anwenden des Hinterradlenksystems erreicht werden.
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Zum Beispiel ist das Reduzieren eines Schwimmwinkels erforderlich, der ein Winkel zwischen einer Fahrtrichtung Vx einer Fahrzeugkarosserie und einer Fahrzeuggeschwindigkeitsverlaufsrichtung V bedeutet, um die Schnelligkeit und die Sicherheit optimal zu realisieren, wenn sich das Fahrzeug dreht, wie in 1 gezeigt ist.
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Mit anderen Worten kann, während eine Differenz zwischen der Fahrzeugkarosseriefahrtrichtung Vx und der Geschwindigkeitsverlaufsrichtung V sinkt, die Schnelligkeit bei einer niedrigen Geschwindigkeit erhöht werden, und die Stabilität kann bei einer hohen Geschwindigkeit erhöht werden.
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Während ein Reduktionsbetrag des Schwimmwinkels ansteigt, kann beim Fahren in dem Fahrerfahrmodus das Gefühl einer Lenkdifferenz erzeugt werden, und der Grund dafür ist, dass ein Fahrer eine Differenz zwischen einer Richtung, in welcher der Fahrer zu fahren beabsichtigt, und einer momentanen Verlaufsrichtung erkennt und lenkt, und wenn die Differenz zwischen den beiden Richtungen absichtlich reduziert wird, nimmt der Fahrer das Gefühl eines Unterschiedes entgegen der bestehenden Fahrgewohnheit wahr.
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Daher kann der Schwimmwinkel nicht auf ein Minimum reduziert werden, um zu verhindern, dass der Fahrer in dem Fahrerfahrmodus das Gefühl eines Unterschiedes erzeugt.
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Im Gegensatz dazu ist im Falle eines selbständigen Fahrmodus, da ein Einfluss auf ein Fahrlenkgefühl des Fahrers im Vergleich zu dem Fahrerfahrmodus gering ist, die Steuerung des Schwimmwinkels auf eine Reduzierung erforderlich, um ein optimales Verhalten zu realisieren.
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Daher wird nachfolgend ein Steuerungsverfahren zum Minimieren des Schwimmwinkels in dem selbständigen Fahrmodus, d.h. das Verfahren zur variablen Steuerung des Schwimmwinkels des Fahrzeuges mit dem Hinterradlenksystem gemäß der Ausführungsform der Erfindung fortlaufend beschrieben, wie in den 2 und 3 dargestellt ist.
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Zuerst wird in dem Fahrerfahrmodus ein erster Lenkwinkelverhältniswert K' ermittelt, welcher dem Lenkwinkelverhältnis des Vorderrades und des Hinterrades entspricht, und in dem selbständigen Fahrmodus wird ein zweiter Lenkwinkelverhältniswert K ermittelt, welcher dem Lenkwinkelverhältnis des Vorderrades und des Hinterrades entspricht (S100).
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Das heißt, der zweite Lenkwinkelverhältniswert K, der dem Lenkwinkelverhältnis des Vorderrades und des Hinterrades in dem selbständigen Fahrmodus entspricht, wird in einem Entwicklungsschritt des Fahrzeuges entsprechend einem Bewertungskriterium in Verbindung mit Qualitätsbeurteilung basierend auf einer allgemeinen Fahrzeugbewegungsgleichung und einer vorbestimmten Lenkwinkelbeziehung, die zwischen dem Vorderrad und dem Hinterrad gesetzt ist, d.h. dem Lenkwinkelverhältniswert K' des Vorderrades und des Hinterrades in dem vorbestimmten Fahrerfahrmodus realisiert, um das Gefühl eines Unterschiedes für den Fahrer zu reduzieren.
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In der Gleichung ist eine Fahrzeugreaktion α entsprechend einem Änderungsaspekt der Fahrzeuggeschwindigkeit gezeigt, und die Fahrzeugreaktion α wird primär in Verbindung mit Anfangsbedingungen, umfassend ein Gewicht, eine Gewichtsverteilung und eine Länge des Fahrzeuges von vorn nach hinten, und einer Änderung der Fahrzeugcharakteristik in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe für jede Geschwindigkeit, einschließlich einer Reifenreibungskraft, dynamisch geändert, und die Fahrzeugreaktion α ist als ein Steuerungsfaktor gesetzt, welcher der Fahrzeugeigenschaft entspricht, um einen Fehler zu minimieren.
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Hierin werden der erste Lenkwinkelverhältniswert K' und der zweite Lenkwinkelverhältniswert K durch die Gleichung zuvor bestimmt und gespeichert, und in dem vorliegenden Fall ist der erste Lenkwinkelverhältniswert K', welcher das Verhältnis des Vorderradlenkwinkels und des Hinterradlenkwinkels in dem Fahrerfahrmodus ist, vorzugsweise als 0,1 gebildet.
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Der zweite Lenkwinkelverhältniswert K ist vorzugsweise als 0,4 gebildet, welcher dem Verhältnis des Vorderradlenkwinkels und des Hinterradlenkwinkels in dem selbständigen Fahrmodus entspricht.
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Indessen wird der Hinterradlenkwinkel durch Ermittlung aus dem zweiten Lenkwinkelverhältniswert K bestimmt, und in dem vorliegenden Fall wird der Hinterradlenkwinkel mit einem vorbestimmten maximalen Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS) verglichen (S200).
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In dem vorliegenden Fall wird, wenn ermittelt wird, dass der ermittelte Hinterradlenkwinkel gleich wie oder größer als der maximale Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS) ist, irgendein Fahrmodus von dem Fahrerfahrmodus und dem selbständigen Fahrmodus ermittelt (S210).
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Hierin wird, wenn ermittelt wird, dass der Fahrmodus des Fahrzeuges der Fahrerfahrmodus ist, der erste Lenkwinkelverhältniswert K', der zuvor in Schritt S100 ermittelt wird, verwendet (S212).
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Beim Ermitteln des Fahrmodus des Fahrzeuges kann, wenn von einem Sensor, der in einem Lenkrad des Fahrzeuges vorinstalliert ist, ermittelt wird, ob das Lenkrad gegriffen wird, und danach ermittelt wird, dass während des Lenkens das Lenkrad nicht gegriffen wird, ermittelt werden, dass der Fahrmodus der selbständige Fahrmodus ist, und ferner kann, wenn ermittelt wird, dass ein Drehmoment des Fahrzeuges, das während des Lenkens erfasst wird, konstant ist, ermittelt werden, dass der Fahrmodus der selbständige Fahrmodus ist.
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Wenn irgendein Fahrmodus von dem Fahrerfahrmodus und dem selbständigen Fahrmodus ermittelt ist (S210) und ermittelt ist, dass der Fahrmodus des Fahrzeuges der selbständige Fahrmodus ist, wird der maximale Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS) als der Hinterradlenkwinkel zu dem Vorderradlenkwinkel ermittelt (S214).
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Der Hinterradlenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS) wird in Abhängigkeit von einer Änderung der Länge eines horizontalen Hubes des RWS-Systems gesetzt, und da der Hub eine vorbestimmte Länge hat, gibt es eine Begrenzung in der Änderung der Länge, und hierin wird der maximale Lenkwinkel entsprechend der Begrenzung als der maximale Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS) ermittelt und gespeichert.
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Mit anderen Worten wird als ein Ergebnis der Ermittlung des Hinterradlenkwinkels basierend auf dem zweiten Lenkwinkelverhältniswert K in dem selbständigen Fahrmodus ermittelt, dass der Hinterradlenkwinkel gleich wie oder größer als der maximale Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS) ist, und wenn bestimmt wird, dass der Fahrmodus des Fahrzeuges der selbständige Fahrmodus ist (S210), wird der Hinterradlenkwinkel entsprechend dem zweiten Lenkwinkelverhältniswert K nicht verwendet, sondern ein Hinterradlenkwinkel, der zuvor auf einen vorher gesetzten maximalen Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS), vorzugsweise 2 Grad gesetzt ist, wird verwendet.
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Zum Beispiel ist, wenn der Hinterradlenkwinkel in dem Fahrerfahrmodus 2 Grad ist, der Vorderradlenkwinkel entsprechend dem ersten Lenkwinkelverhältniswert K' 20 Grad, und wenn der zweite Lenkwinkelverhältniswert K zu dem Vorderradlenkwinkel verwendet wird, wird der Hinterradlenkwinkel in dem selbständigen Fahrmodus als 8 Grad ermittelt, und in dem vorliegenden Fall wird, da der Hinterradlenkwinkel in dem selbständigen Fahrmodus größer als der vorher gesetzte maximale Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS), d.h. 2 Grad ist, nicht 8 Grad, sondern 2 Grad, welches der zuvor gesetzte maximale Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS) ist, für den Hinterradlenkwinkel in dem selbständigen Fahrmodus verwendet.
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Indessen wird als ein Ergebnis des Vergleichens des Hinterradlenkwinkels mit dem zuvor gesetzten maximalen Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS) (S200), wenn ermittelt wird, dass der Hinterradlenkwinkel kleiner als der maximale Lenkwinkel der Hinterradlenkung (RWS) ist, irgendein Fahrmodus von dem Fahrerfahrmodus und dem selbständigen Fahrmodus ermittelt (S300).
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Hierin wird, wenn ermittelt wird, dass der Fahrmodus des Fahrzeuges der Fahrerfahrmodus ist, der erste Lenkwinkelverhältniswert K', der zuvor in Schritt S100 ermittelt wird, verwendet (S310).
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Wenn ermittelt wird, dass der Fahrmodus des Fahrzeuges der selbständige Fahrmodus ist, wird der zweite Lenkwinkelverhältniswert K, der zuvor in Schritt S100 ermittelt wird, verwendet (S320).
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Hierin kann beim Ermitteln des Fahrmodus des Fahrzeuges, wenn von dem Sensor, der in dem Lenkrad des Fahrzeuges vorinstalliert ist, ermittelt wird, ob das Lenkrad gegriffen wird, und danach ermittelt wird, dass während des Lenkens das Lenkrad nicht gegriffen wird, wie in Schritt S210 des Ermittelns irgendeines Fahrmodus von dem Fahrerfahrmodus und dem selbständigen Fahrmodus ermittelt werden, dass der Fahrmodus der selbständige Fahrmodus ist, und ferner kann, wenn ermittelt wird, dass das Drehmoment des Fahrzeuges, das während des Lenkens erfasst wird, konstant ist, ermittelt werden, dass der Fahrmodus der selbständige Fahrmodus ist.
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Wenn die Bedingungen nicht erfüllt werden können, kann ermittelt werden, dass der Fahrmodus der Fahrerfahrmodus ist.
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Der Fahrmodus des Fahrzeuges kann nicht durch irgendein Verfahren, sondern den Sensor, der in dem Lenkrad angeordnet ist, und den erfassten Drehmomentwert oder andere allgemeine Verfahren, welche bereits bekannt sind, ermittelt werden, und infolgedessen werden in der beispielhaften Ausführungsform ausführliche Anwendungen und Beschreibungen der Ermittlung des Fahrmodus weggelassen.
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Daher wird als ein Ergebnis der Ermittlung des Fahrmodus (S300) ein Wert entsprechend dem zweiten Lenkwinkelverhältniswert K, der zuvor in Schritt S100 ermittelt wird, als das Vorderrad/Hinterradlenkwinkelverhältnis verwendet, wenn der selbständige Fahrmodus ausgewählt wird (S320), und infolgedessen kann der Schwimmwinkel auf ein Minimum gesteuert werden, indem das Hinterradlenkwinkelverhältnis erhöht wird, so dass sich die Fahrzeugkarosseriefahrtrichtung (Vx in 1) in Richtung zu der Fahrzeuggeschwindigkeitsverlaufsrichtung (V in 1) bewegt. Daher kann die Schnelligkeit während des Lenkens bei der niedrigen Geschwindigkeit erhöht werden, und die Stabilität kann bei der hohen Geschwindigkeit verbessert werden.
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Im Gegensatz dazu wird als Ergebnis der Ermittlung des Fahrmodus (S300), wenn der Fahrerfahrmodus ausgewählt wird, ein Wert entsprechend dem ersten Lenkwinkelverhältniswert K', der zuvor in Schritt S100 berechnet wird, als das Vorderrad/Hinterradlenkwinkelverhältnis verwendet (S310), und infolgedessen kann das Gefühl des Fahrunterschiedes, welches der Fahrer während des Lenkens wahrnehmen kann, durch Reduzieren des Reduktionsbetrages des Schwimmwinkels reduziert werden.
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Der Grund dafür ist, dass der Fahrer die Differenz zwischen der Richtung, in welcher der Fahrer zu fahren beabsichtigt, und einer momentanen Verlaufsrichtung erkennt und lenkt, und wenn die Differenz zwischen den beiden Richtungen durch die Schwimmwinkelsteuerung absichtlich reduziert wird, nimmt der Fahrer das Gefühl des Unterschiedes entgegen der bestehenden Fahrgewohnheit wahr.
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Folglich werden in der beispielhaften Ausführungsform unterschiedliche Vorderrad- und Hinterradlenkverhältnisse derart gesteuert, dass sie entsprechend dem Fahrmodusermittlungsergebnis verwendet werden, um den Schwimmwinkel in dem selbständigen Fahrmodus zu minimieren und das Gefühl des Fahrunterschiedes in dem Fahrerfahrmodus zu reduzieren.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Fahrmodus in Bezug auf das Fahrzeug mit dem Hinterradlenksystem ermittelt, und danach werden die Vorderrad- und Hinterradlenkwinkelverhältnisse entsprechend dem resultierenden selbständigen Fahrmodus und dem Fahrerfahrmodus derart gesteuert, dass sie verschieden voneinander sind, um den Schwimmwinkel in dem selbständigen Fahrmodus zu minimieren und das Gefühl eines Fahrunterschiedes in dem Fahrerfahrmodus zu reduzieren.
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Zur Vereinfachung der Erläuterung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „vorn“, „hinten“ usw. verwendet, um die Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen in Bezug auf die Positionen dieser Merkmale in den Figuren zu beschreiben.
