DE102017207119A1 - Method for turning a vehicle - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Wenden eines Fahrzeugs (F), wobei das Fahrzeug (F) eine Mehrzahl an Rädern (1, 2, 3, 4) umfasst, wobei an zumindest einem Hinterrad (3, 4) während des Wendens ein Lenkwinkel (β) gestellt wird, verschiebt sich ein Lenkpol (P) während des Wendens höchstens um einen vordefinierten Maximalabstand in Fahrzeuglängsrichtung von einer Radaufhängung des Hinterrades (3, 4) in Richtung einer Fahrzeugfront.In a method for turning a vehicle (F), wherein the vehicle (F) comprises a plurality of wheels (1, 2, 3, 4), wherein at least one rear wheel (3, 4) during turning a steering angle (β) is set, a Lenkpol (P) shifts during turning at most by a predefined maximum distance in the vehicle longitudinal direction of a suspension of the rear wheel (3, 4) in the direction of a vehicle front.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wenden eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung, ein Lenksystem, ein Computerprogrammprodukt sowie ein computerlesbares Medium nach den nebengeordneten Ansprüchen.The invention relates to a method for turning a vehicle according to the preamble of
Besonders in Ballungsräumen ist das Wenden von Fahrzeugen oft problematisch. Einerseits steht typischerweise wenig Platz zur Verfügung, z. B. aufgrund von hohem Verkehrsaufkommen, parkenden Fahrzeugen oder auch in Parkhäusern. Andererseits haben konventionelle Kraftfahrzeuge typischerweise Wendekreise, welche häufig im Bereich von 10 Metern und mehr liegen. Ein Grund dafür ist, dass solche Fahrzeuge meist mit Lenksystemen ausgestattet sind, welche nur an der Vorderachse einen Lenkwinkel stellen können, welcher zudem zumeist unter 40 Grad liegt.Turning over vehicles is often problematic, especially in urban areas. On the one hand there is typically little space available, eg. B. due to high traffic, parked vehicles or in parking garages. On the other hand, conventional motor vehicles typically have turning circles, often in the range of 10 meters and more. One reason for this is that such vehicles are usually equipped with steering systems, which can only provide a steering angle at the front axle, which is also mostly below 40 degrees.
Seit einiger Zeit sind jedoch Einzelradsteller bekannt, mittels welcher eine unabhängige Lenkung der einzelnen Räder eines Fahrzeugs möglich ist, insbesondere mittels sogenannter Steer-by-Wire Systeme. Insbesondere Fahrzeuge mit solchen Einzelradstellern können somit in der Lage sein, auch an der Hinterachse Lenkwinkel zu stellen, was dann kleinere Wendekreise ermöglicht. Zudem bestehen für Kraftfahrzeuge mittlerweile Möglichkeiten zum automatisierten und/oder autonomen Fahren.For some time, however, individual wheel plates are known, by means of which an independent steering of the individual wheels of a vehicle is possible, in particular by means of so-called steer-by-wire systems. In particular, vehicles with such Einzelradstellern may thus be able to provide also at the rear axle steering angle, which then allows smaller turning circles. In addition, there are now opportunities for automobiles automated and / or autonomous driving.
Diese neuen technischen Möglichkeiten eröffnen somit neue Möglichkeiten zum Wenden von Fahrzeugen. Hierbei kann es jedoch wichtig sein, nicht nur einen minimalen Wendekreis erreichen zu wollen, sondern auch den Komfort und das Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen nicht zu vernachlässigen. Diese Problematik wurde im Stand der Technik bisher nicht ausreichend behandelt.These new technical possibilities open up new possibilities for turning vehicles. However, it may be important to not only want to achieve a minimum turning radius, but also not to neglect the comfort and well-being of the vehicle occupants. This problem has not been sufficiently addressed in the prior art.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu beheben oder zumindest zu vermindern. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, das Wenden eines Kraftfahrzeugs derart zu gestalten, dass ein guter Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen erreicht wird.The object of the invention is to eliminate or at least reduce the disadvantages of the prior art. In particular, it is the object of the invention to make the turning of a motor vehicle such that a good ride comfort for the vehicle occupants is achieved.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Wenden eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Mehrzahl an Rädern umfasst, wobei an zumindest einem Hinterrad während des Wendens ein Lenkwinkel gestellt wird, wobei sich ein Lenkpol während des Wendens höchstens um einen vordefinierten Maximalabstand in Fahrzeuglängsrichtung von einer Radaufhängung des Hinterrades in Richtung einer Fahrzeugfront verschiebt.The object is achieved by a method for turning a vehicle, wherein the vehicle comprises a plurality of wheels, wherein at least one rear wheel during turning a steering angle is provided, wherein a steering pole during turning at most by a predefined maximum distance in the vehicle longitudinal direction of a Suspended suspension of the rear wheel in the direction of a vehicle front.
Unter dem Wenden eines Fahrzeugs ist hierbei ein Fahrmanöver zu verstehen, bei dem eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs signifikant geändert wird, beispielsweise um 180 Grad. Jedoch sollen prinzipiell auch solche Fahrmanöver unter den Begriff „Wenden“ fallen, bei denen die Fahrtrichtung um weniger als 180 Grad geändert wird, beispielsweise lediglich um 120 Grad oder um 150 Grad. Auch ist ein Wenden um mehr als 180 Grad - beispielsweise um 270 Grad - prinzipiell denkbar, obwohl ein solches Wenden dann auch als eine Änderung der Fahrtrichtung um 90 Grad entsprechend einer entgegengesetzten Rotationsrichtung beschrieben werden kann. Das Fahrzeug ist dabei typischerweise ein Kraftfahrzeug z. B. ein PKW oder NKW. Das Fahrzeug umfasst typischerweise mindestens drei Räder. Unter dem Begriff Lenkpol ist dabei der Momentanpol der Drehbewegung des Fahrzeugs während des Wendens zu verstehen. Bei einem Fahrzeug ist der Lenkpol dabei der Punkt, in dem sich die gedachten Rotationsachsen aller Räder des Fahrzeugs schneiden. Typischerweise werden während des Verfahrens Einzelradsteller jedes der Räder des Fahrzeugs derart angesteuert, dass die einzelnen Räder in die gewünschten Positionen geschwenkt werden und, soweit nötig, jeweils einzeln in die gewünschte Richtung angetrieben werden.The turning of a vehicle here means a driving maneuver in which a direction of travel of the vehicle is significantly changed, for example by 180 degrees. However, in principle, such driving maneuvers should also fall under the term "turning", in which the direction of travel is changed by less than 180 degrees, for example only by 120 degrees or by 150 degrees. Also, a turn by more than 180 degrees - for example, 270 degrees - in principle conceivable, although such a turn then can also be described as a change in direction of travel by 90 degrees corresponding to an opposite direction of rotation. The vehicle is typically a motor vehicle z. As a car or commercial vehicle. The vehicle typically includes at least three wheels. The term steering pole is to be understood as meaning the instantaneous pole of the rotational movement of the vehicle during turning. In a vehicle, the steering pole is the point at which intersect the imaginary axes of rotation of all the wheels of the vehicle. Typically, during the process, individual wheel actuators of each of the wheels of the vehicle are controlled such that the individual wheels are pivoted to the desired positions and, if necessary, each individually driven in the desired direction.
Unter einem Einzelradsteller ist dabei eine Vorrichtung zu verstehen, mittels welcher ein Lenkwinkel eines einzelnen Rads eines Fahrzeugs unabhängig von den Lenkwinkeln anderer Räder eingestellt werden kann. Die Ansteuerung wird dabei typischerweise mittels eines Steer-by-Wire Konzepts bewerkstelligt.Under a single wheel actuator is a device to understand, by means of which a steering angle of a single wheel of a vehicle can be adjusted independently of the steering angles of other wheels. The control is typically accomplished by means of a steer-by-wire concept.
Unter einem Lenkwinkel ist dabei ein Winkel zu verstehen, um den ein Rad gegenüber einer Fahrzeuglängsachse verschwenkt wird. Bei einer Geradeausfahrt beträgt somit der Lenkwinkel 0 Grad, bei einer Kurve nimmt er positive Werte an, die umso grösser werden, je kleiner der Radius der jeweils gefahrenen Kurve wird. Die Fahrzeuglängsachse definiert die Fahrzeuglängsrichtung.A steering angle is to be understood as an angle by which a wheel is pivoted in relation to a vehicle longitudinal axis. When driving straight ahead, the steering angle thus amounts to 0 degrees; in the case of a curve, it assumes positive values, which become greater the smaller the radius of the respective driven curve becomes. The vehicle longitudinal axis defines the vehicle longitudinal direction.
Unter dem vorgenannten Verschieben des Lenkpols von einer Radaufhängung des Hinterrads in Richtung der Fahrzeugfront ist dabei immer ausschliesslich eine Änderung einer Position des Lenkpols entlang der Richtung einer Fahrzeuglängsachse zu verstehen. Mit anderen Worten: wenn die Fahrzeuglängsachse als y-Achse eines Koordinatensystems betrachtet wird, dann ist der Maximalabstand als ein Abstand in y-Richtung zu verstehen. Gleiches gilt für die nachgenannte Maximaldistanz und die nachgenannte Minimaldistanz: auch hier geht es immer ausschliesslich um Distanzen in y-Richtung, wobei die Fahrzeuglängsachse als y-Richtung definiert wird.Under the aforementioned displacement of the Lenkpols of a suspension of the rear wheel in the direction of the vehicle front is always to understand only a change in a position of the Lenkpols along the direction of a vehicle longitudinal axis. In other words, if the vehicle longitudinal axis is considered as the y-axis of a coordinate system, then the maximum distance is to be understood as a distance in the y-direction. The same applies to the following maximum distance and the following minimum distance: here too, it is always exclusively distances in the y direction, with the vehicle longitudinal axis being defined as the y direction.
Dadurch, dass der Lenkpol höchstens um eine vordefinierte Maximaldistanz von der Radaufhängung des Hinterrads in Richtung Fahrzeugfront wandern darf, kann der Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen verbessert werden, was sich zusätzlich positiv auf die Verkehrssicherheit auswirken kann. Bei herkömmlichen Fahrzeugen, bei welchen an den Hinterrädern keine Lenkwinkel gestellt werden können, befindet sich der Lenkpol stets auf Höhe der Radaufhängungen der Hinterräder. Erst durch eine Lenkstellung an den Hinterrädern ist es überhaupt möglich, dass sich der Lenkpol in Richtung der Fahrzeugfront verschiebt. Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass sich ein nach vorne verschobener Lenkpol negativ auf den Fahrkomfort von Fahrzeuginsassen auswirken kann. The fact that the steering pole is allowed to travel at most by a predefined maximum distance from the wheel suspension of the rear wheel in the direction of the vehicle front, the ride comfort for the vehicle occupants can be improved, which can also have a positive effect on traffic safety. In conventional vehicles, in which at the rear wheels no steering angle can be made, the steering pole is always equal to the height of the rear wheels. Only by a steering position on the rear wheels, it is even possible that the steering pole shifts in the direction of the vehicle front. Among other things, the invention is based on the recognition that a forwardly displaced steering pole can have a negative effect on the ride comfort of vehicle occupants.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen wird/werden während des Wendens ein Lenkwinkel zumindest eines Vorderrads und/oder der Lenkwinkel des zumindest einen Hinterrads derart begrenzt, dass der vordefinierte Maximalabstand eingehalten wird. Eine Begrenzung der Lenkwinkel ist deswegen besonders vorteilhaft, weil so bei vorgegebener Fahrzeuggeometrie besonders einfach ein zu weites Vorrücken des Lenkpols verhindert werden kann. Prinzipiell könnte dies jedoch auch auf andere Art und Weise bewerkstelligt werden, beispielsweise dadurch, dass der Fahrzeuginsasse immer weit genug vorne sitzt.In advantageous embodiments, during steering a steering angle of at least one front wheel and / or the steering angle of the at least one rear wheel is / are limited such that the predefined maximum distance is maintained. A limitation of the steering angle is therefore particularly advantageous because it is particularly easy for a given vehicle geometry too far advancing the steering pole can be prevented. In principle, however, this could also be accomplished in other ways, for example by the fact that the vehicle occupant always sits far enough forward.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen verschiebt sich der Lenkpol höchstens um eine vordefinierte Maximaldistanz in Fahrzeuglängsrichtung vor einen Fahrzeuginsassen. In advantageous embodiments, the steering pole shifts at most by a predefined maximum distance in the vehicle longitudinal direction in front of a vehicle occupant.
Dies hat den Vorteil, dass so ein verhältnismässig enger Wendekreis bei noch akzeptablem Fahrkomfort gewährleistet wird. An dieser Stelle sei noch darauf hingewiesen, dass die Maximaldistanz dabei typischerweise von einer Körpermitte des Fahrzeuginsassen aus gemessen wird.This has the advantage that such a relatively tight turning circle is guaranteed with still acceptable ride comfort. It should be noted that the maximum distance is typically measured from a body center of the vehicle occupant.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen beträgt die vordefinierte Maximaldistanz 0 cm. Auf diese Weise wird ein guter Kompromiss zwischen engem Wendekreis und Fahrkomfort erreicht.In advantageous embodiments, the predefined maximum distance is 0 cm. In this way, a good compromise between tight turning circle and ride comfort is achieved.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen wandert der Lenkpol höchstens bis auf eine vordefinierte Minimaldistanz in Fahrzeuglängsrichtung an einen Fahrzeuginsassen heran. Dies hat den Vorteil, dass so ein verhältnismässig guter Fahrkomfort bei noch akzeptablem Wendekreis gewährleistet wird.In advantageous embodiments, the steering pole migrates at most up to a predefined minimum distance in the vehicle longitudinal direction to a vehicle occupant. This has the advantage that such a relatively good ride comfort is guaranteed at a still acceptable turning circle.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist der Fahrzeuginsasse ein Rückbankinsasse, insbesondere ein hinterster Rückbankinsasse, des Fahrzeugs. Ein solches Ausrichten des Verfahrens an einem Rückbankinsassen hat den Vorteil, dass für alle Personen im Fahrzeug - also z. B. sowohl für den Fahrer, als auch für Personen im Fond - ein akzeptabler Fahrkomfort gewährleistet wird.In advantageous embodiments, the vehicle occupant is a back seat occupant, in particular a rear seat back occupant of the vehicle. Such an alignment of the procedure on a back seat occupant has the advantage that for all persons in the vehicle - ie z. B. for both the driver, as well as for people in the rear - an acceptable ride comfort is guaranteed.
Bei typischen Ausführungsformen ist der Fahrzeuginsasse ein Cockpitinsasse, insbesondere ein Fahrer oder Beifahrer, des Fahrzeugs. Ein solches Ausrichten des Verfahrens an einem Cockpitinsassen hat den Vorteil, dass ein verhältnismässig enger Wendekreis ermöglicht wird, wobei aber stets ein ausreichender Fahrkomfort für die Cockpitinsassen, spezielle für den Fahrer, gewährleistet ist.In typical embodiments, the vehicle occupant is a cockpit occupant, particularly a driver or passenger, of the vehicle. Such an alignment of the method on a cockpit occupant has the advantage that a relatively tight turning circle is made possible, but always sufficient driving comfort for the cockpit passengers, especially for the driver, is ensured.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen wird mittels zumindest eines Sitzsensor-Signals determiniert, wer als Fahrzeuginsasse gelten soll. Insbesondere wird dabei mittels Sitzsensor-Signalen von allen verfügbaren Fahrzeugsitzen ermittelt, wo im Fahrzeug sich die am weitesten hinten sitzende Person befindet - also beispielsweise auf dem Fahrersitz, wenn der Fahrer alleine im Fahrzeug ist, oder aber auf der Rückbank, wenn diese zumindest zum Teil belegt ist. Dies ist eine besonders einfache Möglichkeit, stets einen ausreichend grossen Fahrkomfort für alle Personen im Fahrzeug zu gewährleisten und gleichzeitig möglichst enge Wendekreise abfahren zu können. Eine solche Verwendung von Sitzsensor-Signalen ist deswegen vorteilhaft, weil Sitzsensoren in vielen Fahrzeugen schon installiert sind, um Warnmeldungen ausgeben zu können, wenn bei belegtem Sitz ein Sicherheitsgurt nicht angelegt wurde.In advantageous embodiments, it is determined by means of at least one seat sensor signal who should be considered the vehicle occupant. In particular, it is determined by means of seat sensor signals from all available vehicle seats, where in the vehicle is the person sitting furthest back - so for example on the driver's seat when the driver is alone in the vehicle, or in the back seat, if this at least in part is occupied. This is a particularly simple way to always ensure a sufficiently great ride comfort for all persons in the vehicle and at the same time to be able to drive as tight as possible in turning circles. Such use of seat sensor signals is advantageous because seat sensors are already installed in many vehicles in order to issue warning messages when a seat belt is not worn when the seat is occupied.
Eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Wendens eines Fahrzeugs umfasst Mittel, die geeignet sind, die Schritte eines Verfahrens nach einem der vorgehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auszuführen. Vorteilhafterweise umfasst die Steuereinrichtung Computerprogrammcode zur Durchführung des Verfahrens. Die Steuereinrichtung ist vorteilhafterweise Teil einer Fahrzeugsteuerung oder eine separate Steuereinrichtung. Mit Vorteil umfasst die Steuereinrichtung eine digitale Kontrolleinheit.A control device for controlling a turning of a vehicle comprises means which are suitable for carrying out the steps of a method according to one of the previously described embodiments of the invention. Advantageously, the control device comprises computer program code for carrying out the method. The control device is advantageously part of a vehicle control or a separate control device. Advantageously, the control device comprises a digital control unit.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung geeignet, ein Verfahren zum Wenden eines Fahrzeugs nach zumindest einem der vorgenannten Ausführungsformen durchzuführen. Hierzu umfasst die Steuereinrichtung geeignete Mittel, zum Beispiel eine Radwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen von aktuellen Lenkwinkeln der Räder des Fahrzeugs und/oder eine Radwinkeleinstelleinrichtung zum Senden von Steuerbefehlen an die Einzelradsteller und/oder eine Lenkwinkelbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Lenkwinkel der Räder während des Wendens und/oder eine Radantriebseinrichtung zum bevorzugt separaten Ansteuern von Radantrieben und/oder zumindest einen Sitzsensor, bevorzugt jeweils einen Sitzsensor pro Sitz, und/oder eine Sitzsensor-Signal-Auswerteeinrichtung. Mit Vorteil sind in der Steuereinrichtung zumindest einige der vorgenannten Komponenten mittels des Computerprogrammcodes implementiert.In advantageous embodiments, the control device is suitable for carrying out a method for turning a vehicle according to at least one of the aforementioned embodiments. For this purpose, the control device comprises suitable means, for example a Radwinkelerfassungseinrichtung for detecting current steering angles of the wheels of the vehicle and / or a Radwinkeleinstelleinrichtung for sending control commands to the Einzelradsteller and / or a steering angle limiting means for limiting the steering angle of the wheels during turning and / or a Radantriebseinrichtung for preferably separate control of wheel drives and / or at least one seat sensor, preferably in each case one seat sensor per seat, and / or a seat sensor signal Evaluation. Advantageously, at least some of the aforementioned components are implemented in the control device by means of the computer program code.
Ein Lenksystem für ein Fahrzeug umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung eine vorgenannte Steuereinrichtung.A steering system for a vehicle in an embodiment of the invention comprises an aforementioned control device.
Ein Computerprogrammprodukt umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung Befehle, die bewirken, dass die erfindungsgemässe Steuereinrichtung die erfindungsgemässen Verfahrensschritte ausführt.In one embodiment of the invention, a computer program product comprises commands which cause the control device according to the invention to carry out the method steps according to the invention.
Ein computerlesbares Medium umfasst in einer Ausführungsform der Erfindung ein erfindungsgemässes Computerprogrammprodukt. Unter dem Begriff computerlesbares Medium sind dabei insbesondere aber nicht ausschliesslich Festplatten und/oder Server und/oder Memorysticks und/oder Flash-Speicher und/oder DVDs und/oder Bluerays und/oder CDs zu verstehen.A computer-readable medium in one embodiment of the invention comprises a computer program product according to the invention. The term computer-readable medium is to be understood in particular but not exclusively hard disks and / or servers and / or memory sticks and / or flash memory and / or DVDs and / or bluerays and / or CDs.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen kurz erläutert, wobei zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, -
2 : eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Fahrzeuginsasse ein Rückbankinsasse ist, und -
3 : eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Fahrzeuginsasse ein Cockpitinsasse ist.
-
1 : a schematic representation of an embodiment of the invention, -
2 a schematic representation of an embodiment of the invention in which the vehicle occupant is a rear seat occupant, and -
3 : A schematic representation of an embodiment of the invention in which the vehicle occupant is a cockpit occupant.
In
In
Wenn bei dem in
Wenn bei dem in
Wenn bei dem in
Wenn bei dem in
Wenn bei dem in
Wenn bei dem in
Bei vorteilhaften Ausführungsformen werden der Lenkwinkel
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 21, 2
- Vorderräderfront wheels
- 3, 43, 4
- Hinterräderrear wheels
- 55
- Fahrzeuginsasse passenger
- FF
- Fahrzeugvehicle
- LL
- Fahrzeuglängsachsevehicle longitudinal axis
- PP
- Lenkpol steering pole
- aa
- Abstand zwischen Radaufhängungen der Hinterräder und einem RückbankinsassenDistance between rear wheel suspensions and a rear seat occupant
- bb
- Abstand zwischen Radaufhängungen der Hinterräder und einem CockpitinsassenDistance between rear wheel suspensions and a cockpit occupant
- mm
- vordefinierte Maximaldistanz zwischen Fahrzeuginsasse und Lenkpolpredefined maximum distance between vehicle occupant and steering pole
- xx
- Abstand zwischen den Radaufhängungen der Hinterräder und den Radaufhängungen der Vorderräder Distance between the rear wheel suspensions and the front wheel suspensions
- αα
- Lenkwinkel des ersten VorderradesSteering angle of the first front wheel
- ββ
- Lenkwinkel des ersten HinterradesSteering angle of the first rear wheel
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