DE10235377A1

DE10235377A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens

Info

Publication number: DE10235377A1
Application number: DE10235377A
Authority: DE
Inventors: Günter Barth; Frank Leibeling; Michael Kroehnert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-02-12
Also published as: SE0301688L; JP2004067087A; SE525232C2; SE0301688D0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs bezüglich untersteuerndem, neutralem oder übersteuerndem Fahrverhalten. Der Kern der Erfindung besteht darin, DOLLAR A - dass es sich bei dem Fahrzeug um ein allradgetriebenes Fahrzeug handelt und DOLLAR A - dass die Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einstellung einer Differenzgeschwindigkeit zwischen einer für die Räder der Hinterachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße und einer für die Räder der Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße erfolgt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs nach der Gattung der Hauptansprüche.

Aus der DE 39 20 853 A1 ist eine Vorrichtung zur Einstellung des Steuerwinkels mindestens eines lenkbaren Rades eines Fahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung weist Sensormittel zur Erfassung des Einschlagwinkels eines Lenkrads des Fahrzeugs auf sowie einen Regler, der in Abhängigkeit von einem von der Fahrgeschwindigkeit und dem Einschlagwinkel abhängigen Sollwert den durch Lenkradverstellung erzeugten Steuerwinkel des Rades korrigierend nachführt. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch eine Sollwert-Anpaßschaltung aus, die eine ein neutrales oder untersteuerndes Verhalten des Fahrzeugs erzeugende Bewertungsstufe und/oder eine dynamische Zeitfunktionsstufe aufweist.

Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche gehen aus der DE 39 20 853 A1 hervor.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs bezüglich untersteuern dem, neutralem oder übersteuerndem Fahrverhalten. Der Kern der Erfindung besteht darin,

– dass es sich bei dem Fahrzeug um ein allradgetriebenes Fahrzeug handelt und
– dass die Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einstellung einer Differenzgeschwindigkeit zwischen einer für die Räder der Hinterachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße und einer für die Räder der Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße erfolgt.

Allradfahrzeuge verfügen im allgemeinen über einen Längssperrenregler zur Verteilung des Motormoments zwischen Vorder- und Hinterachse. Über diesen Längssperrenregler ist die Geschwindigkeitsdifferenz ohne wesentlichen Aufwand einstellbar.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzgeschwindigkeit

– von einer Sollschlupfdifferenz sowie
– der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit abhängt.

Insbesondere die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ist eine in nahezu jedem Fahrzeug bereits verfügbare Größe.

Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet dass abhängig von der vorgegebenen Sollschlupfdifferenz und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit zur Beeinflussung des Fahrverhaltens entweder ein Bremseingriff an den Rädern der Vorderachse oder ein Bremseingriff an den Rädern der Hinterachse durchgeführt wird. Bremseingriffe sind von einer Bremsregeloder Bremssteuereinrichtung leicht durchzuführen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bremseingriff um einen symmetrischen Bremseingriff handelt, bei dem beide Räder einer Achse gleich stark (bzw. ungefähr gleich stark) gebremst werden.

D.h. es werden beide Räder einer Achse mit gleicher Intensität bzw. gleichem Bremsmoment gebremst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung des Fahrverhaltens durch den Fahrer aktivierbar und deaktivierbar ist. Dadurch wird dem Fahrer die Möglichkeit gegeben, das Fahrverhalten des Allradfahrzeuges situationsabhängig anzupassen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des übersteuernden oder untersteuernden Fahrverhalten durch den Fahrer entweder kontinuierlich oder wenigstens in zwei Stufen bezüglich des Übersteuerns oder wenigstens in zwei Stufen bezüglich des Untersteuerns beeinflussbar ist. Dies kann in einfacher Weise durch beispielsweise einen Drehknopf oder einen mehrstufigen Schalter realisiert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass

– zur Einstellung eines untersteuernden Fahrverhaltens die Differenzgeschwindigkeit so gewählt wird, dass die für die Räder der Vorderachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße größer als die für die Räder der Hinterachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße ist,
– zur Einstellung eines übersteuernden Fahrverhaltens die Differenzgeschwindigkeit so gewählt wird, dass die für die Räder der Vorderachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße kleiner als die für die Räder der Hinterachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße ist
– zur Einstellung eines neutralen Fahrverhaltens die Differenzgeschwindigkeit so gewählt wird, dass die für die Räder der Vorderachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße gleich der für die Räder der Hinterachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass es sich bei der Sollschlupfdifferenz (Δlambda_soll) um eine Sollschlupfdifferenz zwischen den Rädern der Hinterachse und den Rädern der Vorderachse handelt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung des Fahrverhaltens über eine Beeinflussung eines Längssperrenreglers erfolgt. Längssperrenregler sind in vielen Allradfahrzeugen bereits serienmäßig vorhanden.

Von Vorteil ist weiterhin, wenn es sich bei den für die Räder der Hinterachse und der Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße jeweils um den Mittelwert der Radgeschwindigkeiten der beiden Räder der entsprechenden Achse handelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs bezüglich untersteuerndem, neutralem oder übersteuerndem Fahrverhalten ist dadurch gekennzeichnet,

– dass es sich um ein allradgetriebenes Fahrzeug handelt und
– dass die Vorrichtung Beeinflussungsmittel zur Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einstellung einer Differenzgeschwindigkeit zwischen einer für die Räder der Hinterachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße und einer für die Räder der Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße enthält.

Zeichnung
Die Zeichnung besteht aus den 1 bis 3.
1 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Beeinflussung des Fahrverhaltens.
3 zeigt den prinzipiellen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsbeispiele
Durch ein Querdifferential (= Ausgleichsgetriebe) wird das Antriebsmoment des Motors gleichmäßig auf die beiden Räder einer Achse verteilt. Dies hat sowohl Vor- als auch Nachteile:
Vorteil: Beim Beschleunigen (auch auf einseitig glatter Fahrbahn) entsteht kein auf das Fahrzeug wirkendes Giermoment. Dies ist dadurch begründet, dass das geringe auf der glatten Fahrbahnseite an die Straße abgebbare Antriebsmoment auch auf der griffigen Straßenseite an die Straße abgegeben wird.
Nachteil: Die auf das Fahrzeug wirkende Vortriebskraft wird durch das Rad mit der kleineren Haftreibungszahl bestimmt.
Eine Abhilfe dafür besteht in der Verwendung von Sperrdifferentialen. Diese verhindern das Durchdrehen eines Rades durch Umlenken des überschüssigen (dort nicht an die Straße absetzbaren) Antriebsmoments auf das Rad mit dem höheren Kraftschlußpotential. Allerdings tritt dafür nun möglicherweise ein auf das Fahrzeug wirkendes Giermoment auf.
Mechanisch sperrbare Differentiale sind deutlich teurer gegenüber offenen, nicht sperrbaren Differentialen.
Es ist jedoch möglich, durch einen fahrerunabhängigen Abbremsvorgang des durchdrehenden Rades die Funktion einer Differentialsperre auf elektronischem Wege zu realisieren und damit die Verwendung eines mechanisch sperrbaren Differentials zu umgehen.
Diese Möglichkeit ist sowohl für Querdifferentiale (welche die Radgeschwindigkeiten der beiden Räder einer Achse steuern) als auch für Längsdifferentiale gegeben (welche die den einzelnen Achsen zugeordneten Geschwindigkeiten steuern). In der vorliegenden Erfindung wird die Beeinflussung eines Längsdifferentials mit einer elektronischen Längssperre betrachtet.
Ein Längsdifferential zur Verteilung des Motormoments zwischen Vorder- und Hinterachse ist bei allradgetriebenen Fahrzeugen vorhanden. Dabei erfolgt eine gewichtete Momentenverteilung auf die Antriebsachsen.
In 1 ist der Zusammenhang der Kardandrehzahlen und Raddrehzahlen bei einem Fahrzeug dargestellt. Dabei kennzeichnet Block 100 den Fahrzeugmotor, welcher mit dem Motorsteuergerät 110 in Wechselwirkung steht. Der Motor 100 steht über die Kardanwelle mit dem Längssperrenregler L (Block 101) in Verbindung. Die Kardanwelle rotiert mit der Kardandrehzahl vkard_ist. Der Längssperrenregler reicht über zwei weitere Kardanwellen die Drehzahl vkard_ist_VA an den Quersperrenregler 102 der Vorderachse und die Drehzahl vkard_ist_HA and den Quersperrenregler 103 der Hinterachse weiter.
Das linke Vorderrad 104 rotiert mit der Raddrehzahl vL_ist_VA, das rechte Vorderrad 105 rotiert mit der Raddrehzahl vR_ist_VA, beide sind mit dem Quersperrenregler 102 verbunden. Das linke Hinterrad 106 rotiert mit der Raddrehzahl vL_ist_HA, das rechte Hinterrad 107 rotiert mit der Raddrehzahl vR_ist_HA, beide sind mit dem Quersperrenregler 103 verbunden.
Durch die Beeinflussung der Längssperre ist es möglich, das Fahrverhalten des Fahrzeugs situationsabhängig zu ändern. Durch Vergrößerung des Antriebsschlupfes an der Vorderachse kann ein untersteuerndes Fahrverhalten erzielt werden. Vergrößerung des Antriebsschlupfes an der Hinterachse bewirkt übersteuerndes Fahrverhalten.
Dies wird anhand von 2 erläutert.
Der Subtraktionsblock 501 ist eine im ASR-Bremsenregler 506 enthaltene Komponente. Dem Block 501 werden die Eingangsgrößen Δvkard_soll_VA und Δvkard_soll_HA zugeführt.
Dabei ist Δvkard_soll VA eine Größe, welche sich als Differenz einer der Vorderachse zugeordneten Soll-Kardangeschwindigkeit vkard_soll_VA und einer der Vorderachse zugeordneten Ist-Kardangeschwindigkeit vkard_ist_VA ergibt. Dabei sind
vkard_soll VA = (vR_soll_VA + vL_soll_VA)/2 und
vkard_ist_VA = (vR_ist_VA + vL_ist_VA)/2 .
In diesen Beziehungen treten die folgenden Größen auf:
vR_soll_VA = Sollgeschwindigkeit des rechten Vorderrades,
vL_soll_VA = Sollgeschwindigkeit des linken Vorderrades,
vR_ist_VA = Istgeschwindigkeit des rechten Vorderrades,
vL_ist_VA = Istgeschwindigkeit des linken Vorderrades.
Damit ergibt sich für die Vorderachse Δvkard_soll_VA = vkard_soll_VA – vkard_ist_VA .
Die analogen Beziehungen gelten für die Hinterachse, dort wird die Größe Δvkard_soll_HA ermittelt. Im Verknüpfungsblock 501 wird die Differenz Δvkard_soll_VA – Δvkard_soll_HA ermittelt. Diese Differenz wird dem weiteren Verknüpfungsblock 502 zugeführt. Dort wird zu dieser Differenz eine weitere Größe (Δlambda_soll·vf) hinzuaddiert.
Dabei ist Δlambda_soll ein Sollwert für eine angestrebte Schlupfdifferenz zwischen den Rädern der Hinterachse und der Vorderachse, vf ist die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit.
Zur Ermittlung von Δlambda_soll kann beispielsweise der Mittelwert des Sollschlupfes der Hinterachsräder vom Mittelwert des Sollschlupfes der Vorderachsräder subtrahiert werden. Das Produkt Δlambda_soll·vf beschreibt die Soll-Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten zwischen den Rädern der Vorderachse (beispielsweise dem Mittelwert der beiden Radumfangsgeschwindigkeiten der Vorderachsräder) und den Rädern der Hinterachse (beispielsweise dem Mittelwert der beiden Radumfangsgeschwindigkeiten der Hinterachsräder).
Das Ausgangssignal von Block 502 wird an den Längssperrenregler 503 weitergereicht. Der Längssperrenregler führt zur Realisierung der elektronischen Längssperre, solange der Wert des Eingangssignals einen vorgebbaren Grenzwert nicht übersteigt, symmetrische Bremseingriffe an den Rädern einer Achse durch (dieser Grenzwert kann auch mit einer Hysterese versehen sein, d.h. für Über- und Unterschreiten gelten verschiedene Grenzwerte). Durch den eingefügten Verknüpfungsblock 502 wird der in Block 501 gebildeten Differenz ein Offsetwert Δlambda_soll·vf überlagert. Diese Überlagerung führt dazu, dass die Differenz Δvkard_soll_VA – Δvkard_soll_HA durch den Längssperrenregler nicht mehr auf den Wert Null eingeregelt wird, wie es für die elektronische Längssperre eigentlich vorgesehen ist.
Das ist dadurch bedingt, dass der Längssperrenregler die Differenz Δvkard_soll_VA – Δvkard_soll_HA auf den Wert –Δlambda_soll·vf einregelt (denn genau dann ist nämlich das Ausgangssignal von Block 502 und damit das Eingangssignal des Längssperrenreglers Null).
Das Ausgangssignal wird an die Blöcke 504 und 505 weitergegeben: Block 504 führt symmetrische Bremseingriffe an den Rädern der Vorderachse durch, Block 505 führt symmetrische Bremseingriffe an den Rädern der Hinterachse durch. Unter dem Begriff des „symmetrischen Bremseingriffs wird dabei verstanden, dass das linke und das rechte Rad der jeweiligen Achse gleich stark gebremst werden.
Durch diese Vorrichtung und dieses Verfahren kann das Fahrverhalten im ganzen Bereich zwischen Übersteuern und Untersteuern kontinuierlich beeinflusst werden. Dies geschieht im Ausführungsbeispiel durch die Vorgabe einer Sollgeschwindigkeitsdifferenz bzw. einer Sollschlupfdifferenz zwischen Vorder- und Hinterachse. Damit wird durch die Erfindung ein Ausgleich der Raddrehzahlen zwischen den Achsen, wie es durch die elektronische Längssperre vorgesehen ist, bewusst verhindert um damit das Fahrverhalten zu beeinflussen.
Wird das Vorzeichen von Δlambda_soll so gewählt, dass der Antriebsschlupf an den Vorderachsrädern vergrößert wird bzw. größer als der Antriebsschlupf an den Hinterachsrädern ist, dann wird dadurch ein untersteuerndes Fahrverhalten erreicht. Wird dagegen das Vorzeichen von Δlambda_soll so gewählt, dass der Antriebsschlupf an den Hinterachsrädern vergrößert wird bzw. größer als der Antriebsschlupf an den Vorderachsrädern ist, dann wird dadurch ein übersteuerndes ^` steuerndes Fahrverhalten erreicht.
Wird dagegen Δlambda_soll = 0 gewählt, dann verteilt die Längssperre das auf die Straße abgegebene Moment an beiden Achsen so, dass maximales neutrales Fahrverhalten erreicht wird.
Mit Hilfe dieser beschriebenen Schnittstelle 502 zwischen Fahrzeugregler 506 (z.B. ASR-Bremsenregler) und dem Längssperrenregler 503 kann die Verteilung des Antriebsschlupf es zwischen beiden Achsen und damit das Fahrverhalten beeinflusst werden. Dadurch können die Fahrzeugreglereingriffe (z.B. Eingriffe eines Fahrdynamikregelungssystems) bei Über- oder Untersteuern nicht nur radweise, sondern auch durch symmetrisches Bremsen an beiden Rädern einer Achse erfolgen. Dies bringt einen deutlichen Komfortgewinn während der Fahrt.
Weiter ist es möglich, das Fahrverhalten dauerhaft zu beeinflussen. Bestimmte Fahrzustände (z.B. ein untersteuernder Fahrzustand) können eingestellt werden, indem die entsprechende Soll-Differenzgeschwindigkeit Δlambda_soll·vf bzw. der entsprechende Soll-Differenzschlupf Δlambda_soll berechnet und zur entsprechenden Längssperrenregelabweichung hinzuaddiert werden. Dies kann beispielsweise durch einen mehrstufigen, vom Fahrer aktivierbaren und deaktivierbaren Schalter erfolgen, durch welchen die Zustände „untersteuernd", „übersteuernd" und „neutral" eingestellt werden können. Die ersten beiden dieser Zustände können selbstverständlich auch noch feiner unterteilt werden, z.B. „leicht untersteuernd" und „stark untersteuernd".
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3 dargestellt. Nach dem Start in Block 301 wird anschließend in Block 302 eine Differenzgeschwindigkeit zwischen einer für die Räder der Hinterachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße und einer für die Räder der Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße ermittelt. Danach wird in Block 303 zur Beeinflussung des Fahrverhaltens entweder ein Bremseingriff an den Rädern der Vorderachse oder ein Bremseingriff an den Rädern der Hinterachse durchgeführt.

Claims

Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs bezüglich untersteuerndem, neutralem oder übersteuerndem Fahrverhalten, dadurch gekennzeichnet, – dass es sich bei dem Fahrzeug um ein allradgetriebenes Fahrzeug handelt und – dass die Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einstellung einer Differenzgeschwindigkeit (Δv_kard_soll) zwischen einer für die Räder der Hinterachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße (v_kard_soll_HA) und einer für die Räder der Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße (v_kard_soll_HA) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzgeschwindigkeit – von einer Sollschlupfdifferenz (Δlambda_soll) sowie – der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit (vf) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass abhängig von der vorgegebenen Sollschlupfdifferenz (Δlambda_soll) und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit (vf) zur Beeinflussung des Fahrverhaltens entweder ein Bremseingriff an den Rädern der Vorderachse oder ein Bremseingriff an den Rädern der Hinterachse durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bremseingriff um einen symmetrischen Bremseingriff handelt, d.h. dass beide Räder einer Achse gleich stark gebremst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung des Fahrverhaltens durch den Fahrer aktivierbar und deaktivierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des übersteuernden oder untersteuernden Fahrverhalten durch den Fahrer entweder kontinuierlich oder wenigstens in zwei Stufen bezüglich des Übersteuerns oder wenigstens in zwei Stufen bezüglich des Untersteuerns beeinflussbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Einstellung eines untersteuernden Fahrverhaltens die Differenzgeschwindigkeit (Δv_kard_soll) so gewählt wird, dass die für die Räder der Vorderachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße (Δv_kard_soll_VA) größer als die für die Räder der Hinterachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße (Δv_kard_soll_HA) ist, – zur Einstellung eines übersteuernden Fahrverhaltens die Differenzgeschwindigkeit (Δv_kard_soll) so gewählt wird, dass die für die Räder der Vorderachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße (Δv_kard_soll_VA) kleiner als die für die Räder der Hinterachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße (Δv_kard_soll_HA) ist – zur Einstellung eines neutralen Fahrverhaltens die Differenzgeschwindigkeit (Δv_kard_soll) so gewählt wird, dass die für die Räder der Vorderachse charakteristische Geschwindigkeitsgröße (Δv_kard_soll_VA). ungefähr gleich der für die Räder der Hinterachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße (Δv_kard_soll_HA) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung des Fahrverhaltens über eine Beeinflussung eines Längssperrenreglers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den für die Räder der Hinterachse und der Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgrößen jeweils um den Mittelwert der Radgeschwindigkeiten der beiden Räder der entsprechenden Achse handelt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Sollschlupfdifferenz (Δlambda_soll) um eine Sollschlupfdifferenz zwischen den Rädern der Hinterachse und den Rädern der Vorderachse handelt.
Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs bezüglich untersteuerndem, neutralem oder übersteuerndem Fahrverhalten, dadurch gekennzeichnet, – dass es sich um ein allradgetriebenes Fahrzeug handelt und – dass die Vorrichtung Beeinflussungsmittel (502) zur Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einstellung einer Differenzgeschwindigkeit (Δv_kard_soll) zwischen einer für die Räder der Hinterachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße (v_kard_soll_HA) und einer für die Räder der Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße (v_kard_soll_HA) enthält.