DE10302540A1 - Verfahren und Vorrichtung zur sicheren Spurhaltung eines lenkbaren Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur sicheren Spurhaltung eines lenkbaren Fahrzeugs Download PDF

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Josef Dipl.-Ing. Bärenweiler
Helmut Dr. Riedel
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Abstract

Zur sicheren Spurhaltung eines mit mindestens einem lenkbaren Rad (4a, 4b) versehenen Fahrzeugs (2) bei hohem Fahrkomfort und hoher Fahrsicherheit werden ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung angegeben. Danach wird im Fahrwerk (6a, 6b) mindestens eines lenkbaren Rads (4a, 4b) ein Istwert (a¶1¶, a¶2¶) der Querbeschleunigung (a¶q¶) oder Quergeschwindigkeit erhoben, wobei dieser Istwert (a¶1¶, a¶2¶) mit einem hinterlegten Sollwert (a¶0¶) verglichen wird, und wobei durch Verstellung des Ist-Lenkwinkels (PHI¶1¶) des oder jedes lenkbaren Rads (4a, 4b) gegenüber einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel (PHI¶0¶) der Istwert (a¶1¶, a¶2¶) der Querbeschleunigung (a¶q¶) oder Quergeschwindigkeit dem Sollwert (a¶0¶) angepasst wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Spurhaltung eines mit mindestens einem lenkbaren Rad versehenen Fahrzeugs. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein mit mindestens einem lenkbaren Rad versehenes Fahrzeug, das mit einer derartigen Vorrichtung ausgestattet ist.
  • Die moderne Fahrzeugentwicklung, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, ist geprägt von einem steigenden Einsatz an elektronischen Systemen, die in kritischen Betriebssituationen unterstützend in die Fahrzeugsteuerung eingreifen und verhindern, dass das Fahrzeug außer Kontrolle des Fahrers gerät. Allgemein bekannt sind hierbei beispielsweise Anti-Blockier-Systeme und Anti-Schlupf-Systeme, bei denen die Antriebs- oder Bremsleistung automatisch, d.h. entkoppelt von den Vorgaben des Fahrers, reduziert wird, wenn das Fahrverhalten des Fahrzeugs instabil zu werden droht.
  • Ebenfalls auf einer automatischen Regelung der Antriebs- und/oder Bremsleistung beruht ein aus der DE 19 02 944 A1 bekanntes Verfahren zur Verhinderung einer Schleuderbewegung eines Fahrzeugs. Bei dem bekannten Verfahren wird die auf die Räder des Fahrzeugs wirkende Querbeschleunigung oder Quergeschwindigkeit gemessen. Die verfahrensgemäße automatische Regelung spricht an, wenn die Querbeschleunigung oder Quergeschwindigkeit einen kritischen Wert übersteigt.
  • Eine kritische Betriebssituation kann insbesondere dann eintreten, wenn das fahrende Fahrzeug einem Seitenwind oder einer ähnlichen, quer zur Fahrtrichtung wirkenden externen Störkraft ausgesetzt ist. Unter Einfluss der externen Störkraft weicht das Fahrzeug seitlich von seiner ungestörten, im Wesentlichen durch den Lenkeinschlag oder Lenkwinkel der lenkbaren Räder vorgegebenen Fahrspur ab. Um ein herkömmliches, d.h. rein manuell gelenktes Fahrzeug in dieser Situation dennoch auf Spur zu halten, muss der Fahrer der Abweichung entgegenlenken. Seitenwinde greifen nun häufig mit sprunghaft wechselnder Stärke und Richtung am Fahrzeug an. Dies kann einerseits durch böiges Auftreten des Seitenwinds oder durch abrupt wechselnde Windabschirmung der aktuellen Fahrzeugumgebung verursacht sein. Gefährliche Seitenwindstörungen treten so charakteristischerweise an Waldrändern, am Rand von Brücken, oder ähnlichen Unstetigkeiten der aktuellen Fahrzeugumgebung auf. Bei einem herkömmlichen Fahrzeug birgt eine Seitenwindstörung eine mit steigender Geschwindigkeit zunehmende Unfallgefahr, zumal der Fahrer auf die plötzlich auftretende Spurabweichung des Fahrzeugs reaktionszeitbedingt nur verspätet reagieren kann. Das plötzliche und häufig unvermutete Auftreten der Spurabweichung führt zudem oft zu einer schreckhaften Überreaktion des Fahrers, insbesondere ein Verreißen des Lenkrads oder eine abrupte Abbremsung, die wiederum in einem Verlust der Kontrolle über das Fahrzeug resultieren kann. Neben Seitenwinden können auch Unebenheiten der Fahrbahn, z. B. so genannte Spurrillen, oder eine Querneigung der Fahrbahn Ursache einer externen Störkraft sein.
  • Aus der DE 42 32 256 A1 und der DE 44 34 477 A1 sind Verfahren zur Spurhaltung eines Fahrzeugs bei einer externen Störung, z.B. durch Seitenwind, bekannt. Bei diesen Verfahren wird eine Abweichung des Fahrzeugs von seiner vorgesehenen Bahn durch Messung der Querbeschleunigung und/oder der Gierbeschleunigung des Fahrzeugs erkannt. Zur Korrektur der Fahrspur wird der Ist-Lenkwinkel der lenkbaren Räder des Fahrzeugs gegenüber dem durch den Einschlag des Lenkrads vorgegebenen Soll-Lenkwinkel verstellt. Die bekannten Verfahren sind vergleichsweise kompliziert. In nachteiliger Weise wird bei den bekannten Verfahren zudem das Vorliegen einer äußeren Störung erst dann erkannt, wenn das Fahrzeug tatsächlich von der vorgesehenen Fahrspur abweicht. Durch die Spurabweichung des Fahrzeugs wird jedoch der Fahrer wie bei einem rein manuell gelenkten Fahrzeug zu einer Gegenreaktion veranlasst, die der automatischen Spurkorrektur überlagert ist und somit leicht zu einer Überkompensation der Störung führen kann. Weiterhin ist die Wahrscheinlichkeit einer schreckhaften Überreaktion des Fahrers nicht oder kaum verringert. Mitunter kann, es dabei zu einer ungünstigen Wechselwirkung zwischen der manuellen Spurkorrektur des Fahrers und der automatischen Spurkorrektur kommen, die sich in einer flatterhaft fluktuierenden Lenkeinstellung der lenkbaren Räder und infolgedessen einem unruhigen Fahrverhalten äußert.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Spurhaltung eines mit mindestens einem lenkbaren Rad versehenen Fahrzeugs durch Kompensation einer externen, quer zur Fahrtrichtung wirkenden Störung anzugeben, bei dem unter Vermeidung der genannten Nachteile eine besonders hohe Fahrsicherheit und ein besonders hoher Fahrkomfort erzielt wird. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer besonders hohen Fahrsicherheit und einem besonders hohen Fahrkomfort in Hinblick auf eine sichere Spurhaltung unter Wirkung einer solchen Störung anzugeben.
  • Bezüglich des Verfahrens zur Spurhaltung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich der zugehörigen Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10. Hierbei wird im Fahrwerk mindestens eines lenkbaren Rads mittels eines Sensors ein Istwert der Querbeschleunigung oder Quergeschwindigkeit erhoben und an eine Regeleinheit übermittelt. Durch die Regeleinheit wird dieser Istwert mit einem hinterlegten Sollwert verglichen. Eine Abweichung des Istwerts gegenüber dem Sollwert wird als Störung erkannt. Zur Kompensation dieser Störung, und damit zur Spurhaltung des Fahrzeugs, wird der Ist-Lenkwinkel des oder jedes lenkbaren Rads gegenüber dem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel derart verstellt, dass der Istwert der Querbeschleunigung oder Quergeschwindigkeit an den Sollwert angeglichen ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung sind vergleichsweise einfach und daher kostengünstig zu realisieren. Ein besonderer Vorteil wird dadurch erzielt, dass die Querbeschleunigung oder Quergeschwindigkeit im Fahrwerk des oder der lenkbaren Räder und nicht erst in der Fahrzeugkarosserie gemessen wird. Zumal das Fahrwerk in herkömmlicher Weise über eine Federung mechanisch nur weich an die Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist, kann eine externe Störkraft bereits erkannt werden, bevor sie über die Federung auf die Fahrzeugkarosserie übertragen wird. Die verfahrensgemäße automatische Spurkorrektur spricht somit bereits an, bevor die Fahrzeugkarosserie tatsächlich von der vorgesehenen Fahrspur abweicht. Die externe Störung ist deshalb für die Fahrzeuginsassen, und insbesondere den Fahrer, nicht oder nur sehr abgeschwächt spürbar, so dass ein hoher Fahrkomfort und eine hohe Fahrsicherheit erreicht werden.
  • In besonders einfacher Ausgestaltung des Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung wird der Sollwert der Querbeschleunigung oder Quergeschwindigkeit unter Berücksichtigung des aktuellen Soll-Lenkwinkels und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit aus einem in der Regeleinheit hinterlegten Kennfeld ausgewählt. Das Kennfeld enthält hierbei fahrzeugspezifische Information über die Querbeschleunigung, die im störungsfreien Betrieb bei gegebenem Lenkwinkel und gegebener Fahrzeuggeschwindigkeit auftritt.
  • Der Soll-Lenkwinkel des oder jedes lenkbaren Rads wird bevorzugt nach Art eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs durch den Einschlag eines Lenkrads manuell festgelegt. Insbesondere wirkt dabei die verfahrensgemäße Verstellung des Ist-Lenkwinkels gegenüber dem Soll-Lenkwinkel nicht auf die Stellung des Lenkrads zurück, so dass wiederum die automatische Spurkorrektur für den Fahrer nicht spürbar ist. Alternativ ist das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung jedoch auch vorteilhaft bei einem ferngesteuerten oder elektronisch gesteuertem Fahrzeug („Drive-by-wire") anwendbar. In diesem Fall wird der Soll-Lenkwinkel elektronisch vorgegeben.
  • Zur Erhöhung der Fehlersicherheit ist vorzugsweise eine redundante Aufnahme des Istwerts der Querbeschleunigung oder Quergeschwindigkeit vorgesehen. Hierbei ist im Fahrwerk jedes lenkbaren Rads ein Sensor zur Erhebung eines radspezifischen Istwerts vorgesehen. Die verfahrensgemäße Spurkorrektur spricht vorteilhafterweise nur dann an, wenn eine störungsanzeigende Querbeschleunigung von allen Sensoren detektiert wird. Es findet also nur dann eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels gegenüber dem Soll-Lenkwinkel statt, wenn innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen alle radspezifischen Istwerte gegenüber dem jeweils zugeordneten Sollwert in zueinander konsistenter Weise abweichen. Auf diese Weise wird ausgeschlossen, dass die Spurkorrektur fehlerhafterweise bei einer lokalen Fahrbahnunebenheit wie z.B. einem Schlagloch anspricht.
  • Zumal bei einem Bremsvorgang mitunter stark vom Normalbetrieb abweichende und nur schwer vorausberechenbare Querbeschleunigungen auftreten können, wird vorzugsweise eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels gegenüber dem Soll-Lenkwinkel unterdrückt, wenn die Bremse des Fahrzeugs betätigt wird, oder wenn die Bremsverzögerung des Fahrzeugs einen vorgegebenen Wert übersteigt. Hierdurch wird insbesondere verhindert, dass sich die verfahrensgemäße Spurkorrektur ungünstig auf das Bremsverhalten des Fahrzeugs auswirkt.
  • In besonders fehlersicherer Ausbildung wird bei einer anhand einer anomalen Querbeschleunigung ermittelten externen Störung nur dann der Ist-Lenkwinkel gegenüber dem Soll-Lenkwinkel verstellt, wenn die externe Störung anhand von Information über die aktuelle Fahrzeugumgebung plausibilisiert werden kann. Geeignete Information wird vorzugsweise durch ein Bilderfassungssystem erhoben und der Regeleinheit in Form von Bilddaten zugeleitet. Die Plausibilisierung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass eine störungsgefährliche Situation, beispielsweise das Passieren eines Waldrands oder einer Brücke, das Überholen eines Lastkraftwagens oder dergleichen durch Auswertung der Bilddaten erkannt wird, und dass die verfahrensgemäße Spurkorrektur nur in einer solchen als störungsgefährlich erkannten Situation freigegeben ist.
  • Alternativ oder zusätzlich wird optional eine störungsgefährliche Fahrzeugumgebung auf einfache Weise ermittelt, indem Landkartenmaterial in Verbindung mit der aktuellen globalen Position des Fahrzeugs als Information herangezogen wird. Diese Information wird zweckmäßigerweise von einem Fahrzeugnavigationssystem zur Verfügung gestellt, wie es bereits heute vielfach eingesetzt wird.
  • Zur Vermeidung einer Überkompensation können Bilddaten eines Bilderfassungssystems ferner vorteilhaft zur Plausbilisierung oder Überprüfung der Spurkorrektur herangezogen werden, indem der Focus des Bilderfassungssystems quasi als „Leitstrahl" herangezogen wird. Hierbei wird die verfahrensgemäße Spurkorrektur, d.h. die Verstellung des Ist-Lenkwinkels gegenüber dem Soll-Lenkwinkel nur freigegeben, solange der Focus, d.h. der Erfassungsstrahl des Bilderfassungssystems auf den vorgesehenen Fahrbahnverlauf ausgerichtet ist. Eine Überkompensation einer externen Störung wird daran erkannt, dass der vorgesehene Fahrbahnverlauf seitwärts aus dem Bildausschnitt des Bilderfassungssystems herausschiebt. Bei Erkennen einer solchen Überkompensation wird die Spurkorrektur negativ quittiert und die Verstellung des Ist-Lenkwinkels gegenüber dem Soll-Lenkwinkel zurückgesetzt.
  • Bezüglich eines Fahrzeugs wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch den Anspruch 15. Danach ist das Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Spurhaltung ausgestattet.
    •
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 schematisch ein mit einer Vorrichtung zur Spurhaltung versehenes Fahrzeug und
  • 2 ein Kennfeld der im störungsfreien Betrieb im Fahrwerk eines lenkbaren Rads des Fahrzeugs auftretenden Querbeschleunigung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Soll-Lenkwinkels.
  • Einander entsprechende Größen sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt in grober schematischer Vereinfachung ein mit einer Vorrichtung 1 zur Spurhaltung versehenes Fahrzeug 2. Das Fahrzeug 2 umfasst eine nur gestrichelt angedeutete Fahrzeugkarosserie 3 und zwei lenkbare Räder 4a, 4b. Die Räder 4a, 4b sind jeweils um eine zugehörige, etwa vertikale Lenkachse 5a bzw. 5b schwenkbar an jeweils einem zugehörigen Fahrwerk 6a, 6b aufgehängt und um eine bezüglich der Lenkachse 5a, 5b etwa senkrechte Drehachse 7a, 7b drehbar gelagert. Das Fahrwerk 6 wiederum ist über eine nicht näher dargestellte Federung mechanisch weich an die Fahrzeugkarosserie 3 gekoppelt. Der Winkel zwischen der Längsrichtung L der Fahrzeugkarosserie 3 und der zur Drehachse 7a, 7b senkrechten Rollrichtung R der Räder 4a, 4b ist als Ist-Lenkwinkel ϕ1 bezeichnet und für beide Räder 4a, 4b im Wesentlichen gleich.
  • Zur Lenkung der Räder 4a, 4b ist eine Lenkmechanik 8 vorgesehen, die beispielsweise als Zahnstange ausgeführt ist und bezüglich der Lenkachsen 5a, 5b exzentrisch am Radlager 9a, 9b des jeweils zugehörigen Rads 4a bzw. 4b angreift. Die Lenkmechanik 8 wirkt mit einem Lenkantrieb 10 zusammen, durch welchen die Lenkmechanik 8 quer zur Längsrichtung L der Fahrzeugkarosserie 3 verschiebbar ist. Eine Verschiebung der Lenkmechanik 8 durch den Lenkantrieb 10 löst hierbei in an sich bekannter Weise eine synchrone Verschwenkung der Räder 4a, 4b um deren jeweilige Lenkachse 5a bzw. 5b aus. Der Lenkantrieb 10 steht wiederum mit einem Lenkrad 11 in Verbindung, über welches ein Soll-Lenkwinkel ϕ0 für den Einschlag der Räder 4a, 4b einstellbar ist.
  • Im ungestörten Betrieb des Fahrzeugs 2 ist der von den Rädern 4a, 4b eingenommene Ist-Lenkwinkel ϕ1 gleich dem Soll-Lenkwinkel ϕ0. Bei verschwindendem Ist-Lenkwinkel ϕ1 = 0 folgt das Fahrzeug 2 einer geraden Bahn. Die Räder 4a, 4b unterliegen dementsprechend keiner Querbeschleunigung aq = 0. Sobald der Ist-Lenkwinkel ϕ1 von Null verschieden ist, und infolgedessen das Fahrzeug 2 eine Kurve beschreibt, unterliegen die Räder 4a, 4b einer Querbeschleunigung aq, die in einer auf das jeweilige Fahrwerk 6a, 6b wirkenden Querkraft zutage tritt, und die in 1 beispielhaft für das Rad 4b kenntlich gemacht ist. Der Betrag der im störungsfreien Betrieb des Fahrzeugs 2 auftretenden Querbeschleunigung aq ist von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Soll-Lenkwinkel ϕ0 abhängig.
  • 2 zeigt einen Ausschnitt eines Kennfeldes 12, in welchem diese Abhängigkeit der im störungsfreien Betrieb des Fahrzeugs 2 auftretenden Querbeschleunigung aq beispielhaft dargestellt ist. Die der Veranschaulichung dienenden Kurven 13 in der Darstellung des Kennfeldes 12 gemäß 2 zeigen den Verlauf der Querbeschleunigung aq bei jeweils konstantem Soll-Lenkwinkel ϕ0 und variierender Fahrzeuggeschwindigkeit v. Das Kennfeld 12 ist vereinfacht dargestellt. Im realen Fall hängt die Querbeschleunigung aq von vielen fahrzeugspezifischen Faktoren ab. Sie ist im Allgemeinen nicht exakt symmetrisch bezüglich des Soll-Lenkwinkels ϕ0 und mitunter für die beiden Räder 4a und 4b nicht exakt gleich. Das Kennfeld 12 ist daher für jeden Fahrzeugtyp und ggf. für jedes Rad 4a, 4b separat in empirischen Versuchsreihen zu generieren.
  • Unter einer externen, auf das Fahrzeug 2 wirkenden Störung, wie sie beispielsweise durch einen Seitenwind, Spurrillen oder eine Querneigung der Fahrbahn ausgeübt wird, wirkt eine zusätzliche, durch die Störung verursachte Querkraft auf das Fahrzeug 2 und hier insbesondere auf das Fahrwerk 6a, 6b. Hierdurch wird die Querbeschleunigung aq gegenüber dem ungestörten Betrieb geändert, wodurch eine seitliche Abweichung des Fahrzeugs 2 von seiner vorgesehenen Fahrspur angeregt wird.
  • Die Vorrichtung 1 dient nun dazu, die durch die externe Störung verursachten Querkräfte automatisch zu kompensieren und das Fahrzeug 2 auf der vorgesehenen Fahrspur zu halten. Die Vorrichtung 1 umfasst hierfür Sensoren 14a, 14b zur Messung der Querbeschleunigung aq, von welchen jeweils einer jedem Fahrwerk 6a bzw. 6b zugeordnet ist. Geeignete Sensoren sind an sich beispielsweise aus der DE 19 02 944 A1 bekannt. Jeder der Sensoren 14a und 14b erhebt fortlaufend einen radspezifischen Istwert a1 bzw. a2 der Querbeschleunigung aq und führt ihn einer Regeleinheit 15 zu. Der Regeleinheit 15 werden weiterhin auf nicht näher dargestellte Weise die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit v und der momentane Soll-Lenkwinkel ϕ0 zugeführt.
  • In der Regeleinheit 15 ist das Kennfeld 12 in Form eines Datenfeldes oder einer funktionalen Abhängigkeit hinterlegt. Die Regeleinheit 15 berechnet aus dem Kennfeld 12 unter Berücksichtigung der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit v und des momentanen Soll-Lenkwinkels ϕ0 die im störungsfreien Betrieb des Fahrzeugs 2 zu erwartende Querbeschleunigung aq als Sollwert a0 und vergleicht diesen Sollwert a0 mit den Istwerten a1 und a2. Wenn die Istwerte a1 und a2 in zueinander konsistenter Weise von dem Sollwert a0 abweichen, so erkennt die Regeleinheit 15 das Vorliegen einer externen Störung. Als Reaktion auf die Störung steuert die Regeleinheit 15 den Lenkantrieb 10 über eine Steuerleitung 16 derart an, dass der Ist-Lenkwinkel ϕ1 gegenüber dem Soll-Lenkwinkel ϕ0 verstellt wird, und infolgedessen die Istwerte a1 und a2 der Querbeschleunigung aq dem Sollwert a0 angeglichen werden. Ein derartiger Lenkantrieb, bei dem der Ist-Lenkwinkel gegenüber einem manuell vorgebbaren Soll-Lenkwinkel verstellbar ist, ist an sich z.B. aus der DE 39 30 445 A1 und der DE 42 32 256 A1 bekannt.
  • Eine schnelle Spurkorrektur wird dadurch erzielt, dass die Regeleinheit 15 die erforderliche Korrektur des Ist-Lenkwinkels ϕ1 nach einem in 2 veranschaulichten Schema aus dem Kennfeld 12 abschätzt. Werden infolge einer externen Störung bei einer momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit vx und einem beispielhaft ausgewählten momentanen Soll-Lenkwinkel ϕ0 = 10° Istwerte a1 und a2 gemessen, die gemäß des Kennfelds 12 im ungestörten Betrieb des Fahrzeugs 2 bei gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit vx bei einem Soll-Lenkwinkel ϕ0 = 10° + x aufträten, so wird der Ist-Lenkwinkel ϕ1 um den Betrag –x verstellt. Hierdurch wird die durch die Störung erzeugte zusätzliche Querbeschleunigung kompensiert und das Fahrzeug 2 bleibt infolgedessen auf der vorgesehenen Fahrspur.
  • Die Verstellung des Ist-Lenkwinkels ϕ1 gegenüber dem Soll-Lenkwinkel ϕ0 wirkt nicht auf das Lenkrad 11 zurück, so dass die automatische Spurkorrektur für den Fahrer nicht über das Lenkrad 11 spürbar ist. Wichtig ist in diesem Zusammenhang auch, dass die Querbeschleunigungserfassung im Fahrwerk 6a, 6b und nicht erst in der Fahrzeugkarosserie 3 stattfindet. Würde die Querbeschleunigung aq an der Fahrzeugkarosserie 3 erfasst, so wäre keine Entkopplung zum Fahrgastinnenraum gegeben, so dass der Fahrer des Fahrzeugs 2 die durch die Querbeschleunigung aq verursachte Krafteinwirkung spüren würde. Anders hingegen ist es jedoch, wenn die Querbeschleunigung aq unmittelbar im Fahrwerk 6a, 6b erfasst und hier unmittelbar kompensiert wird, da der Fahrer über die Federung mit dem Fahrwerk 6a, 6b mechanisch nur schwach gekoppelt ist, und die Störkräfte nicht mehr spürbar wahrnehmen kann.
  • Um eine mögliche Fehleinstellung der Lenkung infolge einer fehlerhaften Sensierung einer externen Störung zu vermeiden, ist die Vorrichtung 1 mit Sicherheitsmechanismen ausgestattet, die eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels ϕ1 gegenüber dem Soll-Lenkwinkel ϕ0 nur dann zulassen, wenn eine anhand einer anomalen Querbeschleunigung aq erkannte Störung durch einen Plausibilitätstest positiv quittiert wird.
  • Eine solche Methode zur Plausibilisierung, d.h. Überprüfung einer Spurkorrekturanfrage besteht darin, dass die Erfassung der Querbeschleunigung aq redundant durch mehrere Sensoren 14a, 14b erfolgt, und eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels ϕ1 nur dann erfolgt, wenn beide Istwerte a1 und a2 eine innerhalb vorgegebener Fehlergrenzen zueinander konsistente Abweichung vom Sollwert a0 aufweisen. Liefert dagegen nur einer der Sensoren 14a oder 14b einen anomalen, d.h. vom Sollwert a0 abweichenden Istwert a1 bzw. a2, während der zweite Istwert a2 bzw. a1 mit dem Sollwert übereinstimmt, so lässt die Regeleinheit 15 die Lenkung unbeeinflusst. Eine solche Situation tritt beispielsweise dann auf, wenn eines der Räder 4a, 4b durch ein Schlagloch fährt. Ebenso unterbleibt eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels ϕ1 gegenüber dem Soll-Lenkwinkel ϕ0, wenn die beiden Istwerte a1, a2 in widersprüchlicher Weise vom Sollwert a0 abweichen.
  • Weiterhin unterbleibt eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels ϕ1 gegenüber dem Soll-Lenkwinkel ϕ0 immer dann, wenn die Bremse des Fahrzeugs 2 betätigt wird, zumal während des Bremsvorgangs gewöhnlicherweise eine anomale und schwer vorauszuberechnende Querbeschleunigung aq auftritt und eine Beeinflussung des Bremsvorgangs durch die Spurkorrektur unerwünscht ist. Die Bremsbetätigung wird hierzu auf nicht näher dargestellte Weise der Regeleinheit 15 angezeigt.
  • Um die Fehlersicherheit der Vorrichtung 1 weiter zu erhöhen, wird bevorzugt Information über die aktuelle Fahrzeugumgebung 17 herangezogen, um eine erkannte externe Störung zu plausibilisieren. Hierzu umfasst die Vorrichtung 1 ein Bilderfassungssystem 18, insbesondere ein Kamerasystem, welches fortlaufend Bilder der aktuellen Fahrzeugumgebung 17 aufnimmt und der Regeleinheit 15 als Bilddaten I zur Verfügung stellt.
  • Durch Auswertung der Bilddaten I werden innerhalb der Regeleinheit 15 Situationen der Fahrzeugumgebung erkannt, in denen eine externe Störung mit erhöhter Wahrscheinlichkeit auftritt. Typische Beispiele für solche Situationen sind Überholvorgänge von Lastkraftwagen, das Passieren von Brücken, Waldrändern oder dergleichen. Wird eine derartige störungsgefährliche Situation erkannt, so quittiert die Regeleinrichtung 15 eine anhand einer anomalen Querbeschleunigung aq erkannte Störung positiv. Ansonsten wird eine Anforderung zur Verstellung des Ist-Lenkwinkels ϕ1 ignoriert.
  • Alternativ oder zusätzlich erkennt die Regeleinheit 15 eine störungsgefährliche Fahrzeugumgebung 17 wie z.B. eine Brücke, einen Waldrand oder dergleichen, indem sie Landkartenmaterial in Verbindung mit der aktuellen globalen Position des Fahrzeugs 2 heranzieht. Diese Information wird der Regeleinheit 15 auf nicht näher dargestellte Weise durch ein handelsübliches Fahrzeugnavigationssystem zugeführt. Wie oben ausgeführt, wird eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels ϕ1 gegenüber dem Soll-Lenkwinkel ϕ0 hierbei nur dann vorgenommen, wenn eine störungsgefährliche Fahrzeugumgebung 17 erkannt worden ist.
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Fahrzeug
    3
    Fahrzeugkarosserie
    4a, 4b
    Rad
    5a, 5b
    Lenkachse
    6a, 6b
    Fahrwerk
    7a, 7b
    Drehachse
    8
    Lenkmechanik
    9a, 9b
    Radlager
    10
    Lenkantrieb
    11
    Lenkrad
    12
    Kennfeld
    13
    Kurven
    14a, 14b
    Sensor
    15
    Regeleinheit
    16
    Steuerleitung
    17
    Fahrzeugumgebung
    18
    Bilderfassungssystem
    I
    Bilddaten
    L
    Längsrichtung
    R
    Rollrichtung
    v
    Fahrzeuggeschwindigkeit
    vx
    Fahrzeuggeschwindigkeit
    ϕ1
    Ist-Lenkwinkel
    ϕ0
    Soll-Lenkwinkel
    aq
    Querbeschleunigung
    a0
    Sollwert
    a1, a2
    Istwert

Claims (15)

  1. Verfahren zur Spurhaltung eines mit mindestens einem lenkbaren Rad (4a, 4b) versehenen Fahrzeugs (2), bei dem im Fahrwerk (6a, 6b) mindestens eines lenkbaren Rads (4a, 4b) ein Istwert (a1, a2) der Querbeschleunigung (aq) oder Quergeschwindigkeit erhoben wird, bei dem dieser Istwert (a1, a2) mit einem hinterlegten Sollwert (a0) verglichen wird, und bei dem durch Verstellung des Ist-Lenkwinkels (ϕ1) des oder jedes lenkbaren Rads (4a, 4b) gegenüber einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel (ϕ0) der Istwert (a1, a2) der Querbeschleunigung (aq) oder Quergeschwindigkeit dem Sollwert (a0) angepasst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (a0) unter Berücksichtigung des momentanen Soll-Lenkwinkels (ϕ0) und der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) aus einem hinterlegten Kennfeld (12) ausgewählt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Lenkwinkel (ϕ0) durch die Winkeleinstellung eines Lenkrads (11) vorgebbar ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedene lenkbare Räder (4a, 4b) des Fahrzeugs (2) jeweils ein dem jeweiligen Rad (4a, 4b) zugeordneter Istwert (a1, a2) der Querbeschleunigung (aq) oder Quergeschwindigkeit erhoben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels (ϕ1) gegenüber dem Soll-Lenkwinkel (ϕ0) nur dann vorgenommen wird, wenn zueinander konsistente Abweichungen aller radspezifischen Istwerte (a1, a2) gegenüber dem jeweils zugeordneten Sollwert (a0) ermittelt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Abbremsung des Fahrzeugs (2) keine Verstellung des Ist-Lenkwinkels (ϕ1) gegenüber dem Soll-Lenkwinkel (ϕ0) erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Plausibilisierung einer ermittelten Abweichung des oder jedes Istwerts (a1, a2) der Querbeschleunigung (aq) oder Quergeschwindigkeit von dem zugehörigen Sollwert (a0) Information über die aktuelle Fahrzeugumgebung (17) herangezogen wird, und dass eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels (ϕ1) gegenüber dem Soll-Lenkwinkel (ϕ0) nur vorgenommen wird, insoweit die Abweichung unter Berücksichtigung der besagten Information als plausibel erkannt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Information zur Plausibilisierung Bilddaten (I) der aktuellen Fahrzeugumgebung (17) herangezogen werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Information über die aktuelle Fahrzeugumgebung (17) Landkartenmaterial in Verbindung mit der aktuellen globalen Position des Fahrzeugs (2) herangezogen wird.
  10. Vorrichtung (1) zur Spurhaltung eines mit mindestens einem lenkbaren Rad (4a, 4b) versehenen Fahrzeugs (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher im Fahrwerk (6a, 6b) mindestens eines lenkbaren Rads (4a, 4b) ein Sensor (14a, 14b) zur Messung der Querbeschleunigung (aq) oder Quergeschwindigkeit angeordnet ist, der zur Übermittlung eines Istwerts (a1, a2) der Querbeschleunigung (aq) oder Quergeschwindigkeit mit einer Regeleinheit (15) verbunden ist, wobei durch die Regeleinheit (15) eine Verstellung des Ist-Lenkwinkels (ϕ1) des oder jedes lenkbaren Rads (4a, 4b) gegenüber einem vorgebbaren Soll-Lenkwinkel (ϕ0) derart einstellbar ist, dass der Istwert (a1, a2) der Querbeschleunigung (aq) oder Quergeschwindigkeit an einen hinterlegten Sollwert (a0) angepasst ist.
  11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regeleinheit (15) ein Kennfeld (12) des Sollwerts (a0) in Abhängigkeit des Soll-Lenkwinkels (φ0) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) hinterlegt ist.
  12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedem lenkbaren Rad (4a, 4b) ein Sensor (14a, 14b) zur Messung der Querbeschleunigung (aq) oder Quergeschwindigkeit zugeordnet ist.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (15) mit einem Bilderfassungssystem (18) zur Erhebung von Bilddaten (I) der aktuellen Fahrzeugumgebung (17) verbunden ist.
  14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (15) zur Zuführung von Information über die aktuelle Fahrzeugumgebung (17) mit einem Fahrzeugnavigationssystem verbunden ist.
  15. Fahrzeug (2) mit mindestens einem lenkbaren Rad (4a, 4b), sowie mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14.
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