DE10324278A1 - Neigungsregelungsvorrichtung und Verfahren zur Neigungsregelung eines Fahrzeugs - Google Patents

Neigungsregelungsvorrichtung und Verfahren zur Neigungsregelung eines Fahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
DE10324278A1
DE10324278A1 DE10324278A DE10324278A DE10324278A1 DE 10324278 A1 DE10324278 A1 DE 10324278A1 DE 10324278 A DE10324278 A DE 10324278A DE 10324278 A DE10324278 A DE 10324278A DE 10324278 A1 DE10324278 A1 DE 10324278A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
signal
steering
control device
control means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10324278A
Other languages
English (en)
Inventor
Dieter Dr. Ammon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE10324278A priority Critical patent/DE10324278A1/de
Priority to US10/558,268 priority patent/US20070010919A1/en
Priority to JP2006529700A priority patent/JP2007503358A/ja
Priority to PCT/EP2004/004300 priority patent/WO2004106144A1/de
Publication of DE10324278A1 publication Critical patent/DE10324278A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • B60T8/17551Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve determining control parameters related to vehicle stability used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1701Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles
    • B60T8/1706Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles for single-track vehicles, e.g. motorcycles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • B60T8/17554Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve specially adapted for enhancing stability around the vehicles longitudinal axle, i.e. roll-over prevention
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D9/00Steering deflectable wheels not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K21/00Steering devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2230/00Monitoring, detecting special vehicle behaviour; Counteracting thereof
    • B60T2230/03Overturn, rollover

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Steering Devices For Bicycles And Motorcycles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Neigungsregelungsvorrichtung (16) für ein Fahrzeug (10), mit Erfassungsmittels (20) zur Erfassung eines die Wankgeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Wankgeschwindigkeitssignals DOLLAR I1 und zur Erfassung eines Solllenkwinkelsignals (delta¶L¶·SOLL·), mit Regelungsmitteln (21, 29, 30) zur Erzeugung eines Lenksignals (delta¶L¶) anhand des Wankgeschwindigkeitssignals DOLLAR I2 und des Solllenkwinkelsignals (delta¶L¶·soll·), und mit Ausgabemitteln (31) zur Ausgabe des Lenksignals (delta¶L¶) an einen Lenkaktor (15) zum Lenken eines oder mehrerer Räder (11) mindestens einer Achse des Fahrzeugs (10). Es wird vorgeschlagen, dass die Neigungsregelungsvorrichtung (16) mit dem Lenksignal (delta¶L¶) den Lenkaktor (15) derart ansteuert, dass das Fahrzeug (10) zumindest zeitweise in einem einspurigen Fahrbetrieb gehalten wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Neigungsregelungsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit Erfassungsmitteln zur Erfassung eines die Wankgeschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentierenden Wankgeschwindigkeitssignals und zur Erfassung eines Solllenkwinkelsignals, mit Regelungsmitteln zur Erzeugung eines Lenksignals anhand des Wankgeschwindigkeitssignals und des Solllenkwinkelsignals, und mit Ausgabemitteln zur Ausgabe des Lenksignals an einen Lenkaktor zum Lenken eines oder mehrerer Räder mindestens einer Achse des Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein mehrspuriges Fahrzeug, mit einer derartigen Neigungsregelungsvorrichtung sowie ein in der Art der Neigungsregelungsvorrichtung funktionierendes Verfahren.
  • Eine derartige Neigungsregelungsvorrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 32 317 A1 bekannt. Die dort beschriebene Neigungsregelung dämpft die Wankbewegungen von Fahrzeugen mit Vierradlenkung und von Fahrzeugen mit Frontlenkung. Die bekannte Neigungsregelungsvorrichtung basiert auf der Wankdynamik des Fahrzeugaufbaus, wobei Signale berücksichtigt werden, die mittelbar oder unmittelbar die Wankwinkelgeschwindigkeit präsentieren. Zudem wird der Fahrrichtungswunsch des Fahrers, also der Solllenkwinkel, berücksichtigt.
  • Ein verbessertes Stabilitätsverhalten bewirkt eine Zusatzlenkung gemäß der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 00 640 A1 , bei der unter anderem die Fahrgeschwindigkeit, die Gierwinkelgeschwindigkeit, die Querbeschleunigung, die Längsbeschleunigung, der Lenkraddrehwinkel, also der Solllenkwinkel, Reifenzustände oder dergleichen berücksichtigt werden. Das Wankverhalten des Fahrzeuges bleibt unberücksichtigt.
  • Bei der Regelungsvorrichtung gemäß der WO 99/01320 sind zwei voneinander unabhängige Teil-Regelungsvorrichtungen vorhanden, die in die Lenkung eines Fahrzeugs und/oder in Fahrwerksaktuatoren des Fahrzeuges eingreifen. Die Regelungsvorrichtung basiert beispielsweise auf Raddrehzahlsignalen, Gierratensignalen, Querbeschleunigungssignalen und Lenkwinkelsignalen.
  • Ein verbessertes Notlaufverhalten beim Ausfall von beispielsweise einem Querbeschleunigungssensor oder einem Gierratensensor, bietet ein Fahrzeuglenksystem gemäß der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 22 031 . In solch einer Schadensfallsituation wird ein unterstützendes Lenkdrehmoment verringert, so dass die Bedienbarkeit des Lenksystems auch im Schadensfall möglichst optimal bleibt.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zielen darauf ab, ein Kraftfahrzeug, in den konkreten Fällen Automobile, im stabilen Fahrbetrieb auf vier Rädern zu halten. Bei einspurigen Fahrzeugen, beispielsweise Motorrädern oder dergleichen, sind diese jedoch gerade in einem ausbalancierten Kippzustand zu halten. Ferner können auch mehrspurige Fahr zeuge kippen, so dass sie zumindest zeitweise in einem einspurigen Fahrbetrieb zu betreiben sind. Derartige Betriebszustände kennt man beispielsweise von Filmen und artistischen Vorstellungen.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optimierte Neigungsregelung für einspurige Fahrzeuge oder für mehrspurige Fahrzeuge im einspurigen Fahrbetrieb bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird bei der Neigungsregelungsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sie mit dem Lenksignal den Lenkaktor derart ansteuert, dass das Fahrzeug zumindest zeitweise in einem einspurigen Fahrbetrieb gehalten wird.
  • Das von der Neigungsregelungsvorrichtung erzeugte Lenksignal sorgt für einen stabilen einspurigen Fahrbetrieb des Fahrzeugs, das sich so verhält, als sei ein fiktives drittes Rad vorhanden. Gegebenenfalls fehlerhafte Lenkeingriffe des Fahrers werden durch die Neigungsregelungsvorrichtung korrigiert. Auch ein mehrspuriges Fahrzeug, das versehentlich auf zwei Räder gelangt, kann zumindest zeitweise in einem einspurigen Fahrbetrieb gehalten und somit wieder stabilisiert werden, bevor es zweckmäßigerweise anschließend wieder im mehrspurigen Fahrbetrieb weiterbetrieben wird.
  • Die Neigungsregelungsvorrichtung kann eine separate Baueinheit sein oder beispielsweise in eine Fahrstabilitätssteuerung des Fahrzeugs integriert sein. Sie kann in Hardware und/oder Software ausgeführt sein, sie kann beispielsweise Programmcode enthalten, der durch ein Steuermittel, z.B. einen Mikroprozessor, ausführbar ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung.
  • Zweckmäßigerweise steuern die Regelungsmittel bei einer durch das Solllenkwinkelsignal vorgegebenen Richtungsänderung des Fahrzeugs in eine erste Richtung den Lenkaktor in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung an, soweit dies für Regelungszwecke erforderlich ist. Beispielsweise wird eine Richtungsänderung zunächst durch eine Gegenlenkbewegung eingeleitet. Sodann wechselt die Neigungsregelungsvorrichtung die Richtung des Solllenkwinkels und schlägt stärker ein als durch den Solllenkwinkel vorgegeben. Am Ende der Richtungsänderung konvergiert das Lenksignal in Richtung des Solllenkwinkelsignals zu einem stationären Zielwert.
  • Zweckmäßigerweise sind Erfassungsmittel zur Erfassung eines oder mehrerer der nachfolgend genannten Signale ausgestaltet. In entsprechender Weise werten die Regelungsmittel vorteilhafterweise diese Signale bei der Bildung des Lenksignals aus:
    • – ein die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentierende Gierwinkelgeschwindigkeitssignal
    • – ein die Geschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentierendes Geschwindigkeitssignal
    • – ein den Wankwinkel des Fahrzeugs repräsentierendes Wankwinkelsignal,
    • – ein das Reifenrückstellmoment des Fahrzeugs repräsentierendes Reifenrückstellmomentsignal,
    • – ein die Querbeschleunigung des Fahrzeugs repräsentierendes Querbeschleunigungssignal,
    • – ein die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs repräsentierendes Längsbeschleunigungssignal,
    • – ein die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentierendes Quergeschwindigkeitssignal, und/oder
    • – ein den Schwimmwinkel des Fahrzeugs repräsentierendes Schwimmwinkelsignal.
  • Es versteht sich, dass eines oder mehrere der oben genannten Signale von der Neigungsregelungsvorrichtung vorteilhafterweise erfasst und ausgewertet werden.
  • Ein besonders vorteilhaftes Regelungskonzept der erfindungsgemäßen Neigungsregelungsvorrichtung beruht auf einem Modellansatz, bei dem sich das Verhalten des Fahrzeugs mit sechs Zustandgrößen beschreiben lässt, die zu einem Zustandsvektor z →T zusammengefasst sind. z →T = [ψ · νq κ κ · Fνq Fhq ] (1)
  • Dabei sind ψ · die Gier(winkel)geschwindigkeit, νq die Quergeschwindigkeit, κ der Wankwinkel, κ · die Wankgeschwindigkeit, F ν / q und F h / q Reifenseitenkräfte am Vorderrad und Hinterrad des Fahrzeugs, die aus den vorgenannten Größen ermittelbar sind. Insgesamt lässt sich das dynamische Verhalten des Fahrzeugs somit durch einen nichtlineares Zustandsmodell 6. Ordnung beschreiben:
    Figure 00060001
  • Dabei ist δL der am Fahrzeug eingestellte Lenkwinkel (der Index 'L' bezieht sich nachfolgend immer auf die Lenkung des Fahrzeugs) und FS eine auf das Fahrzeug wirkende Seitenkraft. In stationären Betriebszuständen B, d.h. wenn sich die Zustandsgrößen mit der Zeit nicht ändern, gilt:
    Figure 00060002
    die einzelnen Zustandsgrößen stehen folglich in einem Zusammenhang gB zum eingestellten Lenkwinkel δL. So erhält man zum Beispiel folgende Relation zwischen Wankwinkel κ und Giergeschwindigkeit ψ ·:
    Figure 00060003
  • Dabei ist hW die Höhe des kinematischen Wankpols und lw der Schwerpunktabstand des kinematischen Wankpols in Längsrichtung. Nimmt man nun an, dass sich die Systemdynamik in der Umgebung des jeweiligen Betriebspunktes B im wesentlichen konstant ist, kann man auf der Basis der Formel (2) näherungsweise eine linearisiertes Zustandsmodell ableiten:
    Figure 00060004
  • Die Systemmatrix A sowie die Führungsvektoren d →1, d →2 und der Störvektor e → ergeben sich unmittelbar aus der Systemübertragungsfunktion f →:
    Figure 00070001
  • Auf dieser Basis kann man zunächst formal eine Zustandsrückführung k → zur Stabilisierung des Systems einführen, mit δ soll / L als dem vom Fahrer vorgegebenen Solllenkwinkel:
    Figure 00070002
    als Gleichgewichtszustand oder Zielzustand. Dabei ist k →T(z → – z →B) eine von der Neigungsregelung ermittelte Stabilisierungskomponente und δ soll / L die Vorgabekomponente. Die Gesamt-Systemdynamik ergibt sich damit zu:
    Figure 00070003
  • Der Stabilisierungs-Ansatz (6) zieht als Betriebs- bzw. Entwicklungspunkt B unmittelbar den über δ soll / L angestrebten Zielzustand z →B ≕ g →B(δ soll / L ) des Gesamtsystems heran. Somit werden alle relevanten Nichtlinearitäten korrekt erfasst.
  • Die Rückführungsparameter im Stabilisierungsvektor k müssen nun so bestimmt werden, dass stets ein stabiler Betriebszustand in endlicher Zeit erreicht wird. Entscheidend dafür sind die Eigenwerte des geschlossenen Regelkreises (7). Dessen Systemmatrix A* ergibt sich zu:
    Figure 00070004
  • Die Eigenwerte λi, i = 1...n können somit aus Det.[λE – A*] = 0 (9)bestimmt werden. Bei der Forderung nach stabilen, d.h. negativ reellen Eigenwerten, die eine vorbestimmte Mindest-Dämpfung Dmin aufweisen und zudem eine Eigenfrequenz fe soll nicht unterschreiten, können Rückführungsparameter ki (i = 1 ... n) mittels Optimierung anhand der Formeln (8) und (9) eindeutig bestimmt werden. Vorzugsweise werden die Nichtlinearitäten des Gesamtsystems dadurch berücksichtigt, dass nicht nur für den Betriebspunkt B, sondern auch für eine möglichst große Umgebung um B eine geeignete Stabilisierungskonfiguration ermittelt wird.
  • Zweckmäßigerweise wird jeweils in 3-6 fahrgeschwindigkeitsspezifische Lösungen sowie ggf. in 3-6 längsbeschleunigungsoptimierte Lösungen segmentiert, zwischen denen jeweils umgeschaltet bzw. interpoliert werden kann. Alternativ dazu kann auf der Basis des vorgestellten Modell- und Synthese-Konzepts selbstverständlich auch direkt ein nichtlinearer Reglerentwurf erfolgen.
  • Zweckmäßigerweise sind die Regelungsmittel zur Erzeugung eines Lenkrückwirkungssignals ausgestaltet und die Ausgabemittel zur Ausgabe dieses Signals an einen Lenkrückwirkungsaktuator, mit dem an einer Lenkhandhabe des Fahrzeugs, z.B. an einem Lenkrad oder an einer Lenkgabel ein Lenkrückwirkungsmoment für den Fahrer des Fahrzeugs erzeugbar ist. Der Fahrer erhält somit eine Rückkoppelung zu seinen Lenkvorgaben.
  • Die nachfolgenden zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung beziehen sich insbesondere auf ein mehrspuriges Fahrzeug, das durch die erfindungsgemäße Neigungsregelung zeitweise in ei nem einspurigen Fahrbetrieb gehalten wird. Üblicherweise werden mehrspurige Fahrzeuge möglichst dauerhaft so betrieben, dass alle Räder Fahrbahnkontakt haben. Es kann jedoch zu Fahrsituationen kommen, bei denen das Fahrzeug kippt. Im Gegensatz zu bekannten Regelungen jedoch ermittelt die erfindungsgemäße Neigungsregelungsvorrichtung zweckmäßigerweise einen zur Stabilisierung des Fahrzeugs erforderlichen Kippzustand, bei dem das Fahrzeug in dem einspurigen Fahrzeugfahrbetrieb ist. In diesem Kippzustand bzw. in dem einspurigen Fahrbetrieb wird das Fahrzeug so lange betrieben, bis es stabilisiert ist. Beispielsweise wird in dem einspurigen Fahrbetrieb eine Richtungsänderung durchgeführt. Erst nach der Richtungsänderung wird das Fahrzeug wieder in einen derartigen Fahrzustand gebracht, dass alle seine Räder Fahrbahnkontakt aufweisen.
  • Zweckmäßigerweise halten die Regelungsmittel das mehrspurige Fahrzeug bis nach der Ermittlung eines Kippendesignals im Kippzustand. Das Kippendesignal kann durch die Neigungsregelungsvorrichtung selbst ermittelt werden. Es ist aber auch möglich, dass eine Fahrdynamikregelung des Fahrzeugs der erfindungsgemäßen Neigungsregelungsvorrichtung ein entsprechendes Kippendesignal zusendet.
  • Zweckmäßigerweise enthalten die Regelungsmittel einen Zustandsbeobachter.
  • Bei einem erfindungsgemäß ausgestalteten einspurigen oder mehrspurigen Fahrzeug sind zweckmäßigerweise Sensoren zur Erzeugung des Wankgeschwindigkeitssignals und zur Ermittlung des Sollwinkelsignals sowie gegebenenfalls für weitere der vorgenannten Signale vorhanden. Das Fahrzeug enthält zudem einen durch die Neigungsregelungsvorrichtung ansteuerbaren Lenkaktor. Vorteilhafterweise ist auch ein Lenkrückwirkungsaktor zur Erzeugung eines Lenkrückwirkungssignals bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug vorhanden.
  • Zweckmäßigerweise wirkt eine Lenkhandhabe, an der das Solllenkwinkelsignal ermittelt wird, nur über den oder die Lenkaktoren auf das oder die lenkbaren Räder des Fahrzeugs. Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Neigungsregelungsvorrichtung auch für eine Mehrachslenkung ausgestaltet sein kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein teilweise stark schematisiert dargestelltes erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Neigungsregelungsvorrichtung,
  • 2 ein schematisiert dargestelltes erfindungsgemäßes einspuriges Fahrzeug,
  • 3 Lenkwinkel und Quergeschwindigkeitsverläufe einer Neigungsregelungsvorrichtung gemäß 1, und
  • 4 Giergeschwindigkeits- und Wankwinkelverlauf und die Wirkung einer Neigungsregelungsvorrichtung gemäß 1.
  • Ein in den 1 und 2 gezeigtes Fahrzeug 10, z.B. ein Motorrad oder ein Automobil weist eines oder mehrere lenkbare Räder 11 auf, beispielsweise Vorderräder, sowie nicht lenkbare, durch einen Motor 13 angetriebene Räder 12, bei denen es sich beispielsweise um das oder die Hinterräder des Fahrzeugs 10 handelt. Mittels eines Lenkrades 14, einer Lenkstange oder einer sonstigen Lenk-Handhabe sind die Räder 11 lenkbar. Allerdings erfolgt der Lenkeingriff nicht direkt, sondern mittels eines Lenkaktors 15, der durch eine Neigungsregelungs-Vorrichtung 16 angesteuert wird.
  • Eine Betätigung des Lenkrades 14 des Fahrzeugs 10 erfasst ein Lenkwinkelsensor 18. Der Lenkwinkelsensor 18 meldet ein Solllenkwinkelsignal δL SOLL an die Vorrichtung 16. Ein Eingang 19 von Erfassungsmitteln 20 der Vorrichtung 16 erfasst das Solllenkwinkelsignal δL SOLL und übermittelt es einem Regelungsmodul 21.
  • Fahrzustandssensoren 22 bis 26 übermitteln den Erfassungsmitteln 20, bei denen es sich beispielsweise um einen oder mehrere Schnittstellenbausteine zur Erfassung digitaler und/oder analoger Signale handelt, ein (Längs-)Geschwindigkeitssignal V, ein Quergeschwindigkeitssignal Vq, ein Giergeschwindigkeitsignal ψ ·, ein Wankwinkelsignal κ sowie ein Wankgeschwindigkeitssignal κ ·. Diese Signale sowie ein von einem Reifenrückstellmomentsensor 27 erfasstes Rückstellmomentensignal MR, das an einem Eingang 28 der Erfassungsmittel 20 ansteht, werden einem Fahrzustandsbeobachter 29 übermittelt.
  • Der Fahrzustandsbeobachter 29 ermittelt einen stationären Betriebspunkt gB sowie einen Zustandsvektor Z, beispielsweise gemäß der oben genannten Formeln (1) und (3). Der Fahrzugstandsbeobachter 29 übermittelt den stationären Betriebspunkt gB dem Regelungsmodul 21. Das Regelungsmodul 21 ermittelt einen stationären Zustand ZB des Zustandsvektors Z gemäß beispielsweise der Formel (3), und übermittelt diesen einem Regelungsmodul 30.
  • Das Regelungsmodul 30 berechnet beispielsweise gemäß der Formel (6) anhand der Zustandsvektoren Z und ZB die Stabilisierungskomponente K (Z – ZB). Diese Stabilisierungskomponente wird zu der Vorgabekomponente δL SOLL addiert, so dass insgesamt das Lenksignal δL (siehe Formel (6)) gebildet wird. Das Lenksignal δL wird von Ausgabemitteln 31, die beispielsweise digitale und/oder analoge Spannungssignale ausgeben können, an den Lenkaktor 15 ausgegeben, der gemäß dem Lenksignal δL das oder die lenkbaren Räder 11 steuert.
  • Eine Rückkoppelung über seine Bedienhandlungen erhält ein Fahrer des Fahrzeugs 10 durch einen Lenkrückwirkungsaktor 32, beispielsweise einen Servomotor, der auf das Lenkrad 14 wirkt. Eine Fahrer-Lenkmomentenregelung 34 steuert den Lenkrückwirkungsaktor 32 durch ein Lenkrückwirkungssignal MF an. Eingangsgrößen der Lenkmomentenregelung 34 sind der Solllenkwinkel δL SOLL, das Lenksignal δL sowie der Zustandsvektor Z.
  • Die Vorrichtung 16 ist vorzugsweise als Mikroprozessorregelung ausgeführt, bei der beispielsweise die Module 21, 29, 30 und 32 als Software, beispielsweise in Form von Softwarefunktionen oder Programm-Modulen ausgeführt sind. Der Programmcode der Programm-Module wird durch einen in der Figur nicht dargestellten Mikroprozessor ausgeführt und ist beispielsweise in einem Speichermittel gespeichert, z.B. einem Flash-Baustein.
  • Die vorteilhafte Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 16 wird anhand der Diagramme in den 3 und 4 sichtbar.
  • Zu einem Zeitpunkt t1 wird am Lenkrad 14 eine Richtungsänderung eingeleitet, wobei das strichpunktiert eingezeichnete Solllenkwinkelsignal δL SOLL ansteigt bis es zu einem Zeitpunkt t2 einen stationären Wert erreicht. Die Vorrichtung 16 generiert das gepunktet eingezeichnete Lenksignal δL, das im Anschluss an den Zeitpunkt t1 zunächst einem zum Solllenkwinkel δL SOLL entgegengesetzten Verlauf hat, dann schneller als der Vorgabeverlauf δL SOLL ansteigt und nach einem Überschwinger, der zum Zeitpunkt t2 beginnt, auf den stationären Zielwert, der mit dem Signal δL SOLL übereinstimmt, einschwenkt. Während des Einlenkens zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 resultiert eine positive Quergeschwindigkeit Vq aus der Wankbewegung des Fahrzeugs 10.
  • 4 enthält die in 3 gezeigten Signale sowie zusätzlich die Giergeschwindigkeit und den Wankwinkelverlauf des Fahrzeugs 10 bei einem Richtungswechsel gemäß 3. Allerdings ist im Vergleich zu 3 die Skalierung verändert, damit die Relation des Wankwinkels κ (in durchgezogener Linie gezeichnet) zu den Lenkwinkelsignalen δL und δL SOLL korrekt dargestellt ist. Alle Winkelsignale sind z.B. in Grad angegeben. Aus 4 ist ersichtlich, dass durch die Vorrichtung 16 innerhalb kurzer Zeit von beispielsweise einer halben Sekunde ein Zielwankwinkel κziel von z.B. 20 Grad erreicht wird. Das Stabilisierungsmodell der Vorrichtung 16 eignet sich somit für Fahrmanöver bis in Grenzbereiche.

Claims (18)

  1. Neigungsregelungsvorrichtung für ein Fahrzeug (10), mit Erfassungsmitteln (20) zur Erfassung eines die Wankgeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Wankgeschwindigkeitssignals (κ ·) und zur Erfassung eines Solllenkwinkelsignals (δL SOLL) mit Regelungsmitteln (21, 29, 30) zur Erzeugung eines Lenksignals (δL) anhand des Wankgeschwindigkeitssignals (κ ·) und des Solllenkwinkelsignals (δ soll / L) , und mit Ausgabemitteln (31) zur Ausgabe des Lenksignals (δL) an einen Lenkaktor (15) zum Lenken eines oder mehrerer Räder (11) mindestens einer Achse des Fahrzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie mit dem Lenksignal (δL) den Lenkaktor (15) derart ansteuert, dass das Fahrzeug (10) zumindest zeitweise in einem einspurigen Fahrbetrieb gehalten wird.
  2. Neigungsregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) bei einer durch das Solllenkwinkelsignal (δ soll / L) vorgegebenen Richtungsänderung des Fahrzeugs (10) in eine erste Richtung den Lenkaktor (15) in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung ansteuern.
  3. Neigungsregelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (20) zur Erfassung eines die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Geschwindigkeitssignals (v) ausgestaltet sind, und dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) das Geschwindigkeitssignal zur Bildung des Lenksignals (δL) auswerten.
  4. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (20) zur Erfassung eines die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Gierwinkelgeschwindigkeitssignals (ψ ·) ausgestaltet sind, und dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) das Gierwinkelgeschwindigkeitssignal (ψ ·) zur Bildung des Lenksignals (δL) auswerten.
  5. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (20) zur Erfassung eines den Wankwinkel des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Wankwinkelsignals (κ) ausgestaltet sind, und dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) das Wankwinkelsignal (κ) zur Bildung des Lenksignals (δL) auswerten.
  6. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (20) zur Erfassung eines das Reifenrückstellmoment des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Reifenrückstellmomentsignals (MR) ausgestaltet sind, und dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) das Reifenrückstellmomentsignal (MR) zur Bildung des Lenksignals (δL) auswerten.
  7. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (20) zur Erfassung eines die Querbeschleunigung des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Querbeschleunigungssignals und/oder eines die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Längsbeschleunigungssignals ausgestaltet sind, und dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) das Querbeschleunigungssignal und/oder das Längsbeschleunigungssignal zur Bildung des Lenksignals (δL) auswerten.
  8. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (20) zur Erfassung eines die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Quergeschwindigkeitssignals (vq) und/oder eines den Schwimmwinkel des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Schwimmwinkelsignals ausgestaltet sind, und dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) das Quergeschwindigkeitssignal (vq) und/oder das Schwimmwinkelsignal zur Bildung des Lenksignals (δL) auswerten.
  9. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) zur Erzeugung eines Lenkrückwirkungssignals (MF) ausgestaltet sind, und dass die Ausgabemittel zur Ausgabe des Lenkrückwirkungssignals (MF) an einen Lenkrückwirkungsaktor (32) zur Ausgabe eines Lenkrückwirkungsmomentes an einer Lenkhandhabe (14) des Fahrzeugs (10) ausgestaltet sind.
  10. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) zum Ermitteln eines zur Stabilisierung des Fahrzeugs (10) erforderlichen Kippzustandes ausgestaltet sind, bei dem das Fahrzeug (10) in dem einspurigen Fahrbetrieb ist.
  11. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) einem mehrspurigen Fahrzeug (10) zugeordnet sind, und dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) das Fahrzeug (10) bis nach der Ermittlung eines Kipp-Endesignals in dem Kippzustand halten.
  12. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsmittel (21, 29, 30) einen Zustandsbeobachter (29) enthalten.
  13. Neigungsregelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Programmcode aufweist, der durch ein Steuermittel, insbesondere einen Prozessor, einer Fahrstabilitätssteuerung des Fahrzeugs (10) ausführbar ist.
  14. Einspuriges oder mehrspuriges Fahrzeug (10) mit mindestens einer Neigungsregelungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Sensoren zur Erzeugung des Wankgeschwindigkeitssignals (κ ·) und des Solllenkwinkelsignals (δL SOLL) und mit einem durch die Neigungsregelungsvorrichtung (16) ansteuerbaren Lenkaktor (15) zum Lenken eines oder mehrerer Räder (15) einer Achse des Fahrzeugs (10).
  15. Verfahren zur Neigungsregelung eines Fahrzeugs (10), mit den Schritten: Erfassen eines die Wankgeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) repräsentierenden Wankgeschwindigkeitssignal (κ ·), Erfassen eines Solllenkwinkelsignals (δL SOLL), Erzeugen eines Lenksignals (δL) anhand des Wankgeschwindigkeitssignals (κ ·) und des Solllenkwinkelsignals (δL SOLL), und Ausgeben des Lenksignals (δL) an einen Lenkaktor (15) zum Lenken eines oder mehrerer Räder (15) mindestens einer Achse des Fahrzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Lenksignal (δL) der Lenkaktor (15) derart angesteuert wird, dass das Fahrzeug (10) zumindest zeitweise in einem einspurigen Fahrbetrieb gehalten wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des Lenksignals (δL) ein die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) repräsentierendes Geschwindigkeitssignal (v) und/oder ein die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) repräsentierendes Gier winkelgeschwindigkeitssignal (ψ ·) und/oder ein den Wankwinkel des Fahrzeugs (10) repräsentierendes Wankwinkelsignal (κ) und/oder ein das Reifenrückstellmoment des Fahrzeugs (10) repräsentierendes Reifenrückstellmomentsignal (MR) und/oder ein die Querbeschleunigung des Fahrzeugs (10) repräsentierendes Querbeschleunigungssignal und/oder ein die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs (10) repräsentierendes Längsbeschleunigungssignal und/oder ein die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) repräsentierendes Quergeschwindigkeitssignal und/oder ein den Schwimmwinkel des Fahrzeugs (10) repräsentierendes Schwimmwinkelsignal ausgewertet werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch den Schritt: Erzeugung und Ausgabe eines Lenkrückwirkungssignals an einen Lenkrückwirkungsaktor zur Ausgabe eines Lenkrückwirkungsmomentes an einer Lenkhandhabe des Fahrzeugs (10).
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch den Schritt: Ermitteln eines zur Stabilisierung des Fahrzeugs (10) erforderlichen Kippzustandes, bei dem das Fahrzeug (10) in dem einspurigen Fahrbetrieb ist, und/oder Beenden des Kippzustandes nach dem Empfang eines Kipp-Endesignals.
DE10324278A 2003-05-28 2003-05-28 Neigungsregelungsvorrichtung und Verfahren zur Neigungsregelung eines Fahrzeugs Withdrawn DE10324278A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10324278A DE10324278A1 (de) 2003-05-28 2003-05-28 Neigungsregelungsvorrichtung und Verfahren zur Neigungsregelung eines Fahrzeugs
US10/558,268 US20070010919A1 (en) 2003-05-28 2004-04-23 Tilt regulation device and method for regulating vehicle tilt
JP2006529700A JP2007503358A (ja) 2003-05-28 2004-04-23 チルト調節装置及び車両のチルトを調節する方法
PCT/EP2004/004300 WO2004106144A1 (de) 2003-05-28 2004-04-23 Neigungsregelungsvorrichtung und verfahren zur neigungsregelung eines fahrzeugs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10324278A DE10324278A1 (de) 2003-05-28 2003-05-28 Neigungsregelungsvorrichtung und Verfahren zur Neigungsregelung eines Fahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10324278A1 true DE10324278A1 (de) 2004-12-16

Family

ID=33441431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10324278A Withdrawn DE10324278A1 (de) 2003-05-28 2003-05-28 Neigungsregelungsvorrichtung und Verfahren zur Neigungsregelung eines Fahrzeugs

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070010919A1 (de)
JP (1) JP2007503358A (de)
DE (1) DE10324278A1 (de)
WO (1) WO2004106144A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005047143A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-05 Bayerische Motoren Werke Ag System zur Schlupfregelung bei einem einspurigen Kraftfahrzeug und Motorrad mit einem derartigen System
DE102005047144A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-05 Bayerische Motoren Werke Ag System zur Beseitigung von Eigenschwingungen der Vorderradführung bei einem einspurigen Kraftfahrzeug und Motorrad mit einem derartigen System
DE102020202661B4 (de) 2019-03-28 2023-08-03 Honda Motor Co., Ltd. Neigungsregelungsvorrichtung für einspuriges fahzeug

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8565979B2 (en) * 2008-08-28 2013-10-22 Technion Research & Development Foundation Limited System and method for stabilizing a single-track vehicle
US8941482B1 (en) * 2011-06-23 2015-01-27 BenJoaquin Tomas Gouverneur Automating turn indication systems
JP5741278B2 (ja) * 2011-07-26 2015-07-01 株式会社エクォス・リサーチ 車両
JP5892922B2 (ja) * 2012-12-27 2016-03-23 本田技研工業株式会社 移動体
US10336397B2 (en) 2014-12-29 2019-07-02 Peter Tristan Ridet System and method for dynamic motorcycle frame
US9718428B1 (en) 2017-04-05 2017-08-01 Ahmed Younis Mothfar Rollover prevention system
US11027786B2 (en) 2018-11-20 2021-06-08 Harley-Davidson Motor Company Group, LLC Gyroscopic rider assist device
EP4291473A1 (de) * 2021-02-11 2023-12-20 TVS Motor Company Limited Fahrzeugstabilisierungssystem

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4226746C1 (de) * 1992-08-13 1993-10-07 Daimler Benz Ag Verfahren zur Bestimmung eines fahrsituationsabhängigen Lenkwinkels
JP3229077B2 (ja) * 1993-06-29 2001-11-12 本田技研工業株式会社 車輌用操舵装置
DE19749005A1 (de) * 1997-06-30 1999-01-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von die Fahrzeugbewegung repräsentierenden Bewegungsgrößen
DE19918597C2 (de) * 1999-04-23 2001-03-08 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zur Reduktion der Kippgefahr von Straßenfahrzeugen
DE19964048A1 (de) * 1999-06-30 2001-01-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Einrichtung zum Stabilisieren eines Straßenfahrzeugs
US6263261B1 (en) * 1999-12-21 2001-07-17 Ford Global Technologies, Inc. Roll over stability control for an automotive vehicle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005047143A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-05 Bayerische Motoren Werke Ag System zur Schlupfregelung bei einem einspurigen Kraftfahrzeug und Motorrad mit einem derartigen System
DE102005047144A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-05 Bayerische Motoren Werke Ag System zur Beseitigung von Eigenschwingungen der Vorderradführung bei einem einspurigen Kraftfahrzeug und Motorrad mit einem derartigen System
DE102020202661B4 (de) 2019-03-28 2023-08-03 Honda Motor Co., Ltd. Neigungsregelungsvorrichtung für einspuriges fahzeug

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007503358A (ja) 2007-02-22
US20070010919A1 (en) 2007-01-11
WO2004106144A1 (de) 2004-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006033458B4 (de) Lenksteuersystem
DE10327593B4 (de) System und Verfahren zum Bestimmen der Lage eines Kraftfahrzeuges
EP2013069B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ermitteln eines optimalen lenkwinkels in untersteuersituationen eines fahrzeugs
DE10348738B4 (de) Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs
DE102005038390B4 (de) Lenkung eines Fahrzeugs
DE102016119142A1 (de) Geschwindigkeitsbegrenzungskomfortverbesserung
DE112007000094B4 (de) Fahrzeuglenksteuerungsvorrichtung
DE102005034650A1 (de) Adaptive Kompensation einer Hinterrad-Lenkungssteuerung unter Anwendung einer Schätzung von Fahrzeugdynamikparametern
DE102007029427A1 (de) Haptisches Lenkungsrückmeldungssystem für aktive Fahrzeugsicherheit
DE102008026652A1 (de) Lenkvorrichtung zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels
DE10157976A1 (de) Fahrzeuganhängersteuersystem
DE102010001313A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen eines Ausweichmanövers
DE102008053008A1 (de) Verfahren und System zur Beeinflussung der Bewegung eines in seinen Bewegungsabläufen steuerbaren oder regelbaren Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeuges und Fahrzeug
DE102014202230A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern eines Kippens eines lenkbaren Fahrzeugs
WO2003076228A1 (de) Vorrichtung zum bereitstellen von grössen
EP1890920A1 (de) Fahrzustandsangepasste, auf lenkeingriffen basierende fahrdynamikregelung
DE19824914C2 (de) Servolenkung
DE10324278A1 (de) Neigungsregelungsvorrichtung und Verfahren zur Neigungsregelung eines Fahrzeugs
EP1562808A1 (de) Verfahren und einrichtung zum stabilisieren eines gespanns
DE102008012848A1 (de) Fahrzeugfahrtunterstützungssystem
DE102005028787B4 (de) System zur Gespannstabilisierung
WO2008046586A2 (de) Verfahren zur regelung der gierrate eines kraftfahrzeuges
DE60213215T2 (de) Fahrzeuglenksystem mit Übersteuerkorrektur Assistent
DE10061966A1 (de) Regelung des dynamischen Verhaltens eines Fahrzeugs um eine definierte Achse
WO2009037026A1 (de) Verfahren für die steuerung eines fahrerassistenzsystems

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8141 Disposal/no request for examination