DE19509859A1 - Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vorder- und Hinterradlenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vorder- und Hinterradlenkung, und ins­ besondere ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vorder- und Hinterradlenkung, das die Manövrierbarkeit und die Stabilität des Fahrzeugs selbst dann optimieren kann, wenn das Fahrzeug in einem Bereich hoher Seitenbe­ schleunigung eine Kurve durchfährt.

Zur Verbesserung der Manövrierbarkeit eines Fahrzeugs mit Vorder- und Hinterradlenkung in Situationen großen Lenkwin­ kels wurde bislang vorgeschlagen, den Lenkwinkel der Hin­ terräder bezüglich des Lenkwinkels der Vorderräder in ge­ eigneter Weise einzustellen. Typischerweise werden die Hin­ terräder bei Durchfahren einer scharfen Kurve mit dem Ziel, in einer derartigen Situation die Untersteuerungstendenz zu vermindern und es dem Fahrzeug zu ermöglichen, eine zügige Gierbewegung durchzuführen, entweder in einer neutralen Stellung gehalten oder geringfügig gegensinnig zu den Vor­ derrädern gelenkt. Beispielsweise offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 59-77970 ein Vierradlenk­ system, das eine Vorderrad-Lenkeinheit zum Lenken von Vor­ derrädern, eine Hinterrad-Lenkeinheit zum Lenken von Hin­ terrädern, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor und eine Hinterradlenkwinkel-Steuereinheit umfaßt, welche den Lenk­ winkel der Hinterräder proportional zum Anstieg des Lenk­ winkels der Vorderräder erhöht, wenn der Vorderradlenkwin­ kel sich unterhalb eines bestimmten Schwellenwerts befin­ det, und die Erhöhungsrate des Hinterradlenkwinkels mit der Zunahme des Vorderradlenkwinkels verringert, wenn dieser Schwellenwert erreicht worden ist. Dieser Schwellenwert wird mit sinkender Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmend ver­ ringert, so daß die auf die Hinterräder einwirkende Seiten­ beschleunigung in einem Hochgeschwindigkeitsbereich erhöht und in einem Niedergeschwindigkeitsbereich erniedrigt wer­ den kann. Somit kann die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs sowohl im Hochgeschwindigkeits- als auch im Niedergeschwin­ digkeits-Bereich erhöht werden.

Situationsabhängig kann jedoch die Seitenkraft der Hinter­ räder einen Sättigungsbereich erreichen, falls die Hinter­ räder gegensinnig zu den Vorderrädern gelenkt werden, und der Schlupfwinkel der Hinterräder kann übermäßig werden. In einem derartigen Fall wird die Gierrate des Fahrzeugs durch Betätigen der Bremse, Freigeben des Gaspedals und Zurück­ drehen des Lenkrads stark beeinflußt, und in Extremfällen kann das Verhalten des Fahrzeugs unbequem instabil werden. Insbesondere auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibungskoef­ fizienten, wie man sie beispielsweise auf einem Schotterweg und eisiger Straße vorfindet, wird diese Tendenz verstärkt.

In den U.S.-Patentanmeldungen Nr. 08/122,615 (eingereicht am 16. September 1993), Nr. 08/161,139 (eingereicht am 2. Dezember 1993), Nr. 08/218,134 (eingereicht am 25. März 1994), Nr. 08/218,125 (eingereicht am 25. März 1994), Nr. 08/218,116 (eingereicht am 25. März 1994) und Nr. (eingereicht am Januar 1995), wurde ferner vorgeschlagen, zum Zwecke der Optimierung des dynamischen Ansprechens des Fahrzeugs und des Beseitigens der nachtei­ ligen Einflüsse der äußeren Störungen und der Änderungen in den Fahrzuständen des Fahrzeugs auf das Verhalten des Fahr­ zeugs eine Abweichung der tatsächlichen Gierrate des Fahr­ zeugs von einer gemäß dem Lenkwinkels des Lenkrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten Referenzgierrate zu be­ rechnen und eine Regelung (feedback control) des Hinterrad­ lenkwinkels durchzuführen. Der Inhalt dieser anhängigen An­ meldungen sei hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.

Im Hinblick auf die vorstehend genannten Probleme der Fahr­ zeuge mit Vierradlenkung des Stands der Technik ist es ein Hauptziel der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vorder- und Hinterradlenkung bereit zu­ stellen, das die Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs bei Durchfahren einer mit einem großen Lenkwinkel einhergehen­ den Kurve steuern/regeln und die Stabilität des Fahrzeugs in Situationen hoher Seitenbeschleunigung sicherstellen kann.

Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vorder- und Hinterrad­ lenkung bereitzustellen, das die Manövrierbarkeit des Fahr­ zeugs maximieren kann, ohne die Stabilität des Fahrzeugs zu opfern.

Ein drittes Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vorder- und Hinterrad­ lenkung bereitzustellen, welches es dem Fahrer ermöglicht, aus der Manövrierbarkeit des Fahrzeugs mit Vorder- und Hin­ terradlenkung Nutzen zu ziehen, ohne irgendeinen unnatürli­ chen Eindruck zu erfahren bzw. ohne ein ungewohntes Gefühl zu bekommen.

Erfindungsgemäß können diese und andere Ziele erreicht wer­ den durch Bereitstellen eines Verfahrens zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vorder- und Hinterradlenkung, welches Vorderräder umfaßt, die gemäß einem Lenkeingangssignal ge­ lenkt werden können, sowie Hinterräder, die gemäß dem Lenk­ winkel der Vorderräder und einem Fahrzustand des Fahrzeugs gelenkt werden können, wobei dann, wenn eine auf das Fahr­ zeug einwirkende Seitenbeschleunigung zwischen einem ersten vorbestimmten Wert und einem zweiten vorbestimmten Wert liegt, der größer ist als der erste vorbestimmte Wert, und das Fahrzeug andernfalls eine Untersteuerungstendenz zeigen würde, die Hinterräder gegensinnig zu den Vorderrädern ge­ lenkt werden, um eine Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs auszuschalten, und dann, wenn die erfaßte Seitenbeschleuni­ gung größer als der zweite vorbestimmte Wert ist und der Schlupfwinkel der Fahrzeugkarosserie andernfalls einen übermäßigen Schlupfwinkel entwickeln wurde, die Hinterräder gleichsinnig zu den Vorderrädern gelenkt werden, um zu ver­ hindern, daß sich an den Hinterrädern ein übermäßiger Schlupfwinkel entwickelt.

In einem Bereich, in dem die Vorderräder und die Hinterrä­ der mit einem im wesentlichen identischen Schlupfwinkel verbunden sind, wird somit erfindungsgemäß die Lenkwinkel­ differenz zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern vermindert, so daß ein im wesentlichen neutrales Lenkver­ halten erzielt werden kann. Wenn die Seitenbeschleunigung weiter ansteigt und die Untersteuerungstendenz des Fahr­ zeugs andernfalls aufgrund eines erhöhten Schlupfwinkels der Vorderräder ansteigen würde, werden die Hinterräder auf einen etwas größeren gegensinnigen Winkel gelenkt, um den Bereich hoher Manövrierbarkeit zu einem Bereich hoher Sei­ tenbeschleunigung hin zu erstrecken bzw. auszudehnen. In einem Bereich, der mit einer noch höheren Seitenbeschleuni­ gung verbunden ist, welche andernfalls einen übermäßigen Schlupfwinkel der Hinterräder hervorrufen würde, werden die Hinterräder gleichsinnig zu den Vorderrädern gelenkt, und die Kurvenfahrtkraft der Hinterräder wird erhöht, so daß der Schlupfwinkel des Fahrzeugs gesteuert/geregelt werden kann, und die Seitenstabilität des Fahrzeugs sichergestellt werden kann.

In einem Bereich niedriger Seitenbeschleunigung, in welchem das Fahrzeug nahezu keinen Schlupfwinkel mit sich bringt, werden die Hinterräder typischerweise gegensinnig zu den Vorderrädern gelenkt, und das Fahrzeug wird daher in die Lage versetzt, enge Straßen zu durchfahren und sehr zügige Gierbewegungen durchzuführen.

Die Seitenbeschleunigung, die als Grundlage für das erfin­ dungsgemäße Verfahren dient, kann entweder unter Verwendung eines Seitenbeschleunigungs-Sensors direkt gemessen werden oder unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Vorderradlenkwinkels berechnet werden. Offensichtlich kann die Gierrate des Fahrzeugs gewünschtenfalls als Äquivalent zur Seitenbeschleunigung behandelt und zum gleichen Zweck eingesetzt werden.

Die Erfindung kann in verschiedener Art und Weise ausge­ führt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Referenzgierrate gemäß einer Fahrzeug­ geschwindigkeit berechnet und die Hinterräder werden ge­ lenkt, um eine tatsächliche Gierrate des Fahrzeugs mit der Referenzgierrate in Übereinstimmung zu bringen, wobei die Referenzgierrate durch die Seitenbeschleunigung modifiziert wird, um die Untersteuerungstendenz auszuschließen und den übermäßigen Schlupfwinkel zu verhindern.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung werden die Hinter­ räder gegensinnig zu den Vorderrädern gelenkt, solange eine auf das Fahrzeug einwirkende Seitenbeschleunigung sich in­ nerhalb eines Bereichs befindet, der keinen übermäßigen Schlupfwinkel der Hinterräder hervorruft. Gemäß einem wei­ teren Gesichtspunkt der Erfindung werden bei einer bestimm­ ten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs die Hinterräder mit zunehmendem Lenkwinkel der Vorderräder in der Reihenfolge gleichsinnig, gegensinnig und gleichsinnig gelenkt.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefüg­ ten Zeichnungen näher beschrieben werden. Es stellt dar:

Fig. 1 ein Diagramm, das allgemein ein Fahrzeug mit Vier­ radlenkung zeigt, bei welchem die Erfindung ange­ wendet ist;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das das allgemeine Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 4 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Verhältnis des Hinterradlenkwinkels zum Vorderradlenkwinkel zeigt;

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines ersten Modells zum Erzeu­ gen einer Referenzgierrate;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den Betrieb des ersten Mo­ dells zeigt;

Fig. 7 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Kom­ pensationskoeffizienten und der Seitenbeschleuni­ gung gemäß dem ersten Modell zeigt;

Fig. 8 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Referenzgierrate und dem Lenkradwinkel für eine gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß dem ersten Modell zeigt;

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines zweiten Modells zum Erzeu­ gen einer Referenzgierrate;

Fig. 10 ein Flußdiagramm, das den Betrieb des zweiten Modells zeigt;

Fig. 11 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Kompensationskoeffizienten und der Seitenbeschleu­ nigung gemäß dem zweiten Modell zeigt;

Fig. 12 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Referenzgierrate und dem Lenkradwinkel für eine gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß dem zwei­ ten Modell zeigt;

Fig. 13 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Hin­ terradlenkwinkel und der Seitenbeschleunigung bei Durchführen eines stetigen Kurvenfahrtmanövers zeigt; und

Fig. 14 einen Graphen, der das Verhältnis des Hinterrad­ lenkwinkels zum Vorderradlenkwinkel für verschie­ dene Geschwindigkeitsbereiche auf Grundlage der Steuerung (feed-forward control) zeigt.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer Vorder- und Hinterrad- Lenkvorrichtung, bei der die Erfindung eingesetzt ist. Ein Lenkrad 1 ist am oberen Ende einer Lenkwelle 2 fest ange­ bracht, welche wiederum an ihrem unteren Ende mit einer Lenkstange 4 einer Vorderrad-Lenkvorrichtung 3 mechanisch gekoppelt ist. Die beiden Enden der Lenkstange 4 sind über Zugstangen 7 mit Gelenkhebeln 6 rechter bzw. linker Vorder­ räder 5 gekoppelt.

Eine Hinterrad-Lenkvorrichtung 8 ist in einem hinteren Teil des Fahrzeugs angeordnet und umfaßt einen Elektromotor 10 zum Betätigen einer in Seitenrichtung der Fahrzeugkarosse­ rie verlaufenden Lenkstange 9. Die beiden Enden der Lenk­ stange 9 sind mit Gelenkhebeln 12 rechter bzw. linker Hin­ terräder 11 über Zugstangen 13 gekoppelt.

Die Vorder- bzw. Hinterrad-Lenkvorrichtungen 3 bzw. 8 sind mit Lenkwinkel-Sensoren 14 bzw. 15 versehen zum Erfassen der Lenkwinkel der Vorder- bzw. Hinterräder 5 bzw. 11 aus Verlagerungen der Lenkstangen 4 bzw. 9. Die Räder 5 und 11 sind jeweils mit einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 17 versehen. An geeigneten Stellen der Fahrzeugkarosserie sind ein Seitenbeschleunigungs-Sensor 18 und ein Gierraten-Sen­ sor 19 vorgesehen. Diese Sensoren 14 bis 19 sind mit einer Recheneinheit 20 zum Steuern/Regeln des Betriebs des Elek­ tromotors 10 elektrisch verbunden.

Wenn der Fahrer das Lenkrad 1 dreht, wird gemäß diesem Lenksystem die Lenkstange 4 der Vorderrad-Lenkvorrichtung 3 mechanisch (typischerweise von einem hydraulischen oder elektrischen Lenkkraftverstärker unterstützt) betätigt und die Vorderräder 5 werden entsprechend gelenkt. Gleichzeitig werden der Lenkwinkel des Lenkrads 1 und die Verlagerung der Lenkstange 4 der Recheneinheit 20 über die Lenkwinkel- Sensoren 14 und 15 zugeführt. Die Recheneinheit 20 bestimmt somit gemäß den Eingabewerden des Vorderradlenkwinkels, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Seitenbeschleunigung und der Gierrate den optimalen Lenkwinkel der Hinterräder 11 und treibt den Elektromotor 10 an, bis die Hinterräder 11 mit diesem optimalen Lenkwinkel gelenkt werden.

Im folgenden wird die Abfolge der von der Recheneinheit durchgeführten Steuerung/Regelung mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschrieben werden.

Zuerst wird im Schritt S1 der Lenkwinkel e des Lenkrads 1 eingelesen. Ein Steuerkompensator 21 (feedforward compen­ sator 21) berechnet im Schritt S2 für jede gegebene Fahr­ zeuggeschwindigkeit einen Steuerwert (feedforward control value) δrf für jeden gegebenen Lenkradlenkwinkel e gemäß einem vorbestimmten Verhältnis des Hinterradlenkwinkels zum Vorderradlenkwinkel, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. In diesem Fall wird die Stabilität des Fahrzeugs in einem Hochgeschwindigkeitsbereich sichergestellt, indem ein gleichsinniges Lenkwinkelverhältnis gewählt wird, um jeg­ lichen Schlupfwinkel in einem Hochgeschwindigkeitsbereich auszuschließen. Ferner wird eine günstige Manövrierbarkeit in einem Niedergeschwindigkeitsbereich sichergestellt, in­ dem ein gegensinniges Lenkwinkelverhältnis gewählt wird, das klein genug ist, um nicht irgendeinen ungewöhnlichen Eindruck zu erzeugen.

Eine Referenzgierraten-Bestimmungseinheit 22 empfängt den Lenkwinkel Θ, den Steuerwert δrf und das Ausgangssignal α des Seitenbeschleunigungs-Sensors 18 und erzeugt in Schritt S3 eine dem gegenwärtigen Vorderradlenkwinkel Θ entspre­ chende Referenzgierrate γM. In Schritt S4 wird von dem Gierraten-Sensor 19 eine tatsächliche Gierrate γ erzeugt, und dieser Wert wird ebenfalls der Referenzgierraten- Bestimmungseinheit 22 zugeführt. In Schritt S5 wird die Abweichung γe der tatsächlichen Gierrate γ von der Refe­ renzgierrate γM einem Regelkompensator 23 (feedback compensator 23) zugeführt.

Der Regelkompensator 23 berechnet in Schritt S6 gemäß der Abweichung γe der tatsächlichen Gierrate γ von der Refe­ renzgierrate γM einen Regelwert (feedback control value) und erzeugt ein Hinterradlenkwinkel-Regelsignal δrb (rear wheel steering angle feedback control signal δrb). Die Summe dieses Regelsignals δrb und des Steuersignals δrf wird in Schritt S7 einer Hinterradlenkungs-Steuer/Regel- Vorrichtung 24 zugeführt. Die Hinterradlenkungs-Steuer/ Regel-Vorrichtung 24 steuert/regelt den Hinterradlenkwinkel δr in Schritt S8 dann, um das tatsächliche Ansprechen des Fahrzeugs mit der Referenzgierrate γM in Übereinstimmung zu bringen.

Im folgenden soll nun mit Bezug auf Fig. 5 und 6 das er­ ste Modell zum Kompensieren der Referenzgierrate gemäß der tatsächlichen Seitenbeschleunigung beschrieben werden.

Der der Referenzgierraten-Bestimmungseinheit 22 zugeführte Lenkradlenkwinkel Θ wird einer Begrenzerschaltung 31 zuge­ führt, die dem Absolutwert des Lenkwinkels Θ eine obere Grenze setzt, um zu verhindern, daß in Schritt S11 irgend­ eine unpraktische bzw. unnütze Referenzgierrate erzeugt wird. Die obere Grenze kann in Abhängigkeit von der Fahr­ zeuggeschwindigkeit V variieren. Eine Arithmetikeinheit 32 berechnet in Schritt S12 aus dem von dem Begrenzer 31 er­ zeugten Lenkwinkel Θ eine Referenzgierrate γf gemäß einer zuvor bestimmten Transferfunktion zwischen dem Eingangs­ lenkwinkel und der sich erregegenden tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs. Gleichzeitig berechnet eine weitere Arithme­ tikeinheit 33 im Schritt S13 eine Referenzgierrate γr aus dem Steuersignal δrf für die Hinterräder 11 gemäß der Transferfunktion zwischen dem Lenkwinkel der Hinterräder 11 und der sich ergebendenen tatsächlichen Gierrate des Fahr­ zeugs. Diese beiden Referenzgierraten γf und γr werden im Schritt S14 zur Bildung einer End-Referenzgierrate γm auf­ summiert. Die vorstehend erwähnten Transferfunktionen kön­ nen gemäß verschiedenen Modellen bestimmt werden, deren Parameter sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändern.

Das Ausgangssignal des Seitenbeschleunigungs-Sensors 18 wird in Schritt S15 dadurch geglättet, daß man es durch ein Tiefpaßfilter 34 leitet oder einen Bewegungsmittelwert nimmt. Ein Kompensationskoeffizient wird erhalten, indem man unter Verwendung der geglätteten Seitenbeschleunigung α als Index in einer Kompensationskoeffizienten-Tabelle 35 nachschlägt. In Schritt S16 wird die Referenzgierrate γm mittels dieses Koeffizienten in eine kompensierte Referenz­ gierrate γM kompensiert. Dadurch kann für jeden gegebenen Lenkwinkel Θ des Lenkrads 1 eine gewünschte Gierrate erhal­ ten werden.

In einem Bereich hoher Seitenbeschleunigung, in welchem die Kurvenfahrtkraft der Reifen sättigt, zeigt das Ansprechen der Gierrate eine nicht-lineare Tendenz. Falls die Refe­ renzgierrate unter Berücksichtigung lediglich des linearen Ansprechens des Fahrzeugs bestimmt wird, wird folglich die Abweichung der tatsächlichen Gierrate von der Referenzgier­ rate in einem Bereich hoher Seitenbeschleunigung so groß, daß der gegensinnige Lenkwinkel der Hinterräder übermäßig werden kann. Dies führt zu einer Minderung der Kurvenfahrt­ kraft der Hinterräder, und der Schlupfwinkel der Fahrzeug­ karosserie steigt auf ein solches Maß an, daß die Stabili­ tät des Fahrzeugs verloren gehen kann. Im Hinblick hierauf wird in einem Bereich hoher Seitenbeschleunigung, in dem das Greifvermögen der Reifen auf der Fahrbahn eine Grenze erreichen kann, gemäß dieser Ausführungsform die Standard­ gierrate unter Verwendung des durch den Graphen der Fig. 7 gegebenen Kompensationskoeffizienten kompensiert, um die Referenzgierrate mit steigender Seitenbeschleunigung α zu verringern. In dem Bereich, in dem das Greifvermögen der Reifen auf der Fahrbahn verloren gehen kann, werden somit die Hinterräder derart gelenkt, daß die Untersteuerungsten­ denz des Fahrzeugs verstärkt werden kann. Folglich wird der Schlupfwinkel des Fahrzeugs verringert und das Ansprechen des Fahrzeugs stabilisiert.

Die sich ergebenden Beziehungen das Lenkradwinkels zur Referenzgierrate γm und der kompensierten Gierrate γM sind in dem Graphen der Fig. 8 dargestellt.

Im folgenden wird nun mit Bezug auf die Fig. 9 und 10 das zweite Modell zum Kompensieren der Referenzgierrate γm gemäß der aus dem Lenkradwinkel Θ und der Fahrzeuggeschwin­ digkeit V berechneten Seitenbeschleunigung αc beschrieben werden.

Der der Referenzgierraten-Bestimmungseinheit 22 zugeführte Lenkradlenkwinkel Θ wird einer Arithmetikeinheit 42 zuge­ führt, welche in Schritt S21 aus dem Lenkradlenkwinkel Θ gemäß einer Transferfunktion zwischen dem Eingangssignal zu dem Lenkrad 1 bzw. dem Lenkeinschlag des Lenkrads 1 und dem sich ergebenden tatsächlichen Gierratenansprechen der Fahr­ zeugkarosserie eine Referenzgierrate γf berechnet. Gleich­ zeitig berechnet eine weitere Arithmetikeinheit 43 in Schritt S22 eine Referenzgierrate γr aus dem Steuerbefehls­ signal δrf für die Hinterräder 11 gemäß der Transferfunk­ tion zwischen dem Lenkwinkel der Hinterräder 11 und der sich ergebenden tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs. Diese beiden Referenzgierraten γf und γr werden in Schritt S23 zur Bildung einer End-Referenzgierrate γm aufsummiert. Diese Referenzgierrate γm wird einer Begrenzerschaltung 41 zugeführt, die dem Absolutwert der Referenzgierrate γm in Schritt S24 eine obere Grenze setzt, um zu verhindern, daß irgendeine unpraktische bzw. unnütze Referenzgierrate er­ zeugt wird.

Unterdessen wird die Referenzgierrate γm in Schritt S25 von einer Arithmetikeinheit 44 gemäß der momentanen Fahrzeugge­ schwindigkeit V in einen Seitenbeschleunigungswert αc umge­ wandelt. In Schritt S26 wird ein Kompensationskoeffizient erhalten, indem unter Verwendung der Seitenbeschleunigung αc als Index in einer Kompensationskoeffizienten-Tabelle 45 (Fig. 11) nachgeschlagen wird, und eine kompensierte Refe­ renzgierrate γM wird erhalten, indem die begrenzte Refe­ renzgierrate γm mit dem so erhaltenen Kompensationskoeffi­ zienten kompensiert wird. Somit kann für jeden gegebenen Lenkradlenkwinkel Θ eine optimale Gierrate erhalten werden.

Da die Seitenbeschleunigung αc aus dem Lenkradlenkwinkel Θ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet wird, kann selbst auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibungskoeffizien­ ten, beispielsweise einem Schotterweg, eine gewünschte Kur­ venfahr-Manövrierbarkeit erhalten werden. Die sich ergeben­ den Beziehungen des Lenkradwinkels Θ zur Referenzgierrate γm und zur kompensierten Gierrate γM sind in dem Graphen der Fig. 12 dargestellt.

Im folgenden wird nun mit Bezug auf Fig. 13 ein konkretes Beispiel der Hinterradlenkungs-Steuerung/Regelung beschrie­ ben werden, wobei diese Fig. 13 die Beziehung zwischen der Seitenbeschleunigung α und dem Hinterradlenkwinkel δr wäh­ rend eines stationären Kurvenfahrmanövers darstellt.

Bereich zügiger Manövrierbarkeit

In einem Niedergeschwindigkeitsbereich, in welchem die auf die Fahrzeugskarosserie einwirkende Seitenbeschleunigung α extrem niedrig ist, besteht eine Tendenz zum Übersteuern, da ein relativ kleiner Schlupfwinkel vorliegt und die Kur­ venfahrtkraft der Hinterräder demgemäß klein ist. In einem Bereich niedriger Seitenbeschleunigung werden die Hinterrä­ der daher gegensinnig zu den Vorderrädern gelenkt, um si­ cherzustellen, daß ein zügiges Kurvenfahrmanöver durchge­ führt werden kann, ohne mit einem wesentlichen Schlupfwin­ kel verbunden zu sein, und es wird ein gewisses Maß an Kur­ venfahrtkraft in den Hinterrädern erzeugt. Kurz gesagt wer­ den die Hinterräder in einem Bereich extrem niedriger Ge­ schwindigkeit, in welchem das dynamische Ansprechen des Fahrzeugs nicht von Bedeutung ist, gegensinnig gelenkt, und ein zügiges Kurvenfahrmanöver wird möglich. Wenn die Sei­ tenbeschleunigung des Fahrzeugs ansteigt und das auf das Fahrzeug einwirkende Giermoment zunimmt, wird der Hinter­ radlenkwinkel an Null angenähert, um die Kurvenfahrtkraft der Hinterräder aufzuheben bzw. rückgängig zu machen, und die Erzeugung jeglichen ungewöhnlichen Verhaltens des Fahr­ zeugs wird verhindert. Kurz gesagt wird in einem Bereich mittlerer Geschwindigkeit die Tendenz des Fahrzeugs, ein zügiges Kurvenfahrmanöver durchzuführen etwas gesteuert/ geregelt, um die Erzeugung jeglichen ungewöhnlichen Ein­ drucks zu verhindern.

Untersteuerungs-Steuer/Regelbereich

Mit dem Steuerbefehlssignal δrf allein würden die Hinter­ räder und die Vorderrädern oberhalb einer bestimmten Fahr­ zeuggeschwindigkeit gleichsinnig gelenkt werden. Da der Anstieg der Seitenbeschleunigung bewirkt, daß die Kurven­ fahrtkraft der Vorderräder einen Sättigungspunkt erreicht, bevor die Kurvenfahrtkraft der Hinterräder einen Sätti­ gungspunkt erreicht, wird sich in diesem Fall jedoch mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit eine steigende Unter­ steuerungs-Tendenz ergeben. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Hinterräder 11 daher gemäß dieser Ausführungs­ form dann, wenn die Seitenbeschleunigung einen ersten vor­ bestimmten Wert α1 übersteigt, durch Addition des Regelbe­ fehlssignals δrb zum Steuerbefehlssignal δrf etwas gegen­ sinnig gelenkt, um die Untersteuerungs-Tendenz zu steu­ ern/regeln.

Schlupfwinkel-Steuer/Regelbereich

Wenn die Seitenbeschleunigung weiter ansteigt und auch die Kurvenfahrtkraft der Hinterräder einen Sättigungspunkt er­ reicht, wird der Schlupfwinkel der Fahrzeugkarosserie uner­ wünscht groß. Wenn die Seitenbeschleunigung einen zweiten vorbestimmten Wert α2 übersteigt, der größer ist als der erste vorbestimmte Wert α1, so werden die Hinterräder daher gemäß dieser Ausführungsform gleichsinnig zu den Vorderrä­ dern gelenkt, so daß die Kurvenfahrtkraft der Hinterräder unter den Sättigungspunkt abgesenkt wird, und das seitliche Ansprechen des Fahrzeugs kann durch Steuern/Regeln des Schlupfwinkels der Fahrzeugkarosserie stabilisiert werden.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen basierte die Steuerung/Regelung der Referenzgierrate auf der Kom­ bination der Gierraten-Steuerung (yaw rate feedforward control) und der Gierraten-Regelung (yaw rate feedback control), jedoch kann die Erfindung auch auf ein System angewendet werden, das ausschließlich auf der Steuerung (feedforward control) basiert. Ein derartiges Steuersystem kann durch Weglassen des Gierraten-Sensors und des Rege­ lungs-Prozesses aus dem in den Fig. 1 bis 3 dargestell­ ten System erhalten werden. Auch in diesem Fall kann ein ähnliches Ergebnis erhalten werden, indem man eine Hinter­ radlenkwinkelsteuerung gemäß einer Tabelle ausführt, wie sie durch die Graphen der Fig. 14 gegeben sind, der die Beziehung zwischen dem Lenkradlenkwinkel Θ und dem Steuer­ befehlssignal δrf für verschiedene Bereiche der Fahrzeugge­ schwindigkeit definiert. Insbesondere werden die Hinterrä­ der in einem Bereich hoher Geschwindigkeit oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts für einen gegebenen Lenkwinkel mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit in der Reihenfolge gleichsinnig, gegensinnig und gleichsinnig gelenkt.

Somit wird erfindungsgemäß die Manövrierbarkeit des Fahr­ zeugs, insbesondere das Gieransprechen des Fahrzeugs da­ durch verbessert, daß man die Hinterräder in einem Bereich niedriger Seitenbeschleunigung, in welchem der Schlupfwin­ kel des Fahrzeugs relativ klein ist, gegensinnig zu den Vorderrädern lenkt. In einem mittleren Bereich, in welchem der Schlupfwinkel der Hinterräder angenähert mit dem Schlupfwinkel der Fahrzeugkarosserie übereinstimmt, wird die Differenz zwischen den Lenkwinkeln der Vorderräder und der Hinterräder vermindert, um ein neutrales Lenkverhalten zu erzielen (mit anderen Worten, wird der Lenkwinkel der Hinterräder gesteuert/geregelt, obgleich er weiterhin ge­ gensinnig bleibt). Am oberen Ende des Bereichs mittlerer Seitenbeschleunigung werden die Hinterräder etwas gegensin­ niger gelenkt, um die Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs zu steuern/regeln, die sich aus einer Sättigung der Kurven­ fahrtkraft der Vorderräder ergibt. In einem Bereich hoher Seitenbeschleunigung, in welchem die Kurvenfahrtkraft der Hinterräder ansonsten einen Sättigungspunkt erreichen wür­ de, werden die Hinterräder gleichsinnig zu den Vorderrädern gelenkt, um den Schlupfwinkel der Fahrzeugkarosserie etwas zu verringern und das seitliche Ansprechen des Fahrzeugs zu stabilisieren. Somit kann die vorliegende Erfindung die Un­ tersteuerungstendenz in Situationen mit großem Lenkwinkel steuern/regeln und kann bei Durchfahren einer scharfen Kurve, die mit einer großen Seitenbeschleunigung einher­ geht, stabiles Fahrzeugansprechen sicherstellen.

Obgleich die vorliegende Erfindung an bestimmten Ausfüh­ rungsformen beschrieben worden ist, ist es möglich, deren Details zu modifizieren und abzuwandeln, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Um eine zügige Manövrierbarkeit eines Fahrzeugs mit Vorder- und Hinterradlenkung sicherzustellen, ohne jegliches insta­ biles Verhalten des Fahrzeugs hervorzurufen, werden dann, wenn eine auf das Fahrzeug einwirkende Seitenbeschleunigung zwischen einem ersten vorbestimmten Wert und einem zweiten vorbestimmten Wert liegt, der größer ist als der erste vor­ bestimmte Wert, und das Fahrzeug andernfalls eine Unter­ steuerungstendenz zeigen würde, die Hinterräder 11 gegen­ sinnig zu den Vorderrädern 5 gelenkt werden, um eine Unter­ steuerungstendenz des Fahrzeugs auszuschalten, und dann, wenn die erfaßte Seitenbeschleunigung größer als der zweite vorbestimmte Wert ist und der Schlupfwinkel der Fahrzeugka­ rosserie andernfalls einen übermäßigen Schlupfwinkel ent­ wickeln würde, die Hinterräder 11 gleichsinnig zu den Vor­ derrädern 5 gelenkt werden, um zu verhindern, daß sich an den Hinterrädern ein übermäßiger Schlupfwinkel entwickelt. Mit anderen Worten werden die Hinterräder 11 gegensinnig zu den Vorderrädern 5 gelenkt, solange die auf das Fahrzeug einwirkende Seitenbeschleunigung sich innerhalb eines Be­ reichs befindet, der keinen übermäßigen Schlupfwinkel der Hinterräder hervorrufen würde.

Claims (7)

1. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vor­ der- und Hinterradlenkung, welches Vorderräder (5) um­ faßt, die gemäß einem Lenkeingangssignal gelenkt werden können, sowie Hinterräder (11), die gemäß dem Lenkwin­ kel der Vorderräder (5) und einem Fahrzustand des Fahr­ zeugs gelenkt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eine auf das Fahrzeug einwirkende Seitenbeschleunigung (α) zwischen einem ersten vorbestimmten Wert (α1) und einem zweiten vorbestimmten Wert (α2) liegt, der größer ist als der erste vorbestimmte Wert (α1), und das Fahrzeug andern­ falls eine Untersteuerungstendenz zeigen würde, die Hinterräder (11) gegensinnig zu den Vorderrädern (5) gelenkt werden, um eine Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs auszuschalten, und dann, wenn die erfaßte Seitenbeschleunigung (α) größer als der zweite vorbe­ stimmte Wert (α2) ist und der Schlupfwinkel der Fahr­ zeugkarosserie andernfalls einen übermäßigen Schlupf­ winkel entwickeln würde, die Hinterräder (11) gleich­ sinnig zu den Vorderrädern (5) gelenkt werden, um zu verhindern, daß sich an den Hinterrädern ein übermäßi­ ger Schlupfwinkel entwickelt.

2. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vor­ der- und Hinterradlenkung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterräder (11) gegen­ sinnig zu den Vorderrädern (5) gelenkt werden, wenn die Seitenbeschleunigung (α) unterhalb des ersten vorbe­ stimmten Werts (α1) liegt.

3. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vor­ der- und Hinterradlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenbeschleunigung (α) des Fahrzeugs durch einen Seitenbeschleunigungs- Sensor (18) gemessen wird.

4. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vor­ der- und Hinterradlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenbeschleunigung (α) des Fahrzeugs gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und einem Vorderradlenkwinkel (e) berechnet wird.

5. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vor­ der- und Hinterradlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Referenzgierrate (γM) gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V) berechnet wird und die Hinterräder (11) gelenkt werden, um eine tat­ sächliche Gierrate (γ) des Fahrzeugs mit der Referenz­ gierrate (γM) in Übereinstimmung zu bringen, wobei die Referenzgierrate (M) durch die Seitenbeschleunigung (α) modifiziert wird, um die Untersteuerungstendenz auszuschließen und den übermäßigen Schlupfwinkel zu verhindern.

6. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vor­ der- und Hinterradlenkung, welches Vorderräder (5) um­ faßt, die gemäß einem Lenkeingangssignal gelenkt werden können, sowie Hinterräder (11), die gemäß dem Lenkwin­ kel der Vorderräder (5) und einem Fahrzustand des Fahr­ zeugs gelenkt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterräder (11) gegen­ sinnig zu den Vorderrädern (5) gelenkt werden, solange eine auf das Fahrzeug einwirkende Seitenbeschleunigung (α) sich innerhalb eines Bereichs befindet, der keinen übermäßigen Schlupfwinkel der Hinterräder (11) hervor­ ruft.

7. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fahrzeugs mit Vor­ der- und Hinterradlenkung, welches Vorderräder (5) um­ faßt, die gemäß einem Lenkeingangssignal gelenkt werden können, sowie Hinterräder (11), die gemäß dem Lenkwin­ kel der Vorderräder (5) und einem Fahrzustand des Fahr­ zeugs gelenkt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer bestimmten Fahr­ geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs die Hinterräder (11) mit zunehmendem Lenkwinkel (Θ) der Vorderräder (5) in der Reihenfolge gleichsinnig, gegensinnig und gleich­ sinnig gelenkt werden.