DE19947210A1

DE19947210A1 - Method of actuating a vehicle steering wheel assisted by an auxiliary torque

Info

Publication number: DE19947210A1
Application number: DE1999147210
Authority: DE
Inventors: Volker Kuehner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-04-05

Abstract

The method involves detecting operating data, particularly the road holding of the vehicle, to avoid critical operating situations. The auxiliary torque to be applied is determined in dependence on the operating data with respect to the road holding. The torque may also be determined based on the vehicle speed and/or the angle or speed of the steering wheel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung einer durch ein Hilfs moment unterstützten Lenkung eines Kraftfahrzeuges, bei dem Betriebs daten, insbesondere der Bodenhaftung des Kraftfahrzeuges, zur Abwendung kritischer Betriebssituationen erfasst werden.The invention relates to a method for actuating an auxiliary currently assisted steering of a motor vehicle during operation data, in particular the grip of the motor vehicle, for prevention critical operating situations are recorded.

Verfahren der genannten Art werden in der Praxis eingesetzt, um dem Kraft fahrzeugführer die Möglichkeit zu geben, auf unterschiedliche äußere Bedin gungen entsprechend zu reagieren und so die Bedienung der Lenkung für den Kraftfahrzeugführer komfortabler und sicherer zu machen. Der Kraftfahr zeugführer wird hierbei im Rahmen eines Fahrer-Informations-Systems mit relevanten Betriebsdaten versorgt, die er in sein Fahrverhalten einbeziehen kann. Der Kraftfahrzeugführer kann sich so frühzeitig auf nachlassende Lenkmomente einstellen, die beispielsweise durch eine glatte oder vereiste Fahrbahn verursacht werden können, so dass kritische Betriebssituationen im Grenzbereich der Bodenhaftung verhindert werden können.Methods of the type mentioned are used in practice to force the to give drivers the opportunity to respond to different external conditions conditions to react accordingly and so the operation of the steering for to make the driver more comfortable and safer. The motor vehicle Witness guide is part of a driver information system relevant operating data that he incorporates into his driving behavior can. The driver of the motor vehicle can thus prematurely end Set steering torques, for example by a smooth or icy Roadway can be caused, making critical operating situations can be prevented in the border area of grip.

Aus der DE 43 38 587 C2 ist es bekannt, zur Beurteilung der Bodenhaftung des Kraftfahrzeuges als Betriebsdaten insbesondere die Winkelgeschwindig keit der Räder und aus deren Differenz den Schlupf, das Drehmoment, den Lenkwinkel und die Radlast zu erfassen. Die so ermittelte Bodenhaftung kann dann als wesentliche Kennzahl einem Fahrstabilitätssystem oder einem Antiblockiersystem zugeführt werden. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass solche Systeme lediglich unterstützend wirken, um so ein Höchstmaß an Sicherheit im Grenzbereich der Bodenhaftung zu ermöglichen, hingegen die physikalischen Grenzen der Bodenhaftung nicht verändert werden können. So liegt es letztlich in der Hand des Kraftfahrzeugführers, durch vorausschauende Fahrweise und der Geschwindigkeit angepasste Lenkbewegungen kritische Betriebssituationen zu vermeiden, die auch durch die genannten Systeme nicht mehr abgewendet werden können.From DE 43 38 587 C2 it is known for assessing grip of the motor vehicle as operating data, in particular the angular speed speed of the wheels and from their difference the slip, the torque, the Steering angle and the wheel load. The traction determined in this way can then be used as an essential indicator of a driving stability system or a Anti-lock braking system can be supplied. In practice, however emphasized that such systems are only supportive, so a maximum of security in the border area of grip enable, however, not the physical limits of grip can be changed. So it is ultimately in the hands of the Motor vehicle driver, through anticipatory driving style and Speed-adjusted steering movements critical operating situations to avoid that even through the systems mentioned no longer can be averted.

Um dem Kraftfahrzeugführer eine Rückmeldung über die Beschaffenheit des Untergrundes zu geben, schlägt die DE 35 16 983 C1 vor, das Lenkmoment zu erfassen und mit einem vorgegebenen Sollwert zu vergleichen. Daraus soll eine gegebenenfalls verminderte Bodenhaftung abgeleitet werden, wobei nach einer Weiterbildung auch der Lenkwinkel als Eingangsgröße berück sichtigt werden soll. Beim Erreichen eines vorgegebenen kritischen Wertes soll dann für den Kraftfahrzeugführer ein optisches oder akustisches Warn signal ausgelöst werden, so dass der Kraftfahrzeugführer sein Fahrverhalten den Umständen entsprechend anpassen kann. Die hierdurch erreichbare erhöhte Sicherheit hängt ab von der schnellen und fehlerfreien Reaktion des Kraftfahrzeugführers auf das Warnsignal.To provide the driver with feedback on the nature of the To give underground, DE 35 16 983 C1 proposes the steering torque to be recorded and compared with a predetermined target value. Out of it a possibly reduced grip should be derived, whereby after further training, the steering angle is also taken into account as an input variable should be viewed. When a predetermined critical value is reached should then be a visual or acoustic warning for the driver signal are triggered so that the driver of his driving behavior can adapt to the circumstances. The achievable in this way Increased security depends on the quick and error-free response of the Motor vehicle driver on the warning signal.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass es weitgehend unabhängig von der individuellen Reaktionsfähigkeit des Kraftfahrzeugführers einsetzbar ist. Insbesondere soll dadurch eine Steigerung der Fahrsicherheit auch bei plötzlich nachlassender Bodenhaftung erreicht werden.Against this background, the invention is based on the object Execute methods of the type mentioned in such a way that it largely independent of the individual's ability to react Motor vehicle driver can be used. In particular, this is supposed to Increased driving safety even if suddenly Grip can be achieved.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a method according to the characteristics of the Claim 1. The sub-claims relate to particularly expedient Developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem das jeweils aufzubringende Hilfsmoment in Abhängigkeit der auf die Bodenhaftung bezo genen Betriebsdaten bestimmt wird. Hierdurch wird es möglich, dem Kraft fahrzeugführer entsprechend der jeweiligen Betriebsumstände ein wirksames Hilfsmoment zur Verfügung zu stellen, welches ihm einerseits ein ausrei chendes Gefühl für die Beschaffenheit des Untergrundes vermittelt, anderer seits Überreaktionen bei plötzlich nachlassender Bodenhaftung durch Redu zierung des Hilfsmomentes ausschließt. Die ermittelten Betriebsdaten wirken dabei unmittelbar auf die Charakteristik der Lenkbetätigung, so dass die Wirksamkeit des Verfahrens unabhängig von der individuellen Reaktionsfähigkeit des Kraftfahrzeugführers ist, wobei der durch die Anpassung des Hilfsmomentes erreichbare Eingriff in jedem Fall schneller als eine nach dem Stand der Technik erforderliche Reaktion des Kraftfahrzeugführers erfolgt. Dabei wirkt sich insbesondere die intuitive Erfassung der Betriebsbedingungen aufgrund des veränderten Hilfsmomentes als Rückmeldung der Untergrundbeschaffenheit positiv aus, da hierzu weder ein Lernprozess vorausgehen muss, noch eine Schrecksekunde durch ein plötzlich erscheinendes Warnsignal zu überbrücken ist. Dabei kann das Hilfsmoment gegebenenfalls auch derart bestimmt werden, dass der Kraftfahrzeugführer zu einer defensiven Fahrweise angeregt wird, sofern die äußeren Umstände eine plötzlich nachlassende Bodenhaftung zumindest erwarten lassen.According to the invention, a method is therefore provided in which the respective auxiliary torque to be applied depending on the grip on the ground operating data is determined. This makes it possible for the force an effective driver according to the respective operating circumstances To provide auxiliary moment, which on the one hand is sufficient gives a good feeling for the nature of the surface, others on the part of overreactions in the event of suddenly reduced grip through Redu ornamentation of the auxiliary torque excludes. The determined operating data are effective thereby directly on the characteristics of the steering actuation, so that the Effectiveness of the process regardless of the individual Responsiveness of the motor vehicle driver is, which by the Adjustment of the auxiliary torque achievable intervention faster in any case as a response of the prior art required Motor vehicle driver takes place. This is particularly the intuitive Recording of the operating conditions due to the changed Auxiliary torque as feedback of the surface condition positive, since neither a learning process has to precede this, nor a Moment of shock due to a sudden warning signal is bridged. If necessary, the auxiliary torque can also be such be determined that the motor vehicle driver becomes a defensive Driving style is encouraged, provided the external circumstances suddenly at least let you expect less grip.

Die reduzierte Bodenhaftung könnte dabei aufgrund von Trägheitsgrößen ermittelt werden. Besonders sinnvoll ist hingegen eine Weiterbildung der Erfindung, wenn das Hilfsmoment bei reduziertem Reibwert zwischen einem Reifen des Kraftfahrzeuges und dem Boden verringert wird. Hierdurch kann das Hilfsmoment unmittelbar aufgrund der ermittelten Kenngrößen der Bodenbeschaffenheit bestimmt werden. So kann beispielsweise beim Fahren auf einer eisglatten oder schneebedeckten Straße ein anderes Hilfsmoment eingestellt werden, als bei Schotter oder Kies, um so ein verbessertes, wirk lichkeitsnahes Lenkgefühl zu vermitteln. Das Hilfsmoment kann dazu gege benenfalls temporär ausgeschaltet werden, oder auch Rückwirkungen des Unterbodens auf die Lenkung entgegenwirken. Ferner ist auch eine Taktung des Hilfsmomentes möglich, so dass beispielsweise Fahrzeugvibrationen beim Befahren einer Kopfsteinpflasterung entsprechend für den Kraftfahrzeugführer übertragen oder dementsprechend nachempfunden werden können.The reduced grip could be due to inertia be determined. On the other hand, further training of the Invention when the auxiliary torque with a reduced coefficient of friction between one Tire of the motor vehicle and the ground is reduced. This can the auxiliary torque directly on the basis of the determined parameters of the Soil quality can be determined. For example, when driving Another help moment on an icy or snow-covered road can be set as with gravel or gravel, so an improved, effective to convey a steering feeling close to reality. The auxiliary torque can counter this if necessary, be switched off temporarily, or also repercussions of the Counteract the underbody on the steering. There is also a clock of the auxiliary torque possible, so that, for example, vehicle vibrations when driving a cobblestone paving accordingly for the Motor vehicle drivers transferred or modeled accordingly can be.

Dabei ist es besonders hilfreich, wenn das Hilfsmoment in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges bestimmt wird. Das Hilfsmo ment kann dadurch derart bestimmt werden, dass es einem häufig kritisierten schwammigen Fahrgefühl entgegenwirkt und in der Praxis lediglich dann eingreift, wenn das manuell aufzubringende Lenkmoment zum Zweck einer komfortableren Bedienung begrenzt werden soll. Demnach ist das erforder liche Hilfsmoment bei hohen Geschwindigkeiten vergleichsweise gering zu bemessen, während beim Einparken oder Rangieren ein hohes Hilfsmoment den manuellen Kraftaufwand erheblich reduziert.It is particularly helpful if the auxiliary torque is dependent on the driving speed of the motor vehicle is determined. The auxiliary mo ment can be determined in such a way that it is often criticized counteracts spongy driving feel and in practice only then intervenes when the steering torque to be applied manually for the purpose of a convenience should be limited. So that is necessary auxiliary torque at high speeds is comparatively low dimensioned while parking or maneuvering a high auxiliary moment the manual effort is significantly reduced.

Eine andere besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann erreicht, wenn das Hilfsmoment in Abhängigkeit von der Größe eines Lenkausschlages bezogen auf die Mittellage der Lenkung bestimmt wird. Hierdurch werden geringe Lenkausschläge von dem Hilfsmo ment zunächst nicht unterstützt, so dass die Beschaffenheit des Bodens durch die Lenkung ungefiltert und unverändert auf den Kraftfahrzeugführer übertragen wird. Bei größeren Lenkausschlägen, wie sie beispielsweise beim Rangieren des Kraftfahrzeuges auftreten, wird demgegenüber ein erhöhtes Hilfsmoment zur Verfügung gestellt. Bei solchen größeren Lenkausschlägen ist die Bodenhaftung aufgrund der damit erfahrungsgemäß einhergehenden niedrigen Geschwindigkeit lediglich von untergeordneter Bedeutung.Another particularly advantageous development of the invention The method is achieved when the auxiliary torque is dependent on the size of a steering deflection in relation to the central position of the steering is determined. As a result, minor steering deflections from the auxiliary mo ment not initially supported, so the nature of the soil unfiltered by the steering and unchanged on the driver is transmitted. For larger steering deflections, such as those used for Maneuvering the motor vehicle occur, on the other hand, is increased Auxiliary moment provided. With such larger steering swings is the grip due to the experience that goes with it low speed only of minor importance.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des Verfahrens dann, wenn das Hilfsmoment lediglich ab einem vorbestimmten, von einem Kraftfahrzeug führer manuell aufgebrachten Lenkmoment zur Unterstützung der Lenkbewe gung bereitgestellt wird. Hierdurch wird die zur Durchführung der Lenkbewe gung erforderliche Betätigungskraft in jedem Fall zunächst ausschließlich manuell von dem Kraftfahrzeugführer aufgebracht. Das dann eingreifende Hilfsmoment verhindert nach Überschreiten dieses Schwellenwertes eine unkomfortabel hohe Betätigungskraft. Der Fahrbahnkontakt ist hierdurch bei jedem Lenkeingriff unmittelbar gegeben, so dass subjektiv ein hohes Maß der Kontrolle über das Kraftfahrzeug vermittelt wird. Dabei können ferner Rückwirkungen des zum Erzeugen des Hilfsmomentes vorgesehenen Antriebes, beispielsweise durch einen Raststufeneffekt eines elektromotorischen Antriebes, vermieden werden, die insbesondere bei sehr langsamen Lenkbewegungen und einem geringen Lenkwinkel deutlich fühlbar werden.An embodiment of the method is particularly advantageous if the Auxiliary torque only from a predetermined, from a motor vehicle manually applied steering torque to support the steering movement supply is provided. This will be used to perform the steering movement required actuating force in any case initially manually applied by the driver. Then the intervening Auxiliary moment prevents one after exceeding this threshold uncomfortably high operating force. The roadway contact is thereby given every steering intervention immediately, so subjectively a high degree control of the motor vehicle is imparted. You can also Repercussions of the one intended to generate the auxiliary torque Drive, for example, by a detent effect electric motor drive, can be avoided, especially at very slow steering movements and a small steering angle clearly become palpable.

Besonders günstig ist es auch, wenn das Hilfsmoment in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugführers bestimmt wird. Hierdurch können heftige oder plötzliche Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugführers erfasst und der Momentenverlauf über den Lenkwinkel entsprechend angepasst werden. Beispielsweise kann bei solchen abrupten Lenkbewegungen, deren Ursache in einer unkontrollierten Reflexreaktion des Kraftfahrzeugführers liegen und die im allgemeinen mit einer erhöhten Betätigungskraft ausgeführt werden, mit einem lediglich reduzierten Hilfsmoment unterstützt werden, um so eine die Fahrsicherheit beeinträchtigende Überreaktion auszuschließen. Denkbar ist es auch, zur Begrenzung solcher extremen Winkellagen eine fühlbare "Stufe" in der Drehbewegung durch ein unstetig abfallendes Hilfsmoment zu erzeugen, um so dem Kraftfahrzeugführer einen deutlichen Hinweis auf die Betriebssituation zu geben. Dabei wird eine Unterscheidung zwischen einem erforderlichen, starken Lenkeingriff in einer Notfallsituation und einem die Betriebssicherheit gefährdenden Eingriff durch eine unkontrollierte Überreaktion, insbesondere aufgrund von Vergleichsdaten erreicht.It is also particularly favorable if the auxiliary torque depends on the steering speed of the driver is determined. Hereby can cause violent or sudden steering movements by the driver recorded and the torque curve over the steering angle accordingly be adjusted. For example, abrupt Steering movements, the cause of which is an uncontrolled reflex reaction of the motor vehicle driver and which are generally increased Actuating force can be carried out with only a reduced Auxiliary torque are supported, so as to ensure driving safety exclude impairing overreaction. It is also conceivable to Limiting such extreme angular positions is a noticeable "step" in the To generate rotary motion by a continuously decreasing auxiliary torque to so the motorist a clear reference to the To give operating situation. A distinction is made between one required strong steering intervention in an emergency situation and the Intervention that threatens operational safety due to an uncontrolled Overreaction achieved, especially based on comparative data.

Hierbei wirkt sich eine Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft aus, bei der das Hilfsmoment zur Vermeidung einer unzulässigen Lenkbetätigung einem von dem Kraftfahrzeugführer aufgebrachten manuellen Lenkmoment entgegen wirkt. Hierdurch kann der jeweilige Lenkausschlag auf ein Maß be schränkt werden, welches unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit, der Bodenhaftung und weiterer Einflüsse der Betriebsumstände eine Gefährdung der Insassen des Kraftfahrzeuges ausschließt. Ein mögliches "Überreißen" der Lenkung durch eine unkontrollierte Bewegung des Kraftfahrzeugführers wird dadurch gestoppt, zumindest aber stark gedämpft.A further development of the invention has a particularly advantageous effect here. at which the auxiliary torque to avoid an impermissible steering actuation a manual steering torque applied by the motor vehicle driver counteracts. As a result, the respective steering deflection can be to a measure be limited, taking into account the speed, the Groundedness and other influences of the operating conditions pose a risk excludes the occupants of the motor vehicle. A possible "tearing" the steering by an uncontrolled movement of the driver is stopped, but at least strongly dampened.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dann gegeben, wenn zuvor erfasste Betriebsdaten gespeichert und bei einem nachfolgenden Betrieb des Kraftfahrzeuges der Bestimmung des Hilfsmomentes zugrunde gelegt werden. Hierdurch kann die Bestimmung des Hilfsmomentes auf Basis älterer, gespeicherter Betriebsdaten und individueller Gewohnheiten des Kraftfahrzeugführers abgestimmt werden. So ist beispielsweise eine sportliche Auslegung des Hilfsmomentes möglich, die eine erhöhte manuelle Betätigungskraft erfordert. Die Grundeinstellung des Hilfsmomentes kann dabei relativ gering ausfallen. Zur Identifikation des jeweiligen Kraftfahrzeugführers können ferner biometrische Messdaten oder auch Daten, die aus der Betätigungscharakteristik weiterer Ausstattungs- oder Bedienelemente gewonnen werden, herangezogen werden.Another advantageous development of the invention is given if previously recorded operating data stored and in a subsequent one Operation of the motor vehicle based on the determination of the auxiliary torque be placed. This allows the determination of the auxiliary torque Basis of older, saved operating data and individual habits of the motor vehicle driver are coordinated. For example, one sporty interpretation of the auxiliary torque possible, which is an increased manual Actuation force required. The basic setting of the auxiliary torque can turn out to be relatively small. To identify the respective Motor vehicle drivers can also use biometric measurement data or Data resulting from the operating characteristics of further equipment or Control elements can be obtained, used.

Claims

1. A method for actuating an assisted Len steering of a motor vehicle, in which operating data, in particular the grip of the motor vehicle, are detected to avert critical operating situations, characterized in that the auxiliary torque to be applied in each case as a function of the operating data relating to grip on the ground is determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that the auxiliary mo ment with a reduced coefficient of friction between a tire of the motor vehicle and the ground is reduced.

3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that the auxiliary torque depending on the driving speed of the motor vehicle stuff is determined.

4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the auxiliary torque depending on the size of a Steering deflection is determined based on the central position of the steering.

5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the auxiliary torque only from a predetermined, steering torque manually applied by a motor vehicle driver Support of the steering movement is provided.

6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the auxiliary torque depending on the steering speed of the driver is determined.

7. The method according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the auxiliary torque to avoid an impermissible Steering actuation applied by the driver counteracts manual steering torque.

8. The method according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that previously recorded operating data is stored and at a subsequent operation of the motor vehicle determining the auxiliary mo mentes.