DE20023781U1 - Method to control driving dynamics; involves comparing actual value for vehicle rotation rate with desired value based on speed and steering angle and correcting excess difference with brakes - Google Patents

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Abstract

The method involves determining a desired value for the vehicle rotation rate from the steering angle or the steering wheel angle and the vehicle speed. The desired value is compared with the actual value. A variation of the desired and actual rotation rates above a given threshold is corrected by engaging the brakes.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Fahrdynamikregelung, mit der die Lenkung durch einen Eingriff in die Antriebsleistung einzelner Angetriebener Räder mittels einer Kupplung unterstützt wird. Auf die Räder eines Fahrzeuges wirken im Allgemeinen Längskräfte zum Beschleunigen und Verzögern und Querkräfte zum Lenken. Die Idee der Erfindung zielt darauf ab Querkräfte der Räder, die zum Lenken erforderlich sind, durch Längskräfte der Räder zu ersetzen durch eine gezielten (getrennten) Eingriff in das Beschleunigen einzelner angetriebener Räder. Dieses System müsste dann nicht mehr ein passives Sicherheitssystem sein, sondern könnte permanent aktiv sein und die gewünschten Lenkbewegungen des Fahrers unterstützen.The Invention describes a device for driving dynamics control, with the steering by an intervention in the drive power of individual Powered wheels supported by a coupling. On the wheels of a vehicle generally act on longitudinal forces to accelerate and decelerate and transverse forces for steering. The idea of the invention aims at lateral forces of Bikes, which are required for steering to replace by longitudinal forces of the wheels by a targeted (separate) intervention in the acceleration of individual driven Bikes. This system would have to then no longer be a passive security system, but could be permanent be active and desired Support steering movements of the driver.

Stand der TechnikState of technology

Das elektronische Stabilitätsprogramm ESP ist als passives Sicherheitssystem bekannt, das ein Ausbrechen des Fahrzeughecks und/oder ein Umkippen verhindern soll.The electronic stability program ESP is known as a passive security system that is a breakaway prevent the vehicle rear and / or overturning.

Als nahestliegende Veröffentlichung wird die DE 197 21 299 A1 betrachtet. Aus der DE 197 21 299 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei der in jedem Fall eine Bestimmung der Antriebskraftverteilung (Verteilbetrag) erfolgt und durch den Eingriff dieser Verteilbetrag zwischen rechts und links nur erniedrigt wird. Insbesondere wird in der DE 197 21 299 A1 stets ein Bestimmungsschritt für die tatsächliche Kraftverteilung gefordert im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung. Es soll also niemals ein Ungleichgewicht zwischen rechts und links geschaffen werden. In der DE 197 21 299 A1 wird offensichtlich von einer Antriebseinheit mit einer angetriebenen Achse ausgegangen, wobei nur das Übersteuern korrigiert werden soll. Zu beachten ist jedoch, dass in der DE 197 21 299 keine Kupplung im eigentlichen Sinne verwendet wird um eine Antriebskraft zu übertragen, sondern dass es sich bei der Bezeichnung „Kupplung" in der DE 199 21 299 um eine Hydraulik-Bremse handelt, die an dem Gehäuse des Getriebes greift zum Bremsen.The closest publication is the DE 197 21 299 A1 considered. From the DE 197 21 299 A1 a method is known in which in each case a determination of the driving force distribution (distribution amount) takes place and by the intervention of this distribution amount between right and left is only lowered. In particular, in the DE 197 21 299 A1 always a determination step for the actual force distribution required in contrast to the present invention. So there should never be an imbalance between right and left. In the DE 197 21 299 A1 is obviously assumed by a drive unit with a driven axle, with only the oversteer to be corrected. It should be noted, however, that in the DE 197 21 299 no clutch is used in the true sense to transmit a driving force, but that it is in the term "clutch" in the DE 199 21 299 is a hydraulic brake, which engages the housing of the transmission for braking.

In der DE 198 12 238 A1 wird ein Verfahren zur Regelung des Gierverhaltens eines Fahrzeugs beschrieben, bei dem nur Eingriffe in den Lenkregler und den unabhängigen Bremsregler genannt werden. Ein Eingriff in eine Motorsteuerung wird in keiner Stelle in der DE 198 12 238 A1 angesprochen – noch das dieser aus der Zeichnung entnommen werden kann.In the DE 198 12 238 A1 a method for controlling the yaw behavior of a vehicle is described in which only interventions in the steering controller and the independent brake controller are called. An intervention in a motor control is in no place in the DE 198 12 238 A1 addressed - nor can this be taken from the drawing.

Aus der DE 197 33 674 A1 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Fahrstabilität eines Kraftfahrzeuges bekannt, welches im wesentlichen auf ein Antischlupfregelsystem aufbaut und in die Motorsteuerung und Bremse eingreift. Insbesondere wird in der DE 197 33 674 A1 explizit daraufhingewiesen, dass nur Raddrehzahlsensoren verwendet werden "unter Verzicht auf zusätzliche Sensoren" (Spalte 1, Zeile 28). Auf die erhöhte Übersteuertendenz bei Heckantrieb wird hingewiesen, – jedoch wird keine Lösung diskutiert wie das System bei Allradantrieb Über- oder Untersteuertendenz erkennen kann, da keine Rad-unabhängigen Sensoren verwendet werden sollen. Insbesondere wird in der DE 197 33 674 A1 zusätzlich zu den Motoreingriffen immer ein zusätzliches Bremsen vorausgesetzt.From the DE 197 33 674 A1 is a method for increasing the driving stability of a motor vehicle is known, which essentially builds on a traction control system and engages the engine control and brake. In particular, in the DE 197 33 674 A1 Explicitly note that only wheel speed sensors are used "without additional sensors" (column 1, line 28). The increased oversteering tendency in rear-wheel drive is pointed out, but no solution is discussed as the system can detect oversteer or understeer tendency in four-wheel drive, since no wheel-independent sensors are to be used. In particular, in the DE 197 33 674 A1 in addition to the engine interventions always an additional brakes presupposed.

Aus der DE 198 30 561 A1 ist eine Vorrichtung zur Regelung des Fahrverhaltens bekannt, welche nur Eingriffe in die Bremse vorsieht. Ein Eingriff ins Motormanagement wird nicht genannt. Ferner wird das Fahrzeug im wesentlichen als Massenpunkt betrachtet mit einer Drehachse um das gebremste Rad zur Drehmomentermittlung, so dass Kräfte zur Änderung des Drehimpulses um den Fahrzeugschwerpunkt bei schneller Lenkbewegung unberücksichtigt bleiben.From the DE 198 30 561 A1 is a device for controlling the driving behavior known, which provides only intervention in the brake. An intervention in engine management is not mentioned. Furthermore, the vehicle is essentially considered as a mass point with an axis of rotation about the braked wheel for torque detection, so that forces to change the angular momentum around the vehicle's center of gravity with rapid steering movement are disregarded.

Aus der DE 198 02 041 A1 ist ein Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeuges im Sinne einer Umkippvermeidung bekannt. Allgemein wird jedoch bei Fahrdynamiksystemen zwischen einer Überschlagsvermeidung und einer Giermomentregelung unterschieden. Auf Grund der in der DE 198 02 041 A1 ermittelten Kippgröße soll ins besonderen durch ein eingeprägtes Giermoment mittels der Bremsen der Kurvenradius des Fahrzeuges aufgeweitet werden, – somit soll auch keine Untersteuertendenz – wie bei einer Giermomentregelung – korrigiert werden.From the DE 198 02 041 A1 is a method for stabilizing a vehicle in terms of tipping prevention known. Generally, however, a differentiation is made in driving dynamics systems between a rollover avoidance and a yaw moment control. Due to in the DE 198 02 041 A1 determined tilting is to be widened in particular by an impressed yaw moment by means of the brakes of the turning radius of the vehicle, - thus also no Untersteuertendenz - as in a yaw moment control - be corrected.

Aus der DE 43 25 413 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Fahrverhalten charakterisierenden Größen bekannt, wobei jedoch kein Eingriff in die Motorsteuerung genannt wird.From the DE 43 25 413 A1 For example, a method for determining parameters characterizing the driving behavior is known, but no intervention in the engine control is mentioned.

Aus der DE 198 44 467 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Steuern bzw. Regeln des Motors und des Bremssystems. Es handelt sich somit um eine Kombinationsregelung von Motor und Bremse. Die Bremse unterliegt durch das System zweifelsfrei einem Verschleiß.From the DE 198 44 467 A1 For example, a method is known for controlling the engine and the brake system. It is therefore a combination of engine and brake. The brake is undoubtedly subject to wear by the system.

Aus der DE 198 44 912 A1 ist eine Vorrichtung bekannt zur Beeinflussung des Vortriebes in Abhängigkeit einer Querbeschleunigungsgröße bekannt. Auf jeden Fall ist in der DE 198 44 912 A1 nie die Rede von einem Soll-/Ist-Wert-Vergleich für z.B. die Gierrate.From the DE 198 44 912 A1 a device known for influencing the propulsion in response to a transverse acceleration variable is known. In any case, in the DE 198 44 912 A1 never talk about a target / actual value comparison for eg the yaw rate.

Aus der DE 198 30 190 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Begrenzung der Querbeschleunigung im Sinne einer Umkippvermeidung (Spalte 1, Zeile 7-13). Eine solche „Roll-over-protektion" ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Ferner wird darauf verwiesen, dass die Hangabtriebskraft als Störgröße in der Querbeschleunigung für die Zentrifugalkraft eingehen kann. Der Lenkwinkel als Fahrerwunsch bleibt unberücksichtigt bei einer Kippvermeidung.From the DE 198 30 190 A1 a method is known for limiting the lateral acceleration in the sense of avoiding overturning (column 1, lines 7-13). However, such "roll-over-protection" is not the subject of the present invention It is pointed out that the downhill force can be a disturbance in the lateral acceleration for the centrifugal force. The steering angle as a driver's request remains unconsidered in a tilt prevention.

Aus der DE 197 49 005 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die mindestens eine Regelungsvorrichtung betrifft mit „Regelungseingriffen in die Lenkung" und aus insgesamt mindestens zwei Regelungsvorrichtungen besteht. Das in der DE 197 49 005 A1 genannte „Überlagerungsgetriebe" fehlt der hier vorliegenden Erfindung als Merkmal vollständig.From the DE 197 49 005 A1 a device is known, which relates to at least one control device with "control interventions in the steering" and consists of a total of at least two control devices DE 197 49 005 A1 said "superposition gearbox" lacks the present invention as a feature completely.

Beschreibungdescription

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Fahrdynamikregelung, mit der die Lenkung durch einen Eingriff in die Antriebsleistung einzelner Angetriebener Räder mittels einer Kupplung unterstützt wird. Auf die Räder eines Fahrzeuges wirken im Allgemeinen Längskräfte zum Beschleunigen und Verzögern und Querkräfte zum Lenken. Die Idee der Erfindung zielt darauf ab Querkräfte der Räder, die zum Lenken erforderlich sind, durch Längskräfte der Räder zu ersetzen durch das Beschleunigen (d.h. auch Verzögern) einzelner angetriebener Räder. Dieses System müsste dann nicht mehr ein passives Sicherheitssystem sein, sondern könnte permanent aktiv sein und die gewünschte Lenkbewegungen des Fahrers unterstützen.The Invention describes a device for driving dynamics control, with the steering by an intervention in the drive power of individual Powered wheels supported by a coupling. On the wheels of a vehicle generally act on longitudinal forces to accelerate and decelerate and transverse forces for steering. The idea of the invention aims at lateral forces of Bikes, which are required for steering to replace by longitudinal forces of the wheels by accelerating (i.e., delaying) single driven wheels. This system would have to then no longer be a passive security system, but could be permanent be active and the desired Support steering movements of the driver.

Ein solcher Effekt wir schon genutzt von einem Motorradfahrer mit Beiwagen, der vor einer Linkskurve bremst und beim Ausfahren aus der Kurve wieder Gas gibt (umgekehrt bei Rechtskurven), oder beim Motorbootfahren mit zwei getrennten Motoren/Schrauben oder bei einem Kettenfahrzeug (Panzer), dass durch getrenntes Gasgeben gesteuert wird.One such effect we already used by a motorcyclist with sidecar, which brakes before a left turn and when extending out of the bend gas again (in reverse on right-handers), or motorboating with two separate motors / screws or with a tracked vehicle (tank), that is controlled by separate throttle giving.

Im Fall eines normalen Kfzs mit vier Reifen besteht das Problem, dass durch zu schnelles Einlenken vor allem auf glatter Fahrbahn es passieren kann, dass das Fahrzeug über die Lenkung schiebt, da die Querkräfte nicht ausreichen so schnell den Drehimpuls aufzubauen, wie die Lenkung den Lenkwinkel verändert. In diesem Falle könnte durch einen Eingriff in die Antriebsleistung durch eine Kupplung einzelner oder mehrerer Räder des Fahrzeugs die Veränderung des Drehimpulses unterstützt werden.in the Case of a normal car with four tires is the problem that by turning it too fast, especially on a slippery road, it can happen that the vehicle over the steering pushes, because the lateral forces are not sufficient so fast build up the angular momentum as the steering changes the steering angle. In this case could by an intervention in the drive power by a clutch individual or more wheels the vehicle's change supported the angular momentum become.

Zu jedem Wertepaar von Lenkwinkel und Geschwindigkeit gehört eine bestimmte Drehrate bei einem Fahrzeug. Stimmt die Soll-Drehrate und die Ist-Drehrate nicht in einem gewissen Rahmen überein, so hat das Fahrzeug einen großen Schräglaufwinkel an mindestens einem Rad und das Fahrzeug unter-/übersteuert. Das System kann nun getrennt in die Antriebsleistung einzelner Räder rechts/links des Fahrzeugs über eine Kupplung eingreifen, um die Drehrate (->Drehimpuls) dem Lenkwinkel und der Geschwindigkeit anzupassen. Zu geringe Querkräfte an den Reifen können so durch Längskräfte ersetzt werden. Der Fahrer gibt somit – mit der gewählten Geschwindigkeit und dem gewählten Lenkradeinschlag – eine gewünschte Drehrate des Fahrzeuges vor, das System versucht nun permanent eine Abweichung (Soll/Ist) ab einem bestimmten Wert zu korrigieren.To each value pair of steering angle and speed includes one certain rotation rate in a vehicle. Corresponds to the set rate of rotation and the actual yaw rate does not agree to a certain extent, so the vehicle has a big one Slip angle on at least one wheel and understeer / oversteer the vehicle. The system can now separated into the drive power of individual wheels right / left of the vehicle via a Clutch intervene to the rate of rotation (-> angular momentum) the steering angle and the speed adapt. Too little lateral forces the tire can be replaced by longitudinal forces. The driver is thus - with the selected speed and the chosen one Steering wheel - one desired Yaw rate of the vehicle before, the system is now permanently trying one Deviation (target / actual) from a certain value to correct.

Eine schnelle Bewegung am Lenkrad – gerade im Grenzbereich eines Fahrzeuges – kann ein Schleudern zur Folge haben, da die Querkräfte (aufgrund der Zentripetalkraft) nicht mehr ausreichen um den Drehimpuls des Fahrzeuges so schnell zu ändern. In diesem Fall greift das System in eine Kupplung ein um die Kräfte für die Drehimpulsänderung durch Längskräfte aufzubringen.A fast movement on the steering wheel - straight in the border area of a vehicle - can result in a spin have, because the lateral forces (due to the centripetal force) are no longer sufficient for the angular momentum to change the vehicle so quickly. In this case, the system intervenes in a clutch by the forces for the angular momentum change Apply longitudinal forces.

Von dem System kann als zusätzliche Information noch die Aufstandskraft (z.B. durch die Eintauchtiefe der Stoßdämpfer) der Räder sowie die Querbeschleunigung des Fahrzeuges benutzt werden. Durch eine geeignete Auswertung kann so ermittelt werden, welches Rad noch größere Längskräfte aufnehmen könnte. Bei geeigneter Regelung kann so sichergestellt werden, dass wenn das Fahrzeug aus der Kurve fliegt, auch wirklich alle Räder gleichzeitig die Bodenhaftung verloren haben und man definitiv den Grenzbereich überschritten hat.From The system can be as additional Information is still the Aufstandskraft (for example, by the immersion depth the shock absorber) the Wheels as well the lateral acceleration of the vehicle can be used. By a appropriate evaluation can be determined which wheel still absorb larger longitudinal forces could. With suitable control can be ensured so that if the vehicle flies out of the bend, really all the wheels at the same time have lost the grip and you definitely crossed the border Has.

Aufgabe der Erfindung ist es jedes Über-/Untersteuern des Fahrzeuges durch einen großen Schräglaufwinkel an den Rädern zu beseitigen. Vor allem bei schneeglatter Fahrbahn gibt der Fahrer mit dem Lenkrad (beim Schleudern) eine gewünschte Drehrate vor und das Fahrzeug stabilisiert sich wieder selber um diesen Wert, wodurch dem ungeübten Fahrer auch ein Gegenlenken erspart bleiben kann.task The invention is any over / understeer of the vehicle by a large slip angle at the wheels to eliminate. Especially when the slippery road surface gives the driver with the steering wheel (when spinning) a desired rate of rotation before and Vehicle stabilizes itself again by this value, which the inexperienced driver even a counter-steering can be spared.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Unter einer hydraulischen Kupplung ist eine nass(laufend)e Kupplung zu verstehen.advantageous variants are the dependent claims refer to. Under a hydraulic clutch is a wet (running) e To understand coupling.

Claims (3)

Vorrichtung zur Fahrdynamikregelung, wobei aus einem Lenkwinkel und/oder einem Lenkradwinkel und einer Geschwindigkeit ein Sollwert für eine Drehrate eines Fahrzeuges ermittelt wird und mit einem Istwert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus einer Kupplung besteht, die die Antriebsleistung auf ein oder mehrere Räder verteilt/überträgt, und dass in diese Kupplung eingegriffen wird, so dass eine Verringerung einer Abweichung eines Istwertes der Drehrate vom Sollwert der Drehrate erfolgt.Device for vehicle dynamics control, wherein from a steering angle and / or a steering wheel angle and a speed, a target value for a rate of turn of a vehicle is determined and compared with an actual value, characterized in that the device consists of a coupling, the drive power to one or more Wheels distributed / transmits, and that intervenes in this clutch, so that there is a reduction in a deviation of an actual value of the yaw rate from the target value of the yaw rate. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass bei schneller Lenkbewegung in der Nähe des Grenzbereiches der Drehimpuls durch einen Eingriff in die Kupplung verändert wird und somit die Querkräfte der Räder zum Verändern des Drehimpulses nicht weiter ansteigen lässt.Device according to protection claim 1, characterized that with rapid steering movement in the vicinity of the limit of the angular momentum through an engagement in the clutch is changed and thus the lateral forces of the Wheels to Changing the Angular momentum does not increase further. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die Motorleistung durch eine hydraulische Kupplung auf die einzelnen Räder verteilt wird.Device according to protection claim 1, characterized that the engine power through a hydraulic clutch on the individual wheels is distributed.
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