DE3935588A1

DE3935588A1 - Verfahren zur gewaehrleistung der fahrstabilitaet von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3935588A1
Application number: DE19893935588
Authority: DE
Inventors: Juergen Prof Dr Ing Helling; Heinz-Dieter Dipl Ing Heitzer
Original assignee: FORSCHUNGSGESELLSCHAFT KRAFTFA
Current assignee: FORSCHUNGSGESELLSCHAFT KRAFTFA
Priority date: 1989-10-23
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1991-04-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewährleistung der Fahrstabilität von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.

Aus der DE-PS 19 02 944 ist ein System zum Verhindern des Schleuderns von Kraftfahrzeugen bekannt. Des weiteren offenbart die DE-OS 35 45 715 eine Vortriebsregelung im Hinblick auf die Einhaltung stabiler Fahrzustände. Diese bekannten Systeme gehen über die Wirkungsweise von Antiblockiersystemen (ABS) und Antriebsschlußfregelungen (ASR) hinaus und erfüllen Funktionen, um ein Überschreiten fahrdynamischer Grenzen zu verhindern.

Diese Systeme arbeiten alle nach dem Prinzip, daß ausschließlich in Abhängigkeit von der Abweichung des augenblicklichen Bewegungszustands des Fahrzeugs bzw. der Fahrzeugräder von Soll- oder Grenzwerten ein Steuersignal für die Bremsen der Räder, ein Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors oder andere die Fahrzeugbewegung beeinflussende Einrichtungen am Fahrzeug erzeugt wird. Die Entscheidung darüber, ob die damit ergriffene Maßnahme selbst richtig war bzw. deren Intensität ausreichte, wird anhand des sich ändernden Bewegungszustands des Fahrzeugs bzw. der Fahrzeugräder getroffen. Das bedeutet aber, daß für eine Intensitätssteigerung der Maßnahme oder die Entscheidung über die Ergreifung einer weiteren oder anderen Maßnahme zunächst Fahrzeugreaktionen abgewartet werden müssen.

Eine vorausschauende, strategisch richtige Festsetzung einer Kombination aus allen verfügbaren Maßnahmen zur Beeinflussung der Fahrzeugbewegung im Hinblick auf eine optimale Wirkung zur Gewährleistung der Fahrstabilität ist mit den bislang bekannten Systemen nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu einem Verfahren zu gelangen, mit dem sich die Fahrstabilität insbesondere durch eine vorausschauende, strategisch richtige Festsetzung einer Kombination aus einer Vielzahl verfügbarer Maßnahmen zur Beeinflussung der Fahrzeugbewegung optimieren läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten gattungsgemäßen Art ausgegangen und vorgeschlagen, gemäß den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen zu verfahren.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, daß die Betriebspunkte der Fahrzeugreifen in den die Kraftübertragungseigenschaften der Reifen beschreibenden Kennfeldern einerseits zu jedem Zeitpunkt meßtechnisch erfaßt werden, andererseits bei Annäherung an den fahrdynamischen Grenzbereich unter Zuhilfenahme dieser Kennfelder neue Betriebspunkte bestimmt werden, für die der Erhalt der Fahrstabilität gewährleistet ist.

Die Ansteuersignale für die am Fahrzeug vorhandenen Vorrichtungen zur Beeinflussung der Fahrzeugbewegung werden dann derart vorausberechnet, daß diese neuen Betriebspunkte in einer ersten Näherung unmittelbar erreicht werden. Diese Vorausberechnung erlaubt es, dabei alle verfügbaren Maßnahmen mit der optimalen Intensität und in der optimalen Kombination zu treffen, um einen stabilen Fahrzustand aufrechtzuerhalten bzw. wiederherzustellen.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wozu auf die Zeichnung verwiesen wird. Darin zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Reifenkennfeldes für einen bestimmten Wert des Fahrbahnreibwertes µ und eine bestimmte Radlast G_R.

Der Übersichtlichkeit halber wird ein Fahrzeug betrachtet, bei dem zur Gewährleistung stabiler Fahrzustände lediglich die Bremsen der Räder und ein Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors angesteuert werden.

Die aktuellen Werte des Fahrbahnreibwertes µ, der Radlasten G_{R 1} bis G_{R 4} bzw. der Federkräfte, der Umfangsschlüpfe λ₁ bis λ₄ bzw. der Bewegungszustände der Räder, der Schräglaufwinkel α₁ bis α₄ der Räder, der Fahrgeschwindigkeit v_F und der Lenkwinkel δ₁ bis δ₄ werden alle mit Hilfe an sich bekannter, hier nicht dargestellter Meßgeräte bzw. -verfahren erfaßt und einer Recheneinheit 2 zugeführt (Fig. 1). Die Recheneinheit 2 bestimmt anhand dieser Werte zunächst die Betriebspunkte der Reifen in den Reifenkennfeldern, deren Daten in einer Speichereinheit 1 vorliegen. Sodann werden speziell die Gradienten Cα = dF_s/d_α des durch die Kennfelder gegebenen Zusammenhangs zwischen Reifenseitenkraft F_S und Reifen-Schräglaufwinkel α, F_S = f (µ, G_R, λ, α) in diesen Betriebspunkten ermittelt (Fig. 2). Für diese Gradienten C_α werden anhand der bekannten, die Fahrdynamik eines Fahrzeugs beschreibenden Gleichungen unter Berücksichtigung weiterer konstanter Fahrzeugdaten und der Fahrgeschwindigkeit v_F Mindestwerte berechnet, für die die Fahrstabilität gewährleistet ist.

Erreichen die aus den Kennfeldern entnommenen Ist-Werte dieser Gradienten die berechneten Soll-Werte nicht, so werden neue Soll-Betriebspunkte der Reifen in den Kennfeldern ermittelt, für die die Gradienten C_α die geforderten Mindestwerte aufweisen. Die Ansteuersignale S_i für die Bremsen der Räder bzw. das Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors werden dazu so vorberechnet, daß sich diese neuen Betriebspunkte in einer ersten Näherung unmittelbar einstellen. Dies wird in dem vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß die Umfangsschlüpfe λ₁ bis λ₄ der Räder in den Soll-Betriebspunkten der Reifen aus den Reifenkennfeldern entnommen und danach die erforderlichen Ansteuersignale bestimmt werden.

Dabei wird vorausgesetzt, daß die Bremsen der Räder und das Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors ihrerseits in bereits bekannte Regelsysteme (Antiblockiersystem ABS bzw. Antriebsschlupfregelung ASR) eingebunden sind, welche die von der hier beschriebenen Einrichtung ausgegebenen Steuersignale verarbeiten und die entsprechenden Umfangsschlüpfe der Räder einstellen.

Es ist denkbar, daß die Reifeneigenschaften nicht über einen ausreichend langen Zeitraum durch die in der Speichereinheit 1 abgelegten Daten hinreichend genau beschrieben werden, da sie sich z. B. aufgrund der Profilabnutzung ändern. Daher wird eine weitere Recheneinheit 3 verwendet, der neben den der ersten Recheneinheit 2 zugeführten Daten zusätzlich die aktuellen Werte der Bremsmoment M_B1 bis M_B4 der Räder, der Antriebsmomente M_A1 bis M_A4 der Räder und der Querbeschleunigung a_y des Fahrzeugs zugeführt werden, die ebenfalls mit Hilfe an sich bekannter, hier nicht dargestellter Meßgeräte bzw. -verfahren erfaßt werden (Fig. 1).

Zu Zeitpunkten, zu denen alle relavanten Werte als hinreichend stationär erkannt werden, können unter Zuhilfenahme weiterer geometrischer Fahrzeugdaten aus den Brems- bzw. Antriebsmomenten die Radumfangskräfte F_U und aus der Querbeschleunigung die Reifenseitenkräfte F_S berechnet werden. Damit sind einzelne Betriebspunkte der Reifen mit sämtlichen Parametern meßtechnisch erfaßt und können zur Aktualisierung der in der Speichereinheit 1 abgelegten Daten herangezogen werden.

Dabei wird so vorgegangen, daß zunächst eine hinreichende Anzahl von Daten mit hinreichender Variationsbreite gesammelt wird und anschließend mit Hilfe bereits bekannter mathematischer Verfahren die aktualisierten Reifenkennfelder erstellt und deren Daten gegen die in der Speichereinheit 1 abgelegten Daten ganz oder teilweise ausgetauscht werden.

Claims

1. Verfahren zur Gewährleistung der Fahrstabilität von Kraftfahrzeugen, wobei für Bremsen von Rädern und/oder für ein Leistungsstellglied des Fahrzeugmotors und/oder für ein Getriebe mit variabler Antriebsmomentverteilung und/oder für verstellbare Stabilisatoren und/oder für ein Einzelradlenksystem Ansteuersignale bestimmt werden und wobei Fahrbahntreibwerte, Radlasten bzw. Federkräfte, Umfangsschlüpfe bzw. Bewegungszustände der Fahrzeugräder, deren Schräglaufwinkel sowie deren Lenkwinkel ermittelt und Ausgangssignale der betreffenden Einrichtungen elektronisch ausgewertet und zu den Ansteuersignalen verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine elektronische Speichereinheit verwendet wird, in der in digitaler Darstellung Reifenkennfelder zur Beschreibung der Reifenumfangskraft F_U und der Reifenseitenkraft F_S in Abhängigkeit von dem Fahrbahnreibwert µ, der Radlast G_R, der Umfangsschlupfes λ und des Schräglaufwinkels α gespeichert werden,
- daß eine elektronische Recheneinheit verwendet wird, der als Eingangsgrößen der Fahrbahnreibwert µ, die Radlasten G_R1 bis G_Rn bzw. die Federkräfte, die Umfangsschlüpfe λ₁ bis λ_n bzw. die Bewegungszustände der Räder, die Schräglaufwinkel α₁ bis α_n der Räder, die Fahrgeschwindigkeit v_F und die Lenkwinkel δ₁ bis δ_n der Räder zugeführt werden und mit der daraus die Betriebspunkte der n Fahrzeugreifen in den Reifenkennfeldern und anhand der Lage der Betriebspunkte in den Reifenkennfeldern die Ansteuersignale bestimmt werden.

2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei zusätzlich die Bremsmomente sowie die Antriebsmomente an den Fahrzeugrädern und die Querbeschleunigung des Fahrzeugs ermittelt werden und wobei die ermittelten Ausgangssignale elektronisch zu Ansteuersignalen verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Speichereinheit verwendet wird, in der in digitaler Darstellung Reifenkennfelder zur Beschreibung der Reifenumfangskraft F_U und der Reifenseitenkraft F_S in Abhängigkeit von dem Fahrbahnreibwert µ, der Radlast G_R, des Umfangsschlupfes λ und des Schräglaufwinkels α gespeichert werden,
- daß eine erste Recheneinheit verwendet wird, der als Eingangsgrößen der Fahrbahnreibwert µ, die Radlasten G_R1 bis G_Rn bzw. die Federkräfte, die Umfangsschlüpfe λ₁ bis λ_n bzw. die Bewegungszustände derRäder, die Schräglaufwinkel α₁ bis α_n der Räder, die Fahrgeschwindigkeit v_F und die Lenkwinkel δ₁ bis δ_n der Räder zugeführt werden und daraus die Betriebspunkte der n Fahrzeugreifen in den Reifenkennfeldern und anhand der lage der Betriebspunkte in den Reifenkennfeldern die Ansteuersignale bestimmt werden,
- daß eine zweite Recheneinheit verwendet wird, der als Eingangsgrößen der Fahrbahnreibwert µ, die Radlasten G_R1 bis G_Rn bzw. die Federkräfte, die Umfangsschlüpfe λ₁ bis λ_n bzw. die Bewegungszustände der Räder, die Schräglaufwinkel α₁ bis α_n der Räder, die Fahrgeschwindigkeit v_F, die Lenkwinkel δ₁ bis δ_n der Räder, die Bremsmomente M_B1 bis M_Bn der Räder, die Antriebsmomente M_A1 bis M_An der Räder und die Querbeschleunigung a_y des Fahrzeugs zugeführt werden und daß mit der zweiten Recheneinheit, gestützt auf diese Eingangsinformationen, die in der Speichereinheit abgelegten Daten der Reifenkennfelder in gewissen Zeitabständen aktualisiert werden.