DE4127727C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 beziehungsweise 2.The invention relates to a method and a device according to the preamble of claims 1 and 2, respectively.
Beim Durchfahren einer Seitenwindböe werden Fahrzeuge ohne Lenkkorrektur mehr oder weniger seitlich versetzt und aus dem Wind herausgedreht. Das Fahrzeug weist somit auf einer sich daran anschließenden seitenwindfreien Fahrstrecke eine stationäre Kursabweichung auf. Die Größe des seitlichen Versatzes beziehungsweise der Richtungsänderung hängt neben der Windstärke und der Richtung des Winds relativ zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und dessen Geometrie ab und ist daher von Fahrzeug zu Fahrzeug verschieden.When driving through a side wind gust, vehicles without steering correction become more or less laterally offset and turned out of the wind. The vehicle thus points to an adjoining crosswind-free route a stationary course deviation. The size of the lateral offset or the change of direction depends on the wind force and the Direction of wind relative to the direction of travel of the vehicle Driving speed of the vehicle and its geometry and is therefore from Vehicle to vehicle different.
Die Auswirkung des Seitenwindeinflusses auf ein Fahrzeug wird daher in der Regel schon bei dessen Konstruktion berücksichtigt und durch entsprechende Maßnahmen so gering wie möglich gehalten. Aus physikalischen Gründen ist es jedoch nicht möglich, den Einfluß des Seitenwinds auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs allein durch konstruktive Maßnahmen gänzlich zu beseitigen.The effect of the cross wind influence on a vehicle is therefore in the Usually already taken into account in its construction and by appropriate Measures kept as low as possible. For physical reasons, it is however not possible to determine the influence of the cross wind on the driving behavior of the To completely eliminate the vehicle solely by means of design measures.
Es wurde daher bereits versucht, die Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs durch Seitenwind weiter zu verringern, indem diese sensorisch erfaßt und mittels eines Stellglieds entweder eine Achse des Fahrzeugs relativ zu diesem oder den Lenkwinkel der Räder der Achse gezielt verstellt.An attempt has therefore already been made to influence the driving behavior of a vehicle Vehicle by cross wind to further reduce this sensory detected and by means of an actuator either an axis of the vehicle purposefully adjusted relative to this or the steering angle of the wheels of the axle.
Aus der DE-PS 11 08 091 ist eine dahingehend arbeitende, gattungsgemäße Vorrichtung bekannt. Über je einen Druckabnahmepunkt auf beiden Fahrzeugseiten führen pneumatische Leitungen zu Kammern beidseitig einer Membrane eines pneumatischen Stellelements. Das pneumatische Stellelement betätigt ein hydraulisches Ventil, mit dem ein Stellglied angesteuert ist. Das Stellglied mit einer federbelasteten Mittellage verschiebt in einer ersten Ausführung die Aufhängepunkte einer Achse des Fahrzeugs relativ gegenüber der Karosserie, oder verstellt in einer zweiten Ausführung den Lenkwinkel der Räder dieser Achse.From DE-PS 11 08 091 a working generic device is known. Pneumatic lead over a pressure decrease point on each side of the vehicle Lines to chambers on both sides of a membrane of a pneumatic Actuator. The pneumatic control element actuates a hydraulic one Valve used to control an actuator. The actuator with one in a first embodiment, the spring-loaded middle position moves the Suspension points of an axis of the vehicle relative to the body, or in a second embodiment adjusts the steering angle of the wheels Axis.
Die Wirkung der Druckdifferenz auf den Lenkwinkel ist bei dieser bekannten Vorrichtung aber fest vorgegeben (weitgehend proportional zur Druckdifferenz) und daher aus fahrdynamischer Sicht nicht optimal. Ebenso wirkt sich jede Störung in der anströmenden Luft unmittelbar auf den Lenkwinkel aus.The effect of the pressure difference on the steering angle is known in this Device, however, predefined (largely proportional to the pressure difference) and therefore not optimal from a driving dynamics point of view. Everyone has the same effect Disturbance in the incoming air directly affects the steering angle.
Gemäß der DE 23 31 616 A1 werden Seitenwindeinflüsse auf das Fahrverhalten eines Fahrzeugs durch einen der zeitlichen Ableitung der Fahrzeug- Querbeschleunigung proportionalen Lenkeinschlag kompensiert. Die Querbeschleunigung muß hierzu jedoch durch einen Querbeschleunigungssensor erfaßt werden.According to DE 23 31 616 A1, side wind influences on driving behavior of a vehicle by a time derivative of the vehicle Lateral acceleration proportional steering lock compensated. The To do this, however, lateral acceleration must be carried out by means of a lateral acceleration sensor be recorded.
Querbeschleunigungssensoren für den Einsatz in Fahrzeugen sind jedoch relativ aufwendig, da ihr Ausgangssignal nur mit verhältnismäßig hohem Aufwand von Störeinflüssen bereinigt werden kann. Die Freiheit von insbesondere impulsartigen Störeinflüssen ist jedoch für die Differenzierung des Sensorsignals unbedingte Voraussetzung, sofern das Ansteuersystem für den Lenkwinkel nicht zu unkontrollierten impulsartigen Stellbewegungen neigen soll.However, lateral acceleration sensors for use in vehicles are relative complex, since their output signal only with a relatively high effort Interferences can be cleaned up. The freedom of in particular impulsive interferences is however for the differentiation of the Sensor signal an unconditional requirement, provided the control system for the Steering angle should not tend to uncontrolled impulsive movements should.
Schließlich ist mit der DE 38 16 057 C1 eine Vorrichtung zur Bestimmung von Seitenwindeinflüssen an einem Fahrzeug bekannt geworden. Am Fahrzeug sind insgesamt sechs Drucksonden angeordnet, deren Druckwerte in aufwendiger Weise miteinander verknüpft werden.Finally, DE 38 16 057 C1 is a device for determining Cross wind influences on a vehicle become known. Are on the vehicle a total of six pressure probes arranged, the pressure values in a complex manner be linked together.
Die Verknüpfung der Druckwerte erfordert jedoch einen relativ hohen Rechenaufwand. Da zudem wenigstens teilweise Absolutdruckwerte benötigt werden, müssen alle Sensoren, um weniger aufwendige Differenzdrucksensoren verwenden zu können, einseitig mit einer Referenzdruckkammer verbunden werden, die über eine Drosselstrecke mit der Atmosphäre zu verbinden ist.Linking the pressure values, however, requires a relatively high level Computing effort. Since at least some of the absolute pressure values are required all sensors have to be less complex differential pressure sensors To be able to use one side connected to a reference pressure chamber be connected to the atmosphere via a throttle section.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Minimierung des Seitenwind- Einflusses auf das Fahrverhalten eines Fahrzeugs zu schaffen, das mit einem verhältnismäßig geringen sensorischen Aufwand zur Erfassung des Seitenwind- Einflusses auskommt, eine weitgehend freie Steuerung eines Lenkelements des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der oder den sensorisch erfaßten Größen zuläßt und dem Einfluß des Seitenwinds auf das Fahrzeug in fahrdynamisch möglichst optimaler Weise entgegenwirkt.It is an object of the invention, a method and an apparatus for Minimizing the influence of cross winds on the driving behavior of a vehicle to create that with a relatively low sensory effort Acquisition of the cross wind influence comes out, a largely free Control of a steering element of the vehicle depending on the or the allows sensed quantities and the influence of the cross wind on the Counteracts vehicle in driving dynamics as optimally as possible.
Die Erfindung ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 beziehungsweise 12 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The invention is characterized by the characterizing features of claim 1 or 12 solved. Further, the invention advantageously design features can be found in the subclaims.
Die Vorteile der Erfindung sind in erster Linie darin zu sehen, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Minimierung des Seitenwind- Einflusses auf das Fahrverhalten eines Fahrzeugs geschaffen ist, das mit einem verhältnismäßig geringen sensorischen Aufwand zur Erfassung des Seitenwind- Einflusses auskommt; das Verfahren beziehungsweise die Vorrichtung läßt eine weitgehend freie Steuerung eines Lenkelements des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der oder den sensorisch erfaßten Größen zu und zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, daß dem Einfluß des Seitenwinds auf das Fahrzeug in fahrdynamisch möglichst optimaler Weise entgegengewirkt wird.The advantages of the invention can be seen primarily in the fact that a Method and an apparatus for minimizing the cross wind influence the driving behavior of a vehicle is created that with a comparatively low sensory effort for the detection of the cross wind Influence comes out; the method or the device leaves one largely free control of a steering element of the vehicle depending of the or the sensed quantities and stands out also characterized by the influence of cross winds on the vehicle is counteracted in the best possible way in terms of driving dynamics.
Zur Erfassung des Seitenwind- Einflusses, d. h. der auf das Fahrzeug wirkenden Windseitenkraft wird lediglich ein einziger Differenzdruckaufnehmer benötigt, welcher über möglichst gleichlange Schläuche oder Leitungen mit zwei Druckabnahmepunkten an der Fahrzeugkarosserie zu verbinden ist. Die Druckabnahmepunkte liegen symmetrisch zur senkrecht verlaufenden Längsebene des Fahrzeugs an dessen Vorbau, beispielsweise an den Vorderkotflügeln. Sie werden in einen Bereich der Karosserieaußenhaut gelegt, der frei von Turbulenzen ist, und an dem sich die Strömung auch unter ungünstigen Anströmbedingungen nicht ablöst.To measure the cross wind influence, i.e. H. the on the vehicle acting wind side force is only a single differential pressure transducer required, which has hoses or lines as long as possible two pressure points on the vehicle body to be connected. The Pressure decrease points are symmetrical to the vertical longitudinal plane of the vehicle on its stem, for example on the front fenders. they are placed in an area of the body shell that is free of There is turbulence, and the flow is also unfavorable Inflow conditions do not replace.
Ein Stellglied zur Einstellung des Zusatzlenkwinkels an einer Achse wird erfindungsgemäß derart eingestellt, daß die durch die Windseitenkraft bedingte Kurswinkeländerung des Fahrzeugs gegen Null geht. Der Zusatzlenkwinkel wird vorteilhaft mittels eines Digitalrechners errechnet; das Zeitverhalten des errechneten Zusatzlenkwinkels entspricht einem PDT2- Verhalten, mit der Druckdifferenz als Eingangsgröße und der Fahrgeschwindigkeit als die die Übertragungsparameter beeinflussende Größe. An actuator for setting the additional steering angle on an axle is set according to the invention in such a way that the course angle change of the vehicle caused by the wind side force goes to zero. The additional steering angle is advantageously calculated using a digital computer; the time behavior of the calculated additional steering angle corresponds to a PDT 2 behavior, with the pressure difference as the input variable and the driving speed as the variable influencing the transmission parameters.
Die Bestimmung der Reaktion des Stellglieds auf Seitenwind erfolgt in Abhängigkeit vom Einfahren in eine oder dem Ausfahren aus einer Seitenwindböe mittels unterschiedlicher Parametersätze. Das Einfahren/Ausfahren in die/ aus der Seitenwindböe wird erfaßt, indem die erfaßten Werte des Differenzdrucks mit einem Tiefpaß gefiltert und jeweils aus der Differenz zweier nacheinander erfaßter Werte des gefilterten Differenzdrucks ein Ansteigen oder ein Abfallen des Differenzdrucks ermittelt wird.The actuator's response to crosswinds is determined in Dependence on entering or exiting from a side wind gust using different parameter sets. The entry / exit into the / from the cross wind gust is detected by the recorded values of the Differential pressure filtered with a low pass and each of the difference two successively recorded values of the filtered differential pressure Rising or falling the differential pressure is determined.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the drawings Exemplary embodiments explained in more detail.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 ein Schemabild eines Fahrzeugs, Fig. 1 is a schematic diagram of a vehicle,
Fig. 2 ein Vektordiagramm mit einem aus Windgeschwindigkeits- und Fahrgeschwindigkeitsvektor resultierenden Summenvektor, Fig. 2 is a vector diagram showing a resultant wind velocity and driving speed vector sum vector,
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Bestimmung eines Hinterachslenkwinkels, der einen Seitenwindeinfluß auf das Fahrzeug minimiert, Fig. 3 is a flowchart for determining a Hinterachslenkwinkels which minimizes an influence of side wind on the vehicle,
Fig. 4 ein Betriebsparameter-Zeit-Diagramm des Fahrzeugs bei Durchfahren einer Seitenwindböe und daraus resultierender seitenwindkraftabhängiger Ansteuerung des Hinterachslenkwinkels. Fig. 4 is an operating parameter-time diagram of the vehicle when driving through a side wind gust and resulting side wind force-dependent control of the rear axle steering angle.
In Fig. 1 ist mit 1 ein zweiachsiges Fahrzeug gezeigt, dessen erste Achse 2 bzw. deren Räder 3, 4 über eine erste Lenkvorrichtung 5 willkürlich durch einen Fahrzeugführer lenkbar ist. Eine zweite Achse 6 ist relativ gegenüber den Punkten ihrer Anbindung an der Karosserie des Fahrzeugs 1 / die Räder 7, 8 der Achse 6 sind in ihrem Lenkeinschlag (Hinterachslenkwinkel deltah) in Abhängigkeit von Betriebsparametern 9 des Fahrzeugs 1 über eine zweite Lenkvorrichtung 10 verschiebbar/steuerbar. Die zweite Lenkvorrichtung 10 ist hierzu mit einem hilfskraftbetätigten Stellglied 11 zur Einstellung eines bestimmten Hinterachslenkwinkels deltah ausgestattet. Das Stellglied 11 arbeitet ohne Einschränkung der Allgemeinheit mit hydraulischem Hilfskraftmedium, das dem Stellglied 11 über einen elektromagnetisch betätigten Ventilblock 12 zugeführt oder über diesen vom Stellglied 11 in ein Vorratsgefäß 13 abgeführt wird. Dem Ventilblock 12 wird schließlich über eine Pumpe 14 aus dem Vorratsgefäß 13 Hydraulikmedium zugeführt. In Fig. 1, 1 shows a two-axle vehicle, the first axle 2 or the wheels 3 , 4 of which can be steered arbitrarily by a vehicle driver via a first steering device 5 . A second axle 6 is relative to the points of its connection to the body of the vehicle 1 / the wheels 7 , 8 of the axle 6 can be shifted in their steering angle (rear axle steering angle delta h ) depending on the operating parameters 9 of the vehicle 1 by means of a second steering device 10 / controllable. For this purpose, the second steering device 10 is equipped with an auxiliary actuator 11 for setting a specific rear axle steering angle delta h . The actuator 11 works without restriction of the generality with hydraulic auxiliary medium, which is supplied to the actuator 11 via an electromagnetically actuated valve block 12 or discharged by the actuator 11 into a reservoir 13 . Hydraulic medium is finally supplied to the valve block 12 via a pump 14 from the storage vessel 13 .
Der Ventilblock 12 wird über ein Steuergerät 15, das vorzugsweise einen Digitalrechner (Mikrorechner) umfaßt, in Abhängigkeit von den Betriebsparametern 9 des Fahrzeugs 1, zu denen unter anderen auch eine mittels eines Fahrgeschwindigkeitsgebers 16 erfaßte Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs zählt, gesteuert. Zur exakten Einstellung des Hinterachslenkwinkels deltah kann das Steuergerät 15 einen unterlagerten Stellregelkreis umfassen, wozu der Hinterachslenkwinkel deltah über einen Hinterachslenkwinkelgeber 17 erfaßt und dem Steuergerät 15 zugeführt wird.The valve block 12 is controlled via a control unit 15 , which preferably comprises a digital computer (microcomputer), as a function of the operating parameters 9 of the vehicle 1 , which includes, among other things, a vehicle speed v detected by a vehicle speed sensor 16 . For precise adjustment of the Hinterachslenkwinkels delta h, control unit 15 may comprise a lower-level adjustment control circuit, for which purpose the rear axle delta h detected by a Hinterachslenkwinkelgeber 17 and the control unit is fed to the 15th
Zur Bestimmung des sich auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirkenden Einflusses von Seitenwind sind gegenüberliegend an den Seiten des Fahrzeugs 1 Durckabnahmepunkte 18 und 19 angeordnet. An den Druckabnahmepunkten 18 und 19 wird der im Bereich der Karosserieaußenhaut anstehende Luftdruck gemessen.To determine the influence of cross wind on the driving behavior of the vehicle, pressure reduction points 18 and 19 are arranged opposite one another on the sides of the vehicle. At the pressure decrease points 18 and 19 , the air pressure in the area of the body shell is measured.
Die Druckabnahmepunkte 18 und 19 sind als Bohrungen 20 und 21 ausgeführt. Ein den Differenzdruck Dp zwischen beiden Druckabnahmepunkten 18, 19 erfassender Differenzdruckaufnehmer 22 ist zentral zwischen diesen angeordnet und über möglichst gleich lange Schläuche oder Rohrleitungen 23, 24 mit diesen verbunden.The pressure decrease points 18 and 19 are designed as bores 20 and 21 . A differential pressure transducer 22 , which detects the differential pressure Dp between the two pressure decrease points 18 , 19 , is arranged centrally between them and connected to them by hoses or pipes 23 , 24 of the same length.
Gemäß Fig. 1 greift eine Windseitenkraft FW bei von Null verschiedenen Schiebewinkeln alpha nach Fig. 2 in einem Druckpunkt D des Fahrzeugs 1 nach Fig. 1 an. Der Schiebewinkel alpha ist im Vektordiagramm nach Fig. 2 als Winkel zwischen dem Fahrgeschwindigkeitsvektor v und dem resultierenden Summenvektor vRes aus Fahrgeschwindigkeitsvektor v und Windgeschwindigkeitsvektor vW eingezeichnet.According to FIG. 1, a wind side force F W acts at non-zero sliding angles alpha according to FIG. 2 in a pressure point D of vehicle 1 according to FIG. 1. The shift angle alpha is shown in the vector diagram according to FIG. 2 as the angle between the vehicle speed vector v and the resulting sum vector v Res from the vehicle speed vector v and the wind speed vector v W.
Die Windseitenkraft FW zeigt immer senkrecht zur Fahrzeuglängsachse in Richtung auf die windabgewandte Seite des Fahrzeugs und läßt sich berechnen gemäßThe wind side force F W always points perpendicular to the vehicle's longitudinal axis towards the windward side of the vehicle and can be calculated according to
FW = 0,5 * ro * vRes² * cs * Af, (Gl. 1)F W = 0.5 * ro * v Res ² * c s * A f , (Eq. 1)
mit:
ro Luftdichte,
vRes Anströmgeschwindigkeit der Luft,
cs Seitenkraftbeiwert des Luftwiderstands des Fahrzeugs,
Af Fahrzeugstirnfläche.With:
ro airtight,
v Res flow velocity of the air,
c s lateral force coefficient of the vehicle's air resistance,
A f vehicle face.
In Versuchen hat sich gezeigt, daß die Windseitenkraft FW proportional zu dem vom Differenzdruckaufnehmersystem 26 gemessenen Differenzdruck Dp ist.Experiments have shown that the wind side force F W is proportional to the differential pressure Dp measured by the differential pressure sensor system 26 .
Der so bestimmte Wert der Windseitenkraft FW ist weitgehend unabhängig vom Schiebewinkel alpha. Um jedoch gute Meßergebnisse zu erhalten, sollten das Differenzdruckaufnehmersystem 26 aus Differenzdruckaufnehmer 22, Druckaufnahmepunkte 18, 19 bzw. Bohrungen 20, 21 und Leitungen 23, 24 (und Steuergerät 15) nach den folgenden Richtlinien des Fahrzeugs 1 angeordnet sein bzw. werden:The value of the wind side force F W determined in this way is largely independent of the alpha sliding angle. However, in order to obtain good measurement results, the differential pressure transducer system 26 consisting of differential pressure transducer 22 , pressure transducer points 18 , 19 or bores 20 , 21 and lines 23 , 24 (and control unit 15 ) should be arranged according to the following guidelines of vehicle 1 :
- - Die Druckaufnahmepunkte 18, 19 sollten symmetrisch zur senkrecht verlaufenden Längsebene des Fahrzeugs an dessen Vorderbau, vorzugsweise am linken und rechten Vorderkotflügel (nicht gezeigt) angeordnet sein.- The pressure absorption points 18 , 19 should be arranged symmetrically to the vertical longitudinal plane of the vehicle on its front structure, preferably on the left and right front fenders (not shown).
- - Die Druckaufnahmepunkte 18, 19 sollten derartig am Fahrzeug 1 angeordnet werden, daß sie selbst bei großen Beträgen des Schiebewinkels alpha zwischen Fahrzeugslängsachse und des Summenvektors vRes zwischen dem Fahrgeschwindigkeitsvektor v und dem Windgeschwindigkeitsvektor vW gemäß Fig. 2 nicht in Gebieten abgelöster Luftströmung liegen.- The pressure recording points 18 , 19 should be arranged on the vehicle 1 such that they are not in areas of detached air flow even with large amounts of the sliding angle alpha between the vehicle longitudinal axis and the sum vector v Res between the vehicle speed vector v and the wind speed vector v W according to FIG. 2.
- - Das Druckaufnehmersystem soll derart abgestimmt sein, daß es die an der Karosserieoberfläche im Bereich der Druckabnahmepunkte 18, 19 auftretenden Druckschwankungen in einem Frequenzbereich von 0 Hz bis etwa 5 Hz nur unwesentlich verfälscht durch Absorption, Reflexion und Resonanzen aufnimmt.- The pressure transducer system should be coordinated such that it absorbs the pressure fluctuations occurring on the body surface in the area of the pressure decrease points 18 , 19 in a frequency range from 0 Hz to approximately 5 Hz only slightly distorted by absorption, reflection and resonances.
Bei der Simulation einer Vorbeifahrt eines Fahrzeugs an einer Seitenwindböe hat sich gezeigt, daß sich das Einfahren in eine und das Ausfahren aus einer Seitenwindböe unterschiedlich auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirkt.When simulating a vehicle driving past a side wind gust has been shown that entering and exiting from one Cross wind gusts affect the driving behavior of the vehicle differently.
Erfindungsgemäß erfaßt daher eine dem Differenzdruckaufnehmer nachgeschaltete Rechenschaltung, die im gegebenen Fall dem Steuergerät 15 zugeordnet ist, aus den Werten des gemessenen Differenzdrucks Dp die Einfahrt des Fahrzeugs in eine und die Ausfahrt aus einer Seitenwindböe, und erzeugt in Abhängigkeit davon ein diese Zustände charakterisierendes Schaltsignal oder entsprechende Entscheidungszustände zur weiteren Veranlassung. According to the invention, therefore, a computing circuit connected downstream of the differential pressure sensor, which in the given case is assigned to the control unit 15 , detects the entry of the vehicle into and the exit from a side wind gust from the values of the measured differential pressure Dp, and generates a switching signal or characterizing these states as a function thereof appropriate decision states for further initiation.
Zur Erfassung des Einfahrens in eine oder des Ausfahrens aus einer Seitenwindböe filtert die Rechenschaltung im Steuergerät 15 die Werte der berechneten Windseitenkraft FW,k oder die erfaßten Werte des Differenzdrucks Dp mit einem Tiefpaß (gefilterte Windseitenkraftwerte FWf,k), beispielsweise entsprechend einem PT₁ Algorithmus oder mittels eines entsprechend wirkenden Tiefpaßfilters und bildet die DifferenzTo detect entry into or exit from a side wind gust, the arithmetic circuit in control unit 15 filters the values of the calculated wind side force F W, k or the detected values of differential pressure Dp with a low-pass filter (filtered wind side force values F Wf, k ), for example in accordance with a PT 1 Algorithm or by means of an appropriately acting low-pass filter and forms the difference
DFWf = | FWf,k | - | FWf,k-1 |DF Wf = | F Wf, k | - | F Wf, k-1 |
der Beträge der zum augenblicklichen Zeitpunkt (Rechendurchlauf k) und zum Zeitpunkt der letzten Berechnung (Rechendurchlauf k-1) bestimmten gefilterten Windseitenkraftwerte |FWf,k-1|.the amounts of the filtered wind force values | F Wf, k-1 | determined at the current time (calculation run k) and at the time of the last calculation (calculation run k-1).
Die Rechenschaltung vergleicht die Differenz DFWf mit einem windseitenkraftabhängigen Schwellwert -Schw*|FWf,k-1| und erkennt ein Einfahren in die Seitenwindböe, sofern die Differenz DFWf der gefilterten Windseitenkraftwerte größer als der windseitenkraftabhängige Schwellwert ist:The arithmetic circuit compares the difference DF Wf with a threshold value -Schw * | F Wf, k-1 | and detects entry into the side wind gust, provided the difference DF Wf of the filtered wind force values is greater than the threshold value dependent on the wind force:
DFWf < -Schw * | FWf,k-1 |.DF Wf <-Schw * | F Wf, k-1 |.
Ein Ausfahren aus der Seitenwindböe wird von der Rechenschaltung 15 erkannt, sofern die Differenz DFWf der gefilterten Windseitenkraftwerte kleiner als der windseitenkraftabhängige Schwellwert ist:Extending from the side wind gust is recognized by the arithmetic circuit 15 , provided the difference DF Wf of the filtered wind side force values is smaller than the threshold value dependent on the wind side force:
DFWf<-Schw * | FWf,k-1 |.DF Wf <-Schw * | F Wf, k-1 |.
Die Tiefpaßfilterung der Windseitenkraftwerte FWf erfolgt vorzugsweise mit einer Eckfrequenz im Bereich von ca. 0,2 Hz.The low-pass filtering of the wind side force values F Wf is preferably carried out with a corner frequency in the range of approximately 0.2 Hz.
Mit den so gewonnenen Windseitenkraftwerten und dem Schaltsignal oder dem Entscheidungszustand kann somit die Minimierung des Seitenwindeinflusses auf das Fahrverhalten eines Fahrzeugs betrieben werden.With the wind side force values obtained in this way and the switching signal or the Decision state can thus minimize the influence of cross winds the driving behavior of a vehicle are operated.
Zum besseren Verständnis der Wirkung des Seitenwinds auf das Fahrzeug und der Wirkungsweise des Verfahrens bzw. der Vorrichtung werden zunächst an Hand der Fig. 1 die physikalischen Zusammenhänge zwischen Seitenwind und Fahrzeug näher erläutert.For a better understanding of the effect of the cross wind on the vehicle and the mode of operation of the method or the device, the physical relationships between cross wind and vehicle are first explained in more detail with reference to FIG. 1.
Als Ausgangsgleichungen für den Fall der Hinterradansteuerung werden das Kräftegleichgewicht in Fahrzeugquerrichtung und das Momentengleichgewicht um eine Fahrzeughochachse durch den Schwerpunkt S des Fahrzeugs 1 formuliert. Diese zwei Gleichungen werden aufgestellt für die Randbedingungen: Vorderachslenkwinkel deltav = 0, Hinterachslenkwinkel deltah ≠ 0.The equations of force in the transverse direction of the vehicle and the equilibrium of moments about a vertical axis of the vehicle through the center of gravity S of the vehicle 1 are formulated as output equations for the case of the rear wheel control. These two equations are set up for the boundary conditions: front axle steering angle delta v = 0, rear axle steering angle delta h ≠ 0.
Die Kräftegleichung quer zur Fahrtrichtung mit den Bezeichnungen in der Fig. 1 lautet:The equation of forces transverse to the direction of travel with the designations in FIG. 1 is:
m * v * (dny/dt + dbeta/dt) = Fyv + Fyh - FW, (Gl. 2)m * v * (dny / dt + dbeta / dt) = F yv + F yh - F W , (Eq. 2)
mit:
m Masse des Fahrzeugs,
v Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs,
ny Kurswinkel (Drehung des Fahrzeugs um den Schwerpunkt S),
dny/dt Kurswinkelgeschwindigkeit (zeitliche Änderung des Kurswinkels),
beta Schwimmwinkel (Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse und der
momentanen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs,
dbeta/dt Schwimmwinkelgeschwindigkeit (zeitliche Änderung des
Schwimmwinkels),
Fyv Seitenkraft an der ersten Achse 2 (Vorderachse),
Fyh Seitenkraft an der zweiten Achse 6 (Hinterachse),
FW Windseitenkraft.With:
m mass of the vehicle,
v vehicle speed,
ny course angle (rotation of the vehicle around the center of gravity S),
dny / dt course angle speed (change over time of the course angle),
beta float angle (angle between the vehicle's longitudinal axis and the current direction of movement of the vehicle,
dbeta / dt float angle speed (temporal change of the float angle),
F yv lateral force on the first axle 2 (front axle),
F yh lateral force on the second axle 6 (rear axle),
F W wind side force.
Die Momentengleichung um die Hochachse im Fahrzeugschwerpunkt S kann angesetzt werden zu:The moment equation around the vertical axis in the center of gravity S can are set to:
MG = Jz * d²ny/dt² = lv * Fyv - lh * Fyh + (lw - lv) * FW, (Gl. 3)M G = J z * d²ny / dt² = l v * F yv - l h * F yh + (l w - l v ) * F W , (Eq. 3)
mit:
MG Giermoment im Schwerpunkt des Fahrzeugs,
Jz Trägheitsmoment des Fahrzeugs um die durch den Schwerpunkt
verlaufende Hochachse,
d²ny/dt² Kurswinkelbeschleunigung,
lv Abstand der ersten Achse 2 (Vorderachse) zum Schwerpunkt S,
lh Abstand der zweiten Achse 6 (Hinterachse) zum Schwerpunkt S,
lW Abstand der ersten Achse 2 zum resultierenden Windangriffspunkt
(Druckpunkt) D.With:
M G yaw moment in the center of gravity of the vehicle,
J z moment of inertia of the vehicle around the vertical axis passing through the center of gravity,
d²ny / dt² course angular acceleration,
l v distance of the first axis 2 (front axis) to the center of gravity S,
l h distance of the second axle 6 (rear axle) to the center of gravity S,
l W distance of the first axis 2 to the resulting wind attack point (pressure point) D.
Unter der Voraussetzung, daß die Seitenkräfte Fyv und Fyh linear mit den zugehörigen Schräglaufwinkeln betav und betah wachsen, ergibt sich:Assuming that the lateral forces F yv and F yh grow linearly with the associated slip angles beta v and beta h , the following results:
Fyv = cv * betav, (Gl. 4)F yv = c v * beta v , (Eq. 4)
mit:
cv Schräglaufsteifigkeit an der ersten Achse 2,
betav Schräglaufwinkel (Winkel zwischen Felgenebene und
Bewegungsrichtung des Rads) an der ersten Achse 2,
undWith:
c v slip resistance on the first axis 2 ,
beta v slip angle (angle between the rim plane and the direction of movement of the wheel) on the first axis 2 , and
Fyh = ch * betah, (Gl. 5)F yh = c h * beta h , (Eq. 5)
mit:
ch Schräglaufsteifigkeit an der zweiten Achse 6,
betah Schräglaufwinkel (Winkel zwischen Felgenebene und
Bewegungsrichtung des Rads) an der zweiten Achse 6.With:
c h slip resistance on the second axis 6 ,
beta h slip angle (angle between the rim plane and the direction of movement of the wheel) on the second axis 6 .
Der Kurswinkel ny berechnet sich zu ny=beta+psi.The course angle ny is calculated as ny = beta + psi.
Unter Voraussetzung kleiner Winkel ergeben sich die Schräglaufwinkel betav und betah zu:Assuming small angles, the slip angles beta v and beta h result in:
betav = - beta - (lv * (dny/dt)/v). (Gl. 6)beta v = - beta - (l v * (dny / dt) / v). (Eq. 6)
betah = - beta + (lh * (dny/dt))/v + deltah. (Gl. 7)beta h = - beta + (l h * (dny / dt)) / v + delta h . (Eq. 7)
Erfindungsgemäß wird nun an der zweiten Achse 6 ein Zusatzlenkwinkel delta derart aufgebracht, daß die durch die Windseitenkraft FW bewirkte Kurswinkeländerung (Kurswinkelgeschwindigkeit dny/dt und Kurswinkelbeschleunigung d2ny/dt2) des Fahrzeugs gegen Null geht (dny/dt --<, d2ny/dt2 --<0). Da an der zweiten Achse 6 kein weiterer Lenkwinkel aufgebracht werden soll, insbesondere die zweite Achse 6 vom Fahrer nicht beeinflußt ist, entspricht der mittels des Stellgliedes 11 eingestellte Hinterachslenkwinkel dem Zusatzlenkwinkel: deltah = deltaz.According to the invention, an additional steering angle delta is now applied to the second axle 6 such that the course angle change (course angle speed dny / dt and course angle acceleration d 2 ny / dt 2 ) of the vehicle caused by the windward side force F W approaches zero (dny / dt - <, d 2 ny / dt 2 - <0). Since no additional steering angle to be applied to the second axis 6, in particular the second axis 6 is not influenced by the driver, the adjusted means of the actuator 11 corresponds to the rear axle additional steering angle: delta = delta h z.
Durch Reduzieren der Gleichungen bleibt eine Differentialgleichung übrig, die als zeitlich veränderliche Größen nur noch die Windseitenkraft FW und den Hinterachslenkwinkel deltah enthält:By reducing the equations, a differential equation remains that only contains the wind side force F W and the rear axle steering angle delta h as time-variable variables:
deltah + T₁ * (ddeltah/dt) + T₂ * (d²deltah/dt²) = Vk * (FW + TD1 * (dFw/dt) + TD2 * (d²Fw/dt²)), (Gl. 8)delta h + T₁ * (ddelta h / dt) + T₂ * (d²delta h / dt²) = V k * (F W + T D1 * (dF w / dt) + T D2 * (d²F w / dt²)), ( Eq. 8)
mit:
ddeltah/dt Hinterachslenkwinkelgeschwindigkeit (zeitliche Ableitung des
Hinterachslenkwinkels deltah),
d²deltah/dt² Hinterachslenkwinkelbeschleunigung (zweite zeitliche Ableitung
des Hinterachslenkwinkels deltah),
T₁, T₂, TD1, TD2, Vk fahrzeugspezifischen Größen.With:
ddelta h / dt rear axle steering angle speed (time derivative of the rear axle steering angle delta h ),
d²delta h / dt² rear axle steering angle acceleration (second time derivative of the rear axle steering angle delta h ),
T₁, T₂, T D1 , T D2 , V k vehicle-specific sizes.
Aus dieser Gleichung ist somit der einzustellende Hinterachslenkwinkel deltah ermittelbar. Da das Steuergerät 15 vorzugsweise auf der Basis eines Digitalrechners realisiert werden soll, welcher aus Aufwands- und auch aus Kostengründen eine vertretbare Rechenleistung aufweisen soll, wird der einzustellende Hinterachslenkwinkel deltah mittels des Digitalrechners numerisch bestimmt, wozu die Differentialquotienten für den Hinterachswinkel ddeltah/dt und dFw/dt durch die DifferenzenquotientenThe rear axle steering angle delta h to be set can thus be determined from this equation. Since the control device 15 is preferably to be implemented on the basis of a digital computer, which should have a reasonable computing power for reasons of effort and cost, the rear axle steering angle delta h to be set is numerically determined by means of the digital computer, for which purpose the differential quotients for the rear axle angle ddelta h / dt and dF w / dt by the difference quotients
mit:
Ddeltah,k/Dt Differenzenquotient des Hinterachslenkwinkels beim
augenblicklichen (k-ten) Berechnungsschritt,
Dt Zeitinkrement bei der Berechnung des Differenzenquotienten
(Zeit zwischen zwei Iterationsschritten),
deltah,k Hinterachslenkwinkel zum Zeitpunkt des augenblicklichen (k-ten)
Berechnungsschritts,
deltah,k-1 Hinterachslenkwinkel zum Zeitpunkt der letzten Berechnung,
(k-1)-ter Berechnungsschritt,
deltah,k-2 Hinterachslenkwinkel zum Zeitpunkt der letzten Berechnung,
(k-2)-ter Berechnungsschritt,
undWith:
Ddelta h, k / Dt difference quotient of the rear axle steering angle at the current (k-th) calculation step,
Dt time increment when calculating the difference quotient (time between two iteration steps),
delta h, k rear axle steering angle at the time of the current (kth) calculation step,
delta h, k-1 rear axle steering angle at the time of the last calculation, (k-1) th calculation step,
delta h, k-2 rear axle steering angle at the time of the last calculation, (k-2) th calculation step, and
mit:
DFW,k Differenzenquotient der Windseitenkraft zum Zeitpunkt des
augenblicklichen (k-ten) Berechnungsschritts.
FW,k Windseitenkraft zum Zeitpunkt des augenblicklichen (k-ten)
Berechnungsschritts,
FW,k-1 Windseitenkraft zum Zeitpunkt der letzten Berechnung,
FW,k-2 Windseitenkraft zum Zeitpunkt der vorletzten BerechnungWith:
DF W, k difference quotient of the wind side force at the time of the current (kth) calculation step.
F W, k wind side force at the time of the current (kth) calculation step,
F W, k-1 wind side force at the time of the last calculation,
F W, k-2 wind side force at the time of the penultimate calculation
ersetzt werden. Der nunmehr durch das Steuergerät 15 einzustellende Hinterachslenkwinkel deltah ergibt sich im k-ten Rechendurchlauf im Zeitintervall Dt (Berechnungszeitraum oder Programmdurchlaufzeit) zu:be replaced. The rear axle steering angle delta h now to be set by the control unit 15 results in the kth calculation run in the time interval Dt (calculation period or program run time):
deltaz,k = * deltaz,k-1 - T₂ * deltaz,k-2 + Vk ((DT² + TD₁ * DT + TD2) *
* FW,k - (TD1 * DT + 2TD2) * FW,k-1 + TD2 * FW,k-2)/(DT² + T₁ * DT + T₂) (Gl. 11)delta z, k = * delta z, k-1 - T₂ * delta z, k-2 + V k ((DT² + TD₁ * DT + T D2 ) *
* F W, k - (T D1 * DT + 2T D2 ) * F W, k-1 + T D2 * F W, k-2 ) / (DT² + T₁ * DT + T₂) (Eq. 11)
mit:
T₁, T₂, TD1, TD2 und Vk: Koeffizienten für Vorder- bzw. Hinterachssteuerung,
deltaz,k: Zusatzlenkwinkel zum augenblicklichen Zeitpunkt,
deltaz,k-1: Zusatzlenkwinkel zum Zeitpunkt der letzten Berechnung,
deltaz,k-2: Zusatzlenkwinkel zum Zeitpunkt der vorletzten Berechnung,
FW,k: Windseitenkraft zum augenblicklichen Zeitpunkt,
FW,k-1: Windseitenkraft zum Zeitpunkt der letzten Berechnung,
FW,k-2: Windseitenkraft zum Zeitpunkt der vorletzten Berechnung,
DT: Zeitschritt zwischen den einzelnen Iterationen.With:
T₁, T₂, T D1 , T D2 and V k : coefficients for front and rear axle control,
delta z, k : additional steering angle at the current time,
delta z, k-1 : additional steering angle at the time of the last calculation,
delta z, k-2 : additional steering angle at the time of the penultimate calculation,
F W, k : wind side force at the current time,
F W, k-1 : wind side force at the time of the last calculation,
F W, k-2 : wind side force at the time of the penultimate calculation,
DT: time step between the individual iterations.
Diese Gleichung gilt jedoch nur für ein Linearmodell und wenn das Fahrzeug in seiner gesamten Länge vom Seitenwind getroffen wird.However, this equation only applies to a linear model and when the vehicle is in its entire length is hit by the cross wind.
Fahrdynamik-Simulationsberechnungen zeigen, daß die Störung durch einen Seitenwindimpuls aufgrund von Nichtlinearitäten bei ansteigendem Seitenwind anders auszuregeln ist als bei abfallendem Seitenwind. Zusätzlich ist beim Durchfahren einer Windböe die Anströmung des Fahrzeuges kurzzeitig stark instationär.Driving dynamics simulation calculations show that the disturbance is caused by a Cross wind pulse due to non-linearities with increasing cross wind to be regulated differently than with falling crosswinds. In addition, the Driving through a gust of wind briefly strong the inflow of the vehicle transient.
Aus diesem Grund müssen diese Zustände erkannt und mit unterschiedlichen Hinterachslenkwinkelreaktionen kompensiert werden. Dazu werden die über Gleichung 11 oder 12 einzustellenden Hinterachslenkwinkel je nach Zustand mit unterschiedlichen Parametersätzen T1,Ein, T2,Ein, TD1,Ein, TD2,Ein oder T1,Aus, T2,Aus, TD1,Aus, TD2,Aus berechnet.For this reason, these conditions must be recognized and compensated for with different rear axle steering angle reactions. For this purpose, the rear axle steering angle to be set via equation 11 or 12, depending on the state, with different parameter sets T 1, On , T 2, On , T D1, On , T D2, On or T 1, Off , T 2, Off , T D1, Off , T D2, calculated from.
Die durch ein PDT2-Verhalten beschriebene Reaktion des Achslenkwinkels auf eine Windseitenkraftanregung ist bei hoher Fahrgeschwindigkeit und mit den hier gültigen fahrzeugspezifischen Konstanten nach maximal 2 Sekunden abgeschlossen. Während dieser Zeit muß der zu Beginn der Anregung geladene Parametersatz im Rechenalgorithmus wirksam bleiben.The reaction of the axle steering angle to a wind-side force excitation described by a PDT 2 behavior is completed after a maximum of 2 seconds at high driving speed and with the vehicle-specific constants valid here. During this time, the parameter set loaded at the start of the excitation must remain effective in the calculation algorithm.
Zur Erfassung des Einfahrens in eine und des Ausfahrens aus einer Seitenwindböe werden die Werte der berechneten Windseitenkraft FW, k oder die erfaßten Werte des Differenzdrucks Dp, wie weiter oben beschrieben, mit einem Tiefpaß gefiltert (gefilterte Windseitenkraftwerte FWf, k) und die Differenz der Beträge der zum augenblicklichen Zeitpunkt (Rechenschritt k) und zum Zeitpunkt der letzten Berechnung (Rechenschritt k-1) bestimmten gefilterten Windseitenkraftwerte |FWf,k|, |FWf,k-1| gebildet und mit einem windseitenkraftabhängigen Schwellwert -Schw*|FWf,k-1| verglichen, wobei das Einfahren in die Seitenwindböe erkannt wird, sofern die DifferenzTo record entry into and exit from a side wind gust, the values of the calculated wind side force F W, k or the recorded values of the differential pressure Dp, as described above, are filtered with a low-pass filter (filtered wind side force values F Wf, k ) and the difference the amounts of the filtered wind force values | F Wf, k |, | F Wf, k-1 | determined at the current point in time (calculation step k) and at the time of the last calculation (calculation step k-1) formed and with a threshold value dependent on the wind force - Schw * | F Wf, k-1 | compared, the entry into the cross wind gust is detected, provided the difference
DFWf = | FWf,k | - | FWf,k-1 |DF Wf = | F Wf, k | - | F Wf, k-1 |
der gefilterten Windseitenkraftwerte größer als der windseitenkraftabhängige Schwellwert ist: DFWf<-Schw*|FWf,k-1|. the filtered wind force values are greater than the threshold value dependent on the wind force: DF Wf <-Schw * | F Wf, k-1 |.
Das Ausfahren aus der Seitenwindböe wird erkannt, sofern die Differenz DFWf=|FWf,k|-|FWf,k-1| der gefilterten Windseitenkraftwerte kleiner als der windseitenkraftabhängige Schwellwert ist: DFWf<-Schw*|FWf,k-1|.Extending from the side wind gust is recognized if the difference DF Wf = | F Wf, k | - | F Wf, k-1 | of the filtered wind force values is smaller than the threshold value dependent on wind force: DF Wf <-Schw * | F Wf, k-1 |.
In Fig. 3 ist ein Diagramm zur Bestimmung des Hinterachslenkwinkels gezeigt. Auf der Basis dieses Flußdiagramms kann ein entsprechendes Unterprogramm erstellt und beispielsweise in ein Stellprogramm für eine Hinterachslenkung eingebunden werden.In Fig. 3 a diagram is shown for determining the Hinterachslenkwinkels. On the basis of this flow chart, a corresponding subroutine can be created and, for example, integrated into an actuation program for a rear axle steering.
Nach dem Programmstart, 27, werden zunächst die Eingangsgrößen Differenzdruck Dp und Fahrgeschwindigkeit v ermittelt, 28. Nach Bestimmung der Windseitenkraft FW aus dem Differenzdruck Dp und einem Proportionalitätsfaktor Kp, 29, werden die Windseitenkraftwerte FW mittels eines PT1- Algorithmus mit einer Glättungskonstante GF exponentiell geglättet, 30, und die Differenz DFWf berechnet, 31.After the program start, 27 , the input variables differential pressure Dp and vehicle speed v are first determined, 28 . After determining the wind side force F W from the differential pressure Dp and a proportionality factor K p , 29 , the wind side force values F W are smoothed exponentially using a PT 1 algorithm with a smoothing constant GF, 30 , and the difference DF Wf is calculated, 31 .
Es wird geprüft, ob die Differenz der Windseitenkraftwerte DFWf größer als der windseitenkraftabhängige Schwellwert -Schw*|FWf,k-1| ist, 33. Ist dies der Fall, so werden die Parameter zur Bestimmung der Gleichung 11 auf den Parametersatz für Einfahrt in eine Seitenwindböe (TD1:=TD1,Ein; TD2:=TD2,Ein; T₁:=T1,Ein; T₂:=T2,Ein) gesetzt, 34 und der Hinterachswinkel gemäß Gleichung (Gl. 11) bestimmt, 35 und das Programm beendet, 36.It is checked whether the difference between the wind side force values DF Wf is greater than the wind value force-dependent threshold value -Schw * | F Wf, k-1 | is, 33 . If this is the case, the parameters for determining equation 11 on the parameter set for entry into a side wind gust (T D1 : = T D1, on ; T D2 : = T D2, on ; T₁: = T 1, on ; T₂ : = T 2, On ) set, 34 and the rear axle angle determined according to equation (Eq. 11), 35 and the program ended, 36 .
Ist die Bedingung 33 nicht erfüllt, so wird der Parametersatz zur Bestimmung des Hinterachslenkwinkels deltah auf den Parametersatz für Ausfahrt des Fahrzeugs aus der Seitenwindböe (TD1:=TD1,Aus; TD2:=TD2,Aus; T₁:=T1,Aus; T₂:=T2,Aus) gesetzt und wiederum mit dem Programmschritt 35 fortgefahren.If condition 33 is not met, the parameter set for determining the rear axle steering angle delta h is set to the parameter set for the vehicle to exit the side wind gust (T D1 : = T D1, Off ; T D2 : = T D2, Off ; T₁: = T 1, off ; T₂: = T 2, off ) is set and again continued with program step 35.
Der exponentielle Glättungsfaktor GF und der Schwellenfaktor Schw werden so gewählt, daß der jeweils andere Parametersatz erst dann geladen wird, wenn eine signifikante Windseitenkraftänderung anliegt, die größer als diejenige ist, die durch hochfrequente Turbulenzen in Windböen hervorgerufen wird.The exponential smoothing factor GF and the threshold factor Schw become like this chosen that the other parameter set is only loaded when there is a significant wind force change greater than that which is caused by high-frequency turbulence in wind gusts.
Der exponentielle Glättungsfaktor GF bestimmt die Tiefpaßgrenzfrequenz f₀ und wird mitThe exponential smoothing factor GF determines the low-pass cut-off frequency f₀ and will with
GF = 1 - exp (-2π * f₀ * DT) (Gl. 12)GF = 1 - exp (-2π * f₀ * DT) (Eq. 12)
berechnet, wobei DT das Zeitintervall zwischen (k-1)-tem und k-tem Rechenschritt ist.calculated, where DT is the time interval between (k-1) -th and k-tem Arithmetic step.
In Fig. 4 ist die Hinterachslenkwinkelreaktion beim Durchfahren einer Seitenwindböe gezeigt. Das Fahrzeug durchfährt hierbei zwischen den Zeitpunkten te und ta die Seitenwindböe 42.In FIG. 4, the Hinterachslenkwinkelreaktion shown when driving through a side wind. The vehicle traverses the side wind gust 42 between times t e and t a .
Wird der Hinterachslenkwinkel deltah entsprechend dem Verfahren gesteuert, so bleibt die Kurswinkelgeschwindigkeit dny/dt = d(beta + psi)/dt während des Durchfahrens der Seitenwindböe 42 nahezu null. Der Hinterachslenkwinkel deltah wird hierbei derart gesteuert, daß er den sich sprungförmig ändernden Windseitenkraftwerten entsprechend dem Verhalten eines PDT2- Glieds folgt.If the rear axle steering angle delta h is controlled in accordance with the method, the course angular velocity dny / dt = d (beta + psi) / dt remains almost zero during the passage of the side wind gust 42 . The rear axle steering angle delta h is controlled in such a way that it follows the sudden changes in wind force values according to the behavior of a PDT 2 element.
Eine Steuerung nach dem oben genannten Verfahren kann ohne Einschränkungen auch an der ersten Achse 2 eingesetzt werden. Hierzu ist das Stellglied 11 so abzuändern, daß es an der ersten Achse 2 wirkt und einem vom Fahrer eingestellten Vorderachslenkwinkel deltav den Zusatzlenkwinkel deltaz überlagert, so daß sich an der ersten Achse 2 der ein Gesamtlenkwinkel deltagv = deltav + deltaz einstellt.A control according to the above-mentioned method can also be used on the first axis 2 without restrictions. For this purpose, the actuator 11 is to be modified so that it acts on the first axle 2 and overlaps the additional steering angle delta z on a front axle steering angle delta v set by the driver, so that an overall steering angle delta gv = delta v + delta z is set on the first axle 2 .
Die Randbedingungen lauten nun: Vorderachslenkwinkel deltav ≠0 und Hinterachslenkwinkel deltah = 0.The boundary conditions are now: front axle steering angle delta v ≠ 0 and rear axle steering angle delta h = 0.
Die Gleichungen 6 und 7 nehmen dadurch folgende Form an:Equations 6 and 7 thereby take the following form:
betav = - beta - (lv * (dny/dt)/v) + deltah. (Gl. 13)beta v = - beta - (l v * (dny / dt) / v) + delta h . (Eq. 13)
betah = - beta + (lh * (dny/dt)/v). (Gl. 14)beta h = - beta + (l h * (dny / dt) / v). (Eq. 14)
Claims (22)
* FW,k - (TD1 * DT + 2TD2) * FW,k-1 + TD2 * FW,k-2)/(DT² + T₁ * DT + T₂) (Gl. 11)mit:
T₁, T₂, TD1, TD2 und Vk: Koeffizienten für Vorder- bzw. Hinterachssteuerung,
deltaz,k: Zusatzlenkwinkel zum augenblicklichen Zeitpunkt,
deltaz,k-1: Zusatzlenkwinkel zum Zeitpunkt der letzten Berechnung,
deltaz,k-2: Zusatzlenkwinkel zum Zeitpunkt der vorletzten Berechnung,
FW,k: Windseitenkraft zum augenblicklichen Zeitpunkt,
FW,k-1: Windseitenkraft zum Zeitpunkt der letzten Berechnung,
FW,k-2: Windseitenkraft zum Zeitpunkt der vorletzten Berechnung,
DT: Zeitschritt zwischen den einzelnen Iterationen.1. Method for minimizing the influence of cross winds on the driving behavior of an at least two-axle vehicle ( 1 ) which can be steered arbitrarily by a vehicle driver, pressure points ( 18 , 19 ) on the sides of the vehicle ( 1 ) for measuring the air pressure present in the area of the body shell are arranged, and by means of an actuator ( 11 , 12 ) responsive to the differential pressure (Dp) between the pressure decrease points ( 18 , 19 ) on both sides of the vehicle on an axis directed against the influence of the cross wind, and in which in addition by means of the actuator ( 11 , 12 ) an additional steering angle (delta z ) is set on an axle in such a way that the course angle change (course angle speed dny /) caused by the wind pressure (F W ) acting on the vehicle ( 1 ) from the measured differential pressure (Dp) dt, course angular acceleration d 2 ny / dt 2 ) of the vehicle ( 1 ) against Zero goes (dny / dt - <0, d 2 ny / dt 2 - <0), characterized in that the additional steering angle (delta z ) to be set by loosening the equation of motion of the vehicle ( 1 ) by the by the Center of gravity of the vehicle ( 1 ) vertical axis (yaw momentum equilibrium) resulting differential equation of the dynamic driving single-track linear model, with course change (course angular velocity dny / dt, course angular acceleration d 2 ny / dt 2 ) equal to zero (dny / dt = 0, d²ny / dt² = 0) and wind side force (F W = K p * Dp; K p : proportionality factor) proportional to the pressure difference (Dp) is determined in such a way that the additional steering angle (delta z ) to be set is numerically determined by means of a digital computer ( 15 ), the additional steering angle to be set (delta z , delta z, k ) im kth arithmetic cycle in the time interval (Dt) results in: delta z, k = * delta z, k-1 - T₂ * delta z, k-2 + V k ((DT² + TD₁ * DT + T D2 ) *
* F W, k - (T D1 * DT + 2T D2 ) * F W, k-1 + T D2 * F W, k-2 ) / (DT² + T₁ * DT + T₂) (Eq. 11) with:
T₁, T₂, T D1 , T D2 and V k : coefficients for front and rear axle control,
delta z, k : additional steering angle at the current time,
delta z, k-1 : additional steering angle at the time of the last calculation,
delta z, k-2 : additional steering angle at the time of the penultimate calculation,
F W, k : wind side force at the current time,
F W, k-1 : wind side force at the time of the last calculation,
F W, k-2 : wind side force at the time of the penultimate calculation,
DT: time step between the individual iterations.
* FW,k - (TD1 * DT + 2TD2) * FW,k-1 + TD2 * FW,k-2)/(DT² + T₁ * DT + T₂) (Gl. 11)mit:
T₁, T₂, TD1, TD2 und Vk: Koeffizienten für Vorder- bzw. Hinterachssteuerung,
deltaz,k: Zusatzlenkwinkel zum augenblicklichen Zeitpunkt,
deltaz,k-1: Zusatzlenkwinkel zum Zeitpunkt der letzten Berechnung,
deltaz,k-2: Zusatzlenkwinkel zum Zeitpunkt der vorletzten Berechnung,
FW,k: Windseitenkraft zum augenblicklichen Zeitpunkt,
FW,k-1: Windseitenkraft zum Zeitpunkt der letzten Berechnung,
FW,k-2: Windseitenkraft zum Zeitpunkt der vorletzten Berechnung,
DT: Zeitschritt zwischen den einzelnen Iterationen.12. Device for minimizing the influence of cross winds on the driving behavior of an at least two-axle vehicle ( 1 ) which can be steered arbitrarily by a vehicle driver, pressure points ( 18 , 19 ) on the sides of the vehicle ( 1 ) for measuring the air pressure present in the area of the body shell are arranged, and an actuator ( 11, 12 ) responsive to the differential pressure (Dp) between the pressure decrease points ( 18 , 19 ) on both sides of the vehicle on one axis (second axis 6 ) produces steering movements directed against the influence of the cross wind, and in which a control unit ( 15 ) sets the actuator ( 11 , 12 ) for the steering angle on the axle (second axle 6 , rear axle steering angle delta h ) in such a way that the pressure determined by the differential pressure (Dp) determined by measurement using a differential pressure sensor ( 22 ) Vehicle side wind force (F W ) caused course change (course angle speed dny / dt, course angle acceleration d 2 ny / dt 2 ) of the vehicle approaches zero (dny / dt - <0, d 2 ny / dt 2 - <0), characterized in that the control device ( 15 ) is constructed by means of a digital computer , which determines the additional steering angle (delta z ) to be set: delta z, k = * delta z, k-1 - T₂ * delta z, k-2 + V k ((DT² + TD₁ * DT + T D2 ) *
* F W, k - (T D1 * DT + 2T D2 ) * F W, k-1 + T D2 * F W, k-2 ) / (DT² + T₁ * DT + T₂) (Eq. 11) with:
T₁, T₂, T D1 , T D2 and V k : coefficients for front and rear axle control,
delta z, k : additional steering angle at the current time,
delta z, k-1 : additional steering angle at the time of the last calculation,
delta z, k-2 : additional steering angle at the time of the penultimate calculation,
F W, k : wind side force at the current time,
F W, k-1 : wind side force at the time of the last calculation,
F W, k-2 : wind side force at the time of the penultimate calculation,
DT: time step between the individual iterations.
- - ein Einfahren in die Seitenwindböe (42) erkennt, sofern die Differenz (DFWf=|FWf,k|-|FWf,k-1|) der gefilterten Windseitenkraftwerte größer als der windseitenkraftabhängige Schwellwert ist (DFWf<-Schw*|FWf,k-1|) und
- - ein Ausfahren aus der Seitenwindböe (42) erkennt, sofern die Differenz (DFWf=|FWf,k|-|FWf,k-1|) der gefilterten Windseitenkraftwerte kleiner als der windseitenkraftabhängige Schwellwert ist (DFWf<-Schw*|FWf,k-1|).
- - Entry into the side wind gust ( 42 ) detects if the difference (DF Wf = | F Wf, k | - | F Wf, k-1 |) of the filtered wind force values is greater than the threshold value dependent on the wind force (DF Wf <-Schw * | F Wf, k-1 |) and
- - Extending from the side wind gust ( 42 ) detects if the difference (DF Wf = | F Wf, k | - | F Wf, k-1 |) of the filtered wind force values is smaller than the threshold value dependent on wind force (DF Wf <-Schw * | F Wf, k-1 |).
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19914127727 DE4127727A1 (en) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | Minimising side-wind effect on motor vehicle - using frontal corner aerodynamic pressure measurements and computation minimising steering angle deviations for both front and rear wheels |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8320 | Willingness to grant licenses declared (paragraph 23) | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |