DE4410361A1 - Travel stabilising system for road vehicle - Google Patents

Travel stabilising system for road vehicle

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DE4410361A1 DE19944410361 DE4410361A DE4410361A1 DE 4410361 A1 DE4410361 A1 DE 4410361A1 DE 19944410361 DE19944410361 DE 19944410361 DE 4410361 A DE4410361 A DE 4410361A DE 4410361 A1 DE4410361 A1 DE 4410361A1
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
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    • B62D6/04Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to forces disturbing the intended course of the vehicle, e.g. forces acting transversely to the direction of vehicle travel

Abstract

The actuator (102) initiating value is dependent upon at least one value representing the yaw angle, the yaw angle velocity and acceleration. These values are measured or calculated from measurements. A hydraulic servo system can amplify the steering wheel (101) torque (ML) using a working cylinder contg. a piston coupled to a toothed rod working with a tie bar to operate the steerable front axle.

Description

Stand der TechnikState of the art

Das Geradeauslaufverhalten selbst teurer Automobile ist oft schlecht. Insbesondere bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten können auch kleine, von außen kommende Störungen, lästige und fahrsicherheitskritische Drehbewegungen um die Fahrzeughochachse (Gierbewegungen) verursachen. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten sind beispielsweise seitlich angreifende Windböen gefährlich.The straight running behavior of even expensive automobiles is often bad. Especially at medium speeds can also be small, annoying and annoying from outside Rotational movements critical to driving safety around the vertical axis of the vehicle Cause (yaw movements). At high speeds wind gusts attacking from the side, for example, are dangerous.

Bei Kurvenfahrt verhalten sich viele Fahrzeugtypen ordentlich, wenn das Steuerungsverhalten der Auslegung gemäß ist, z. B. neu­ tral. Bekanntlich gibt es aber viele Gründe für ein im prakti­ schen Fahrbetrieb abweichendes Lenkverhalten, nämlich über­ steuerndes oder untersteuerndes Verhalten. Ein einfacher Grund hierfür ist beispielsweise eine unterschiedliche Beladung des Fahrzeugs, die zu einer veränderten Achslastverteilung führt und damit zu einem anderen Steuerungsverhalten.Many types of vehicle behave properly when cornering, if the control behavior is in accordance with the design, e.g. B. new tral. As you know, there are many reasons for an im practi steering operation deviating steering behavior, namely over controlling or understeering behavior. An easy reason this is, for example, a different loading of the Vehicle that leads to a changed axle load distribution and to a different control behavior.

In der DE-OS 40 31 316 wird eine motorbetriebene Servolenkung beschrieben, die zusätzlich zu dem vom Fahrer induzierten Lenk­ anteil mit einem weiteren Lenkanteil beaufschlagt wird, um die Bewegung des Fahrzeugs, insbesondere die des Fahrzeugaufbaus derart zu beeinflussen, daß die Fahrsicherheit und/oder der Fahrkomfort verbessert wird.In DE-OS 40 31 316 a motor-operated power steering  described, in addition to the driver-induced steering portion is acted upon by a further steering portion to the Movement of the vehicle, especially that of the vehicle body to influence such that driving safety and / or Driving comfort is improved.

In der GB 1,414,206 wird ein Servolenksystem vorgestellt, bei dem die Lenkkraft des Fahrers durch ein hydraulisches System un­ terstützt wird, und bei dem die Lenkradwinkelgeschwindigkeit des vom Fahrer betätigten Lenkrades mit einer Winkelgeschwindigkeit eines Elektromotors überlagert wird. Der Elektromotor wird dabei durch ein Hilfssystem gesteuert, das Fahrzeugbewegungen wie Seitenkräfte, die durch Seitenwind verursacht werden, sensiert.A power steering system is presented in GB 1,414,206, at which the driver's steering force through a hydraulic system un is supported, and in which the steering wheel angular velocity of the steering wheel operated by the driver at an angular velocity an electric motor is superimposed. The electric motor is doing this controlled by an auxiliary system that like vehicle movements Lateral forces caused by cross winds are sensed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Fahrstabilität durch einen geregelten, überlagerten Eingriff an der Lenkung zu verbessern. Der Aufwand hierbei, insbesondere durch die Regler­ software, soll aber in verträglichen Grenzen bleiben.The object of the present invention is to improve driving stability through a controlled, overlapping intervention on the steering improve. The effort involved, especially through the controller software, but should remain within acceptable limits.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche 1, 13 und 16 gelöst.This task is accomplished through the combination of features of the claims 1, 13 and 16 solved.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei dem erfindungsgemäßen System zur Stabilisierung des Fahrver­ haltens nicht schienengebundener Fahrzeuge wird wenigstens ein Aktuator zur Betätigung wenigstens einer lenkbar ausgelegten Fahrzeugachse angesteuert. Hierzu wird zur Beaufschlagung des Aktuators wenigstens eine vom aktuellen Fahrzustand des Fahr­ zeugs abhängige Lenkgröße ermittelt, die abhängig ist von wenig­ stens einer den Gierwinkel, die Gierwinkelgeschwindigkeit und die Gierwinkelbeschleunigung repräsentierenden Größe.In the system for stabilizing the drive ver holding non-rail vehicles will at least be one Actuator for actuating at least one steerable Controlled vehicle axis. For this purpose, the Actuator at least one of the current driving state of the driving determined steering variable, which is dependent on little at least one the yaw rate, the yaw rate and the quantity representing the yaw acceleration.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängige Lenkgröße weiterhin abhängig ist von Größen, die den Einschlag­ winkel eines von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkrades und die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit repräsentieren.In an advantageous embodiment of the invention is pre see that the dependent on the current driving condition of the vehicle Steering size continues to depend on sizes that impact angle of a steering wheel operated by the driver of the vehicle and represent the vehicle's longitudinal velocity.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die vom aktuellen Fahrzu­ stand des Fahrzeugs abhängige Lenkgröße abhängig ist von Größen, die die Einschlagwinkelgeschwindigkeit und/oder die Einschlag­ winkelbeschleunigung eines von dem Fahrer des Fahrzeugs betätig­ ten Lenkrades repräsentieren.It can also be provided that the current driving state of the vehicle dependent steering size depends on sizes the impact angle speed and / or the impact angular acceleration operated by the driver of the vehicle represent the steering wheel.

Die die Gierbewegungen und/oder die Lenkradbewegungen repräsen­ tierenden Größen können gemessen oder aus Messungen errechnet werden. Vorteilhafterweise wird bzw. werden zur Ermittlung der die Gierbewegungen und/oder die Lenkradbewegungen repräsentie­ renden Größen der Lenkradwinkel und/oder der Gierwinkel und/oder die Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder die Gierwinkelbeschleuni­ gung gemessen.Which represent the yaw movements and / or the steering wheel movements Acting quantities can be measured or calculated from measurements become. Advantageously, the determination of the represent the yaw motions and / or the steering wheel motions sizes of the steering wheel angle and / or the yaw angle and / or the yaw rate and / or the yaw acceleration measured.

In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, daß die die Gierbewegungen und/oder die Lenkradbewegungen reprä­ sentierenden Größen zur Ermittlung der vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängigen Lenkgröße gewichtet und additiv ver­ knüpft werden.In advantageous embodiments of the invention, that represent the yaw movements and / or the steering wheel movements sent variables to determine the current driving condition weighted and additive ver be knotted.

Durch die Wahl der Wichtung der Größe, die den Einschlagwinkel des von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkrades repräsen­ tiert, wird das Lenkverhalten (neutral, übersteuernd, unter­ steuernd) des Fahrzeugs erfindungsgemäß beeinflußt. Die Wichtung der Größe, die den Einschlagwinkel des von dem Fahrer des Fahr­ zeugs betätigten Lenkrades repräsentiert, kann dabei fest vorge­ geben sein oder abhängig von den Fahrzustand repräsentierenden und/oder beeinflussenden Größen gewählt werden.By choosing the weighting of the size, the steering angle of the steering wheel actuated by the driver of the vehicle the steering behavior (neutral, oversteering, under controlling) the vehicle according to the invention. The weighting the size that the steering angle of the driver's driving  Stuff operated steering wheel, can be pre-set be given or depending on the driving state and / or influencing variables can be selected.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der zur Betätigung wenigstens einer lenkbar ausgelegten Fahrzeug­ achse vorgesehene Aktuator mit der vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängigen Lenkgröße beaufschlagt wird. Hierbei kann die vordere Fahrzeugachse und/oder die hintere Fahrzeugachse lenkbar ausgelegt sein.In one embodiment of the invention it is provided that the for actuating at least one steerable vehicle provided with the actuator from the current driving state of the Vehicle-dependent steering size is applied. This can the front vehicle axle and / or the rear vehicle axle be steerable.

Besonders vorteilhaft ist es, daß der vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängigen Lenkgröße eine den Fahrerwunsch hin­ sichtlich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs repräsentierende Lenk­ größe überlagert wird. Hierbei kann zur Bildung der den Fahrer­ wunsch hinsichtlich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs repräsen­ tierenden Lenkgröße das von dem Fahrer des Fahrzeugs am Lenkrad des Fahrzeugs aufgebrachte Drehmoment durch eine Servounter­ stützung verstärkt werden.It is particularly advantageous that the current driving state of the vehicle-dependent steering size indicates the driver's request steering clearly representing the direction of travel of the vehicle size is superimposed. This can help form the driver Represent the request regarding the direction of travel of the vehicle steering size that the driver of the vehicle on the steering wheel of the vehicle applied torque by a servo sub support will be strengthened.

Das erfindungsgemäße System hat dabei folgende Vorteile:The system according to the invention has the following advantages:

  • - Verbesserung des Geradeauslaufs durch Ausregelung beliebiger äußerer Störungen,- Improvement of straight-ahead running by regulating any external disturbances,
  • - Verstetigung der Kurvenfahrt durch Ausregelung beliebiger äu­ ßerer Störungen,- Continuous cornering by regulating any external major disorders,
  • - Stabilisierung der Kurvenfahrt durch Annäherung des tatsäch­ lichen Steuerungsverhaltens an das auslegungsgemäße Steuerungs­ verhalten, nach Einwirkung beliebiger äußerer Störungen.- Stabilization of cornering by approximating the actual control behavior to the design control behave after exposure to any external disturbance.

Dabei ist das erfindungsgemäße System, gemessen an der komplexen Aufgabenstellung, relativ einfach ausgelegt.The system according to the invention is measured on the complex Task, relatively simple.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Servolenksystem mit wenig­ stens einem Aktuator zur Betätigung wenigstens einer lenkbar ausgelegten Fahrzeugachse. Hierbei wird die von dem Fahrer des Fahrzeugs am Lenkrad des Fahrzeugs aufgebrachte Lenkkraft durch eine Servounterstützung wählbar verstärkt. Die Verstärkung wird dabei erfindungsgemäß in Abhängigkeit von wenigstens einer vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängigen Lenkgröße ge­ wählt, wobei diese Lenkgröße abhängig ist von wenigsten einer den Gierwinkel, die Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder die Gier­ winkelbeschleunigung repräsentierenden Größe.The invention further relates to a power steering system with little at least one actuator for actuating at least one steerable designed vehicle axle. Here, the driver of the Steering force applied to the vehicle's steering wheel by the vehicle servo support selectable reinforced. The reinforcement will according to the invention depending on at least one of current driving state of the vehicle dependent steering variable ge chooses, this steering variable is dependent on at least one the yaw rate, the yaw rate and / or the yaw angular acceleration representative size.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Servolenksystems ist vorgesehen, daß die vom aktuellen Fahrzu­ stand des Fahrzeugs abhängige Lenkgröße weiterhin abhängig ist von Größen, die den Einschlagwinkel eines von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkrades und die Fahrzeuglängsgeschwindig­ keit, die Einschlagwinkelgeschwindigkeit und/oder die Einschlag­ winkelbeschleuigung des Lenkrades repräsentieren.In an advantageous embodiment of the invention Power steering system is provided that from the current Fahrzu the steering size of the vehicle is still dependent of sizes that determine the steering angle of one of the drivers of the Vehicle operated steering wheel and the vehicle longitudinal speed speed, the impact angular velocity and / or the impact represent angular acceleration of the steering wheel.

Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß dem Fahrer des Fahr­ zeugs durch eine solche Servolenkung eine verbesserte Über­ mittlung des Straßenkontakts ermöglicht wird. Dies wirkt sich selbstverständlich auch auf die Stabilisierung des Fahrverhal­ tens positiv aus.A major advantage is that the driver of the driving such an improved power steering averaging the road contact is made possible. This affects of course also on the stabilization of driving behavior tens positive.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine hydrau­ lische Lenkvorrichtung zur Ansteuerung im Rahmen des erfindungs­ gemäßen Lenksystems mit einer hydraulischen Servounterstützung, die das vom Fahrer des Fahrzeugs am Lenkrad des Fahrzeugs aufge­ brachte Drehmoment verstärkt. Hierbei wird zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Lenkradmoments in einem Arbeitszylinder ein mit der Zahnstange des Fahrzeugs verbundener erster Arbeits­ kolben mit Druckmittel beaufschlagt. Hierbei ist die Zahnstange mit der Spurstange zur Betätigung der lenkbar ausgelegten Vorderachse wirkverbunden. Der Kern der erfindungsgemäßen hydraulischen Lenkvorrichtung besteht darin, daß innerhalb des ersten Arbeitskolbens ein mit der Spurstange wirkverbundener zweiter Arbeitskolben angeordnet ist.The present invention further relates to a hydrau lical steering device for control within the scope of the Invention steering system with hydraulic power assistance, which the driver of the vehicle on the steering wheel of the vehicle  brought torque increased. To support the steering wheel torque applied by the driver in a working cylinder a first job connected to the rack of the vehicle piston pressurized. Here is the rack with the tie rod for actuating the steerable Front axle operatively connected. The essence of the invention hydraulic steering device is that within the the first working piston is connected to the tie rod second working piston is arranged.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den im folgenden zu beschreibenden Aus­ führungsbeispielen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are the Sub-claims and the Aus to be described in the following to take leadership examples.

Zeichnungdrawing

Anhand der Fig. 1, 2 und 3 wird die Erfindung anhand von Aus­ führungsbeispielen beschrieben. Die Fig. 1 und 2 zeigen dabei Blockschaltbilder von Ausführungsbeispielen der Erfindung, während die Fig. 2 eine Schemaskizze der geregelten erfindungs­ gemäßen Lenkung liefert.Referring to Figs. 1, 2 and 3, the invention is based on from exemplary embodiments described. Figs. 1 and 2 show this block diagrams of embodiments of the invention, while Fig. 2 provides a schematic sketch of the steering fiction, modern regulated.

AusführungsbeispieleEmbodiments

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung detailliert dargestellt werden.The invention is intended to be detailed using exemplary embodiments being represented.

RegelkonzeptControl concept

Mit einem geeigneten Geber (105 in der Fig. 1, 208 in der Fig. 2 bzw. 305 in der Fig. 3) wird die Drehbewegung alpha(t) des Fahrzeugs (103) um seine Hochachse gemessen. Der Drehwinkel alpha(t) um eine fahrzeugfeste Hochachse ist auch als Gierwinkel bekannt. Selbstverständlich können auch Geber für alpha′(t) oder alpha′′(t) verwendet werden; alpha(t) wird dann aus diesen Meß­ werten berechnet. Der hochgestellte Index "′" hinter einer Größe soll im folgenden die zeitlich einmal differenzierte Größe repräsentieren. Ist beispielsweise mit alpha der Gierwinkel be­ zeichnet, so soll die Größe alpha′ die Gierwinkelgeschwindigkeit und alpha′′ die Gierwinkelbeschleunigung repräsentieren. Über einen noch näher zu beschreibenden mathematisch funktionalen Zu­ sammenhang wird ein schneller Steller angesteuert, der an der Lenkung den Weg x(t) überlagert. Zur Realisierung dieses schnel­ len Stellers wird, wie in der Fig. 2 zu sehen ist, der Arbeits­ kolben 202 mit Druckmittel beaufschlagt, wodurch entsprechende Bewegungen der Spurstange 209 ermöglicht werden.The rotary movement alpha (t) of the vehicle ( 103 ) about its vertical axis is measured with a suitable encoder ( 105 in FIG. 1, 208 in FIG. 2 and 305 in FIG. 3). The angle of rotation alpha (t) about a vertical axis fixed to the vehicle is also known as the yaw angle. Of course, encoders for alpha ′ (t) or alpha ′ ′ (t) can also be used; alpha (t) is then calculated from these measured values. In the following, the superscript index "′" after a size should represent the size that has been differentiated over time. If, for example, alpha denotes the yaw angle, the quantity alpha ′ should represent the yaw rate and alpha ′ ′ the yaw acceleration. Via a mathematically functional connection to be described in more detail, a fast actuator is controlled which overlaps the path x (t) on the steering. In order to realize this fast actuator, as can be seen in FIG. 2, the working piston 202 is pressurized with pressure medium, which enables corresponding movements of the tie rod 209 .

Im folgenden sollen nun zunächst verschiedene Fahrzustände dar­ gestellt werden.In the following, different driving conditions will now be shown be put.

Es werden die Fälle A, B und C unterschieden, wobei in allen Fällen zunächst lediglich von Interesse ist, ob, wie und warum der Winkel alpha mit der fortlaufenden Zeit t sich ändert, das heißt, ob alpha′(t) gleich Null ist, oder ob alpha′(t) ungleich Null ist, nämlich ob alpha′ (t) größer als Null oder alpha′(t) kleiner als Null ist.A, B and C are distinguished, all of them First of all, it is only of interest whether, how and why the angle alpha changes with the continuous time t that means whether alpha '(t) is zero or whether alpha' (t) is not equal Is zero, namely whether alpha ′ (t) is greater than zero or alpha ′ (t) is less than zero.

Die Größe ro bezeichnet dabei den Einschlagwinkel des vom Fahrer betätigten Lenkrades 206. Diese Größe kann durch einen ge­ eigneten Geber 210 sensiert werden.The size ro denotes the steering angle of the steering wheel 206 actuated by the driver. This size can be sensed by a suitable encoder 210 .

Fall ACase A

Der Fahrer hält das Lenkrad 206 fest in einer Stellung ro, die etwa Null entspricht. Diese Stellung soll Geradeausfahrt erge­ ben, entsprechend der Absicht des Fahrers. Beim Auftreten einer äußeren Störung (Abrollstörung, Straßenneigung, Seitenwind usw.) ergibt sich dann ein Wert alphaA′(t) ungleich Null, nämlich alphaA′ größer als Null (Fahrzeug im Gegenuhrzeigersinn drehend) oder alphaA′ kleiner als Null (Fahrzeug im Uhrzeigersinn drehend).The driver holds the steering wheel 206 firmly in a position ro which corresponds to approximately zero. This position should result in straight-ahead driving, according to the driver's intention. If an external disturbance occurs (rolling disturbance, road inclination, cross wind, etc.), this results in a value alpha A ′ (t) not equal to zero, namely alpha A ′ greater than zero (vehicle turning counterclockwise) or alpha A ′ less than zero (vehicle rotating clockwise).

Fall BCase B

Der Fahrer hält das Lenkrad 206 in seiner Stellung ro ungleich Null fest. Diese Stellung soll eine Kurvenfahrt mit konstantem Radius ergeben, entsprechend der Absicht des Fahrers. Es tritt dann, allein als Folge der Kurvenfahrt, ein Wert alphaB′(t) un­ gleich Null auf, nämlich alphaB′ größer als Null oder alphaB′ kleiner als Null, der einem aus etwaiger äußerer Störung sich ergebenden Wert alphaA′ überlagert ist.The driver holds the steering wheel 206 in its non-zero position ro. This position should result in cornering with a constant radius, in accordance with the driver's intention. Then, solely as a result of cornering, a value alpha B ′ (t) not equal to zero occurs, namely alpha B ′ greater than zero or alpha B ′ less than zero, which corresponds to a value alpha A ′ resulting from any external disturbance. is superimposed.

Fall CCase C

Der Fahrer dreht das Lenkrad [ro′ ungleich Null], um eine Fahrt­ richtungsänderung aus augenblicklicher Geradeausfahrt oder Kurvenfahrt herbeizuführen. Es sei dann alphaC′ (t) ungleich Null, nämlich alphaC′ größer als Null oder alphaC′ kleiner als Null. Der Wert alphaC′ (t) ist einem aus äußerer Störung sich er­ gebenden Wert alphaA′ überlagert.The driver turns the steering wheel [ro ′ not equal to zero] in order to bring about a change of direction from instantaneous driving straight ahead or cornering. Let alpha C ′ (t) be non-zero, namely alpha C ′ greater than zero or alpha C ′ less than zero. The value alpha C '(t) is superimposed on a value alpha A ' resulting from external interference.

Gemäß dieser Definition von alphaC′ (t) wird im Vergleich zum Fall B ein zu erwartender Einfluß schon voreilend bewertet, nämlich abhängig von der Lenkraddrehgeschwindigkeit ro′. Es wird also nicht abgewartet, bis der beschriebene Lenkvorgang sich in alphaB′ (t) ausgewirkt hat.According to this definition of alpha C '(t), an expected influence is assessed prematurely in comparison to case B, namely depending on the steering wheel rotational speed ro'. So it is not waited until the steering process described has had an effect in alpha B '(t).

Ein noch "schnellerer Vorgriff" wird eingeführt durch den Wert alphaC2′ (t) ungleich Null, der von der Lenkraddrehbeschleunigung ro′′ abhängig gemacht wird.An even "faster anticipation" is introduced by the value alpha C2 ′ (t) not equal to zero, which is made dependent on the steering wheel acceleration ro ′ ′.

Weitere Behandlung des Falls A (festgehaltenes Lenkrad, ro in etwa gleich Null, ro′ gleich Null, Geradeausfahrt)Further treatment of case A (steering wheel held, ro in approximately zero, ro ′ equal to zero, driving straight ahead)

Ausgehend von alphaA′(t) wird für den Lenkeinschlag phi am Rad, bzw. für den Stellerweg x, ein Regeleingriff wie folgt ausge­ führt:Starting from alpha A ′ (t), a control intervention is carried out as follows for the steering angle phi on the wheel or for the adjustment path x:

xA(t) = CA *alphaA(t) + CA1 *alphaA′(t) + CA2 *alphaA ′′(t) (1)x A (t) = C A * alpha A (t) + C A1 * alpha A ′ (t) + C A2 * alpha A ′ ′ (t) (1)

- xA(t) ist der Reglerausgang (Weg).
- CA1 ist eine auslegungsgemäße Konstante (definitionsgemäß po­ sitiv)
- CA, CA2 sind auslegungsgemäße Konstanten, deren Einfluß geringer ist als der von CA1.
- alphaA(t), alphaA′(t), alphaA′′(t) sind Reglereingangsgrößen.
- x A (t) is the controller output (path).
- C A1 is a design constant (by definition, positive)
- C A , C A2 are design constants whose influence is less than that of C A1 .
- alpha A (t), alpha A ′ (t), alpha A ′ ′ (t) are controller input variables.

Sie sind gemessen beziehungsweise aus einer Messung errechnet.They are measured or calculated from a measurement.

Zur Zählweise der Zeit t wird noch Ergänzendes gesagt werden.Supplementary information will be given regarding the counting of time t.

Ausgehend von der Gleichung (1) und von der in der Fig. 2 ge­ zeigten Schemaskizze zeigt sich folgender Zusammenhang:
Bei einer äußeren Störung, die das Fahrzeug im Gegenuhrzeiger­ sinn gegenüber seiner Umgebung dreht, tritt ein Wert alphaA′ (t) größer als Null auf, wodurch bei festgehaltenem Lenkrad ein Wert x(t) größer als Null sich ergibt [Gleichung (1)]. Dies bewirkt eine Vergrößerung des Lenkeinschlags phi. Dadurch dreht sich das Fahrzeug, zur Korrektur der äußeren Störung, im Uhrzeigersinn zurück.
Starting from equation (1) and from the schematic sketch shown in FIG. 2, the following relationship can be seen:
In the event of an external disturbance, which the vehicle rotates counter-clockwise in relation to its surroundings, a value alpha A ′ (t) greater than zero occurs, which results in a value x (t) greater than zero when the steering wheel is held tight [equation (1) ]. This causes an increase in the steering angle phi. This causes the vehicle to turn back clockwise to correct the external disturbance.

Es wird davon ausgegangen, daß ein solcher Vorgang im allge­ meinen nach einer maximalen Zeit T im wesentlichen abgeschlossen ist (z. B. T = 0,5 Sekunden). Der Regler kann so ausgeführt werden, daß er den jeweils nach T Sekunden gemessenen alpha-Wert als neuen Nullwert für alpha (nämlich alpha₀; siehe Fig. 2) de­ finiert, und diesen dann für die nachfolgende Periode T fest­ hält. Die günstigste Periodenlänge T muß durch Anpassungsver­ suche bestimmt werden. Möglicherweise ist es zweckmäßig, die auslegungsgemäße Periodenlänge T von der Fahrzeuggeschwindigkeit V abhängig zu machen, z. B. T = T₀-[const*(V/Vmax)]. Das Nach­ führen des Nullpunktes ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn in der Gleichung (1) der Winkelanteil [CA *alphaA(t)] groß ist, im Vergleich zu den Anteilen [CA1 *alphaA′(t)] bzw. [CA2 *alphaA′′(t)]. Diese Periodenbetrachtung geht natürlich davon aus, daß der Winkel alpha gegenüber der Fahrzeugumgebung, im Sinne der gewünschten Fortbewegung letztlich doch ständiger Änderung unterworfen ist, das heißt, daß der Nullpunkt alpha₀ für x(t), nach einem vorgegebenen Zeitverhalten nachgeführt werden muß. Dieses Nachführen muß nicht notwendigerweise in Stufenschritten erfolgen, wie bislang beschrieben, sondern kann auch zweckmäßigerweise "fließend", weil vergleichs­ weise "langsam", erfolgen (siehe auch Beispiele aus der allge­ meinen Regeltechnik).It is assumed that such an operation is generally completed after a maximum time T (z. B. T = 0.5 seconds). The controller can be designed such that it defines the alpha value measured after T seconds as the new zero value for alpha (namely alpha₀; see FIG. 2), and then holds it for the subsequent period T. The cheapest period length T must be determined by Adaptation Search. It may be expedient to make the period length T according to the design dependent on the vehicle speed V, e.g. B. T = T₀- [const * (V / Vmax)]. Following the zero point is particularly important if, in equation (1), the angular component [C A * alpha A (t)] is large compared to the components [C A1 * alpha A ′ (t)] or . [C A2 * alpha A ′ ′ (t)]. This period analysis of course assumes that the angle alpha is subject to constant change in the sense of the desired locomotion, that is to say that the zero point alpha₀ for x (t) must be tracked according to a predetermined time behavior. This tracking does not necessarily have to be done in steps, as described so far, but can also expediently be "fluent", because it is comparatively "slow" (see also examples from general control technology).

Damit ist der Fall A zunächst ausreichend beschrieben.Case A is thus adequately described.

Weitere Behandlung des Falls B (festgehaltenes Lenkrad, ro un­ gleich Null, ro′ gleich Null, stationäre Kurvenfahrt)Further treatment of case B (held steering wheel, ro un zero, ro ′ zero, stationary cornering)

Die Größe alphaB′(t) ist im vorhergehenden Abschnitt beschrieben worden. Es wird nun folgender Ausdruck definiert und auslegungs­ gemäß festgesetzt:The size alpha B '(t) has been described in the previous section. The following expression is now defined and interpreted according to the design:

alphaB′(t) = -CB *V*ro(t) (2)alpha B ′ (t) = -C B * V * ro (t) (2)

- alphaB(t) ist die rechnerische Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeuges, unter Verwendung dieses vereinfachenden Ansatzes.
- ro(t) ist der gemessene Lenkradeinschlagwinkel in bezug auf die Geradeausstellung des Lenkrades. Zur Wahl des Vorzeichens sei auf die Fig. 2 verwiesen.
- CB ist eine auslegungsgemäße Konstante, die definitionsgemäß größer als Null ist. Verfeinerungen sind denkbar, indem CB als Funktion von Parametern gebildet wird, also nicht mehr konstant ist.
- V ist die augenblickliche Fahrzeuglängsgeschwindigkeit. Bei großer Fahrgeschwindigkeit ergibt sich während der Periode T ein größerer Wert alphaB′ als bei kleinerer Fahrgeschwindigkeit.
- alpha B (t) is the calculated rotational angular velocity of the vehicle using this simplifying approach.
- ro (t) is the measured steering wheel angle in relation to the straight-ahead position of the steering wheel. For the choice of the sign, reference is made to FIG. 2.
- C B is a design constant that is by definition greater than zero. Refinements are conceivable in that C B is formed as a function of parameters, ie is no longer constant.
- V is the current longitudinal vehicle speed. At a high driving speed, a larger value alpha B ′ results during the period T than at a lower driving speed.

Der Ansatz nach Gleichung (2) wird zur Korrektur der gemessenen Winkelgeschwindigkeit alphaG,A,B′(t) verwendet. (Der Index "G" besagt, daß es sich um einen gemessenen Wert handelt.)The approach according to equation (2) is used to correct the measured angular velocity alpha G, A, B '(t). (The index "G" indicates that it is a measured value.)

Es ist definitionsgemäß:It is by definition:

alphaG,A,B′(t) = alphaA′(t) + alphaB′(t),alpha G, A, B ′ (t) = alpha A ′ (t) + alpha B ′ (t),

wobei alphaG,A,B′(t) die gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit, alphaA′(t) der Anteil aus der äußeren Störung und alphaB′(t) der aufzuschaltende Anteil gemäß Fall B ist.where alpha G, A, B '(t) is the measured yaw rate, alpha A ' (t) is the component from the external disturbance and alpha B '(t) is the component to be activated according to case B.

Daraus ergibt sich:This results in:

alphaA′(t) = alphaG,A,B′(t) - alphaB′(t) (3)alpha A ′ (t) = alpha G, A, B ′ (t) - alpha B ′ (t) (3)

mit Gleichung (2) in Gleichung (3) eingesetztwith equation (2) used in equation (3)

alphaA′(t) = [alphaG,A,B′(t)] + [CB *V*ro(t)] (4)alpha A ′ (t) = [alpha G, A, B ′ (t)] + [C B * V * ro (t)] (4)

und durch Integration bzw. Differentiation aus Gleichung (4):and by integration or differentiation from equation (4):

wobei eine Integrationskonstante wie im Zusammenhang mit Gleichung (1) erläutert weggelassen wird. Die Gleichungen (4), (4a) und (4b) werden in Gleichung (1) eingesetzt, die dadurch in eine erweiterte Reglergleichung (5) überführt wird. Die Gleichung (5) deckt sowohl den Fall A als auch den Fall B ab:being an integration constant as related to Equation (1) explained is omitted. Equations (4), (4a) and (4b) are used in equation (1) an extended controller equation (5) is transferred. The Equation (5) covers both cases A and B:

xA,B(t) = CA *[alphaG,A,B(t) + CB *V*ro(t)*t]
+ CA1 *[alphaG,A,B′(t) + CB *V*ro(t)]
+ CA2 *alphaG,A,B′′(t) (5)
x A, B (t) = C A * [alpha G, A, B (t) + C B * V * ro (t) * t]
+ C A1 * [alpha G, A, B ′ (t) + C B * V * ro (t)]
+ C A2 * alpha G, A, B ′ ′ (t) (5)

Zur Probe erkennt man, daß die Gleichung (5) für ro(t) gleich Null in die Gleichung (1) übergeht. Ferner ist, zur Probe, für alphaA gleich Null in Gleichung (4) alphaG,A,B = -[CB *V*ro(t)], sowie alphaA = 0 in Gleichung (4a) und alphaG,A,B = -[CB *V*ro*t] und dieses eingesetzt in Gleichung (5):As a test it can be seen that the equation (5) for ro (t) equals zero in the equation (1). Furthermore, as a test, for alpha A equals zero in equation (4), alpha G, A, B = - [C B * V * ro (t)], and alpha A = 0 in equation (4a) and alpha G, A, B = - [C B * V * ro * t] and used this in equation (5):

0 = CA *[-CB *V*ro(t)+CB *V*ro(t)*t) + CA1[-CB *V*ro(t)+CB *V*ro(t)] + 0 q.e.d.0 = C A * [-C B * V * ro (t) + C B * V * ro (t) * t) + C A1 [-C B * V * ro (t) + C B * V * ro (t)] + 0 qed

Das bedeutet, daß auch im Fall B, das heißt bei stationärer Kurvenfahrt, lediglich die äußere Störung auf den Regler ein­ wirkt. Die vom Fahrer gewollte Kurvenfahrt hat also im wesent­ lichen keinen Einfluß auf den Regelvorgang. Dies entspricht in etwa der Absicht des Regelkonzeptes.This means that even in case B, that is, in stationary  Cornering, only the external disturbance on the controller works. The cornering desired by the driver is therefore essential no influence on the control process. This corresponds to in about the intent of the control concept.

Auf die Einschränkung "im wesentlichen" und "in etwa" wird in der weiteren Beschreibung noch eingegangen.On the limitation "essentially" and "approximately" is in the further description still received.

Weitere Behandlung des Falles C und zusammenfassende Regler­ gleichung (sich drehendes Lenkrad, ro′ ungleich Null, Änderung der Fahrtrichtung)Further treatment of case C and summary regulators equation (rotating steering wheel, ro ′ not equal to zero, change the direction of travel)

Die Größe alphaC (t) ist schon zu Beginn dieses Ausführungsbei­ spiels beschrieben worden. Es wird nun folgender Ausdruck defi­ niert und auslegungsgemäß festgesetzt:The size alpha C (t) has already been described at the beginning of this exemplary embodiment. The following expression is now defined and defined according to the design:

alphaC′(t) = -V*[CC1 *ro′(t) + CC2 *ro′′(t)] (6)alpha C ′ (t) = -V * [C C1 * ro ′ (t) + C C2 * ro ′ ′ (t)] (6)

- alphaC′(t) ist die rechnerische Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeuges, unter Verwendung dieses vereinfachenden Ansatzes, soweit er im Zusammenhang mit ro′(t) und ro′′(t) steht (siehe hierzu die vorstehenden Ausführungen zu dem Fall C).
- ro′(t) ist die aus einer Messung ermittelte Drehgeschwindigkeit des Lenkrades.
- ro′′(t) ist die aus einer Messung ermittelte Drehbeschleunigung des Lenkrades.
- CC1 und CC2 sind auslegungsgemäße Faktoren, in der Regel Kon­ stante. Sie sind definitionsgemäß größer als Null.
- V ist die augenblickliche Fahrgeschwindigkeit [siehe auch Gleichung (2)].
- alpha C '(t) is the calculated angular velocity of the vehicle, using this simplifying approach, insofar as it is related to ro' (t) and ro '' (t) (see the explanations above for case C).
- ro ′ (t) is the rotational speed of the steering wheel determined from a measurement.
- ro ′ ′ (t) is the rotational acceleration of the steering wheel determined from a measurement.
- C C1 and C C2 are design factors, usually constant. By definition, they are greater than zero.
- V is the current driving speed [see also equation (2)].

Der Ansatz nach Gleichung (6) wird zur Korrektur des gemessenen Winkels alphaG(t) verwendet.The approach according to equation (6) is used to correct the measured angle alpha G (t).

Es ist definitionsgemäß:It is by definition:

alphaG′(t) = alphaG,A,B′(t) + alphaC′(t),alpha G ′ (t) = alpha G, A, B ′ (t) + alpha C ′ (t),

wobei
- alphaG′(t) die gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit
- alphaG,A,B′(t) der in der Gleichung (5) schon verarbeitete Winkelgeschwindigkeitsanteil und
- alphaC′(t) der zusätzlich aufzuschaltende Anteil gemäß Fall C ist.
in which
- alpha G ′ (t) the measured yaw rate
- alpha G, A, B ′ (t) the angular velocity component already processed in equation (5) and
- alpha C '(t) is the additional share to be activated according to case C.

Daraus ergibt sich:This results in:

alphaG,A,B(t) = alphaG′(t) - alphaC′(t) (7)alpha G, A, B (t) = alpha G ′ (t) - alpha C ′ (t) (7)

mit Gleichung (6) in Gleichung (7) eingesetztwith equation (6) used in equation (7)

alphaG,A,B′(t) = alphaG′(t) + V[CC1 *ro′(t) + CC2 *ro′′(t)] (8)alpha G, A, B ′ (t) = alpha G ′ (t) + V [C C1 * ro ′ (t) + C C2 * ro ′ ′ (t)] (8)

und durch Integration bzw. Differentiation aus Gleichung (8):and by integration or differentiation from equation (8):

alphaG,A,B(t) = alphaG(t) + V*[CC1 *ro(t) + CC2 *ro′(t)] (8a)alpha G, A, B (t) = alpha G (t) + V * [C C1 * ro (t) + C C2 * ro ′ (t)] (8a)

alphaG,A,B′′(t) = alphaG′′(t) + V*CC1 *ro′′(t) (8b),alpha G, A, B ′ ′ (t) = alpha G ′ ′ (t) + V * C C1 * ro ′ ′ (t) (8b),

wobei ro′′(t) hier vereinfachend als Konstante behandelt wird. where ro ′ ′ (t) is treated here simply as a constant.  

Die Gleichungen (8), (8a) und (8b) werden in die Gleichung (5) eingesetzt, die dadurch in eine nochmals erweiterte Regler­ gleichung (9) überführt wird:Equations (8), (8a) and (8b) are used in equation (5), which is thereby converted into a further expanded controller equation ( 9 ):

dabei ist der Term CB *V*ro*t aus Gleichung (5) durchthe term C B * V * ro * t from equation (5) is through

ersetzt, da ro(t) jetzt nicht mehr als konstant betrachtet wird.replaced because ro (t) is no longer considered constant.

Daraus folgt die Reglergleichung:The controller equation follows from this:

In dieser Reglergleichung (9) sind alle angesprochenen Fälle, nämlich A, B und C, abgedeckt, wobei bei richtiger Wahl der Kon­ stanten im wesentlichen äußere Störungen ausgeregelt werden, das heißt beabsichtigte Fahrzeugbewegungen eliminiert sind.In this regulator equation (9) are all the cases mentioned, namely A, B and C, covered, with the correct choice of Kon are essentially fixed external disturbances, the means intentional vehicle movements are eliminated.

Über- bzw. Untersteuerungsverhalten des FahrzeugsOversteer or understeer behavior of the vehicle

In den vorangehenden Abschnitten wurden schon einige Regleraus­ wirkungen besprochen, wobei im Fall B (stationäre Kurvenfahrt) darauf hingewiesen wurde, daß eine Neutralisierung des Reglers durch die Korrektur CB *V*ro(t) nur "in etwa" beabsichtigt ist und auch nur "im wesentlichen" erfolgt.Some controller effects have already been discussed in the preceding sections, whereby in case B (stationary cornering) it was pointed out that a neutralization of the controller by the correction C B * V * ro (t) is only "approximately" intended and only "essentially" takes place.

Für die folgende Betrachtung wird unterstellt, daß ein Fahrzeug im Vergleich zu seiner neutralen Auslegung bei Kurvenfahrt über­ steuert, z. B. infolge einer übermäßigen Hinterachsbelastung oder eines hohen Antriebsmoments an der Hinterachse oder infolge anderer Einflüsse. Hierzu sind sehr viele Möglichkeiten denkbar.For the following consideration it is assumed that a vehicle compared to its neutral design when cornering over controls, e.g. B. due to excessive rear axle load or a high driving torque on the rear axle or as a result other influences. Many possibilities are conceivable for this.

Im folgenden Beispiel soll es sich um eine Linkskurve handeln. Der im gemessenen Wert +(alphaG) enthaltene Anteil +(alphaB) ist dann größer als der durch die Korrektur CB *V*ro(t) abgezogene Wert ("abgezogen" vor Reglereingang). Daraus folgt, daß der Regler den verbleibenden positiven "alpha-Überschuß" als "Störung von außen" verarbeitet und vorzeichenrichtig gegen­ steuert [siehe Reglergleichung (9)]. Es handelt sich auch tat­ sächlich um eine "äußere Störung", weil es eine störende Ab­ weichung vom auslegungsgemäßen Steuerungsverhalten ist. Durch den Regeleingriff verhält sich im Beispiel das Fahrzeug wieder eher neutral. Die Größenordnung des Effekts ist durch die Auslegung der Korrekturgröße CB *V*ro(t) gestaltbar; verfeinernd können auch weitere Parameter in diesem Ausdruck (in diesem Zusammenhang) Niederschlag finden.The following example is supposed to be a left turn. The proportion + (alpha B ) contained in the measured value + (alpha G ) is then greater than the value deducted by the correction C B * V * ro (t) ("subtracted" before the controller input). It follows that the controller processes the remaining positive "alpha excess" as "external interference" and counteracts it with the correct sign [see controller equation (9)]. It is actually an "external fault" because it is a disruptive deviation from the design control behavior. Due to the rule intervention, the vehicle behaves more neutrally again in the example. The magnitude of the effect can be designed by designing the correction variable C B * V * ro (t); other parameters can be refined in this expression (in this context).

Auch bei untersteuerndem Verhalten des gleichen Fahrzeugs bei Kurvenfahrt, im Vergleich zu seiner neutralen Auslegung, z. B. infolge eines Wasserfilmes bei beginnendem Aquaplaning, steuert der Regler vorzeichenrichtig dagegen [siehe Reglergleichung (9)], unter Annäherung an das auslegungsgemäße neutrale Verhal­ ten. Even if the same vehicle understeers Cornering, compared to its neutral design, e.g. B. due to a film of water at the start of aquaplaning the controller, however, with the correct sign [see controller equation (9)], approximating the designed neutral behavior ten.  

Zusammenfassend läßt sich zur Reglerwirkung [Reglergleichung (9)] folgendes sagen:In summary, the controller effect [controller equation (9)] say the following:

  • 1. Verbesserung des Geradeauslaufs durch Ausregelung beliebiger äußerer Störungen,1. Improve straight-ahead running by regulating any external disturbances,
  • 2. Verstetigung der Kurvenfahrt durch Ausregelung beliebiger äu­ ßerer Störungen,2. Continuous cornering by regulating any external major disorders,
  • 3. Stabilisierung der Kurvenfahrt durch Annäherung des tatsäch­ lichen Steuerungsverhaltens an das auslegungsgemäße Steue­ rungsverhalten, nach Einwirken beliebiger äußerer Störungen.3. Stabilization of cornering by approximating the actual control behavior to the design control behavior, after exposure to any external disturbances.

Gemessen an dieser komplexen Aufgabenstellung ist der Regler einfach [siehe Reglergleichung (9)].The controller is measured against this complex task simple [see controller equation (9)].

Eine mögliche hydraulische Ausgestaltung eines überlagerten Lenkeingriffs nach Gleichung (1), (5) oder (9) ist der in der Fig. 2 dargestellten Skizze zu entnehmen. Hierzu ist vorge­ sehen, daß das vom Fahrer des Fahrzeugs am Lenkrad (206) des Fahrzeugs aufgebrachte Lenkradmoment (ML) durch eine hydrauli­ sche Servounterstützung verstärkt wird. Dabei wird zur Unter­ stützung des vom Fahrer aufgebrachten Lenkradmoments (ML) in einem Arbeitszylinder ein mit der Zahnstange des Fahrzeugs ver­ bundener erster Arbeitskolben (201) mit Druckmittel beauf­ schlagt, wobei die Zahnstange mit der Spurstange (209) zur Betä­ tigung der lenkbar ausgelegten Vorderachse (203) wirkverbunden ist.A possible hydraulic configuration of a superimposed steering intervention according to equation (1), (5) or (9) can be seen in the sketch shown in FIG. 2. For this purpose it is seen that the steering wheel torque (M L ) applied by the driver of the vehicle to the steering wheel ( 206 ) of the vehicle is amplified by a hydraulic servo support. In order to support the steering wheel torque applied by the driver (M L ) in a working cylinder, a first working piston ( 201 ) connected to the rack of the vehicle is struck with pressure medium, the rack with the tie rod ( 209 ) for actuating the steerable Front axle ( 203 ) is operatively connected.

Der Kern der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des überlagerten Lenkeingriffs besteht nun darin, daß innerhalb des ersten Arbeitskolbens (201) ein mit der Spurstange (209) wirkverbunde­ ner zweiter Arbeitskolben (202) angeordnet ist.The essence of the configuration of the superimposed steering intervention according to the invention now consists in that a second working piston ( 202 ) which is operatively connected to the tie rod ( 209 ) is arranged within the first working piston ( 201 ).

Wie in der Schemaskizze der Fig. 2 zu sehen ist, ist der Lenk­ anteil x(t) durch +/-(xmax) konstruktionsmäßig begrenzt. Wegen dieses begrenzten Eingriffsweges [+/-(xmax)] sind also Sicher­ heitsaufwendungen zum Schutz vor Fehlfunktionen begrenzt.As can be seen in the schematic diagram of FIG. 2, the steering component x (t) is limited in construction by +/- (x max ). Because of this limited intervention path [+/- (x max )], safety expenditures to protect against malfunctions are limited.

Neben der beschriebenen hydraulischen Ausgestaltung ist natürlich auch ein elektromotorischer Servounterstützung und/oder eine elektromotorisch induzierter überlagerter Lenkeingriff denkbar.In addition to the hydraulic design described is natural also an electromotive servo support and / or one Superimposed steering intervention induced by an electric motor is conceivable.

Kombination des Reglers mit einer ServolenkungCombination of the controller with a power steering

In der in der Fig. 2 gezeigten Schemaskizze ist eine Kombinati­ on des durch die Gleichung (9) beschriebenen Reglers mit einer die Lenkkraft des Fahrers unterstützenden Servolenkung ange­ deutet. Diese Kombination ist zur erfindungsgemäßen Fahr­ stabilisierung nicht erforderlich; sie hat aber den Vorteil, daß durch die Servoverstärkung keine Rückwirkungen aus der Regler­ funktion am Lenkrad spürbar sind.In the schematic diagram shown in FIG. 2, a combination of the controller described by equation (9) with a power steering assisting the driver's steering force is indicated. This combination is not required for driving stabilization according to the invention; but it has the advantage that no repercussions from the controller function on the steering wheel are noticeable by the servo amplification.

Zur Vervollständigung werden die allgemeinen Beziehungen für eine Servolenkung definiert, wobei kein Unterschied besteht, ob ein Regler nach Gleichung (9) vorhanden ist oder nicht:To complete the general relationships for defines a power steering, with no difference whether a controller according to equation (9) is present or not:

MR = PA *rC (10)M R = P A * r C (10)

PA = [PR-PL] + [ML/ra] (11)P A = [P R -P L ] + [M L / r a ] (11)

ML = [P₂-P₁]*rb (12)M L = [P₂-P₁] * r b (12)

- MR ist das Rückstellmoment der gelenkten Räder.
- PA ist die Spurstangenkraft.
- rC ist der Hebelarm.
- PR ist die nach rechts wirkende Servokraft.
- PL ist die nach links wirkende Servokraft.
- ML ist das Drehmoment am Lenkrad.
- ra ist der erste Hebelarm (siehe Schemaskizze Fig. 2).
- P₂ ist die vom Fahrer induzierte rechtsdrehende Kraft, das heißt die bei dem in der Fig. 2 skizzierten Lenkkraftgeber 207 von der "Gabel" auf die "Kurbel" rechtsdrehende Stützkraft.
- P₁ ist die vom Fahrer induzierte linksdrehende Kraft, das heißt die bei dem in der Fig. 2 skizzierten Lenkkraftgeber 207 von der "Gabel" auf die "Kurbel" linksdrehende Stützkraft.
- rb ist der zweite Hebelarm (siehe Schemaskizze Fig. 2).
- M R is the return torque of the steered wheels.
- P A is the tie rod force.
- r C is the lever arm.
- P R is the servo force acting to the right.
- P L is the servo force acting to the left.
- M L is the torque on the steering wheel.
- r a is the first lever arm (see diagram in Fig. 2).
- P₂ is the right-hand rotating force induced by the driver, that is to say the right-hand rotating support force in the steering force sensor 207 outlined in FIG. 2 from the "fork" to the "crank".
- P₁ is the left-hand rotating force induced by the driver, that is to say the left-hand supporting force in the steering force sensor 207 outlined in FIG. 2 from the "fork" to the "crank".
- r b is the second lever arm (see diagram in Fig. 2).

Die Servogleichung per Definition beziehungsweise per Steller­ auslegung lautet:The servo equation by definition or by controller design reads:

(PR-PL)*ra = p*(P₂-P₁)*rb (13),(P R -P L ) * r a = p * (P₂-P₁) * r b (13),

wobei
- p der auslegungsgemäße Verstärkungsfaktor der Servolenkung ist.
in which
- p is the design gain of the power steering.

Je größer p ist, um so geringer ist die Rückwirkung der Reifen­ momente auf das Lenkrad.The greater p is, the less the tires react moments on the steering wheel.

Aus der Gleichung (13) ergibt sichFrom equation (13) follows

(P₂-P₁) = [(PR-PL)/p]*[ra/rb] (13a)(P₂-P₁) = [(P R -P L ) / p] * [r a / r b ] (13a)

Zur Bestätigung kann Gleichung (13a) in Gleichung (12) einge­ setzt werden. Daraus ergibt sich:For confirmation, equation (13a) can be inserted into equation (12) be set. This results in:

ML = [(PR-PL)/p]*ra (14)M L = [(P R -P L ) / p] * r a (14)

ML *(p/ra) = (PR-PL) (14a)M L * (p / r a ) = (P R -P L ) (14a)

Gleichung (11) in Gleichung (10) eingesetzt liefert:Equation (11) inserted in equation (10) provides:

MR = rc *[(PR-PL) + (ML/ra)] (15)M R = r c * [(P R -P L ) + (M L / r a )] (15)

Gleichung (14a) in Gleichung (15) eingesetzt:Equation (14a) inserted in equation (15):

MR = rc[ML *(p/ra) + (ML/ra)]M R = r c [M L * (p / ra) + (M L / r a )]

MR = [rc/ra]*[ML *(p+1)]M R = [r c / r a ] * [M L * (p + 1)]

Daraus ergibt sich die Servounterstützung:This results in the servo support:

[MR/ML] = (rc/ra)*(p+1) (16)[M R / M L ] = (r c / r a ) * (p + 1) (16)

Zur Verdeutlichung seien hierzu realistische Zahlenwerte ange­ geben:Realistic numerical values are provided for clarification give:

(rc/ra) = 16, (MR/ML) = 56, p = 2,5(r c / r a ) = 16, (M R / M L ) = 56, p = 2.5

Straßenkontakt über das Lenkrad, Erzeugung eines haptischen SignalsRoad contact via the steering wheel, creating a haptic Signal

Das Lenkradmoment ML vermittelt dem Fahrer einen Kontakt mit der Straße. Dieser Kontakt geht mit zunehmender Verstärkung p [Gleichung (16)] mehr und mehr verloren. Eingangssignal für ML ist das Rückstellmoment MR an den gelenkten Rädern. Dieses Rück­ stellmoment MR ist aber ein "unsicheres" Signal, da es von vielen Parametern abhängig ist (Reifenzustand, Straßenzustand, Fahrzustand usw.). Ein aus der gemessenen Winkelabweichung alpha (und/oder alpha′ und/oder alpha′′) abgeleitetes Signal kann für die Übermittlung des Straßenkontaktes an den Fahrer besser ge­ eignet sein, da alpha(t) physikalisch eindeutig bestimmt ist und zum Fahrzustand um die Fahrzeughochachse eine unmittelbare Aus­ sage macht.The steering wheel torque M L gives the driver contact with the road. This contact is increasingly lost with increasing gain p [equation (16)]. The input signal for M L is the restoring torque M R on the steered wheels. However, this restoring torque M R is an "unsafe" signal since it depends on many parameters (tire condition, road condition, driving condition, etc.). A signal derived from the measured angular deviation alpha (and / or alpha ′ and / or alpha ′ ′) may be better suited for the transmission of road contact to the driver, since alpha (t) is physically clearly determined and the driving condition around the vertical axis of the vehicle makes an immediate statement.

Da die Signalübertragung haptisch sein muß, das heißt vom Fahrer spürbar, kann sie beispielsweise über einen variablen Verstär­ kungsfaktor p einer Servolenkung erfolgen, in Abhängigkeit von alpha (alpha′ und/oder alpha′′). Es sind dabei die verschieden­ sten Funktionszusammenhänge denkbar. Einige einfache Auslegungen werden im folgenden beispielsweise definiert:Since the signal transmission must be haptic, that is, from the driver noticeable, for example, via a variable amplifier k factor of a power steering, depending on alpha (alpha ′ and / or alpha ′ ′). They are different most functional relationships conceivable. Some simple interpretations are defined below, for example:

p(alpha′) = pm - CD *alphaG′(t) (17),p (alpha ′) = p m - C D * alpha G ′ (t) (17),

wobei p(alpha′) definitionsgemäß größer oder gleich Null gelten soll.where p (alpha ′) by definition is greater than or equal to zero should.

Gleichung (17) zeigt beispielhaft ein haptisches Signal für den Fahrzustand. Hierbei gilt:
- p(alpha′) ist der Verstärkungsfaktor einer Servolenkung. In diesem Beispiel wird der Verstärkungsfaktor vom Betrag alphaG′(t) der gemessenen Gierwinkelgeschwindigkeit abhängig ge­ macht. Das Vorzeichen von alphaG′ darf also nicht berücksichtigt werden.
- CD ist eine Konstante, die auslegungsgemäß größer Null ist.
- pm ist der Auslegungspunkt für die Mittellage von p (Basis- Servoverstärkung). Der Wert p(alpha′) schwankt nach "Minus" um diese Mittellage.
Equation (17) shows an example of a haptic signal for the driving state. The following applies:
- p (alpha ′) is the gain factor of a power steering. In this example, the gain factor is made dependent on the amount alpha G ′ (t) of the measured yaw rate. The sign of alpha G ′ must therefore not be taken into account.
- C D is a constant that by design is greater than zero.
- p m is the design point for the central position of p (basic servo gain). The value p (alpha ′) fluctuates around this middle position after "minus".

Unabhängig von der Drehrichtung des Fahrzeugs tritt ein Betrag alphaG′(t) auf, der nach Gleichung (17) die Verstärkung p(alpha′) abschwächt [p(alpha′) < pm]. Bei abnehmender Verstär­ kung wird das Rückstellmoment ML größer [Gleichung (16)]. Irrespective of the direction of rotation of the vehicle, an amount alpha G ′ (t) occurs which, according to equation (17), weakens the gain p (alpha ′) [p (alpha ′) <p m ]. As the gain decreases, the restoring torque M L increases [equation (16)].

Diese Veränderung ist das erfindungsgemäße haptische Signal.This change is the haptic signal according to the invention.

Zur Bestätigung dieses Zusammenhangs:
Aus Gleichung (16) folgt:
To confirm this connection:
From equation (16) it follows:

ML m = [MR/(pm+1)]*(ra/rc) (18)M L m = [M R / (p m +1)] * (r a / r c ) (18)

ML alpha′ = [MR/(p(alpha′)+1)]*(ra/rc) (19),M L alpha ′ = [M R / (p (alpha ′) + 1)] * (r a / r c ) (19),

wobei
- ML m das Lenkradmoment bei der mittleren Verstärkung pm ist und
- ML alpha′ das Lenkradmoment bei Beeinflussung durch die Gier­ winkelgeschwindigkeit alpha′ ist.
in which
- M L m is the steering wheel torque at the average gain p m and
- M L alpha 'is the steering wheel torque when influenced by the yaw angular velocity alpha'.

Aus Gleichung (18) und (19) folgt:From equations (18) and (19) it follows:

[ML m/ML alpha′] = [p(alpha′)+1]/[pm+1] (20)[M L m / M L alpha ′] = [p (alpha ′) + 1] / [p m +1] (20)

Das an den gelenkten Rädern wirkende Rückstellmoment MR sei in beiden Fällen als gleich angenommen.The restoring torque M R acting on the steered wheels is assumed to be the same in both cases.

Mit Gleichung (17) in (20) folgt:With equation (17) in (20) it follows:

[ML m/ML alpha′] = [pm-CD *alphaG′(t)+1]/[pm+1] = 1 -[[CD *alphaG′(t)]/[pm+¹]] (21)[M L m / M L alpha ′] = [p m -C D * alpha G ′ (t) +1] / [p m +1] = 1 - [[C D * alpha G ′ (t)] / [p m + 1]] (21)

Diskussion der Gleichung (21)Discussion of Equation (21) Fall 1case 1

alphaG′(t) = 0, das heißt, daß keine zeitliche Änderung des Gierwinkels vorliegt
→ ML m = ML alpha′,
das heißt, daß der Fahrer keinen gierbewegungsabhängigen Ver­ stärkungsanteil spürt.
alpha G ′ (t) = 0, which means that there is no change in the yaw angle over time
→ M L m = M L alpha ′,
that is, the driver does not feel any yaw-movement-related gain.

Fall 2Case 2

pm geht gegen "Unendlich", das heißt, daß die mittlere Verstär­ kung sehr hoch gewählt wird
→ ML m = ML alpha′ = 0,
das heißt, daß das durch die Gierbewegung beeinflußte Lenkrad­ moment mit dem Lenkradmoment bei der mittleren Verstärkung über­ einstimmt.
p m goes against "infinity", which means that the medium gain is chosen very high
→ M L m = M L alpha ′ = 0,
that is, that the steering wheel torque influenced by the yaw movement agrees with the steering wheel torque at the medium gain.

Fall 3Case 3

pm = 2,5 und [CD *alphaG′(t)] = -1,75 oder
[CD *alphaG′(t)] = 1,75
→ [ML m/ML alpha′] = 0,5
→ ML alpha′ = 2*ML m, das heißt, daß gegenüber alphaG′(t) = 0 (Fall 1) eine Verdopplung des Lenk­ radrückstellmomentes eintritt.
p m = 2.5 and [C D * alpha G ′ (t)] = -1.75 or
[C D * alpha G ′ (t)] = 1.75
→ [M L m / M L alpha ′] = 0.5
→ M L alpha '= 2 * M L m , which means that compared to alpha G ' (t) = 0 (case 1) the steering wheel return torque is doubled.

Bei genauerer Betrachtung erkennt man, daß durch ein derartiges Kontaktsignal ein Regeleffekt entsteht, nämlich unter Einbezug des Fahrers. Der Fahrer wird bei stärker werdendem Lenkradgegen­ moment erfahrungsgemäß einen kleineren Lenkradwinkel ro er­ reichen, wodurch "haptisch" der gemessenen Fahrzeugdrehung alpha entgegengewirkt wird. Bei dieser Schilderung ist zunächst unter­ stellt, daß die Drehung alpha im wesentlichen aus einer äußeren Störung kommt, also weniger aus einem vom Fahrer beabsichtigten Drehvorgang am Lenkrad [ro(t), ro′(t), ro′′(t), siehe Definitio­ nen für ro, ro′, ro′′ in der Gleichung (6)]. Zur Neutralisierung oder teilweisen Neutralisierung letzteren Anteils am haptischen Signal können Korrekturen vorgesehen werden, wie sie auch beim schon beschriebenen Regler zum überlagerten Lenkeingriff einge­ führt wurden [beispielsweise Gleichung (9)]. Bei Verwendung gleicher Ansätze wie in Gleichung (9) wird die Gleichung (17) in eine erweiterte Signalerleichung (22) übergeführt:A closer look reveals that such a contact signal creates a control effect, namely with the involvement of the driver. Experience has shown that the driver will reach a smaller steering wheel angle ro when the steering wheel becomes stronger, so that the measured vehicle rotation alpha is counteracted "haptically". In this description, it is first provided that the rotation alpha essentially comes from an external disturbance, that is, less from a turning process on the steering wheel intended by the driver [ro (t), ro ′ (t), ro ′ ′ (t), see Definitions for ro, ro ′, ro ′ ′ in equation (6)]. For the neutralization or partial neutralization of the latter part of the haptic signal, corrections can be provided, as were also introduced for the above-described controller for superimposed steering intervention [for example equation (9)]. When using the same approaches as in equation (9), equation (17) is converted into an extended signal equation ( 22 ):

p(alpha′) = pm - CD *[alphaG′(t)-V*[CB *r°(t) + CC1 *ro′(t) + CC2 *ro′′(t)]] (22)p (alpha ′) = p m - C D * [alpha G ′ (t) -V * [C B * r ° (t) + C C1 * ro ′ (t) + C C2 * ro ′ ′ (t) ]] (22)

mit der 1. Bedingung, daß p(alpha′) größer Null ist und
mit der 2. Bedingung, daß
alphaG′(t)-V*[CB *ro(t) + CC1 *ro′(t) + CC2 *ro′′(t)] größer oder gleich Null ist.
with the 1st condition that p (alpha ′) is greater than zero and
with the 2nd condition that
alpha G ′ (t) -V * [C B * ro (t) + C C1 * ro ′ (t) + C C2 * ro ′ ′ (t)] is greater than or equal to zero.

In einer dritten Version der erfindungsgemäßen Erzeugung des haptischen Effektes wird auslegungsgemäß der Verstärkungsfaktor der Servolenkung p von alpha von dem Gierwinkel alpha (also nicht von der Gierwinkelgeschwindigkeit alpha′) abhängig ge­ macht, anstelle der Gleichung (17) tritt dann:In a third version of the generation of the According to the design, the haptic effect is the gain factor the power steering p of alpha from the yaw angle alpha (i.e. not dependent on the yaw angular velocity alpha ′) then, instead of equation (17):

p(alpha) = pm - CD *alphaG(t) (23), p (alpha) = p m - C D * alpha G (t) (23),

mit der Randbedingung, daß p(alpha) größer als Null ist. Die Zählweise für t ist wie die zur Gleichung (24) zu wählen.with the boundary condition that p (alpha) is greater than zero. The The counting method for t is the same as for equation (24).

Mit den Korrekturen für den vom Fahrer gewollten Anteil wird aus Gleichung (23) die GleichungWith the corrections for the part wanted by the driver is out Equation (23) the equation

p(alpha) = pm - CD *[alphaG(t)-V*[CB *ro(t)
+ CC1 *ro′(t) + CC2 *ro′′(t)]] (24)
p (alpha) = p m - C D * [alpha G (t) -V * [C B * ro (t)
+ C C1 * ro ′ (t) + C C2 * ro ′ ′ (t)]] (24)

mit der 1. Bedingung, daß p(alpha) größer als Null ist und
mit der 2. Bedingung, daß
alphaG(t)-V*[CB *ro(t) + CC1 *ro′(t) + CC2 *ro′′(t)] größer oder gleich Null ist.
with the 1st condition that p (alpha) is greater than zero and
with the 2nd condition that
alpha G (t) -V * [C B * ro (t) + C C1 * ro ′ (t) + C C2 * ro ′ ′ (t)] is greater than or equal to zero.

Bei den Gleichungen (23) und (24) ist die im Zusammenhang mit der Gleichung (1) beschriebene Zählweise für t anzuwenden. Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß die Verstärkungen p sowie die auslegungsgemäßen Konstanten CD, CB, CC1 und CC2 in den Gleichungen (17), (22), (23) und (24) selbstverständlich je nach Ausführungsform der Erfindung unterschiedlich gewählt sein können.In equations (23) and (24), the counting method for t described in connection with equation (1) is to be used. Furthermore, it should be noted that the gains p and the design constants C D , C B , C C1 and C C2 in equations (17), (22), (23) and (24) are of course chosen differently depending on the embodiment of the invention could be.

Bei dem erfindungsgemäßen Straßenkontakt über das Lenkrad durch die Erzeugung eines haptischen Signals werden also teilweise gleiche Ansätze wie beim beschriebenen Regler zum überlagerten Lenkradeingriff verwendet [Gleichung (9)]. Der Steller für x(t) entfällt jedoch bei dieser Ausführungsform, und die Regelfunk­ tion [Gleichung (9)] ist explizit nicht vorhanden; sie ergibt sich aus der Reaktion des Fahrers. Hierdurch ist eine Erhöhung der Fahrstabilität des Fahrzeugs zu erreichen. Bei einem Fahr­ zeug mit Servolenkung ist also der zusätzliche Aufwand für ein solches die Fahrstabilität erhöhendes System gering. Bei der er­ findungsgemäßen Ausführungsform zur Erzeugung des haptischen Signals ist zu berücksichtigen, daß verschiedene Fahrer unter­ schiedlich reagieren. Hierzu muß untersucht werden, wie stark der Signalfluß für eine spürbare Reaktion des Fahrers sein muß und ob dieser Einfluß dann noch verträglich ist. Im allgemeinen wird bei dem Fahrer eines Fahrzeugs mit einer solchen fahrstabi­ lisierenden Servolenkung ein Lernprozeß erforderlich sein, um die Vorteile nutzen zu können.In the road contact according to the invention through the steering wheel the generation of a haptic signal is thus partial same approaches as for the described controller for the superimposed Steering wheel intervention used [equation (9)]. The actuator for x (t) omitted in this embodiment, however, and the control radio tion [equation (9)] is explicitly not available; it results resulting from the driver's reaction. This is an increase to achieve the driving stability of the vehicle. When driving Witness with power steering is the additional effort for one such a system that increases driving stability. At which he embodiment according to the invention for generating the haptic Signal should take into account that different drivers under react differently. To do this, it must be examined how strong the signal flow for a noticeable reaction of the driver must be and whether this influence is still tolerable. In general is in the driver of a vehicle with such a driving stability power steering a learning process may be required to to be able to use the advantages.

Die Ausführungsbeispiele zur Verbesserung des Straßenkontaktes über das Lenkrad durch die Erzeugung eines haptischen Signals soll anhand des in der Fig. 3 dargestellten Blockschaltbildes im Zusammenhang mit dem schon Erklärten dargestellt werden.The exemplary embodiments for improving road contact via the steering wheel by generating a haptic signal are to be illustrated using the block diagram shown in FIG. 3 in connection with what has already been explained.

Die vom Fahrer durch Betätigung des Lenkrades 301 ausgehende Lenkkraft P₁ bzw. P₂ (links- bzw. rechtsdrehende Stützkraft) wird durch die Servoverstärkung 302 gemäß der Gleichung (13) zu der nach rechts bzw. nach links wirkenden Servokraft PR bzw. PL zur Einstellung der lenkbar ausgelegten Räder des Fahrzeugs 303 verstärkt.The steering force P 1 or P 2 (left- or right-turning support force) emanating from the driver by actuating the steering wheel 301 becomes by the servo amplification 302 according to equation (13) to the servo force P R or P L acting to the right or left Adjustment of the steerable wheels of the vehicle 303 reinforced.

Durch die gestrichelte Linie zwischen den Blöcken 303, 302 und 301 soll die Rückwirkung von den lenkbar ausgelegten Rädern des Fahrzeugs 303 (Rückstellmoment MR) auf das Lenkrad 301 (Lenkradmoment ML) angedeutet werden. Durch diese Rückwirkung kommt der schon erwähnte Straßenkontakt bei herkömmlichen Servo­ lenksystemen zustande.The dashed line between the blocks 303 , 302 and 301 is intended to indicate the reaction of the steerable wheels of the vehicle 303 (restoring torque M R ) to the steering wheel 301 (steering wheel torque M L ). This retroactive effect leads to the aforementioned road contact in conventional power steering systems.

Erfindungsgemäß wird nun die Verstärkung p der Servounter­ stützung 302 wenigstens abhängig von der Gierbewegung des Fahr­ zeugs 303 gewählt. Hierzu werden der Berechnungseinheit 304 die Signale des Gebers 305 zugeführt. Der Geber 305 ermittelt, je nach Ausführungsform der Erfindung den Gierwinkel alphaG und/oder die Gierwinkelgeschwindigkeit alphaG′ und/oder die Gierwinkelbeschleunigung alphaG′′ entweder direkt oder aus ge­ messenen Werten. Je nach Ausführungsform der Erfindung kann der Berechnungseinheit 304 der durch den Geber 306 direkt oder indi­ rekt erfaßte Lenkradwinkel ro, die Lenkradwinkelgeschwindigkeit ro′ und/oder die Lenkradwinkelbeschleunigung ro′′ zugeführt wer­ den.According to the invention, the gain p of the servo support 302 is now selected at least depending on the yaw movement of the vehicle 303 . For this purpose, the signals from the encoder 305 are fed to the calculation unit 304 . The encoder 305 determines, depending on the embodiment of the invention, the yaw angle alpha G and / or the yaw rate alpha G 'and / or the yaw acceleration alpha G ''either directly or from measured values. Depending on the embodiment of the invention, the calculation unit 304 of the steering wheel angle ro detected directly or indirectly by the sensor 306 , the steering wheel angular velocity ro 'and / or the steering wheel angular acceleration ro''can be supplied to who.

Die Berechnungseinheit 304 verknüpft die Eingangssignale in der schon beschriebenen ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bildung des haptischen Signals gemäß der Gleichung (17), in der zweiten Ausführungsform gemäß der Gleichung (22) und in der dritten Ausführungsform gemäß der Gleichung (23) bzw. Gleichung (24). Die Grundverstärkung pm und die in den Gleichungen aufge­ führten Konstanten sind im Block 304 als auslegungsgemäße Fest­ werte gespeichert oder können je nach Betriebszustand geladen werden.The calculation unit 304 combines the input signals in the already described first embodiment of the formation of the haptic signal according to the invention according to equation (17), in the second embodiment according to equation (22) and in the third embodiment according to equation (23) or equation ( 24). The basic gain p m and the constants listed in the equations are stored in block 304 as fixed values according to the design or can be loaded depending on the operating state.

Kombination des haptischen Signals mit dem LenkungsreglerCombination of the haptic signal with the steering control

Eine solche Kombination ist durchaus von Interesse, da selbst bei geregelter Lenkung ein verbessertes Signal für den Straßen­ kontakt erwünscht ist. Es kommen dann die Gleichungen (9) und (24) zur Anwendung. Deren Struktur ist ähnlich, obgleich, wie erwähnt, CB, CC1 und CC2 in Gleichung (9) nicht notwendigerweise gleich CB, CC1 und CC2 in Gleichung (24) ist.Such a combination is definitely of interest since even with controlled steering an improved signal for the road contact is desired. Equations (9) and (24) are then used. Their structure is similar, although, as mentioned, C B , C C1 and C C2 in equation (9) is not necessarily equal to C B , C C1 and C C2 in equation (24).

Geht man von einem System (Servolenkung mit haptischen Signal oder Lenkungsregler) aus und ergänzt es durch das andere, dann ist der Mehraufwand für Software und Gerätetechnik minimal.If you start from a system (power steering with haptic signal or steering controller) and supplements it with the other, then the additional effort for software and device technology is minimal.

Lenkungsregler zum überlagerten, fahrstabilisierenden Lenkein­ griff, jedoch an einer gelenkten Hinterachse eingreifendSteering controller for superimposed, driving-stabilizing steering grip, but engaging on a steered rear axle

Bei einem Fahrzeug mit Hinterachslenkung kann alternativ zu der in Fig. 2 gezeigten Schemaskizze selbstverständlich auch an der Hinterachse mit dem Stellweg x(t) nach der Gleichung (9) einge­ griffen werden. Es muß lediglich das Vorzeichen für x(t) geän­ dert werden. Der schnelle Steller für x(t) ist in diesem Falle schon vorhanden. Die Vorderachse kann dabei serienmäßig ausge­ legt sein. Zusätzlich gebraucht werden lediglich die Winkelgeber 210 für den Lenkradwinkel ro(t), ein Fahrgeschwindigkeitssignal V(t) und ein Geber 208 für den Gierwinkel alpha(t) bzw. für die Gierwinkelgeschwindigkeit alpha′(t) bzw. für die Gierwinkelbe­ schleunigung alpha′′(t)). Das Steuergerät der Hinterachslenkung muß zur Bearbeitung der Gleichung (9) ergänzt werden.In a vehicle with rear-axle steering, it is of course also possible, as an alternative to the schematic diagram shown in FIG. 2, to intervene on the rear axle with the travel x (t) according to equation (9). It is only necessary to change the sign for x (t). The fast controller for x (t) is already available in this case. The front axle can be fitted as standard. In addition, only the angle sensors 210 for the steering wheel angle ro (t), a vehicle speed signal V (t) and a sensor 208 for the yaw angle alpha (t) or for the yaw angle speed alpha ′ (t) or for the yaw angle acceleration alpha ′ are needed. ′ (T)). The control unit of the rear axle steering must be supplemented to work on equation (9).

Der Zusatzaufwand ist somit gering.The additional effort is therefore low.

Claims (16)

1. System zur Stabilisierung des Fahrverhaltens nicht schienen­ gebundener Fahrzeuge mit wenigstens einem Aktuator [102] zur Be­ tätigung wenigstens einer lenkbar ausgelegten Fahrzeugachse [203], bei dem zur Beaufschlagung des Aktuators wenigstens eine vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängige Lenkgröße [(x(t)] ermittelt wird, die abhängig ist von wenigstens einer den Gierwinkel [alphaG(t)), die Gierwinkelgeschwindigkeit [alphaG′(t)] und die Gierwinkelbeschleunigung [alphaG′′(t)] re­ präsentierenden Größe.1. System for stabilizing the driving behavior of non-rail-bound vehicles with at least one actuator [ 102 ] for actuating at least one steerable vehicle axle [ 203 ], in which to act upon the actuator, at least one steering variable dependent on the current driving state of the vehicle [(x (t )] is determined, which is dependent on at least one variable presenting the yaw angle [alpha G (t)), the yaw angle velocity [alpha G ′ (t)] and the yaw angle acceleration [alpha G ′ ′ (t)]. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängige Lenkgröße [(x(t)] weiterhin abhängig ist von Größen, die den Einschlagwinkel [ro(t)] eines von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkrades und die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit [V] repräsentieren.2. System according to claim 1, characterized in that the current driving condition of the vehicle dependent steering quantity [(x (t)] continues to depend on sizes that make the turning angle [ro (t)] of a steering wheel operated by the driver of the vehicle and represent the vehicle's longitudinal velocity [V]. 3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängige Lenkgröße [(x(t)] weiterhin abhängig ist von Größen, die die Einschlagwinkelge­ schwindigkeit [ro′(t)] und die Einschlagwinkelbeschleunigung [ro′′(t)] eines von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenk­ rades [101, 206] repräsentieren.3. System according to claim 2, characterized in that the steering variable dependent on the current driving condition of the vehicle [(x (t)] is further dependent on quantities that the Einschlagwinkelge speed [ro '(t)] and the steering angle acceleration [ro'' (t)] represent a steering wheel [ 101, 206 ] operated by the driver of the vehicle. 4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die die Gierbewegungen und/oder die Lenkradbe­ wegungen repräsentierenden Größen [alphaG(t), alphaG′(t), alphaG′′(t), ro(t), ro′(t), ro′′(t)] gemessen oder aus Messungen errechnet werden.4. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the movements which represent the yaw movements and / or the steering wheel movements [alpha G (t), alpha G '(t), alpha G ''(t), ro (t ), ro ′ (t), ro ′ ′ (t)] are measured or calculated from measurements. 5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er­ mittlung der die Gierbewegungen und/oder die Lenkradbewegungen repräsentierenden Größen der Lenkradwinkel [ro(t)] und/oder der Gierwinkel [alpha- (t)] und/oder die Gierwinkelgeschwindigkeit [alphaG′(t)] und/oder die Gierwinkelbeschleunigung [alphaG′′(t)] gemessen wird.5. System according to claim 4, characterized in that for determining the he the yaw movements and / or the steering wheel movements representing sizes of the steering wheel angle [ro (t)] and / or the yaw angle [alpha- (t)] and / or the yaw angle speed [ alpha G ′ (t)] and / or the yaw angle acceleration [alpha G ′ ′ (t)] is measured. 6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die die Gierbewegungen und/oder die Lenkradbe­ wegungen repräsentierenden Größen [alphaG(t), alphaG′(t), alphaG′′(t), ro(t), ro′(t), ro′′(t)] zur Ermittlung der vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängigen Lenkgröße [(x(t)] gewichtet und additiv verknüpft werden.6. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the movements representing the yaw movements and / or the steering wheel movements [alpha G (t), alpha G '(t), alpha G ''(t), ro (t ), ro ′ (t), ro ′ ′ (t)] to determine the steering variable dependent on the current driving state of the vehicle [(x (t)] weighted and linked additively. 7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wahl der Wichtung der Größe [ro(t)], die den Einschlagwinkel des von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkrades [101, 206] re­ präsentiert, das Lenkverhalten (neutral, übersteuernd, unter­ steuernd) des Fahrzeugs beeinflußt wird.7. System according to claim 6, characterized in that by the choice of the weighting of the size [ro (t)], which presents the steering angle of the steering wheel actuated by the driver of the vehicle [ 101, 206 ] re, the steering behavior (neutral, oversteering , under steering) of the vehicle is affected. 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wichtung der Größe [ro(t)], die den Einschlagwinkel des von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkrades [101, 206] repräsen­ tiert, fest vorgegeben ist oder abhängig von den Fahrzustand re­ präsentierenden und/oder beeinflussenden Größen gewählt wird.8. System according to claim 7, characterized in that the weighting of the size [ro (t)], which represents the turning angle of the steering wheel actuated by the driver of the vehicle [ 101, 206 ], is fixed or dependent on the driving state right presenting and / or influencing variables is selected. 9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zur Betätigung wenigstens einer lenkbar ausgelegten Fahrzeugachse [203] vorgesehene Aktuator [102] mit der vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängigen Lenkgröße [x(t)] beaufschlagt wird.9. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the provided for actuating at least one steerable designed vehicle axle [203] actuator [102] with the dependent from the current driving state of the vehicle steering size [x (t)] is applied. 10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vordere Fahrzeugachse [203] und/oder die hintere Fahrzeugachse [205] lenkbar ausgelegt ist.10. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the front vehicle axle [ 203 ] and / or the rear vehicle axle [ 205 ] is designed to be steerable. 11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängigen Lenkgröße [(x(t)] eine den Fahrerwunsch hin sichtlich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs repräsentierende Lenk­ größe überlagert wird.11. System according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the current driving condition of the vehicle dependent steering size [(x (t)] according to the driver's request steering clearly representing the direction of travel of the vehicle size is superimposed. 12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der den Fahrerwunsch hinsichtlich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs repräsentierenden Lenkgröße das von dem Fahrer des Fahrzeugs am Lenkrad [101, 206] des Fahrzeugs aufgebrachte Dreh­ moment [ML] durch eine Servounterstützung [201] verstärkt wird.12. The system according to claim 11, characterized in that to form the steering variable representing the driver's wish with regard to the direction of travel of the vehicle, the torque applied by the driver of the vehicle to the steering wheel [ 101, 206 ] of the vehicle [M L ] by servo assistance [ 201 ] is reinforced. 13. Servolenksystem mit wenigstens einem Aktuator zur Betätigung wenigstens einer lenkbar ausgelegten Fahrzeugachse [303], bei dem das von dem Fahrer des Fahrzeugs am Lenkrad [301] des Fahr­ zeugs aufgebrachte Lenkkraft [P₁, P₂] durch eine Servounter­ stützung [302] wählbar verstärkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung [p] in Abhängigkeit von wenigstens einer vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängige Lenkgröße gewählt wird, wobei diese Lenkgröße abhängig ist von wenigstens einer den Gierwinkel [alphaG(t)], die Gierwinkelgeschwindigkeit [alphaG′(t)] und/oder die Gierwinkelbeschleunigung [alphaG′′(t)] repräsentierenden Größe.13. Power steering system with at least one actuator for actuating at least one steerable vehicle axle [ 303 ], in which the steering force applied by the driver of the vehicle to the steering wheel [ 301 ] of the vehicle [P 1, P 2] is selectively reinforced by a servo support [ 302 ] is characterized in that the gain [p] is selected as a function of at least one steering variable which is dependent on the current driving state of the vehicle, this steering variable being dependent on at least one of the yaw angle [alpha G (t)], the yaw angular velocity [alpha G ′ (t)] and / or the variable representing the yaw acceleration [alpha G ′ ′ (t)]. 14. Servolenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängige Lenk­ größe weiterhin abhängig ist von Größen, die den Einschlagwinkel [ro(t)] eines von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkrades und die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit [V], die Einschlagwinkelge­ schwindigkeit [ro′(t)] und/oder die Einschlagwinkelbeschleuni­ gung [ro′′(t)] eines von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigten Lenkrades [301] repräsentieren.14. Power steering system according to claim 13, characterized in that the steering size dependent on the current driving state of the vehicle is further dependent on quantities which determine the steering angle [ro (t)] of a steering wheel actuated by the driver of the vehicle and the longitudinal vehicle speed [V], represent the turning angle speed [ro ′ (t)] and / or the turning angle acceleration [ro ′ ′ (t)] of a steering wheel [ 301 ] actuated by the driver of the vehicle. 15. Servolenksystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Gierbewegungen und/oder die Lenkradbewe­ gungen repräsentierenden Größen [alphaG(t), alphaG′(t), alphaG′′(t), ro(t), ro′(t), ro′′(t)] gemessen oder aus Messungen errechnet werden.15. Power steering system according to claim 13 or 14, characterized in that the yaw movements and / or the Lenkradbewe conditions representing sizes [alpha G (t), alpha G '(t), alpha G ''(t), ro (t ), ro ′ (t), ro ′ ′ (t)] are measured or calculated from measurements. 16. Hydraulische Lenkvorrichtung zur Ansteuerung im Rahmen eines Lenksystems nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer das vom Fahrer des Fahrzeugs am Lenkrad (206) des Fahrzeugs aufgebrachte Lenkradmoment (ML) verstärkende hydraulischen Servounter­ stützung, bei der zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Lenkradmoments (ML) in einem Arbeitszylinder ein mit der Zahn­ stange des Fahrzeugs verbundener erster Arbeitskolben (201) mit Druckmittel beaufschlagt wird, wobei die Zahnstange mit der Spurstange (209) zur Betätigung der lenkbar ausgelegten Vorder­ achse (203) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des ersten Arbeitskolbens (201) ein mit der Spurstange (209) wirkverbundener zweiter Arbeitskolben (202) angeordnet ist.16. Hydraulic steering device for actuation in the context of a steering system according to one of claims 1 to 12, with a the steering wheel torque (M L ) applied by the driver of the vehicle to the steering wheel ( 206 ) of the vehicle reinforcing hydraulic servo support in which to support the driver applied steering wheel torque (M L ) in a working cylinder with the rack of the vehicle connected first working piston ( 201 ) is acted upon by pressure medium, the rack being operatively connected to the tie rod ( 209 ) for actuating the steerable front axle ( 203 ), thereby characterized in that a second working piston ( 202 ) operatively connected to the tie rod ( 209 ) is arranged within the first working piston ( 201 ).
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