WO2001010690A1 - Vorrichtung zur regelung eines giermoments - Google Patents

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WO2001010690A1
WO2001010690A1 PCT/EP2000/007271 EP0007271W WO0110690A1 WO 2001010690 A1 WO2001010690 A1 WO 2001010690A1 EP 0007271 W EP0007271 W EP 0007271W WO 0110690 A1 WO0110690 A1 WO 0110690A1
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WO
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wheel
vehicle
yaw moment
force
front wheel
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Application number
PCT/EP2000/007271
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English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Roll
Thomas Raste
Rainer Oehler
Ulrich LÜDERS
Hubertus Raitz Von Frentz
Karl Izsak
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19944333A external-priority patent/DE19944333B4/de
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/20—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring wheel side-thrust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • B60T8/1725—Using tyre sensors, e.g. Sidewall Torsion sensors [SWT]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/18—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring ratios of force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2230/00—Monitoring, detecting special vehicle behaviour; Counteracting thereof
    • B60T2230/02—Side slip angle, attitude angle, floating angle, drift angle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2240/00—Monitoring, detecting wheel/tire behaviour; counteracting thereof
    • B60T2240/03—Tire sensors

Definitions

  • the present invention relates to a device for regulating a yaw moment of a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Known yaw moment regulations stabilize the driving behavior of the vehicle when cornering by comparing a target yaw rate with an actual yaw rate, which is measured by a yaw rate sensor, which detects the smallest changes in the actual yaw rate. If the actual yaw rate deviates from the target yaw rate, which is calculated at least as a function of the steering wheel angle, vehicle reference speed and coefficient of friction, this difference is converted into control signals for certain control elements, the actuation of which then approximates the actual yaw rate to the target yaw rate.
  • a torque decomposer into which a target yaw moment Mg is input, which is determined in a manner not shown.
  • the torque decomposer determines from the target yaw moment MQ forces Fi / SO ] _ ⁇ which must be applied by the individual vehicle tires in order to achieve the specified target yaw moment MQ. This, together with the forces Fj_ j_ s actually already applied, result in force differences ⁇ F_, which are fed to a wheel force regulator.
  • the wheel force controller should use the force differences to be set to calculate measures to be carried out on the individual vehicle wheels.
  • the invention has for its object to provide a device for regulating the yaw moment of a vehicle, which allows the fastest possible yaw moment regulation without a yaw rate sensor or with a yaw rate sensor of lower quality in response to a critical driving behavior.
  • Input variables steering wheel angle ⁇ , vehicle reference speed v re / and estimated coefficient of friction ⁇ for example in a dynamic single-track model, calculated reference transverse forces for the front and rear axles.
  • the transverse forces F re / required for the driving maneuver can no longer be transmitted to the roadway, so that stabilization of the vehicle must be initiated if the deviation exceeds at least one (absolute value) threshold value.
  • the device according to the invention determines the yaw moment in the event of oversteering driving behavior of the vehicle according to the relationship
  • the yaw moment or the yaw moment difference required to stabilize the vehicle is consequently the moment determined as a lever arm from the force difference on the rear axle and the distance from the rear axle to the center of gravity, which is applied as a longitudinal force on the left or right front wheel.
  • the yaw moment to be controlled with understeering driving behavior of the vehicle is in the device according to the invention according to the relationship
  • ⁇ > F , ,, / .1 ( ⁇ > V ,, -) - (F>, /. S7,., +, S7 .. ")
  • the yaw moment or the yaw moment difference required to stabilize the vehicle is consequently the moment determined as a lever arm from the force difference on the front axle and the distance from the front axle to the center of gravity, which is applied as a longitudinal force to the left or right rear wheel.
  • the vehicle At larger slip angles at the front, the vehicle then has an understeering behavior, in the opposite case an oversteering behavior.
  • the behavior is neutral if the slip angles at the front and rear are the same.
  • the understeering or oversteering operating states of the vehicle can be identified on the basis of the deformations of the tire detected by the tire sensors, which correlate with the slip angles up to the saturation limit of the calculated transverse forces, by the actual longitudinal, actual transverse forces and actual moments from the detected tire deformations (tire sidewall deformations). are calculated, which are compared with force and / or torque reference or target values calculated, estimated or otherwise generated in the dynamic single-track model.
  • the yaw moment to be controlled or the difference in force is applied to the (more stable) wheels of the vehicle axle, which is opposite the vehicle axle on which the deformations measured for calculating the actual values (forces, moments) are amplified by the forces acting on the tires or stronger pronounced tire deformations occur. Since the actual transverse forces describing the understeering and oversteering operating states above the saturation limit no longer correlate with the slip angles, other physical quantities that represent the actual vehicle behavior or the actual driving state can certainly be used to calculate the actual behavior of the vehicle, since that Sign of the stabilizing moment formed from the torque or force difference is not is sufficient for a distribution of the stabilizing moment in the form of force requirements for the wheels. For this, further information about the current driving state, which is characterized, for example, by the yaw rate and the swimming angle, is necessary.
  • Rear axle transverse forces with the reference transverse forces determined yaw moment is applied via a longitudinal force applied to the wheels or tires of the front axle in the oversteering operating state of the vehicle, that is to say to the wheels with a smaller slip angle and thus a larger control range.
  • the yaw moment to be controlled which is determined by comparing the front axle transverse forces with the reference lateral forces, is applied to the wheels or tires of the rear axle Longitudinal force applied in the understeering operating state, i.e. on the wheels with a smaller slip angle and thus a larger control range.
  • the longitudinal force F is in the form of a wheel brake pressure according to the relationship
  • K gain factor
  • K ti brake-specific coefficient
  • r dw dynamic tire radius
  • l H distance of the rear axle from the center of gravity of the vehicle and b
  • t half the track width of the front axle left b l or right b or according to the relationship
  • K gain factor
  • K ⁇ brake-specific coefficient
  • r ⁇ h ⁇ dynamic tire radius
  • / distance of the front axle from the center of gravity of the vehicle
  • b H half track width of the rear axle on the left b H or right b H on the
  • the strength of the intervention can be varied by the gain factor K.
  • the factor K ß is determined by the design of the brake.
  • the determined longitudinal forces can - for example - as stated above - be converted into absolute braking pressures but also into changes in braking pressure. With hydraulic brake systems, conversion into valve switching times or with the use of proportional valves in current strengths can also be carried out.
  • the motor drive torque can also be varied in response to the yaw moment to be regulated.
  • the forces acting on the tires, together with at least one variable describing the actual driving behavior or the current driving state, are the controlled variables by which the intervention in the wheel brakes and / or the engine drive torque is directed.
  • the entry criterion in the yaw moment control is the detection of a driving state or driving behavior of the vehicle that can no longer be controlled by the driver based on one or more of the following signals:
  • the standard exit occurs when one or more exit thresholds, which depend on the driving situation and the friction value, fall below, which can be defined according to the relationships mentioned for the entry, the threshold values of which, however, can differ in amount from the entry threshold values. Entry and exit can be delayed using timers.
  • a further input variable influencing the determination of the forces and moments could be, for example, the independent wheel speeds of the wheels, the independent wheel speeds either being able to be detected in a known manner by means of wheel sensors or also by a corresponding design of the tire sensors.
  • the stabilizing moment can be distributed by considering the sign and amount of one or more of the following signals: • Difference between reference and actual torque
  • the stabilizing yaw moment ⁇ F ⁇ Hlv l HIV can preferably be distributed, for example, such that a longitudinal force is applied to the right or left front or rear wheel depending on the sign of the difference in force.
  • Control deviation that is greater than the entry threshold is started with the control.
  • the sum of the lateral forces on the front axle is less than a lower threshold value S for the belt around the zero position and a sum of the lateral forces on the rear axle is less than a lower limit value S ( , for the belt around the zero position
  • Intervention on the front left wheel When changing from a right-hand to a left-hand turn and a sum of the lateral forces on the front axle less than a lower threshold value S v for a band around the zero position or a sum of the lateral forces on the rear axle less than a lower threshold value S for Band around the zero position there is an intervention on the front right wheel.
  • changes in the brake pressures already set can also be determined and classified by reducing the braking force (pressure reduction) on the other side of the vehicle axle.
  • At least one of the transverse force sums on the front axle or on the rear axle is in a band around the zero position.
  • the total shear force on the front axle and the total shear force on the rear axle are both less than a lower threshold value for a band around the zero position.
  • the total shear force on the front axle and the total shear force on the rear axle are both greater than an upper threshold value for a band around the zero position.
  • control is started.
  • state 2 the front left wheel is engaged.
  • state 3 the front right wheel is engaged.
  • state 1 the front left wheel is engaged, if the transition to state 1 from state 3 has taken place.
  • state 1 there is an intervention on the front right wheel when the transition from state 2 to state 1 has taken place.
  • a different, preferably lower, gain factor K can be selected than in states 2 and 3.
  • the gain factor K in state 1 is preferably only between 70 and 95%, in particular 70 to 80%, of states 2 and third
  • Fig. 1 is a schematic representation of the tire forces in a wheel-fixed coordinate system
  • Fig. 2 shows an overall structure of the driving stability control
  • Fig. 4 is a schematic representation of the distribution of the yaw moment to be controlled (Fig. A) and an example of the emergence of a force difference for an oversteering vehicle (b).
  • Fig. 5 shows a further schematic representation of the distribution of the yaw moment to be controlled
  • 1 shows the tire forces in the wheel-fixed coordinate systems of a vehicle as an example.
  • the forces of the individual wheels that occur on the tires as a result of the tire-roadway contact can be wheel circumferential forces, transverse forces and / or wheel contact forces.
  • 1 are exemplary wheel circumferential forces F x (Longitudinal forces) and lateral forces Fy are shown in the wheel-fixed coordinate systems of a vehicle. The forces are designated with indices. It applies
  • V front axle of the vehicle
  • FIG. 2 schematically shows an overall structure of a yaw moment control, the vehicle forming the controlled system 204 with its wheel brakes.
  • the resulting motor actual torque, lateral acceleration, wheel speeds, hydraulic signals (such as wheel brake pressures) and the wheel circumferential forces Fx and lateral forces Fy are measured on the vehicle.
  • the measurement is preferably carried out by means of tire sensors which generate signals from the deformation of the tires, in particular the tire sidewall, from which the longitudinal (F x ) and lateral forces (Fy) can be calculated.
  • the determined longitudinal and transverse forces are fed to a yaw moment (GMR) control law 201 and a coefficient of friction and condition estimate 203.
  • GMR yaw moment
  • a vehicle reference model 200 is stored in the GMR controller, which uses the steering angle ⁇ , the vehicle reference speed V Ref and the coefficient of friction ⁇ estimated in the coefficient of friction and condition estimation ⁇ to Yaw moment M re f or reference transverse forces Fy ref are calculated.
  • the friction coefficient and state estimate 203 uses the vehicle reference speed v re f, the measured vehicle lateral acceleration ⁇ y, the wheel forces Fy and F ⁇ r calculated from the tire sensors and the
  • the coefficient of friction and state estimate 203 includes, among other things, a state estimate x which calculates information about the current driving state, which is characterized, for example, by the yaw rate and the float angle.
  • a kinematic float angle velocity determination briefly kinematic / ⁇ determination, can be carried out via the input variables.
  • the calculated value of the float angle speed for example, passes through a first-order low-pass filter, which passes an estimated value ⁇ for the float angle speed to the GMR control law 201.
  • target yaw moment M re f SOLL m i t is the space formed from the determined wheel forces Fy, Fx and the Achsablude to the center of gravity of the vehicle actual yaw moment MIS compared and the object to be controlled yaw moment from the Difference determined. Based on this yaw moment difference and the estimated information x about the current driving state, a manipulated variable is calculated so that the missing yaw moment is supplemented by the vertical axis and keeps the vehicle 204 in a controllable state.
  • the manipulated variable generates an additional yaw moment around the vertical axis of the vehicle through active brake interventions, that is, brake interventions without the driver actuating the brake, through force or brake pressure specifications and / or engine interventions.
  • the additional yaw moment is converted into the force requirement for the individual wheels.
  • the force requirements of the individual wheels are fed to the subordinate control loop 202 as setpoints.
  • the control loop 202 generates the control signals in the form of, for example, valve switching times, brake pressures, clamping forces, current quantities or motor drive torques.
  • the control loop is shown in simplified form in FIG. 3.
  • the vehicle reference model 300 can e.g. be the dynamic single track model. With this, the input variables
  • the measured lateral forces of each vehicle axle (index H or V) are summed up to form a signal or a quantity.
  • the difference in the signals generated by a comparator 301 is fed to the control law 302. It goes without saying that the comparison of the reference transverse forces with the actual transverse forces can also take place within the control law 302.
  • 4b shows the generation of a force difference ⁇ Fy for an oversteering vehicle as an example.
  • the slip angle ⁇ is on the abscissa and the lateral forces are shown on the coordinate.
  • the actual lateral forces Fy that is to say the measured via the tire sensors, become saturated.
  • 4b) shows the situation at a certain point in time tfc. Those calculated from the actual forces acting on the tire actual lateral forces FJS are at a greater skew angle ⁇ is smaller than the lateral forces Fy re f of the reference model.
  • the transverse forces Fy re f desired for the driving maneuver are no longer applied.
  • the yaw moment required to stabilize the vehicle is the moment determined for the oversteering driving behavior of the vehicle from the transverse force difference on the rear axle of the vehicle and the distance of the rear axle from the center of gravity COG as a lever arm.
  • the distance 1 of the vehicle axles from the center of gravity is stored according to one embodiment in control law 302.
  • this stabilizing torque ⁇ Mpiff can be distributed such that a longitudinal force F ⁇ , ⁇ R / L is applied to the right or left front wheel depending on the sign of the force difference ⁇ Fy.
  • the torque relationship applies as shown in Fig. 4a).
  • the required manipulated variable can be calculated from this torque relationship, for example in the form of a wheel brake pressure Psoll on the corresponding front wheel, according to the relationship
  • the strength of the engagement ie the strength of the brake pressure, can be varied by the amplification factor K.
  • the KB factor is determined by the design of the brake. In it are, for example, for a disc brake system
  • the area A of the brake piston the number N of the pistons per wheel brake, the coefficient of friction ⁇ between the disc and the brake pad, the ratio S of the effective friction radius to the dynamic tire radius and the efficiency of the brake.
  • the other sizes are the dynamic tire radius r d y n , the distance from the center of gravity of the vehicle to the rear axle ljj and half the track width left by L or right by «
  • the entry criterion in the control is the detection of a driving state that can no longer be controlled by the driver, based on an absolute control deviation of the lateral force and / or yaw moment difference that is greater than a threshold value S. If this threshold value or these threshold values (these may be upper or lower threshold values and / or entry threshold values that vary depending on the driving dynamics) are exceeded, control is started. Depending on the sign of the yaw moment to be controlled or the force to be controlled, the selection of the wheels on the vehicle for the application of and / or reduction in the longitudinal force or the pressure build-up and / or pressure reduction is carried out following table;
  • SQ is an upper threshold and Sy is a lower threshold.
  • At least one of the transverse force sums on the front axle or on the rear axle is in the tolerance band 401 around the zero position.
  • the lateral force sum on the front axle and the lateral force sum on the rear axle are both smaller than a lower threshold value Sy for the tolerance band 401 around the zero position.
  • the lateral force sum on the front axle and the lateral force sum on the rear axle are both greater than an upper threshold value So for the tolerance band 401 around the zero position.
  • control is entered. If the total shear force on the front axle and the total shear force on the rear axle are both smaller than a lower threshold value Sy for the tolerance band 401 around the zero position, the intervention takes place on the front left wheel. If the total shear force on the front axle and the total shear force on the rear axle are both greater than an upper threshold value So for the tolerance band 401 around the zero position, the intervention takes place on the front right wheel.
  • a different amplification factor K can be selected than in states 2 and 3.
  • the amplification factor is 75% of the amplification factor in states 2 and 3.
  • the lateral forces of the front axle of the vehicle are used to determine the control deviation.
  • control is started.
  • an intervention is carried out on the rear left wheel.
  • the control deviation is negative and the sum of the lateral forces on the front axle is smaller than the lower threshold value S ⁇ j for the tolerance band 401 around the zero position and a sum of the lateral forces on the rear axle less than a lower threshold value Sy for the tolerance band around the zero position, there is an intervention on the rear right wheel.
  • the decision whether to intervene over- or understeer can be made on the basis of the two control deviations. Is the amount of the control deviation, which is formed from the force difference on the rear axle, greater than a threshold value, then intervention is overridden.
  • the threshold value depends on the amount of the control deviation, which is formed from the force difference on the front axle. If the amount of the control deviation, which is formed from the force difference on the front axle, is greater than a threshold value, then intervention is understeering. This threshold value depends on the amount of the control deviation, which is formed from the force difference on the rear axle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Regelung eines Giermoments mittels Reifensensoren. Es werden über die Verformungen des Reifens Radkräfte berechnet und mit dem Achsabstand zum Schwerpunkt multipliziert. Eine Verteilung des zu regelnden Giermoments auf die Räder des Fahrzeugs erfolgt in Abhängigkeit vom Vorzeichen der Querkraftdifferenz.

Description

Vorrichtung zur Regelung eines Giermoments
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung eines Giermoments eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Giermomentenregelungen stabilisieren das Fahrverhalten des Fahrzeugs bei Kurvenfahrten durch Vergleich einer Sollgiergeschwindigkeit mit einer Istgiergeschwindigkeit, die von einem Gierratensensor gemessen wird, welcher geringste Änderungen der Istgiergeschwindigkeit erfasst. Bei Abweichung der Istgiergeschwindigkeit von der Sollgiergeschwindigkeit, die mindestens in Abhängigkeit von den Größen Lenkradwinkel, Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit und Reibwert berechnet wird, wird diese Differenz in Steuersignale für bestimmte Stellelemente umgerechnet, durch deren Betätigung dann sich die Istgiergeschwindigkeit an die Sollgiergeschwindigkeit annähert.
Ferner sind Druckschriften bekannt, die sich mit dem Erfassen und Auswerten der am Fahrzeugreifen angreifenden Kräfte und Momente befassen ( WO 96/10505, WO 97/44673). Ein Reifensensor, insbesondere dessen Ausbildung, ist in der DE 196 20 582 AI beschrieben. Darüber hinaus ist es aus der DE 196 24 795 AI bekannt, daß anhand von Reifensensoren Kräfte und Momente in Längs-, Quer- und Vertikalrichtung errechnet werden können. Eine Giermomentenregelung die die Kräfte verwendet soll so aussehen, daß ein Sollgiermoment errechnet wird, jedoch kein Istgiermoment mittels eines Gierratensensors erfaßt wird. Ein Sollgiermoment wird in Sollkräfte umgerechnet, welche an den jeweiligen Fahrzeugreifen angreifen, wenn das Sollgiermoment mit dem Istgiermoment übereinstimmt. Danach werden dann die Istkräfte, welche an den Fahrzeugreifen angreifen, auf die Sollkräfte hin geregelt.
Zur Durchführung des Verfahrens ist ein Momentendekompositor vorgesehen, in den ein Sollgiermoment Mg eingeht, welches auf nicht dargestellte Weise ermittelt wird. Der Momentendekompositor ermittelt aus dem Sollgiermoment MQ Kräfte Fi/SO]_ι, welche von den einzelnen Fahrzeugreifen aufgebracht werden müssen, um das angegebene Sollgiermoment MQ ZU erzielen. Hieraus ergeben sich zusammen mit den tatsächlich schon aufgebrachten Kräften Fj_ j_s Kräftedifferenzen ΔF_, welche einem Radkraftregler zugeführt werden. Der Radkraftregler soll anhand der einzustellenden Kräftedifferenzen Maßnahmen errechnen, die an den einzelnen Fahrzeugrädern durchzuführen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Regelung des Giermoments eines Fahrzeugs anzugeben, welche eine möglichst schnelle Giermomentenregelung ohne Gierratensensor oder mit einem Gierratensensor geringerer Güte auf ein kritisches Fahrverhalten hin erlaubt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einem zunehmenden Schräglaufwinkel a die Istquerkräfte Fy in eine
Sättigung gelangen. Diese Istquerkräfte sind daher bei größeren Schräglaufwinkeln kleiner als die aus den
Eingangsgrößen Lenkradwinkel δ , Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vre/ und geschätzter Reibwert} in z.B. einem dynamischen Einspurmodell berechneten Referenzquerkräfte für die Vorder- und Hinterachse. Die für das Fahrmanöver benötigten Querkräfte F re/ können nicht mehr auf die Fahrbahn übertragen werden, so daß eine Stabilisierung des Fahrzeugs eingeleitet werden muß, wenn die Abweichung mindestens einen (betragsmäßigen) Schwellenwert überschreitet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bestimmt hierzu das Giermoment bei übersteuerndem Fahrverhalten des Fahrzeugs nach der Beziehung
F> ,H
Figure imgf000004_0001
Sl .H, + F,,ISTMR )
mit E, / w = gemessene Querkraft am linken Hinterrad, F< !ST H = gemessene Querkraft am rechten Hinterrad, F rel H (δ,vref ,μ) = berechnete Referenzkraft des Hinderrades in Abhängigkeit von Lenkradwinkel, Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, Reibwert
und dem Abstand lH der Hinterachse vom Schwerpunkt nach
Das zur Stabilisierung des Fahrzeugs benötigte Giermoment bzw. die Giermomentendifferenz ist folglich das aus der Kraftdifferenz an der Hinterachse und dem Abstand der Hinterachse zum Schwerpunkt als Hebelarm bestimmte Moment, das am linken oder rechten Vorderrad als Längskraft aufgebracht wird. Das zu regelnde Giermoment bei untersteuerndem Fahrverhalten des Fahrzeugs wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach der Beziehung
Δ > = F, ,,/ .1 (δ> V, , - ) - ( F> ,/.S7 ,. , + , S7.. „ )
mit E, Λs/ 1- = gemessene Querkraft am linken Vorderrad, EVιK >ι s = gemessene Querkraft am rechten Vorderrad, Fv re/ y δ.vre/ ,μ = berechnete Referenzkraft des Vorderrades in Abhängigkeit von Lenkradwinkel, Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, Reibwert
und dem Abstand /,. der Vorderachse vom Schwerpunkt nach
ΔEι r/r
bestimmt. Das zur Stabilisierung des Fahrzeugs benötigte Giermoment bzw. die Giermomentendifferenz ist folglich das aus der Kraftdifferenz an der Vorderachse und dem Abstand der Vorderachse zum Schwerpunkt als Hebelarm bestimmte Moment, das am linken oder rechten Hinterrad als Längskraft aufgebracht wird.
Es werden z.B. konstante Abstände der Vorder- oder Hinterachse vom Schwerpukt angenommen oder dynamische Schwerpunktsänderungen adaptiert, anhand denen die Abstände von der Hinterache oder Vorderachse berechnet werden. Ein Verfahren zur Ermittlung der Fahrzeugmasse und des momentanen Ortes des Massenschwerpunktes des Fahrzeugs in einem Massenverteilungsmodell werden in der DE 196 23 595 AI beschrieben, auf deren Inhalt ausdrücklich Bezug genommen wird. Dem Prinzip der vorliegenden Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß die unter- oder übersteuernde Betriebszustände des Fahrzeugs durch Vergleich der mittleren Schräglaufwinkel der Vorder- und Hinterachse ( av aH ) bestimmt werden können.
Bei größeren Schräglaufwinkeln vorn hat das Fahrzeug danach ein untersteuerndes, im umgekehrten Fall ein übersteuerndes Verhalten. Neutrales Verhalten liegt vor, wenn die Schräglaufwinkel vorne und hinten gleich sind. Die unter- oder übersteuernden Betriebszustände des Fahrzeugs können anhand der von den Reifensensoren erfassten Verformungen des Reifens, welche mit den Schräglaufwinkeln bis zur Sättigungsgrenze der berechneten Querkräfte korrelieren, erkannt werden, indem Istlängs-, Istquerkräfte und Istmomente aus den erfassten Reifenverformungen (Reifen- seitenwandverformungen) berechnet werden, die mit im dynamischen Einspurmodell berechneten, geschätzten oder in anderer Weise generierten Kraft- und/oder Momentenreferenz- bzw. Sollwerten verglichen werden. Das zu regelnde Giermoment oder die Kraftdifferenz wird dabei an den ( stabileren)Rädern der Fahrzeugachse aufgebracht, die der Fahrzeugachse gegenüberliegt, an der die zur Berechnung der Istwerte (Kräfte, Momente) gemessenen Verformungen durch die auf die Reifen wirkenden Kräfte verstärkt bzw. anhand stärker ausgeprägter Reifenverformungen auftreten. Da die die unter- und übersteuernden Betriebszustände des Fahrzeugs beschreibenden Istquerkräfte oberhalb der Sättigungsgrenze nicht mehr mit den Schräglaufwinkeln korrelieren, können durchaus andere physikalische Größen, die das tatsächliche Fahrzeugverhalten bzw. den tatsächlichen Fahrzustand darstellen, zur Berechnung des Istverhaltens des Fahrzeugs herangezogen werden, da das Vorzeichen des aus der Momenten- oder Kraftdifferenz gebildeten stabilisierenden Momentes nicht hinreichend für eine Verteilung des stabilisierenden Momentes in Form von Kraftanforderungen für die Räder ist. Hierzu sind weitere Informationen über den aktuellen Fahrzustand, der z.B. durch die Gierrate und den Schwimmwinkel gekennzeichnet ist, notwendig.
Bei übersteuerndem Fahrverhalten ( α, - aH < 0 ) wird an dem linken oder rechten Vorderrad eine Längskraft F nach der Beziehung
' Uli mit b = halbe Spurweite des Vorderrades links b, bzw rechts b, oder bei untersteuerndem Fahrverhalten am linken oder rechten Hinterrad eine Längskraft nach der Beziehung
ΔJL
mit bH = halbe Spurweite des Hinterrades links bl bzw rechts b, aufgebracht. Das zu regelnde, durch Vergleich der
Hinterachsquerkräfte mit den Referenzquerkräften bestimmte Giermoment, wird über eine auf die Räder bzw. Reifen der Vorderachse aufgebrachte Längskraft im übersteuernden Betriebszustand des Fahrzeugs aufgebracht, also auf die Räder mit kleinerem Schräglaufwinkel und damit größerem Regelbereich.
Das zu regelnde, durch Vergleich der Vorderachsquerkräfte mit den Referenzquerkräften bestimmte Giermoment, wird über eine auf die Räder bzw. Reifen der Hinderachse aufgebrachte Längskraft im untersteuernden Betriebszustand aufgebracht, also auf die Räder mit kleinerem Schräglaufwinkel und damit größerem Regelbereich.
Die Längskraft F wird dabei in Form eines Radbremsdruckes nach der Beziehung
Psnll = ^* KB * bl nij *Δ^\ H bei übersteuerndem Fahrverhalten
mit K= Verstärkungsfaktor, Kti = bremsspezifischer Koeffizient, rdw = dynamischer Reifenradius, lH = Abstand der Hinterachse vom Schwerpunk des Fahrzeugs und b, t = halbe Spurweite der Vorderachse links bl bzw rechts b oder nach der Beziehung
Pyo,, = κ*
Figure imgf000008_0001
bei untersteuerndem Fahrverhalten
mit K= Verstärkungsfaktor, K ι = bremsspezifischer Koeffizient, rιhπ = dynamischer Reifenradius, /, = Abstand der Vorderachse vom Schwerpunk des Fahrzeugs und bH = halbe Spurweite der Hinterachse links bH bzw rechts bH auf die
Räder aufgebracht. Durch den Verstärkungsfaktor K kann die Stärke des Eingriffs variiert werden. Der Faktor Kß ist durch die konstruktive Gestaltung der Bremse festgelegt.
Die ermittelten Längskräfte - können beispielsweise - wie vorstehend angegeben - in absolute Bremsdrücke aber auch in Bremsdruckänderungen umgerechnet werden. Bei hydraulischen Bremsanlagen kann auch eine Umrechnung in Ventilschaltzeiten oder bei der Verwendung von Proportionalventilen in Stromstärken erfolgen. Zur Regelung der angetriebenen Räder auf das zu regelnde Giermoment hin kann auch das Motorantriebsmoment variiert werden. Dabei sind die auf den Reifen wirkenden Kräfte immer zusammen mit mindestens einer das tatsächliche Fahrverhalten bzw. den aktuellen Fahrzustand beschreibenden Größe die Regelgrößen, nach welchen sich der Eingriff in die Radbremsen und/oder das Motorantriebsmoment richtet.
Das Eintrittskriterium in die Giermomentenregelung ist die Erkennung eines vom Fahrer nicht mehr beherrschbaren Fahrzustands bzw. Fahrverhaltens des Fahrzeugs basierend auf einem oder mehrerer der folgenden Signale:
• Kraft- und/oder Momentendifferenzen gegenüber Referenzkräften und/oder -momentenaus einem Referenrmodell( radweise, achsweise, oder für das Gesamtfahrzeug, z.B. als Momentendifferenz um die Hochachse des Fahrzeugs)
• Gierratendifferenzen einer geschätzten oder gemessenen Gierrate gegenüber einer Gierrate aus einem Referenzmodell .
• Gierbeschleunigungsdifferenzen einer geschätzten oder gemessenen Gierbeschleunigung gegenüber einer Gierbeschleunigung aus einem Referenzmodell.
• Querbeschleunigungsdifferenzen einer geschätzten oder gemessenen Querbeschleunigung gegenüber einer Querbeschleunigung aus einem Referenzmodell.
• Schwimmwinkeldifferenz eines geschätzten Schwimmwinkels gegenüber eines Schwimmwinkels aus einem Referenzmodell
• Schräglaufwinkeldifferenz eines geschätzten Schräglaufwinkels gegenüber eines Schräglaufwinkels aus einem Referenzmodell eines Rades oder einer Achse. Überschreiten ein obiges Differenzsignal oder die Kombination mehrerer Signale eine oder mehrere fahrsituations- und reibwertabhängige Eintrittsschwellen wird die Regelung gestartet. Bei einer absoluten Regelabweichung erfolgt der Eintritt in die Regelung bevorzugt nach der Beziehung ΔE, , ,H > S oder
|ΔE, ,, .„/, ,„ ! > S wobei S=Εintrittsschwellenwert, ΔE VlH =Differenz der Querkraft an den Vorder-oder Hinterrädern, /,./w=Abstand der Vorder-oder Hinterachse vom Schwerpunkt, mit ΔF H und /„bei übersteuerndem Fahrverhalten des Fahrzeugs und ΔFv l. und /, bei untersteuerndem Fahrverhalten des Fahrzeugs.
Der Regelaustritt findet beim Unterschreiten einer oder mehrerer fahrsituations- und reibwertabhängigen Austrittsschwellen statt, die nach den für den Eintritt genannten Beziehungen definiert sein können, deren Schwellenwerte sich jedoch von den Eintrittsschwellenwerten vom Betrag her unterscheiden können. Der Ein- und Austritt kann über Zeitglieder verzögert werden.
Eine weitere, in die Ermittlung der Kräfte und Momente einfließende Eingangsgröße könnten beispielsweise die Einzelradgeschwindigkeiten der Räder sein, wobei die Einzelradgeschwindigkeiten entweder auf bekannte Weise mittels Radsensoren erfaßt werden könnten oder aber auch durch eine entsprechende Gestaltung der Reifensensoren.
Die Verteilung des stabilisierenden Momentes kann durch die Betrachtung von Vorzeichen und Betrag eines oder mehrerer der folgenden Signale erfolgen: • Differenz zwischen Referenz- und Istmoment
• Differenz zwischen Referenz- und Istkäften
• Gemessene oder geschätzte Kräfte an den Rädern
• Gemessene oder geschätzte Gierrate oder einer Gierratendifferenz .
• Gemessene oder geschätzte Querbeschleunigung
• Gemessener oder geschätzter Lenkwinkel
• Geschätzter Schwimmwinkel oder einer Schwimmwinkeldifferenz
• Geschätzter Schräglaufwinkel oder einer Schräglaufwinkeldifferenz
Das stabilisierende Giermoment ΔF^ HlvlHIV kann bevorzugt z.B. derart verteilt werden, daß abhängig von Vorzeichen der Kraftdifferenz am rechten oder linken Vorder- oder Hinterrad eine Längskraft aufgebracht wird.
Bei einem Regeleintritt erfolgt die Verteilung des zu regelnden Giermoments ΔFγ HlH auf die Räder bei einem übersteuernden Fahrzeug wie folgt. Bei einer absoluten
Regelabweichung, die größer als der Eintrittsschwellenwert ist, wird mit der Regelung begonnen. Bei einer negativen Regelabweichung - ΔF HlH und einer Summe der Querkräfte an der
Vorderachse größer einem oberen Schwellenwert Sσ für ein
Band um die Nullage und einer Summe der Querkräfte an der Hinterachse größer einem oberen Schwellenwert S0 für ein
Band um die Nullage erfolgt ein Eingriff am vorderen rechten Rad. Beim Übergang von einer Links- zu einer Rechtskurve und einer Summe der Querkräfte an der Vorderachse größer einem oberen Schwellenwert Sf; für ein Band um die Nullage oder einer Summe der Querkräfte an der Hinterachse größer einem oberen Schwellenwert Sf für ein Band um die Nullage erfolgt ein Eingriff am vorderen linken Rad. Bei einer positiven Regelabweichung - ΔF HlH und einer
Summe der Querkräfte an der Vorderachse kleiner einem unteren Schwellenwert S für das Band um die Nullage und einer Summe der Querkräfte an der Hinterachse kleiner einem unteren Grenzwert S(, für das Band um die Nullage erfolgt ein
Eingriff am vorderen linken Rad. Beim Übergang von einer Rechts- zu einer Linkskurve und einer Summe der Querkräfte an der Vorderachse kleiner einem unteren Schwellenwert Sv für ein Band um die Nullage oder einer Summe der Querkräfte an der Hinterachse kleiner einem unteren Schwellenwert S für ein Band um die Nullage erfolgt ein Eingriff am vorderen rechten Rad.
Beim untersteuernden Betriebszustand des Fahrzeugs erfolgt bei einer positiven Regelabweichung ΔE ,7, und einer Summe der Querkräfte an der Vorderachse größer einem oberen Schwellenwert S für ein Band um die Nullage und einer Summe der Querkräfte an der Hinterachse größer einem oberen Schwellenwert S„ für ein Band um die Nullage ein Eingriff am hinteren linken Rad. Bei einer negativen Regelabweichung ΔF, , /, und einer Summe der Querkräfte an der Vorderachse kleiner einem unteren Schwellenwert S,, für ein Band um die
Nullage und einer Summe der Querkräfte an der Hinterachse kleiner einem unteren Schwellenwert S;/ für ein Band um di<
Nullage erfolgt ein Eingriff am hinteren rechten Rad.
Auf der Basis einer negativen oder positiven Regelabweichung der durch die Ist- und Sollquerkräfte verursachten Giermomentendifferenz ist es also möglich, eine Längskraft in Abhängigkeit von durch die Summe der an der Vorder- oder Hinterachse angreifenden Querkräfte über- oder unterschrittenen Schwellenwerten eines Toleranzbandes, innerhalb dem ein Wechsel der Fahrtrichtung erfolgt, also eine Lenkwinkeländerung, die Vorder- oder Hinterräder zu bestimmen, denen das das Fahrverhalten korrigierende bzw. zu regelnde Giermoment aufgeprägt wird. Dabei sind Übergangsbereiche festgelegt, die beim Über- oder Unterschreiten der Schwellenwerte durch die Querkräfte von nur einer Fahrzeugachse einen Wechsel des Rades an einer Fahrzeugachse vorsehen, dem die Längskraft, z.B. im Form eines absoluten Bremsdrucks, aufgeprägt wird.
Anstelle der absoluten Bremsdrücke können auch Änderungen der schon eingestellten Bremsdrücke ermittelt und durch eine Bremskraftminderung (Druckabbau) auf der anderen Seite der Fahrzeugachse eingeteilt werden.
Eine vorteilhafte weitere Ausbildung der Vorrichtung geht bei der Verteilung des zu regelnden Giermoments von einer Unterscheidung von drei Zuständen aus:
1. Mindestens eine der Querkraftsummen an der Vorderachse oder an der Hinterachse sind in einem Band um die Nullage.
2. Die Querkraftsumme an der Vorderachse und die Querkraftsumme an der Hinterachse sind beide kleiner als ein unterer Schwellenwert für ein Band um die Nullage.
3. Die Querkraftsumme an der Vorderachse und die Querkraftsumme an der Hinterachse sind beide größer als ein oberer Schwellenwert für ein Band um die Nullage.
Bei einer absoluten Regelabweichung, die größer als ein Schwellenwert ist, wird mit der Regelung begonnen. Im Zustand 2 erfolgt der Eingriff am vorderen linken Rad. Im Zustand 3 erfolgt der Eingriff am vorderen rechten Rad. Im Zustand 1 erfolgt ein Eingriff am vorderen linken Rad, wenn der Übergang in den Zustand 1 von Zustand 3 erfolgt ist. Im Zustand 1 erfolgt ein Eingriff am vorderen rechten Rad, wenn der Übergang in den Zustand 1 von Zustand 2 erfolgt ist.
Bei der Regelung in Zustand 1 kann ein anderer, vorzugsweise niedrigerer, Verstärkungsfaktor K gewählt werden als in den Zuständen 2 und 3. Der Verstärkungsfaktor K beträgt im Zustand 1 bevorzugt nur zwischen 70 und 95 %, insbesondere 70 bis 80 %, der Zustände 2 und 3.
Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt nun durch die Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Reifenkräfte in einem radfesten Koordinatensystem
Fig. 2 eine Gesamtstruktur der Fahrstabilitätsregelung
Fig. 3 eine schematische Regelstruktur
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Verteilung des zu regelnden Giermomentes (Fig. a) und ein Beispiel für die Entstehung einer Kraftdifferenz für ein übersteuerndes Fahrzeug (b).
Fig. 5 eine weitere schematische Darstellung der Verteilung des zu regelnden Giermoments
In Fig. 1 sind die Reifenkräfte in den radfesten Koordinatensystemen eines Fahrzeugs beispielhaft dargestellt. Die durch den Reifen-Fahrbahn-Kontakt an den Reifen auftretenden Kräfte der einzelnen Räder können Radumfangskräfte, Querkräfte und/oder RadaufStandskräfte sein. In Fig. 1 sind beispielhaft Radumfangskräfte Fx (Längskräfte) und Querkräfte Fy in den radfesten Koordinatensystemen eines Fahrzeugs dargestellt. Die Kräfte werden mit Indices bezeichnet. Es gilt
H = Hinterachse des Fahrzeugs
V = Vorderachse des Fahrzeugs
R = rechts
L = links
IST = Istkräfte ref = Referenzgröße
1 = Abstand der Achse vom Schwerpunkt b = halbe Spurweite des Rades.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Gesamtstruktur einer Giermomentenregelung, wobei das Fahrzeug mit seinen Radbremsen die Regelstrecke 204 bildet.
Auf das Fahrzeug wirken die vom Fahrer gegebenen Größen Fahrerbremsdruck (nicht dargestellt) und Lenkwinkelδ. Am Fahrzeug werden die hieraus resultierenden Größen Motor- Istmoment, Querbeschleunigung, Raddrehzahlen, Hydrauliksignale (wie Radbremsdrücke) und die Radumfangskräfte Fx und Querkräfte Fy gemessen. Die Messung erfolgt bevorzugt mittels Reifensensoren, welche aus der Verformung der Reifen, insbesondere der Reifenseitenwand, Signale erzeugen, aus denen sich die Längs (Fx)- und Querkräfte (Fy) berechnen lassen. Die ermittelten Längs- und Querkräfte werden einem Giermomenten(GMR) -Regelgesetz 201 und einer Reibwert- und Zustandsschätzung 203 zugeführt.
Im GMR-Regler ist ein Fahrzeug-Referenzmodell 200 abgelegt, welches anhand des Lenkwinkels δ, der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit VRef sowie dem in der Reibwert- und Zustandsschätzung geschätzten Reibwert μ ein Referenz- Giermoment Mref oder Referenz-Querkräfte Fy ref berechnet. Die Reibwert- und Zustandsschätzung 203 verwendet für ihre Rechnungen die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit vref, die gemessene Fahrzeugquerbeschleunigung αy, die aus den Reifensensoren berechneten Radkräfte Fy und Fχ r sowie den
Lenkwinkel δ. Neben der Schätzung des Reibwertes wird in der Reibwert- und Zustandsschätzung 203 u.a. eine Zustandsschätzung x vorgenommen, die Informationen über den aktuellen Fahrzustand, der z.B. durch die Gierrate und den Schwimmwinkel gekennzeichnet ist, berechnet. Über die Eingangsgrößen kann hierzu eine kinematische Schwimmwinkel- Geschwindigkeitsbestimmung, kurz kinematische /^-Bestimmung vorgenommen werden. Um bei starken Schwimmwinkel-Änderungen Spitzen abzuschneiden, durchläuft der berechnete Wert der Schwimmwinkel-Geschwindigkeit beispielsweise einen Tiefpaß erster Ordnung, welcher einen Schätzwert ß für die Schwimmwinkel-Geschwindigkeit an das GMR-Regelgesetz 201 weitergibt. In dem Regelgesetz 201 wird das im Fahrzeug- Referenzmodell 200 berechnete Soll-Giermoment Mref SOLL mit dem aus den ermittelten Radkräften Fy, Fx und den Achsabstanden zum Massenschwerpunkt des Fahrzeugs gebildeten Ist-Giermoment MIS verglichen und das zu regelnde Giermoment aus der Differenz bestimmt. Anhand dieser Giermomentendifferenz sowie der geschätzten Information x über den aktuellen Fahrzustand wird eine Stellgröße so berechnet, daß das fehlende Giermoment um die Hochachse ergänzt wird und das Fahrzeug 204 in einem beherrschbaren Zustand hält. Die Stellgröße erzeugt ein Zusatz-Giermoment um die Fahrzeughochachse durch aktive Bremseingriffe, also Bremseingriffe ohne Bremsbetätigung des Fahrers, durch Kraft- oder Bremsdruckvorgaben und/oder Motoreingriffe. Das Zusatzgiermoment wird hierzu in Kraftanforderung für die einzelnen Räder umgerechnet. Die Kraftanforderungen der einzelnen Räder werden dem unterlagerten Stellregelkreis 202 als Sollwerte zugeführt. Der Stellregelkreis 202 erzeugt die Stellsignale in Form von z.B. Ventilschaltzeiten, Bremsdrücken, Spannkräften, Stromgrößen oder Motor-Antriebsmomenten.
In Fig. 3 ist der Regelkreis vereinfacht dargestellt. Das Fahrzeug-Referenzmodell 300 kann z.B. das dynamische Einspurmodell sein. Bei diesem werden aus den Eingangsgrößen
Lenkwinkel δ, Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit VRef und geschätzter Reibwert} , die Referenzquerkräfte für die Vorder- und Hinterachse nach der Beziehung
Fy,H = CRH x αH und
Fy,v = CRV v
mit
CR = Schräglaufsteifigkeit und α = Schräglaufwinkel.
Die gemessenen Querkräfte jeweils einer Fahrzeugachse (Index H bzw. V) werden zu einem Signal bzw. einer Größe aufsummiert. Die über einen Vergleicher 301 erzeugte Differenz der Signale werden dem Regelgesetz 302 zugeführt. Es ist selbstverständlich, daß der Vergleich der Referenzquerkräfte mit den Ist-Querkräften auch innerhalb des Regelgesetzes 302 erfolgen kann.
In Fig. 4b ist als Beispiel die Entstehung einer Kraftdifferenz ΔFy für ein übersteuerndes Fahrzeug dargestellt. Auf der Abszisse sind die Schräglaufwinkel α und auf der Koordinate die Querkräfte dargestellt. Bei einem zunehmenden Schräglaufwinkel α geraten die tatsächlichen, also die über die Reifensensoren gemessenen Querkräfte Fy in eine Sättigung. Fig. 4b) zeigt die Situation zu einem bestimmten Zeitpunkt tfc. Die tatsächlichen, aus den an den Reifen angreifenden Kräfte berechneten Ist-Querkräfte FJS sind bei größerem Schräglaufwinkel α kleiner als die Querkräfte Fy ref des Referenzmodells. Die für das Fahrmanöver gewünschten Querkräfte Fy ref werden nicht mehr aufgebracht. Das zur Stabilisierung des Fahrzeugs benötigte Giermoment ist für das hier dargestellte übersteuernde Fahrverhalten des Fahrzeugs aus der Querkraftdifferenz an der Hinterachse des Fahrzeugs und dem Abstand der Hinterachse zum Schwerpunkt COG als Hebelarm bestimmte Moment. Der Abstand 1 der Fahrzeugachsen zum Schwerpunkt ist nach einem Ausführungsbeispiel im Regelgesetz 302 abgespeichert .
Dieses stabilisierende Moment ΔMpiff kann nach einem Ausführungsbeispiel derart verteilt werden, daß abhängig vom Vorzeichen der Kraftdifferenz ΔFy am rechten oder linken Vorderrad eine Längskraft Fχ,γR/L aufgebracht wird. Bei Eintritt in die Regelung gilt die Momentenbeziehung wie in Fig. 4a) gezeigt.
ΔFγ,H 1H = FχbVlR
Aus dieser Momentenbeziehung kann die benötigte Stellgröße z.B. in Form eines Radbremsdruckes Psoll am entsprechenden Vorderrad berechnet werden, nach der Beziehung
Figure imgf000018_0001
Durch den Verstärkungsfaktor K kann die Stärke des Eingriffs, d.h. die Stärke des Bremsdrucks, variiert werden. Der Faktor KB ist durch die konstruktive Gestaltung der Bremse festgelegt. In ihm sind z.B. für eine Scheibenbremsanläge
die Fläche A des Bremskolbens die Anzahl N der Kolben pro Radbremse der Reibungskoeffizient μ zwischen Scheibe und Bremsbelag das Verhältnis S von effektivem Reibradius zu dynamischen Reifenhalbmesser sowie der Wirkungsgrad der Bremse festgelegt .
Die übrigen Größen sind der dynamische Reifenradius rdyn, der Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zur Hinterachse ljj sowie die halbe Spurweite links byL bzw. rechts by «
Die Verteilung des stabilisierenden Giermoments auf die Räder eines Fahrzeugs wird nach einem Ausführungsbeispiel wie folgt durchgeführt:
Eintrittskriterium in die Regelung ist die Erkennung eines nicht mehr vom Fahrer beherrschbaren Fahrzustandes, basierend auf einer absoluten Regelabweichung der Querkraft- und/oder Giermomentendifferenz , die größer als ein Schwellenwert S ist. Wird dieser Schwellenwert bzw. diese Schwellenwerte (dabei kann es sich um obere oder untere Schwellenwerte und/oder abhängig von der Fahrdynamik veränderliche Eintrittsschwellenwerte handeln) überschritten, wird mit der Regelung begonnen. In Abhängigkeit von dem Vorzeichen des zu regelnden Giermoments oder der zu regelnden Kraft wird die Auswahl der Räder an dem Fahrzeug für die Längskraftaufbringung und/oder - Reduzierung bzw. den Druckauf- und/oder Druckabbau nach folgender Tabelle durchgeführt;
Figure imgf000020_0001
Dabei ist SQ ein oberer Schwellenwert und Sy ein unterer Schwellenwert. Bei einer positiven Regelabweichung, d.h. bei einer positiven Differenz der Querkräfte am Hinterrad (ΔFγfH
= FY,ref,H (δ, Vref,μ) - (Fγ,IST,HL + FY,IST,HR) d-h- das Ergebnis ist positiv) und einer Summe der Querkräfte Fγf an der Vorderachse größer dem oberen Schwellenwert So für das Toleranzband 401 um die Null-Lage und einer Summe der Querkräfte Fy JJ an der Hinterachse größer dem oberen Schwellenwert So für das Toleranzband 401 um die Null-Lage erfolgt bei übersteuerndem Fahrzeug bzw. übersteuerndem Fahrzeugverhalten ein wie in Fig. 4a) dargestellt, Eingriff am vorderen rechten Rad. Das Fahrzeug wird entsprechend der Darstellung in Fig. 5 mittels des stabilisierenden Giermomentes Fχby-R oder der aufgebrachten Längskraft Fx hin zum gewünschten Soll-Giermoment geregelt. Bei einer Änderung des Lenkwinkels von einer Linkskurve hin zu einer Rechtskurve durchlaufen die in Fig. 5 dargestellten Kräfte das Toleranzband 401. Liegt die Summe der Querkräfte an der Vorderachse oder an der Hinterachse unterhalb des oberen Schwellenwertes So, d.h. verändern sich die Summen der Fahrzeugachskräfte ausgehend von einem oberhalb des Schwellenwertes liegenden Wertes zu einem innerhalb des Toleranzbandes liegenden Wert, erfolgt ein Wechsel des Eingriffsrades vom rechten Vorderrad zum linken Vorderrad. Bei einer negativen Regelabweichung und einer Summe der Querkräfte an der Vorderachse kleiner einem unteren Schwellenwert Sy für das Toleranzband 401 um die Null-Lage und einer Summe der Querkräfte an der Hinterachse kleiner einem unteren Schwellenwert Sy für das Toleranzband 401 um die Null-Lage erfolgt ein Eingriff am vorderen linken Rad. Im Übergangsbereich von einer Rechtskurve zu einer Linkskurve muß wie zuvor beschrieben nur eine der Summen der Querkräfte entweder am Hinter- oder am Vorderrad größer als der untere Schwellenwert Sy sein, um von dem linken vorderen Eingriffsrad auf das rechte vordere Eingriffsrad zu wechseln . Bei eingesteuerndem Bremsdruck, d.h. im gebremsten Fall, kann selbstverständlich auch eine Regelung über einen Druckabbau in den Radbremsen das zu regelnde Giermoment auf die dann entsprechend der Tabelle jeweils anderen Räder der gleichen Achse aufgebracht werden.
Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Verteilung des stabilisierenden Giermoments wird von einer Unterscheidung von drei Zuständen ausgegangen:
1. Mindestens eine der Querkraftsummen an der Vorderachse oder an der Hinterachse sind in dem Toleranzband 401 um die Null-Lage.
2. Die Querkraftsumme an der Vorderachse und die Querkraftsumme an der Hinterachse sind beide kleiner als ein unterer Schwellenwert Sy für das Toleranzband 401 um die Null-Lage.
3. Die Querkraftsumme an der Vorderachse und die Querkraftsumme an der Hinterachse sind beide größer als ein oberer Schwellenwert So für das Toleranzband 401 um die Null-Lage.
Bei einer absoluten Regelabweichung, die größer als ein Schwellenwert ist, erfolgt ein Eintritt in die Regelung. Sind die Querkraftsumme an der Vorderachse und die Querkraftsumme an der Hinterachse beide kleiner als ein unterer Schwellenwert Sy für das Toleranzband 401 um die Null-Lage, erfolgt der Eingriff am vorderen linken Rad. Sind die Querkraftsumme an der Vorderachse und die Querkraftsumme an der Hinterachse beide größer als ein oberer Schwellenwert So für das Toleranzband 401 um die Null-Lage, erfolgt der Eingriff am vorderen rechten Rad. Sind mindestens eine der ??
Querkraftsummen an der Vorderachse oder an der Hinterachse in dem Toleranzband 401 um die Null-Lage, erfolgt ein Eingriff am vorderen linken Rad, wenn der Übergang in den Zustand 1 von Zustand 3 erfolgt ist. Sind mindestens eine der Querkraftsummen an der Vorderachse oder an der Hinterachse in dem Toleranzband 401 um die Null-Lage, erfolgt ein Eingriff am vorderen rechten Rad, wenn der Übergang in den Zustand 1 von Zustand 2 erfolgt ist. Bei der Regelung in Zustand 1 kann ein anderer Verstärkungsfaktor K gewählt werden als in den Zuständen 2 und 3. Vorzugsweise beträgt der Verstärkungsfaktor 75 % von dem Verstärkungsfaktor in den Zuständen 2 und 3.
Bei einem untersteuernden Fahrzeug bzw. bei untersteuerndem Fahrverhalten des Fahrzeugs werden zur Bestimmung der Regelabweichung die Querkräfte der Vorderachse des Fahrzeugs verwendet .
Bei einer absoluten Regelabweichung, die größer als sein oberer Schwellenwert SQ ist, wird mit der Regelung begonnen. Bei einer positiven Regelabweichung und einer Summe der Querkräfte an der Vorderachse größer dem oberen Schwellenwert für das Toleranzband 401 um die Null-Lage erfolgt ein Eingriff am hinteren linken Rad. Bei einer negativen Regelabweichung und einer Summe der Querkräfte an der Vorderachse kleiner dem unteren Schwellenwert S\j für das Toleranzband 401 um die Null-Lage und einer Summe der Querkräfte an der Hinterachse kleiner einem unteren Schwellenwert Sy für das Toleranzband um die Null-Lage erfolgt ein Eingriff am hinteren rechten Rad.
Die Entscheidung, ob über- oder untersteuernd eingegriffen wird, kann anhand der beiden Regelabweichungen getroffen werden. Ist der Betrag der Regelabweichung, die aus der Kraftdifferenz an der Hinterachse gebildet wird, größer als ein Schwellenwert, dann wird übersteuernd eingegriffen. Der Schwellenwert ist abhängig vom Betrag der Regelabweichung, die aus der Kraftdifferenz an der Vorderachse gebildet wird. Ist der Betrag der Regelabweichung, die aus der Kraftdifferenz an der Vorderachse gebildet wird, größer als ein Schwellenwert, dann wird untersteuernd eingegriffen. Dieser Schwellenwert ist abhängig vom Betrag der Regelabweichung, die aus der Kraftdifferenz an der Hinterachse gebildet wird.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Regelung eines Giermoments eines vierrädrigen Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt, mit einer Regelschaltung, welche die Abweichung von gemessenen, am Reifen angreifenden Istquerkräften berechnet, und einer Aktivierungslogik, welche in bestimmten Fahrsituationen eine Regelung des durch die Istquerkräfte verursachten Giermoments hin zu einem durch Sollquerkräfte bestimmten Giermoments veranlasst, wenn diese Abweichung mindestens einen Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß das zu regelnde Giermoment bei übersteuerndem Fahrzeugverhalten nach der Beziehung
Figure imgf000025_0001
> M) ~ ( .IST.H, + F ,sr,HR )
mit E, Λ/ H = gemessene Querkraft am linken Hinterrad, I I H , = gemessene Querkraft am rechten Hinterrad,
Fλ ιef \δ,vιel ,μ\ = berechnete Referenzkraft des Hinderrades in Abhängigkeit von Lenkradwinkel, Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit , Reibwert
und dem Abstand lH der Hinterachse vom Schwerpunkt nach
ΔF, ,H ,
bestimmt wird. Vorrichtung zur Regelung eines Giermomentes eines vierrädrigen Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt, mit einer Regelschaltung, welche die Abweichung von gemessenen, am Reifen angreifenden Querkräften berechnet, und einer Aktivierungslogik, welche in bestimmten Fahrsituationen eine Regelung des durch die Istquerkräfte verursachten Giermoments hin zu einem durch Sollquerkräfte bestimmten Giermoments veranlasst, wenn diese Abweichung mindestens einen Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß das zu regelnde Giermoment bei untersteuerndem Fahrzeugverhalten nach der Beziehung
ΔF. , = F. δ,V ILt ,μ -Ai ι ι ι + F >. 'S' ι ,
mit F, Λ , = gemessene Querkraft am linken Vorderrad, Fl/ = gemessene Querkraft am rechten Vorderrad,
F, , , δ.vlU ,μ) = berechnete Referenzkraft des Vorderrades in Abhängigkeit von Lenkradwinkel, Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit , Reibwert
und dem Abstand /, der Vorderachse vom Schwerpunkt nach
ΔFVI/, bestimmt wird. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei übersteuerndem Fahrverhalten an dem linken oder rechten Vorderrad eine Längskraft F nach der Beziehung
ΔF, W'/Y
-F.
mit b, = halbe Spurweite des Vorderrades links b, bzw rechts b, oder bei untersteuerndem Fahrverhalten am linken oder rechten Hinterrad eine Längskraft nach der Beziehung
ΔF,/,
= F.
mit bH = halbe Spurweite des Hinterrades links bl bzw rechts b, aufgebracht wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Längskraft Fv in Form eines Radbremsdruckes nach der Beziehung
Α ι H
Pyall = K* — *-- — * ΔF '
KH b, !iκ bei übersteuerndem Fahrverhalten
mit K= Verstärkungsfaktor, KB = bremsspezifischer Koeffizient, rcl ι = dynamischer Reifenradius, lH - Abstand der Hinterachse vom Schwerpunk des Fahrzeugs und b - halbe Spurweite der Vorderachse links bl bzw rechts bt oder nach der Beziehung Α l] p = K*—* *ΔF
KH bHιιH l> bei untersteuerndem Fahrverhalten
mit K= Verstärkungsfaktor, KB = bremsspezifischer Koeffizient, rd ι = dynamischer Reifenradius, /,. = Abstand der Vorderachse vom Schwerpunk des Fahrzeugs und bH = halbe Spurweite der Hinterachse links bH bzw rechts bH .
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1' bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß ein Eintritt in die Regelung nach der Beziehung
Figure imgf000028_0001
erfolgt, wobei S=Schwellenwert, ΔFy VIH =Differenz der
Querkraft an den Vorder-oder Hinterrädern, /, (//=Abstand der Vorder-oder Hinterachse vom Schwerpunkt, mit ΔF, H und /wbei übersteuerndem Fahrverhalten und ΔF. , und /, bei untersteuerndem Fahrverhalten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des zu regelnden Giermomentes oder der zu regelnden Kraft die Auswahl der Räder an dem Fahrzeug für die Längskraftaufbringung und/oder -reduzierung bzw. den Druckauf- und/oder Druckabbau nach einer der in folgender Tabelle angegebenen Beziehungen erfolgt
Figure imgf000029_0001
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Räder an dem Fahrzeug für die Längskraftaufbringung und/oder - reduzierung zw. den Druckauf- und/oder Druckabbau nach einer der in folgender Tabelle angegebenen Beziehungen erfolgt
Steuertender.z Regelabweichung Eingriffsrad Eingri fsrad Druckaufbau Druckabbau übersteuernd ∑F,H <S. linkes rechtes und Vorderrad Vorderrad
∑F,, <su übersteuernd ΣF > >S0 rechtes linkes und Vorderrad Vorderrad
∑Fκ, >S(} y p _ p , übe gangsbe eich linkes rechtes von Links- zur Od r wenn zuvor ∑FHund∑Fyi >S0 Vorderrad Vorderrad
Rechtskurve
Figure imgf000030_0001
y p _ p\>
Übe rgangsbe reich ^r\ H ΓS, rechtes linkes von Rechts- zur O er wenn zuvor ∑F Hund∑FJ <sυ Vorderrad Vorderrad
Linkskurve ∑^> - "
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß bei ∑F} H +∑F,, <Sr und/oder
∑Fj^+∑F,, >S0 ein niedrigerer Verstärkungsfaktor K des Radbremsdruckes vorgesehen ist.
PCT/EP2000/007271 1999-08-04 2000-07-28 Vorrichtung zur regelung eines giermoments WO2001010690A1 (de)

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DE19936027.8 1999-08-04
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PCT/EP2000/007271 WO2001010690A1 (de) 1999-08-04 2000-07-28 Vorrichtung zur regelung eines giermoments

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113408050A (zh) * 2021-06-07 2021-09-17 美通重机有限公司 轮式装载机行驶稳定性分析方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19624795A1 (de) * 1996-06-21 1998-01-02 Teves Gmbh Alfred Verfahren zur Regelung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mit Reifensensoren
EP0914997A2 (de) * 1997-11-10 1999-05-12 General Motors Corporation Bremssteuerungssystem
WO2000009376A1 (de) * 1998-08-10 2000-02-24 Continental Teves Ag & Co. Ohg Esp-regler für kraftfahrzeuge

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19624795A1 (de) * 1996-06-21 1998-01-02 Teves Gmbh Alfred Verfahren zur Regelung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mit Reifensensoren
EP0914997A2 (de) * 1997-11-10 1999-05-12 General Motors Corporation Bremssteuerungssystem
WO2000009376A1 (de) * 1998-08-10 2000-02-24 Continental Teves Ag & Co. Ohg Esp-regler für kraftfahrzeuge

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113408050A (zh) * 2021-06-07 2021-09-17 美通重机有限公司 轮式装载机行驶稳定性分析方法
CN113408050B (zh) * 2021-06-07 2023-03-10 美通重机有限公司 轮式装载机行驶稳定性分析方法

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