WO2009074665A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbessern des fahrverhaltens eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2009074665A1
WO2009074665A1 PCT/EP2008/067363 EP2008067363W WO2009074665A1 WO 2009074665 A1 WO2009074665 A1 WO 2009074665A1 EP 2008067363 W EP2008067363 W EP 2008067363W WO 2009074665 A1 WO2009074665 A1 WO 2009074665A1
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vehicle
wheel
steering
route
determined
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PCT/EP2008/067363
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich STÄHLIN
Andreas Kircher
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
Lauer, Peter
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Publication date
Application filed by Continental Teves Ag & Co. Ohg, Lauer, Peter filed Critical Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B60W10/184—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems with wheel brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W2710/20—Steering systems
    • B60W2710/207—Steering angle of wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/02—Control of vehicle driving stability
    • B60W30/045—Improving turning performance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
    • B60W30/09—Taking automatic action to avoid collision, e.g. braking and steering

Definitions

  • the invention relates to influencing the driving behavior of a vehicle by means of a rear-wheel steering. More particularly, the invention relates to a method and apparatus for improving the drivability of a vehicle using rear-wheel steering.
  • Modern motor vehicles increasingly also have active rear wheel steering systems which allow the wheel steering angle of the rear wheels to be changed in order to influence the driving behavior of the vehicle.
  • steering movements of the front wheels of the vehicle are assisted by means of the rear-wheel steering, that is, the steering movements of the rear wheels are carried out in addition to those of the front wheels whose wheel steering angle is usually changed in order to initiate a lateral dynamic driving maneuver.
  • the rear wheels can be deflected in opposite directions with respect to the steering movements of the front wheels.
  • the radius of curvature decreases while the steering angle remains the same for the preliminary wheels, so that an increase in the agility of the vehicle can be achieved.
  • the rear wheels can be deflected in the same direction with respect to the steering movement of the front wheels.
  • By turning the rear wheels in the same direction reduces the yaw rate of the vehicle, so that the vehicle can be stabilized in critical driving situations.
  • a method for improving the driving behavior of a vehicle, in which, in addition to a wheel steering angle of at least one front wheel of the vehicle, a wheel steering angle of at least one rear wheel of the vehicle is set.
  • the method it is checked whether a predetermined driving maneuver is carried out based on the steering movement of the front wheel, and the Radeinschlagwinkel the second wheels is determined in dependence on the determined during the test driving maneuvers.
  • an apparatus for improving the driveability of a vehicle comprises an actuator which is designed to set a wheel steering angle of at least one rear wheel of the vehicle in addition to a Radeinschlagswin- angle of at least one front wheel of the vehicle.
  • the device has a decision device, which is designed to check whether a predefined driving maneuver is carried out on the basis of the steering movement of the front wheel (102VL; 102VR), and a control device coupled to the decision device, which is designed to control the actuator as a function of to control the maneuver determined during the test.
  • the invention includes the idea to change the wheel angle of a rear wheel in addition to the wheel angle of a front wheel maneuver dependent.
  • driving situation-adapted steering movements of the rear wheel of the vehicle can be made.
  • the steering movements of the second wheels requirements or conditions can be taken into account, which consist in different driving maneuvers.
  • the Radeinschlagwinkel of the front wheel is usually changed to initiate a lateral dynamic driving maneuver or perform. This is usually done by the operator of the vehicle. Therefore, it is provided in one embodiment of the method and the device that the wheel steering angle of the front wheel is changed due to a steering movement of a vehicle operator.
  • the predetermined driving maneuvers comprise a cornering and a lane change.
  • these driving maneuvers enable a requirement-based distinction between lateral dynamic maneuvers with regard to steering movements of the second wheels of the vehicle.
  • a lane change is typically a potentially dangerous driving maneuver, in which a stable driving behavior of the vehicle is particularly desirable, since a lane change is usually associated with a particular driving situation, such as an overtaking process.
  • cornering there is usually no increased need for stability.
  • many drivers want an agile driving behavior of their vehicle, which is usually accompanied by a higher driving pleasure.
  • An embodiment of the method and the device is characterized in that the Radeinschlagwinkel the rear wheel is chosen in opposite directions to the Radeinschlagwinkel the front wheel, if cornering is determined.
  • the agility of the vehicle can be increased.
  • a further embodiment of the method and the device is characterized in that the Radeinschlagwinkel the rear wheel is chosen in the same direction to the Radeinschlagwinkel the front wheel, if a lane change is determined.
  • the driving stability of the vehicle can be increased to improve the safety in a lane change.
  • the difference in steering effort for the driver caused by the changed additional steering angle on the rear axle should be suitably compensated by a superposition steering system on the front axle or recommended to the driver as an additional steering torque via an EPS actuator. It is also conceivable to compensate for the additional steering via an additional yaw moment of the brake control unit.
  • a refinement of the method and the apparatus includes that the driving maneuver is determined on the basis of route information relating to a path section to be traveled by the vehicle.
  • the use of pathways In particular, information has the advantage that a driving maneuver can already be detected before or during its introduction.
  • the position-determining device and the map data can be part of a navigation system of the vehicle, for example.
  • Such systems are already present in a variety of vehicles and can be shared to determine a driving maneuver.
  • An embodiment of the method and the device is characterized in that the path information includes a route course of the path section to be traveled.
  • the path information includes a route course of the path section to be traveled.
  • curves and branches on the path section to be traveled may preferably be indicated in the route information.
  • the route of the section of road to be traveled can be used to differentiate between a cornering and a lane change in a lateral dynamic driving maneuver.
  • it can be determined, for example, whether steering movements of the front wheel of the vehicle are performed in order to follow the route, or whether other reasons such as the imminent instability of the vehicle are present for the steering movements of the front wheel of the vehicle.
  • an embodiment of the method and the device provides that a cornering is determined when it is determined based on the route information that the route gives rise to a change in a direction of travel of the vehicle.
  • a further embodiment of the method and the apparatus includes that a lane change is determined when it is determined on the basis of the route information that the route does not give rise to a change in the direction of travel of the vehicle.
  • a development of the method and the device is characterized in that a lane change is detected when the route is substantially straight.
  • a cornering is determined when the route has a turn and / or a turn, and preferably when the vehicle is additionally due to the Radeinschlagwinkels the front wheel in the direction of the curve and / or branch moves.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a rear-wheel steering for changing the Radeinschlagswinkels the rear wheels.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a control unit for controlling the rear wheel steering of the motor vehicle shown in FIG.
  • a four-wheeled motor vehicle 101 is shown in a schematic representation, which has two front wheels 102VL, 102VR and two auxiliary wheels 102HL, 102HR.
  • the front wheels 102VL, 102VR are connected by a steering line to a steering handle 103, which can be operated by a driver of the vehicle 101 and is designed, for example, as a steering wheel. With the aid of the steering handle 103, the driver can change the wheel steering angle ⁇ F of the front wheels 102VL, 102VR by steering movements.
  • the steering column comprises in the illustrated embodiment, a steering shaft 104 to which the steering handle 103 is mounted. Via a steering gear 105, the steering shaft 104 engages in a tie rod 106.
  • the tie rod 106 is connected to the front wheels 102VL, 102VR via steering levers 107VL, 107VR.
  • Each front wheel 102VL, 102VR can be assigned one or more steering levers 107VL, 107VR in accordance with the intended configuration of the steering line.
  • a rotation of the steering shaft 104 causes a displacement of the tie rod 106. This displacement leads to the change of the wheel slip angle of the front wheels 102VL, 102VR.
  • the tie rod 106 may be formed in sections as a rack into which a pinion of the steering gear 105 engages to transmit a movement of the steering shaft 104 on the toggle rod.
  • the rotation of the steering shaft can, as described above, be performed by the driver of the vehicle 101 by means of the steering handle 103.
  • the steering line has a steering actuator, not shown in FIG. 1, with which the front wheels 102VL, 102VR can be steered independently of the driver.
  • the steering actuator can intervene in the steering spindle 104, for example via a gear, in particular a planetary gear.
  • the wheel steering angle ⁇ F set at the front wheels 102VL, 102VR can be determined by means of a steering angle sensor 108.
  • the steering angle sensor 108 for example, the angular position of the steering shaft 104 and the capture. From this, the wheel steering angle ⁇ F of the front wheels 102VL, 102VR can be calculated on the basis of the known ratio of the steering gear 105.
  • the vehicle 101 has a steering system for changing the wheel slip angle ⁇ H of the rear wheels 102HL, 102HR.
  • the steering system comprises an actuator 109 with which the rear wheels 102HL, 102HR are steered electro-hydraulically or electromechanically.
  • the actuator 109 is an electric motor which engages via a gear 110 in a tie rod 111, which is connected via steering levers 112HL, 112HR to the idler wheels 102HL, 102HR.
  • each rear wheel 102HL, 102HR may be assigned one or more steering levers 112HL, 112HR.
  • the actuator 109 can shift the tie rod 111 so that the wheel slip angle ⁇ H of the rear wheels 102HL, 102HR is changed.
  • a hydraulic actuation of the tie rod 111 may also be provided.
  • the steering system may include, for example, tie rods, which are each associated with a rear wheel 102HL, 102HR and can be adjusted in length to change the Radeinschlagwinkel ⁇ H of the rear wheels 102HL, 102HR.
  • tie rods which are each associated with a rear wheel 102HL, 102HR and can be adjusted in length to change the Radeinschlagwinkel ⁇ H of the rear wheels 102HL, 102HR.
  • Such a steering system is illustrated for example in DE 10 2005 020 396 A1, to which reference is made in relation to this embodiment of the steering system.
  • the actuator 109 is controlled by a rear wheel steering control unit 113, which is also referred to below as the RWS control unit (RWS: Rear Wheel Steering).
  • the RWS control unit 113 is preferably part of a control unit which comprises a microprocessor for executing programs whose program code can be stored in the control unit.
  • the RWS control unit 113 is implemented as a program module of the control unit.
  • the RWS control unit 113 may be part of a vehicle dynamics control system which influences or improves the driving behavior of the vehicle 101 by means of targeted intervention by means of suitable actuators.
  • the driving dynamics control system can, for example, make braking interventions and / or steering interventions on the front wheels 102VL, 102VR.
  • An example of such a vehicle dynamics control system is the ESP system known per se to the person skilled in the art (ESP: Electronic Stability Program).
  • ESP Electronic Stability Program
  • the RWS control unit 113 may also be configured as an independent device.
  • Steering movements of the rear wheels 102HL, 102HR controlled by the RWS control unit 113 are performed in addition to steering movements of the front wheels 102VL, 102VR.
  • the steering movements of the front wheels 102VL, 102VR are controlled in one embodiment by the driver of the vehicle 101 by means of the steering handle 103. Likewise, it may be provided that the steering movements are carried out by means of the steering actuator described above.
  • the wheel steering angle ⁇ H to be set by means of the actuator 109 is determined by the RWS control unit 113 preferably as a function of the wheel slip angle ⁇ F of the front wheels 102VL, 102VR.
  • the RWS control unit 113 In order to detect the steering movements of the front wheels 102VL, 102VR and the set steering angle, the RWS control unit 113 returns to the measurement signals of the steering angle sensor 108. These are supplied to the RWS control unit 113 directly or via a data bus of the vehicle.
  • the wheel steering angle ⁇ H of the rear wheels 102 HL, 102 HR to be set can be determined as a function of further variables characterizing the driving state of the vehicle 101. These quantities can be determined by means of a suitable sensor 114 of the vehicle 101. Examples of such sizes are the vehicle speed, which can be determined by means of wheel speed sensors, for example, and the yaw rate of the vehicle 101, which can be detected using a yaw rate sensor, for example.
  • the rear wheels 102HL, 102HR can be steered in the same direction or in opposite directions with respect to the steering movement of the front wheels 102VL, 102VR.
  • the radius of curvature decreases at the same steering angle at the front wheels 102VL, 102VR, so that an increase in the agility of the vehicle 101 can be achieved.
  • the rear wheels 102HL, 102HR are turned in the opposite direction of rotation to the front wheels 102VL, 102VR, the yaw rate of the vehicle 101 decreases, whereby the vehicle 101 can be stabilized.
  • the RWS control unit 113 determines a probable driving maneuver to be executed due to the steering movements of the front wheels 102VL, 102VR. In particular, it is checked whether the maneuver is a cornering or a lane change.
  • a lane change is usually a driving maneuver with a relatively high risk potential.
  • a steering movement is performed in the opposite direction to the steering movement of the front wheels 102VL, 102VR to stabilize the vehicle 101.
  • the rear wheels 102HL, 102HR are preferably deflected in the same direction as the steering movement of the front wheels 102VL, 102VR in order to increase the agility of the vehicle 101.
  • an opposing steering movement may be provided on the rear wheels 102HL, 102HR.
  • a lower Radeinschlagwinkel ⁇ H is preferably set as in the case of a lane change.
  • the determination of a probable driving maneuver is undertaken in one embodiment of the invention taking into account route information W.
  • the path information W used relates to a route section which the vehicle 101 becomes - based on the current time - in a specific time frame and contain predefined attributes of this route section.
  • map data are used, which are preferably stored on a digital data carrier 115 that is available in the vehicle 101.
  • the map data includes the road network of a particular geographic region with the paths that can be traveled by the vehicle 101.
  • the paths included in the road network are given, within the map data, the route information W, i. the attributes of individual paths, assigned.
  • the digital data carrier 115 is, for example, a compact disc (CD) or a DVD, which is read out with a suitable reading device, not shown in FIG. 1, of the vehicle 101.
  • the volume 115 may also be another storage medium.
  • the vehicle 101 comprises a position determination system 116 which continuously determines the position of the vehicle 101 and determines, based on the map data, which way the vehicle 101 is currently located.
  • the position determination system 116 is implemented as a satellite-based location system known per se to the person skilled in the art, which is based, for example, on the GPS (Global Positioning System), the DGPS (Differential GPS) or another satellite navigation system.
  • the position determination system 116 may be configured in other ways. For example, radio signals of a mobile radio network can be received in order to determine the position of the vehicle 101.
  • the positioning system 116 and the digital data carrier 115 and the associated reader for reading the digital data carrier 115 are part of a navigation system 117 of the vehicle 101.
  • the navigation system 117 may additionally have a not shown in the figure route guidance component, which - starting from the current position of the vehicle 101 - uses the map data to determine a route to a predefined navigation destination and to guide the driver by means of navigation instructions along this route.
  • Such navigation systems are today already part of a plurality of vehicles 101 and can be shared for carrying out the present invention.
  • the path information W provided by the position determination system 116 preferably relates to path sections that the vehicle 101 can reach, based on its current position, within a predetermined time frame based on the current vehicle speed, starting from its current position.
  • the route information W preferably specifies in particular curves, branches and the like in the route sections to be traveled and their relative position to the vehicle 101.
  • the radius of curvature of the route to be traveled and the number of available lanes in the direction of travel can be specified of the vehicle 101.
  • additional information about traffic signs, speed limits and / or slopes or inclines may be included in the route information W.
  • the position determination system 116 provides route information W for all alternative routes.
  • Path information W of the type described above is also referred to as a virtual horizon and can be provided in a standard format.
  • An example of such a standard format is the Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) horizon specified by the ADASIS Forum (ADASIS: Advanced Driver Assistance Systems Interface Specification).
  • Path information can be used in the context of the present invention in the form of an A DAS horizon.
  • the way information W can also be provided in a different format.
  • the RWS control unit 113 includes an activation device 201, which activates the rear-wheel steering in the presence of predetermined conditions.
  • the RWS control unit 113 includes an activation device 201, which activates the rear-wheel steering in the presence of predetermined conditions.
  • steering movements of the rear wheels 102HL, 102HR are performed in addition to steering movements of the front wheels 102VL, 102VR to improve the handling of the vehicle 101 during a driving maneuver.
  • it is therefore checked based on the predetermined conditions, whether a driving maneuver should be performed. This can be done, for example, based on a comparison of the detected by means of the steering angle sensor 108 Radeinschlagswinkels ⁇ F of the front wheels 102VL, 102VR with a predetermined threshold.
  • An activation of the rear-wheel steering takes place when the Radeinschlagwinkel ⁇ F exceeds the threshold.
  • the rear-wheel steering is only activated when the vehicle speed v exceeds a predetermined threshold value, or the type of activation can be adapted to the speed.
  • the activation device 201 determines that the rear-wheel steering is to be activated, it sends an activation signal A to the decision device 202.
  • the decision device 202 determines the driving maneuver that is likely to be executed due to the steering movement of the front wheels 102VL, 102VR. In particular, the decision device 202 determines whether a Cornering or a lane change should be performed. For this purpose, in addition to the wheel steering angle ⁇ F of the front wheels 102VL, 102VR, the path information W provided by the position determination system 116 or the navigation system 117 is used.
  • the decision device 202 checks whether the steering movement of the front wheels 102VL, 102VR has been caused by the course of the route section to be traveled within the time frame. In this case, the decision device 202 checks whether there are curves or branches in the route section to be traveled through. If this is not the case, a lane change is determined as a probable driving maneuver.
  • the decision-making device 202 first determines the distance between the instantaneous position of the vehicle 101 and the beginning of the curve. If this is sufficiently low, in particular smaller than a threshold value, the front wheels 102VL, 102VR could have been deflected in order to drive through the curve. If so, the decision means 202 preferably also checks to see if the direction of wheel deflection of the front wheels 102VL, 102VR is consistent with the direction of the curve. If this is the case, a cornering is determined as the probable driving maneuver.
  • the decider 202 performs similar checking steps. Preferably, it first checks whether the distance between the current position of the vehicle 101 and the branch is less than a threshold value. If this is the case, it is checked whether the direction of wheel deflection of the front wheels 102VL, 102VR is consistent with the direction of the branch. If this test step leads to a positive result, in one embodiment, cornering is determined as a probable driving maneuver. In a further embodiment, it can additionally be checked whether the vehicle 101 is decelerated, as it is usually the case when turning into a branch.
  • the probable driving maneuver determined by the decision device 202 is reported to the control device 203.
  • a maneuver information M can be sent from the decision device 202 to the control device 203, which specifies the determined probable driving maneuver.
  • the control unit 203 determines, based on the reception of the maneuver information, the wheel slip angle ⁇ H set on the rear wheels 102HL, 102HR of the vehicle 101.
  • the wheel steering angle ⁇ F of the front wheels 102VL, 102VR is preferably used to determine the wheel slip angle ⁇ H.
  • the wheel lock angle ⁇ H of the rear wheels can 102HL, 102HR by multiplication by a predetermined factor from the wheel lock angle ⁇ of the front wheels F 102VL, yield 102VR.
  • the vehicle speed v can also be taken into account in the determination of the wheel slip angle ⁇ H.
  • further driving state variables F can be taken into account, which are detected by means of the sensor system 114.
  • the vehicle speed v and optionally the other driving state variables F can be used, for example, to adjust the factor.
  • the wheel slip angle ⁇ H of the rear wheels 102HL, 102HR is determined depending on the maneuver information M.
  • the sign of the Radeinschlagwinkels ⁇ H is derived from the maneuver information M, which determines the direction of Radeinschlag.
  • the sign opposite to the sign of the wheel slip angle ⁇ F of the front wheels 102VL, 102VR is selected, so that the rear wheels 102HL, 102HR are deflected in opposite directions to the front wheels 102VL, 102VR. As a result, a stabilization of the vehicle 101 is achieved.
  • the sign of the wheel lock angle corresponds ⁇ H of the rear wheels 102HL, 102HR the sign of the wheel lock angle ⁇ F of the front wheels 102VL, 102VR, so that the same direction steering movement of rear wheels 102HL, 102HR and front wheels 102VL, 102VR is achieved. This can improve the agility of the vehicle 101.
  • the rear wheels 102HL, 102HR are deflected in opposite directions to those of the front wheels 102VL, 102VR both in the case of a lane change and in the event of cornering. In this case, however, in the case of a lane change, a considerably larger wheel steering angle ⁇ H is determined for the rear wheels 102HL, 102HR than in the case of cornering.
  • the wheel steering angle ⁇ H o calculated in the control device 203 and a corresponding variable is transmitted to the actuator 109 as an actuating request. Due to the receipt of this setting request, the actuator 109 sets the calculated wheel steering angle ⁇ H on the rear wheels 102HL, 102HR of the vehicle 101.
  • the decision device 202 can determine neither a cornering nor a lane change as a probable driving maneuver on the basis of the criteria described above, preferably a driving maneuver-independent standard strategy for the rear-wheel steering is selected.
  • a driving maneuver-independent standard strategy for the rear-wheel steering is selected.
  • the rear wheels 102HL, 102HR are always activated in a specific manner, ie, they are always deflected either in the same direction or in opposite directions to the front wheels 102VR, 102VL.
  • the maneuver-independent strategy can be selected as a function of the vehicle speed v.
  • an opposing turning of the rear wheels 102HL, 102HR with respect to the front wheels 102VR, 102VL may be performed when the vehicle speed v is less than a threshold to achieve more agile driving behavior at lower vehicle speeds v. If the vehicle speed v exceeds the threshold value, the rear wheels 102HL, 102HR are engaged in the same direction as the front wheels 102VL, 102VR or in opposite directions, but with a smaller wheel steering angle ⁇ H.
  • a regulation for a continuous adaptation can for example be stored as a characteristic in the control unit of the vehicle 101.
  • the above-described embodiment of the invention is based in particular on the fact that a probable driving maneuver of the vehicle 101 is determined on the basis of route information W which is determined from map data.
  • the invention is not limited to such a configuration. Rather, the probable driving maneuver carried out by the vehicle 101 can also be determined in other ways.
  • the vehicle 101 is equipped with an environment sensor that allows to determine the likely driving maneuver.
  • it can be provided, for example, that lane markings are detected by means of the environmental sensor system.
  • the surroundings sensor system can have a video camera for this purpose.
  • a lane change as a probable driving maneuver can be detected when the vehicle 101 overruns a detected lane marking due to steering movements of the front wheels 102VL, 102VR.

Abstract

Verfahren zum Verbessern des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs (101), bei dem neben einem Radeinschlagswinkel (σv) wenigstens eines Vorderrads (102VL; 102VR) des Fahrzeugs (101) ein Radeinschlagswinkel (σH) wenigstens eines Hinterrads (102HL; 102HR) des Fahrzeugs (101) eingestellt wird, wobei geprüft wird, ob anhand der Lenkbewegung des Vorderrads (102VL; 102VR) ein vorgegebenes Fahrmanöver ausgeführt wird, und der Radeinschlagswinkel (σH) des Hinterrads (102HL; 102HR) in Abhängigkeit von dem bei der Prüfung ermittelten Fahrmanöver bestimmt wird. Zudem eine Vorrichtung, die zur Ausführung des Verfahrens geeignet ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf die Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mittels einer Hinterradlenkung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs unter Verwendung einer Hinterradlenkung.
Hintergrund der Erfindung
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen in zunehmendem Maße auch über aktive Hinterradlenkungen, die es gestatten, den Radeinschlagswinkel der Hinterräder zu verändern, um dadurch das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu beeinflussen. In der Regel werden mittels der Hinterradlenkung Lenkbewegungen der Vorderräder des Fahrzeugs unterstützt, das heißt die Lenkbewegungen der Hinterräder werden zusätzlich zu denen der Vorderräder ausgeführt, deren Radeinschlagswinkel üblicherweise verändert wird, um ein querdynamisches Fahrma- növer einzuleiten bzw. durchzuführen. Gemäß einer ersten Strategie können die Hinterräder dabei gegensinnig in Bezug auf die Lenkbewegungen der Vorderräder eingelenkt werden. Hierdurch verringert sich bei gleich bleibendem Lenkwinkel bei den Vorrädern der Kurvenradius, so dass eine Erhöhung der Agilität des Fahrzeugs erreicht werden kann. Gemäß einer zweiten Strategie können die Hinterräder gleichsinnig in Bezug auf die Lenkbewegung der Vorderräder eingelenkt werden. Durch ein gleichsinniges Einlenken der Hinterräder verringert sich die Gierrate des Fahrzeugs, so dass das Fahrzeug in kritischen Fahrsituationen stabilisiert werden kann.
Somit sind in unterschiedlichen Fahrsituationen verschiedene Strategien zur Ansteuerung einer Hinterradlenkung vorteilhaft, je nachdem ob in der entsprechenden Fahrsituation eine hohe Agilität des Fahrzeugs oder eine hohe Fahrstabilität erwünscht ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine situationsgerechte Ansteuerung einer Hinterradlenkung vorzunehmen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verbessern des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei dem neben einem Radeinschlagswinkel wenigstens eines Vorderrads des Fahrzeugs ein Radeinschlagswinkel wenigstens eines Hinterrads des Fahrzeugs eingestellt wird. Bei dem Verfahren wird geprüft, ob anhand der Lenkbewegung des Vorderrads ein vorgegebenes Fahrmanöver ausgeführt wird, und der Radeinschlagswinkel der zweiten Räder wird in Abhängigkeit von dem bei der Prüfung ermittelten Fahrmanöver bestimmt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Verbessern des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Aktor, der dazu ausgebildet ist, neben einem Radeinschlagswin- kel wenigstens eines Vorderrads des Fahrzeugs einen Radeinschlagswinkel wenigstens eines Hinterrads des Fahrzeugs einzustellen. Ferner weist die Vorrichtung eine Entscheidungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist zu prüfen, ob anhand der Lenkbewegung des Vorderrads (102VL; 102VR) ein vorgegebenes Fahrmanöver ausgeführt wird, sowie eine mit der Entscheidungseinrichtung gekoppelte Steuerungseinrichtung, die dazu ausgestaltet ist, den Aktor in Abhängigkeit von dem bei der Prüfung ermittelten Fahrmanöver zu steuern.
Die Erfindung beinhaltet die Idee, den Radeinschlagswinkel eines Hinterrads zusätzlich zu dem Radeinschlagswinkel eines Vorderrads manöverabhängig zu verändern. Hierdurch können fahrsituationsangepasste Lenkbewegungen des Hinterrads des Fahrzeugs vorgenommen werden. Insbesondere können bei den Lenkbewegungen der zweiten Räder Erfordernisse bzw. Gegebenheiten berücksichtigt werden, die bei unterschiedlichen Fahrmanövern bestehen.
Der Radeinschlagswinkel des Vorderrads wird üblicherweise verändert, um ein querdynamisches Fahrmanöver einzuleiten bzw. durchzuführen. Dies wird in der Regel von dem Bediener des Fahrzeugs vorgenommen. Daher ist es in einer Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung vorgesehen, dass der Radeinschlagswinkel des Vorderrads aufgrund einer Lenkbewegung eines Fahrzeugbedieners verändert wird.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung sieht vor, dass die vorgegebenen Fahrmanöver eine Kurvenfahrt und einen Spurwechsel umfassen. Vorteilhaft ermöglichen diese Fahrmanöver eine anforderungsgerechte Unter- Scheidung von querdynamischen Fahrmanövern im Hinblick auf Lenkbewegungen der zweiten Räder des Fahrzeugs. Insbesondere handelt es sich bei einem Spurwechsel typischerweise um eine potentiell gefährliches Fahrmanöver, bei dem ein stabiles Fahrverhalten des Fahrzeugs besonders wünschenswert ist, da ein Spurwechsel in der Regel mit einer besonderen Fahrsituation, wie beispielsweise einem Überholvorgang, einhergeht. Bei einer Kurvenfahrt besteht in der Regel kein erhöhtes Stabilitätsbedürfnis. Hier wünschen sich viele Fahrer ein agiles Fahrverhalten ihres Fahrzeugs, das in der Regel mit einem höheren Fahrspaß einhergeht.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass der Radeinschlagswinkel des Hinterrads gegensinnig zu dem Radeinschlagswinkel des Vorderrads gewählt wird, falls eine Kurvenfahrt ermittelt wird. Vorteilhaft kann durch eine derartige Lenkbewegung der zweiten Räder des Fahrzeugs die Agilität des Fahrzeugs erhöht werden.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Radeinschlagswinkel des Hinterrads gleichsinnig zu dem Radeinschlagswinkel des Vorderrads gewählt wird, falls ein Spurwechsel ermittelt wird. Vorteilhaft kann durch eine derartige Lenkbewegung des Hinterrads die Fahrstabilität des Fahrzeugs erhöht werden, um die Sicherheit bei einem Spurwechsel zu verbessern.
Der durch den veränderten zusätzlichen Lenkwinkel an der Hinterachse erzeugte Unterschied am Lenkaufwand für den Fahrer sollte geeigneterweise durch eine Überlagerungslenkung an der Vorderachse kompensiert werden oder dem Fahrer als Zusatzlenkmoment über einen EPS Aktor empfohlen werden. Denkbar ist auch das zusätzliche Lenken über ein Zusatzgiermoment des Bremsensteuergerätes zu kompensieren.
Eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung beinhaltet, dass das Fahrmanöver anhand von Wegeinformationen bezüglich eines von dem Fahrzeug zu befahrenden Wegabschnitts ermittelt wird. Die Verwendung von Wege- informationen hat insbesondere den Vorteil, dass ein Fahrmanöver bereits vor bzw. bei seiner Einleitung erkannt werden kann.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung ist vorgesehen, dass in dem Fahrzeug Kartendaten verfügbar sind, die eine Zuordnung zwischen den Wegeinformationen und dem Wegabschnitt enthalten und dass mittels einer Positionsbestimmungseinrichtung eine Position des Fahrzeugs ermittelt und dem zu befahrenden Wegabschnitt zugeordnet wird.
Die Positionsbestimmungseinrichtung sowie die Kartendaten können beispielsweise Bestandteil eines Navigationssystems des Fahrzeugs sein. Derartige Systeme sind bereits in einer Vielzahl von Fahrzeugen vorhanden und können zur Ermittlung eines Fahrmanövers mitbenutzt werden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wegeinformationen einen Streckenverlauf des zu befahrenden Wegabschnitts enthalten. Insbesondere können in den Wegeinformationen vorzugsweise Kurven und Abzweigungen auf dem zu befahrenden Wegabschnitt angegeben werden.
Vorteilhaft kann der Streckenverlauf des zu befahrenden Wegabschnitts herangezogen werden, um bei einem querdynamischen Fahrmanöver zwischen einer Kurvenfahrt und einem Spurwechsel zu unterscheiden. Hierzu kann beispielsweise ermittelt werden, ob Lenkbewegungen des Vorderrads des Fahrzeugs durchgeführt werden, um dem Streckenverlauf zu folgen, oder ob andere Gründe wie zum Beispiel die drohende Instabilität des Fahrzeugs auszugleichen für die Lenkbewegungen des Vorderrads des Fahrzeugs vorliegen.
Daher sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung vor, dass eine Kurvenfahrt ermittelt wird, wenn anhand der Wegeinformation festgestellt wird, dass der Streckenverlauf Anlass zu einer Veränderung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs gibt. Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung beinhaltet, dass ein Spurwechsel ermittelt wird, wenn anhand der Wegeinformationen festgestellt wird, dass der Streckenverlauf keinen Anlass zu einer Veränderung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs gibt.
Bei einem geraden Streckenverlauf besteht in der Regel kein Anlass, ein querdynamisches Fahrmanöver durchzuführen, um dem Streckenverlauf zu folgen. Daher ist eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Spurwechsel festgestellt wird, wenn der Streckenverlauf im Wesentlichen gerade ist.
Andererseits geben Kurven oder Abzweigungen in der Regel Anlass zu querdynamischen Fahrmanövern. Aus diesem Grund ist es bei einer Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung vorgesehen, dass eine Kurvenfahrt ermittelt wird, wenn der Streckenverlauf eine Kurve und/oder eine Abzweigung aufweist und vorzugsweise, wenn sich das Fahrzeug zusätzlich aufgrund des Radeinschlagswinkels des Vorderrads in Richtung der Kurve und/oder Abzweigung bewegt.
Die zuvor genannten und weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung werden auch anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Von den Figuren zeigt:
Fig. 1 eine schematisch Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Hinterradlenkung zur Veränderung des Radeinschlagswinkels der Hinterräder. Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm einer Steuereinheit zur Steuerung der Hinterradlenkung des in Figur 1 dargestellten Kraftfahrzeugs.
Darstellung von Ausführungsbeispielen
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein vierrädriges Kraftfahrzeug 101 gezeigt, welches über zwei Vorderräder 102VL, 102VR und über zwei Hinderräder 102HL, 102HR verfügt. Die Vorderräder 102VL, 102VR sind durch einen Lenkstrang mit einer Lenkhandhabe 103 verbunden, die von einem Fahrer des Fahrzeugs 101 bedient werden kann und beispielsweise als Lenkrad ausgestaltet ist. Mit Hilfe der Lenkhandhabe 103 kann der Fahrer durch Lenkbewegungen den Radeinschlagswinkel δF der Vorderräder 102VL, 102VR verändern.
Der Lenkstrang umfasst in der dargestellten Ausgestaltung eine Lenkspindel 104, an der die Lenkhandhabe 103 montiert ist. Über ein Lenkgetriebe 105 greift die Lenkspindel 104 in eine Spurstange 106 ein. Die Spurstange 106 ist über Lenkhebel 107VL, 107VR mit den Vorderrädern 102VL, 102VR verbunden. Jedem Vorderrad 102VL, 102VR können dabei entsprechend der vorgesehenen Ausgestaltung des Lenkstrangs ein oder mehrere Lenkhebel 107VL, 107VR zugeordnet sein. Eine Drehung der Lenkspindel 104 bewirkt eine Verschiebung der Spurstange 106. Diese Verschiebung führt zur Veränderung des Radeinschlagwinkels der Vorderräder 102VL, 102VR. Die Spurstange 106 kann abschnittsweise als Zahnstange ausgebildet sein, in die ein Ritzel des Lenkgetriebes 105 eingreift, um eine Bewegung der Lenkspindel 104 auf die Spurstan- ge zu übertragen. Die Drehung der Lenkspindel kann, wie zuvor beschrieben von dem Fahrer des Fahrzeugs 101 mittels der Lenkhandhabe 103 vorgenommen werden. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Lenkstrang einen in Figur 1 nicht dargestellten Lenkaktor aufweist, mit dem die Vorderräder 102VL, 102VR fahrerunabhängig gelenkt werden können. Der Lenkaktor kann bei- spielsweise über ein Getriebe, insbesondere eine Planetengetriebe, in die Lenkspindel 104 eingreifen. Der an den Vorderrädern 102VL, 102VR eingestellte Radeinschlagswinkel δF kann mithilfe eines Lenkwinkelsensors 108 bestimmt werden. Wie in der Figur dargestellt, kann der Lenkwinkelsensor 108 beispielsweise die Winkelstellung der Lenkspindel 104 bzw. der erfassen. Hieraus kann anhand der bekannten Übersetzung des Lenkgetriebes 105 der Radeinschlagswinkel δF der Vorderräder 102VL, 102VR berechnet werden.
Zudem verfügt das Fahrzeug 101 über eine Lenkanlage zur Veränderung des Radeinschlagswinkels δH der Hinterräder 102HL, 102HR. Die Lenkanlage um- fasst einen Aktor 109, mit dem die Hinterräder 102HL, 102HR elektrohydrau- lisch oder elektromechanisch gelenkt werden. In der dargestellten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Aktor 109 um einen Elektromotor, der über ein Getriebe 110 in eine Spurstange 111 eingreift, welche über Lenkhebel 112HL, 112HR mit den Hinderrädern 102HL, 102HR verbunden ist. Entsprechend der vorgesehenen Ausgestaltung der Lenkanlage können jedem Hinterrad 102HL, 102HR ein oder mehrere Lenkhebel 112HL, 112HR zugeordnet sein. Der Aktor 109 kann die Spurstange 111 verschieben, so dass der Radeinschlagswinkel δH der Hinterräder 102HL, 102HR verändert wird. Alternativ zu der Betätigung der Spurstange 111 mit einem als Elektromotor ausgestaltet Aktor 109 kann auch eine hydraulische Betätigung der Spurstange 111 vorgesehen sein. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Lenkanlage beispielsweise Spurstangen umfassen, die jeweils einem Hinterrad 102HL, 102HR zugeordnet sind und in ihrer Länge verstellt werden können, um den Radeinschlagswinkel δH der Hinterräder 102HL, 102HR zu verändern. Eine derartige Lenkanlage ist beispiels- weise in der DE 10 2005 020 396 A1 dargestellt, auf die in Bezug auf diese Ausgestaltung der Lenkanlage verwiesen wird.
Der Aktor 109 wird durch eine Hinterradlenkungssteuereinheit 113 gesteuert, die im Folgenden auch als RWS-Steuereinheit bezeichnet wird (RWS: Rear Wheel Steering). Die RWS-Steuereinheit 113 ist vorzugsweise Bestandteil eines Steuergeräts, das einen Mikroprozessor zur Ausführung von Programmen umfasst, deren Programmcode in dem Steuergerät gespeichert werden kann. Die RWS-Steuereinheit 113 ist dabei als ein Programminodul des Steuergeräts implementiert.
Die RWS-Steuereinheit 113 kann Bestandteil eines Fahrdynamikregelsystems sein, welches das Fahrverhalten des Fahrzeugs 101 durch gezielte Eingriffe mittels geeigneter Aktoren beeinflusst bzw. verbessert. Neben den Lenkeingriffen an den Hinterrädern 102HL, 102HR kann das Fahrdynamikregelsystem beispielsweise Bremseingriffe und/oder Lenkeingriffe an den Vorderrädern 102VL, 102VR vornehmen. Ein Beispiels für ein derartiges Fahrdynamikregelsystem ist das dem Fachmann an sich bekannte ESP-System (ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm). Gleichfalls kann die RWS-Steuereinheit 113 jedoch auch als eigenständige Einrichtung ausgestaltet sein.
Mittels der RWS-Steuereinheit 113 gesteuerte Lenkbewegungen der Hinterrä- der 102HL, 102HR werden ergänzend zu Lenkbewegungen der Vorderräder 102VL, 102VR durchgeführt. Die Lenkbewegungen der Vorderräder 102VL, 102VR werden in einer Ausgestaltung von dem Fahrer des Fahrzeugs 101 mittels der Lenkhandhabe 103 gesteuert. Gleichfalls kann es vorgesehen sein, dass die Lenkbewegungen mittels des zuvor beschriebenen Lenkaktors ausge- führt werden.
Der mittels des Aktors 109 einzustellende Radeinschlagswinkel δH wird von der RWS-Steuereinheit 113 vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Radeinschlagswinkel δF der Vorderräder 102VL, 102VR bestimmt. Um die Lenkbewe- gungen der Vorderräder 102VL, 102VR und den eingestellten Lenkwinkel zu erfassen, greift die RWS-Steuereinheit 113 auf die Messsignale des Lenkwinkelsensors 108 zurück. Diese werden der RWS-Steuereinheit 113 direkt oder über einen Datenbus des Fahrzeugs zugeführt. Darüber hinaus kann der einzustellende Radeinschlagswinkel δH der Hinterräder 102HL, 102HR in Abhängig- keit von weiteren, den Fahrzustand des Fahrzeugs 101 charakterisierenden, Größen ermittelt werden. Diese Größen können mittels einer geeigneten Sen- sorik 114 des Fahrzeugs 101 bestimmt werden. Beispiele für derartige Größen sind die Fahrzeuggeschwindigkeit, die etwa mithilfe von Raddrehzahlsensoren bestimmt werden kann, und die Gierrate des Fahrzeugs 101 , die etwa mithilfe eines Gierratensensors erfassbar ist.
Grundsätzlich können die Hinterräder 102HL, 102HR gleichsinnig oder gegensinnig in Bezug auf die Lenkbewegung der Vorderräder 102VL, 102VR eingelenkt werden. Durch ein gleichsinniges Einlenken der Hinterräder 102HL, 102HR und der Vorderräder 102VL, 102VR verringert sich bei gleich bleibendem Lenkwinkel an den Vorderrädern 102VL, 102VR der Kurvenradius, so dass eine Erhöhung der Agilität des Fahrzeugs 101 erreicht werden kann. Werden die Hinterräder 102HL, 102HR im entgegengesetzten Drehsinn zu den Vorderrädern 102VL, 102VR eingelenkt, verringert sich die Gierrate des Fahrzeugs 101 , wodurch das Fahrzeug 101 stabilisiert werden kann.
Um die Strategie zur Durchführung der Lenkbewegungen der Hinterräder 102HL, 102HR festzulegen, ermittelt die RWS-Steuereinheit 113 ein wahrscheinliches Fahrmanöver, das aufgrund der Lenkbewegungen der Vorderräder 102VL, 102VR ausgeführt werden soll. Insbesondere wird geprüft, ob es sich bei dem Fahrmanöver um eine Kurvenfahrt oder um einen Spurwechsel han- delt.
Ein Spurwechsel ist in der Regel ein Fahrmanöver mit einem relativ hohen Gefahrenpotential. Bei einem Spurwechsel wird daher vorzugsweise an den Hinterrädern 102HL, 102HR eine Lenkbewegung gegensinnig zu der Lenkbewe- gung der Vorderräder 102VL, 102VR ausgeführt, um das Fahrzeug 101 zu stabilisieren. Bei einer Kurvenfahrt werden die Hinterräder 102HL, 102HR vorzugsweise gleichsinnig zu der Lenkbewegung der Vorderräder 102VL, 102VR eingelenkt, um die Agilität des Fahrzeugs 101 zu erhöhen. Gleichfalls kann bei einer Kurvenfahrt auch eine gegensinnige Lenkbewegung an den Hinterrädern 102HL, 102HR vorgesehen sein. Dabei wird jedoch vorzugsweise ein geringerer Radeinschlagswinkel δH eingestellt als im Falle eines Spurwechsels. Die Bestimmung eines wahrscheinlichen Fahrmanövers wird in einer Ausgestaltung der Erfindung unter Berücksichtigung von Wegeinformationen W vorgenommen. Die verwendeten Wegeinformationen W beziehen sich auf einen Wegeabschnitt, den das Fahrzeug 101 - ausgehend von der aktuellen Zeit - in ei- nem bestimmten Zeitrahmen wird und enthalten vorgegebene Attribute dieses Wegabschnitts.
In einer Ausgestaltung werden zur Ermittlung der Wegeinformationen W Kartendaten herangezogen, die vorzugsweise auf einem digitalen Datenträgen 115 gespeichert sind, der in dem Fahrzeug 101 verfügbar ist. Die Kartendaten beinhalten das Wegenetz einer bestimmten geographischen Region mit den Wegen, die von dem Fahrzeug 101 befahren werden können. Den in dem Wegenetz enthaltenen Wegen werden innerhalb der Kartendaten die Wegeinformationen W, d.h. die Attribute einzelner Wege, zugeordnet. Bei dem digitalen Da- tenträger 115 handelt es sich beispielsweise um eine Compact Disc (CD) oder eine DVD, die mit einem geeigneten, in Figur 1 nicht dargestellten, Lesegerät des Fahrzeugs 101 ausgelesen wird. Gleichfalls kann es sich bei dem Datenträger 115 jedoch auch um ein anderes Speichermedium handeln.
Zur Nutzung der Kartendaten umfasst das Fahrzeug 101 ein Positionsbestimmungssystem 116, welches fortwährend die Position des Fahrzeugs 101 ermittelt und anhand der Kartendaten bestimmt, auf welchem Weg sich das Fahrzeug 101 aktuell befindet. Das Positionsbestimmungssystem 116 ist in einer Ausgestaltung als ein dem Fachmann an sich bekanntes satellitengestütztes Ortungssystem ausgeführt, das beispielsweise auf dem GPS (Global Positio- ning System), dem DGPS (Differential GPS) oder einem anderen Satellitennavigationssystem basiert. Gleichfalls kann das Positionsbestimmungssystem 116 jedoch auch in anderer Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise können Funksignale eines Mobilfunknetzes empfangen werden, um die Position des Fahr- zeugs 101 zu bestimmen. Vorzugsweise sind das Positionsbestimmungssystem 116 sowie der digitale Datenträger 115 und das dazugehörige Lesegerät zum Auslesen des digitalen Datenträgers 115 Bestandteil eines Navigationssystems 117 des Fahrzeugs 101. Das Navigationssystem 117 kann zusätzlich über eine in der Figur nicht dargestellte Zielführungskomponente verfügen, welche - ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs 101 - anhand der Kartendaten eine Route zu einem vorgegebenen Navigationsziel ermittelt und den Fahrer durch Navigationshinweise entlang dieser Route leitet. Derartige Navigationssysteme sind heutzutage bereits Bestandteil einer Vielzahl von Fahrzeugen 101 und können zur Ausführung der vorliegenden Erfindung mitbenutzt werden.
Die von dem Positionsbestimmungssystem 116 bereitgestellten Wegeinformationen W beziehen sich vorzugsweise auf Wegeabschnitte, die das Fahrzeug 101 , ausgehend von seiner aktuellen Position, innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens aufgrund der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit erreichen kann. Als Attribute eines Wegabschnitts spezifizieren die Wegeinformationen W vorzugsweise insbesondere Kurven, Abzweigungen und dergleichen in dem zu befahrenden Wegabschnitten und deren relative Position zu dem Fahrzeug 101. Darüber hinaus kann der Krümmungsradius der zu befahrenden Wegstre- cke angegeben werden sowie die Anzahl der vorhandenen Fahrspuren in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 101. Optional können zusätzliche Angaben zu Verkehrsschildern, zu Geschwindigkeitsbegrenzungen und/oder zu Gefällen bzw. Steigungen in den Wegeinformationen W enthalten sein.
Falls das Fahrzeug 101 in dem vorgegebenen Zeitrahmen Kreuzungen bzw. Abzweigungen erreichen kann, ergeben sich innerhalb des Zeitrahmens verschiedene mögliche Fahrstrecken für das Fahrzeug 101. Vorzugsweise werden von dem Positionsbestimmungssystem 116 Wegeinformationen W zu allen alternativen Fahrstrecken bereitgestellt.
Wegeinformationen W der zuvor beschriebenen Art werden auch als virtueller Horizont bezeichnet und können in einem Standardformat bereitgestellt werden. Ein Beispiel für ein derartiges Standardformat ist der ADAS-Horizont (ADAS: Advanced Driver Assistance Systems), der vom ADASIS-Forum spezifiziert wird (ADASIS: Advanced Driver Assistance Systems Interface Specification). Wegeinformation können im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Form eines A- DAS Horizonts eingesetzt werden. Gleichfalls können die Wegeinformationen W jedoch auch in einem anderen Format zur Verfügung gestellt werden.
In Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm der RWS-Steuereinheit 113 in einer Ausgestaltung dargestellt. In dieser Ausgestaltung umfasst die RWS- Steuereinheit 113 eine Aktivierungseinrichtung 201 , welche die Hinterradlenkung bei Vorliegen vorgegebener Bedingungen aktiviert. Wie zuvor bereits erwähnt, werden Lenkbewegungen der Hinterräder 102HL, 102HR in einer Ausgestaltung zusätzlich zu Lenkbewegungen der Vorderräder 102VL, 102VR ausgeführt, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs 101 während eines Fahrmanö- vers zu verbessern. Vorzugsweise wird daher anhand der vorgegebenen Bedingungen geprüft, ob ein Fahrmanöver durchgeführt werden soll. Dies kann beispielsweise anhand eines Vergleichs des mittels des Lenkwinkelsensors 108 erfassten Radeinschlagswinkels δF der Vorderräder 102VL, 102VR mit einem vorgegebenen Schwellenwert erfolgen. Eine Aktivierung der Hinterradlenkung erfolgt dabei dann, wenn der Radeinschlagswinkel δF den Schwellenwert überschreitet.
Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Hinterradlenkung nur dann aktiviert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v einen vorgegebenen Schwel- lenwert überschreitet oder es kann die Art der Aktivierung an die Geschwindigkeit angepasst werden. Wenn die Aktivierungseinrichtung 201 feststellt, dass die Hinterradlenkung zu aktivieren ist, dann sendet sie ein Aktivierungssignal A an die Entscheidungseinrichtung 202.
Die Entscheidungseinrichtung 202 bestimmt das Fahrmanöver, das aufgrund der Lenkbewegung der Vorderräder 102VL, 102VR wahrscheinlich ausgeführt werden soll. Insbesondere ermittelt die Entscheidungseinrichtung 202, ob eine Kurvenfahrt oder ein Spurwechsel durchgeführt werden soll. Hierzu werden neben dem Radeinschlagswinkel δF der Vorderräder 102VL, 102VR die von dem Positionsbestimmungssystem 116 bzw. dem Navigationssystem 117 bereitgestellten Wegeinformationen W herangezogen.
Anhand der Wegeinformationen W prüft die Entscheidungseinrichtung 202, ob die Lenkbewegung der Vorderräder 102VL, 102VR durch den Streckenverlauf des innerhalb des Zeitrahmens zu durchfahrenden Wegeabschnitts veranlasst worden ist. Dabei prüft die Entscheidungseinrichtung 202, ob sich in dem zu durchfahrenden Wegeabschnitt Kurven oder Abzweigungen befinden. Ist dies nicht der Fall, wird als wahrscheinliches Fahrmanöver ein Spurwechsel ermittelt.
Enthält der zu durchfahrende Wegeabschnitt eine Kurve, bestimmt die Ent- Scheidungseinrichtung 202 zunächst den Abstand zwischen der momentanen Position des Fahrzeugs 101 und dem Beginn der Kurve. Ist dieser ausreichend gering, insbesondere kleiner als ein Schwellenwert, könnten die Vorderräder 102VL, 102VR eingelenkt worden sein, um die Kurve zu durchfahren. Ist dies der Fall, prüft die Entscheidungseinrichtung 202 jedoch vorzugsweise auch, ob die Richtung des Radeinschlags der Vorderräder 102VL, 102VR konsistent mit der Richtung der Kurve ist. Ist dies der Fall, wird als wahrscheinliches Fahrmanöver eine Kurvenfahrt festgestellt.
Sofern der zu durchfahrende Wegeabschnitt anstelle einer Kurve eine Abzwei- gung aufweist, führt die Entscheidungseinrichtung 202 ähnliche Prüfungsschritte durch. Vorzugsweise prüft sie zunächst, ob der Abstand zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs 101 und der Abzweigung kleiner als ein Schwellenwert ist. Ist dies der Fall, wird geprüft, ob die Richtung des Radeinschlags der Vorderräder 102VL, 102VR konsistent ist mit der Richtung der Abzweigung. Führt dieser Prüfungsschritt zu einem positiven Ergebnis, wird in einer Ausgestaltung eine Kurvenfahrt als wahrscheinliches Fahrmanöver bestimmt. In einer weiteren Ausgestaltung kann zusätzlich geprüft werden, ob das Fahrzeug 101 abgebremst wird, wie es beim Abbiegen in eine Abzweigung in der Regel der Fall ist. Hierzu kann beispielsweise anhand der Messsignale eines entsprechenden Sensors geprüft werden, ob eine Bremsanlage des Fahrzeugs 101 betätigt wird oder das Gaspedal weniger stark gedrückt wird, also verzögert wird. Eine Kurvenfahrt wird in dieser Ausgestaltung bei Vorhandensein einer Abzweigung nur dann als wahrscheinliches Fahrmanöver ermittelt, wenn eine solche Verzögerung festgestellt wird.
Das von der Entscheidungseinrichtung 202 ermittelte wahrscheinliche Fahrma- növer wird an die Steuerungseinrichtung 203 gemeldet. Hierzu kann beispielsweise eine Manöverinformation M von der Entscheidungseinrichtung 202 an die Steuerungseinrichtung 203 gesendet werden, welche das ermittelte wahrscheinliche Fahrmanöver spezifiziert.
Die Steuerungseinheit 203 ermittelt aufgrund des Empfangs der Manöverinformation den Radeinschlagswinkel δH , der an den Hinterrädern 102HL, 102HR des Fahrzeugs 101 eingestellt wird. Wie zuvor bereits erläutert, wird zur Ermittlung des Radeinschlagswinkels δH vorzugsweise der Radeinschlagswinkel δF der Vorderräder 102VL, 102VR herangezogen. Beispielsweise kann sich der Radeinschlagswinkels δH der Hinterräder 102HL, 102HR durch Multiplikation mit einem vorgegebenen Faktor aus dem Radeinschlagswinkel δF der Vorderräder 102VL, 102VR ergeben.
Ferner kann auch die Fahrzeuggeschwindigkeit v bei der Bestimmung des Rad- einschlagswinkels δH berücksichtigt werden. Optional können auch weitere Fahrzustandsgrößen F berücksichtigt werden, die mittels der Sensorik 114 er- fasst werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v sowie gegebenenfalls die weiteren Fahrzustandsgrößen F können beispielsweise herangezogen werden, um den Faktor anzupassen.
Darüber hinaus wird der Radeinschlagswinkels δH der Hinterräder 102HL, 102HR in Abhängigkeit von der Manöverinformation M bestimmt. In einer Aus- gestaltung wird aus der Manöverinformation M das Vorzeichen des Radeinschlagswinkels δH abgeleitet, das die Richtung des Radeinschlags bestimmt. Im Falle eines Spurwechsels wird dabei das Vorzeichen entgegengesetzt zu dem Vorzeichen des Radeinschlagswinkels δF der Vorderräder 102VL, 102VR gewählt, so dass die Hinterräder 102HL, 102HR gegensinnig zu den Vorderrädern 102VL, 102VR eingelenkt werden. Hierdurch wird eine Stabilisierung des Fahrzeugs 101 erreicht. Im Falle einer Kurvenfahrt entspricht das Vorzeichen des Radeinschlagswinkels δH der Hinterräder 102HL, 102HR dem Vorzeichen des Radeinschlagswinkels δF der Vorderräder 102VL, 102VR, so dass eine gleichsinnige Lenkbewegung von Hinterrädern 102HL, 102HR und Vorderrädern 102VL, 102VR erreicht wird. Hierdurch kann die Agilität des Fahrzeugs 101 verbessert werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung werden die Hinterräder 102HL, 102HR sowohl im Falle eines Spurwechsels als auch im Falle einer Kurvenfahrt gegensinnig zu den der Vorderrädern 102VL, 102VR eingelenkt. Hierbei wird jedoch im Falle eines Spurwechsels ein betraglich größerer Radeinschlagswinkel δH für die Hinterräder 102HL, 102HR bestimmt als im Falle einer Kurvenfahrt.
Der in der Steuerungseinrichtung 203 berechnete Radeinschlagswinkel δH o- der eine entsprechende Größe wird als Stellanforderung an den Aktor 109 ü- bermittelt. Aufgrund des Empfangs dieser Stellanforderung stellt der Aktor 109 den berechneten Radeinschlagswinkel δH an den Hinterrädern 102HL, 102HR des Fahrzeugs 101 ein.
Sofern die Entscheidungseinrichtung 202 anhand der zuvor beschriebenen Kriterien weder eine Kurvenfahrt noch einen Spurwechsel als wahrscheinliches Fahrmanöver ermittelt kann, wird vorzugsweise eine fahrmanöverunabhängige Standardstrategie für die Hinterradlenkung gewählt. Hierbei kann es beispiels- weise vorgesehen sein, dass die Hinterräder 102HL, 102HR stets in einer bestimmten Weise angesteuert werden, d.h. stets entweder gleichsinnig oder gegensinnig zu den Vorderrädern 102VR, 102VL eingelenkt werden. Gleichfalls kann die manöverunabhängige Strategie in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v gewählt werden. Dabei kann insbesondere ein gegensinniges Einlenken der Hinterräder 102HL, 102HR in Bezug auf die Vorderräder 102VR, 102VL vorgenommen werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als ein Schwellenwert ist, um bei geringeren Fahrzeuggeschwindigkeiten v ein agileres Fahrverhalten zu erreichen. Überschreitet die Fahrzeuggeschwindigkeit v den Schwellenwert, dann werden die Hinterräder 102HL, 102HR gleichsinnig zu den Vorderrädern 102VL, 102VR eingelegt oder gegensinnig, jedoch mit einem geringeren Radeinschlagswinkel δH . Bei einer weiteren Ausgestaltung erfolgt anstelle der Verwendung eines einzigen Schwellenwerts eine stufenweise Anpassung des Radeinschlagswinkel δH anhand von drei oder mehr Stufen oder eine kontinuierliche Anpassung des Radeinschlagswinkels δH der Hinterräder 102HL, 102HR in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v. Eine Vorschrift für eine kontinuierliche Anpassung kann beispielsweise als Kennlinie in dem Steuergerät des Fahrzeugs 101 hinterlegt sein.
Die zuvor beschriebene Ausgestaltung der Erfindung basiert insbesondere darauf, dass ein wahrscheinliches Fahrmanöver des Fahrzeugs 101 anhand von Wegeinformationen W ermittelt wird, die aus Kartendaten bestimmt werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. Vielmehr kann das von dem Fahrzeug 101 ausgeführte wahrscheinliche Fahrmanöver auch auf andere Weise ermittelt werden. So kann es in einer alternativen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Fahrzeug 101 mit einer Umfeldsensorik ausgestattet ist, die es erlaubt, das wahrscheinliche Fahrmanöver festzustellen. Insbesondere kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass mittels der Umfeldsensorik Fahrspurmarkierungen erfasst werden. Die Umfeldsensorik kann hierzu eine Videokamera aufweisen. Ein Spurwechsel als wahrscheinliches Fahrmanöver kann festgestellt werden, wenn das Fahrzeug 101 aufgrund von Lenkbewegungen der Vorderräder 102VL, 102VR eine erfasste Fahrspurmar- kierung überfährt. In den übrigen Fällen kann von einer Kurvenfahrt ausgegangen werden. Die Ansteuerung des Aktors 109 kann in diesem Fall in der gleichen Weise vorgenommen werden wie zuvor beschrieben. Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorausgegangenen Darstellung im Detail beschrieben wurde, sind die Darstellungen illustrativ bzw. beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen; insbesondere ist die Erfindung nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Varianten der Erfindung und ihre Ausführung ergeben sich für den Fachmann aus der vorangegangenen Offenbarung, den Figuren und den Patentansprüchen.
In den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie "umfassen", "aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Einrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen genannten Einheiten beziehungsweise Einrichtungen ausführen.
In den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht als Beschränkungen der eingesetzten Mittel und Schritte anzusehen.
Bezugszeichen
101 Fahrzeug
102IJ RaCl (IJ = VL1 VR1 HL1 HR)
103 Lenkhandhabe
104 Lenkspindel
105 Lenkgetriebe
106 Spurstange
107IJ Lenkhebel (IJ = VL, VR)
108 Lenkwinkelsensor
109 Aktor
110 Getriebe
111 Spurstange
112IJ Lenkhebel (IJ = HL, HR)
113 Hinterradlenkungssteuereinheit (RWS-Steuereinheit)
114 Sensorik
115 Datenträger
116 Positionsbestimmungssystem
117 Navigationssystem
201 Aktivierungseinrichtung
202 Entscheidungseinrichtung
203 Steuerungseinrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbessern des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs (101 ) , bei dem neben einem Radeinschlagswinkel (δF) wenigstens eines Vorderrads
(102VL; 102VR) des Fahrzeugs (101 ) ein Radeinschlagswinkel (δH) wenigstens eines Hinterrads (102HL; 102HR) des Fahrzeugs (101 ) eingestellt wird, wobei geprüft wird, ob anhand der Lenkbewegung des Vorderrads (102VL;
102VR) ein vorgegebenes Fahrmanöver ausgeführt wird, und der Radeinschlagswinkel (δH) des Hinterrads (102HL; 102HR) in Abhängigkeit von dem bei der Prüfung ermittelten Fahrmanöver bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem der Radeinschlagswinkel (δF) des Vorderrads (102VL; 102VR) aufgrund einer Lenkbewegung eines Fahrzeugbedieners verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die vorgegebenen Fahrmanöver eine Kurvenfahrt und einen Spurwechsel umfassen.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Radeinschlagswinkel (δH) des Hinterrads (102HL; 102HR) gegensinnig zu dem Radeinschlagswinkel (δF) des Vorderrads (102VL; 102VR) gewählt wird, falls eine Kurvenfahrt ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Radeinschlagswinkel (δH) des Hinterrads (102HL; 102HR) gleichsinnig zu dem Radeinschlagswinkel (δF) des Vorderrads (102VL; 102VR) gewählt wird, falls ein Spurwechsel ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Fahrmanöver anhand von Wegeinformation bezüglich eines von dem Fahrzeug (101 ) zu befahrenden Wegabschnitts ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, bei dem in dem Fahrzeug (101 ) Kartendaten verfügbar sind, die eine Zuordnung zwischen den Wegeinformationen (W) und dem Wegabschnitt enthalten, und mittels einer Positionsbestimmungseinrichtung (116) eine Position des Fahrzeugs (101 ) ermittelt und dem zu befahrenden Wegabschnitt zugeordnet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Wegeinformationen (W) einen Streckenverlauf des zu befahrenden Wegabschnitts beschreiben.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem eine Kurvenfahrt ermittelt wird, wenn anhand der Wegeinformationen (W) festgestellt wird, dass der Streckenverlauf Anlass zu einer Veränderung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs (101 ) gibt.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem ein Spurwechsel ermittelt wird, wenn anhand der Wegeinformationen (W) festgestellt wird, dass der Streckenverlauf keinen Anlass zu einer Veränderung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs (101 ) gibt.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem ein Spurwechsel festgestellt wird, wenn der Streckenverlauf im Wesentlichen gerade ist.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem eine Kurvenfahrt ermittelt wird, wenn der Streckenverlauf eine Kurve und/oder eine Abzweigung aufweist und vorzugsweise wenn sich das Fahrzeug (101 ) zusätzlich aufgrund des Radeinschlagswinkels (δF ) des Vorderrads (102VL; 102VR) in Richtung der Kurve und/oder Abzweigung bewegt.
13. Vorrichtung zum Verbessern des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs (101 ), umfassend einen Aktor (109), der dazu ausgestaltet ist, neben einem Radeinschlagswinkel (δF) wenigstens eines Vorderrads (102VL; 102VR) des Fahrzeugs (101 ) einen Radeinschlagswinkel (δH) wenigstens eines Hinterrads (102HL; 102HR) des Fahrzeugs (101 ) einzustellen, eine Entscheidungseinrichtung (202), die dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob anhand der Lenkbewegung des Vorderrads (102VL; 102VR) ein vorgegebenes Fahrmanöver ausgeführt wird, und eine mit der Entscheidungseinrichtung (202) gekoppelte Steuerungseinrichtung (203), die dazu ausgestaltet ist, den Aktor (109) in Abhängigkeit von dem bei der Prüfung ermittelten Fahrmanöver zu steuern.
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