WO2018028816A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs mit einer aktiv steuerbaren hinterachslenkung - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs mit einer aktiv steuerbaren hinterachslenkung Download PDF

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WO2018028816A1
WO2018028816A1 PCT/EP2017/000923 EP2017000923W WO2018028816A1 WO 2018028816 A1 WO2018028816 A1 WO 2018028816A1 EP 2017000923 W EP2017000923 W EP 2017000923W WO 2018028816 A1 WO2018028816 A1 WO 2018028816A1
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WO
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motor vehicle
axle steering
longitudinal axis
instantaneous
steering
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Application number
PCT/EP2017/000923
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Ammon
Claus-Michael Hainbuch
Steffen Wagner
Thomas Weiskircher
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Daimler Ag
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Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B62D6/003—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels in order to control vehicle yaw movement, i.e. around a vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a motor vehicle with an actively controllable rear axle steering.
  • the invention further relates to a motor vehicle with a control / regulating device, which is set up / programmed for carrying out this method.
  • Motor vehicles with an actively controllable rear axle steering system allow a manipulation of the yaw rate as well as the transverse speed of the motor vehicle by adjusting the so-called steering angle set in the rear wheels of the motor vehicle.
  • WO 2005/044650 A1 deals with an apparatus and a method for determining a pivot point of a motor vehicle about a current yaw axis (vehicle vertical axis).
  • the device is configured such that it determines the pivot point in dependence on a current yaw rate and a current slip angle of the motor vehicle.
  • the ratio of the two state variables can be determined by the instantaneous position of the fulcrum of the
  • Cornering by the driver of a motor vehicle with active rear-axle steering is perceived as particularly intuitive and therefore particularly pleasant.
  • the basic idea of the invention is accordingly the position of a pivot of the
  • Constant holding corresponds to a synchronization of yawing and traversing speed. This simplifies the driving task for the driver of the motor vehicle.
  • a fulcrum that point is defined on the central longitudinal axis of the motor vehicle, in which the instantaneous transverse speed during cornering has a zero value.
  • the fixation or targeted, dynamic influence of the fulcrum takes place in the method according to the invention presented here in the sense of controlling the position of the fulcrum on the central longitudinal axis as a controlled variable.
  • a manipulated variable of such a control loop the instantaneous yaw rate and the transverse speed of the motor vehicle can be used.
  • these desired or reference variables can be varied by a corresponding activation of an active rear-axle steering system of the motor vehicle, so that the motor vehicle in the
  • Fulcrum of the motor vehicle controlled as a controlled variable to a constant with respect to the central longitudinal axis of the motor vehicle.
  • the pivot point is defined as the point on the central longitudinal axis of the motor vehicle, in which the instantaneous transverse speed during cornering has a zero value.
  • the vector component of the current one is the instantaneous lateral velocity
  • control of the position of the pivot point is carried out by adjusting an adjustable by means of the actively controllable rear axle steering instantaneous rear steering angle of the rear wheels of the motor vehicle. This measure allows a precise adjustment of the actual actual value of the position of the pivot point to the predetermined in the course of regulation, constant target value.
  • the instantaneous yaw rate of the motor vehicle is determined and evaluated to determine a current actual value of the pivot point on the central longitudinal axis.
  • This can be done by means of a yaw rate sensor installed as standard in the motor vehicle.
  • the separate provision of such a yaw rate sensor in the motor vehicle for carrying out the method according to the invention can thus be dispensed with. This results in cost advantages in the production of the motor vehicle.
  • the instantaneous transverse speed of the motor vehicle is determined and evaluated to determine a current actual value of the pivot point on the central longitudinal axis.
  • This can be done by means of one or more speed sensors built into the motor vehicle as standard.
  • the separate provision of such a speed sensor in the motor vehicle for carrying out the method according to the invention can thus be dispensed with. This also results in cost advantages in the production of the motor vehicle.
  • Fulcrum along the central longitudinal axis by actively changing the instantaneous transverse speed of the motor vehicle by means of the active rear axle steering.
  • the regulation of the instantaneous position of the fulcrum takes place along the central longitudinal axis by simultaneous change of the instantaneous
  • the constant position of the fulcrum on the central longitudinal axis is determined in dependence on at least one predetermined parameter.
  • the at least one predetermined parameter may be the speed or the lateral acceleration of the motor vehicle. In other variants but also other parameters can be used. This allows a very flexible
  • the dependence of the constant position on the predetermined parameter in a characteristic field is defined and / or stored.
  • the invention further relates to a motor vehicle with a control / regulating device, which for carrying out the above presented
  • a motor vehicle comprises a front axle steering, by means of which an instantaneous steering angle of the front wheels of the motor vehicle can be set by actuating a hand steering wheel present in the motor vehicle. Furthermore, this includes Motor vehicle, a rear axle steering, by means of which of the control / regulating device of the motor vehicle, an instantaneous rear steering angle of the two rear wheels of the motor vehicle is adjustable.
  • the front axle steering is active
  • Front axle steering formed or includes an active front axle steering, by means of which the front steering angle in addition to the operation by means of the hand steering wheel and the control / regulating device is adjustable.
  • an active front axle steering by means of which the front steering angle in addition to the operation by means of the hand steering wheel and the control / regulating device is adjustable.
  • Front axle steering which in addition to the control by means of the hand steering wheel by the driver in addition - in a manner analogous to the rear axle - also by the
  • Control / regulating device can be controlled. This is to be understood in the present case that the front steering angle of the front wheels currently set in the front wheels can be changed by the control / regulation device within a predetermined, typically very limited angular range independently of the steering angle set by the driver by means of the hand steering wheel. This can be used to dynamically influence and in particular change the trajectory actually traveled by the motor vehicle during cornering.
  • the motor vehicle comprises a
  • Yaw rate sensor for determining the current yaw rate of
  • Fig. 1 shows an example of a motor vehicle according to the invention in one
  • Fig. 2 shows the motor vehicle of Figure 1 in a plan view during a
  • FIG. 1 shows an example of a motor vehicle 1 according to the invention in one embodiment
  • FIG. 2 shows the motor vehicle 1 in a plan view during cornering.
  • the trajectory of this cornering is indicated in Figure 2 by an arrow with the reference numeral 13.
  • the motor vehicle 1 therefore passes through a left turn.
  • the motor vehicle 1 comprises a roughly schematically illustrated in Figure 1
  • the front wheels 3 are arranged on a front axle 5 of the motor vehicle 1 and the rear of the 4 on a rear axle 6 of the motor vehicle.
  • Front axle 5 is a Vorderachslenkung 7 is formed, which is only roughly indicated in Figure 2.
  • the driver of the motor vehicle 1 can adjust the instantaneous steering angle of the front wheels 5 by actuating a hand steering wheel 8, which is also indicated only schematically.
  • the active rear axle steering system 9 is actuated by a control / regulation device 10 provided in the motor vehicle 1, which may be designed as a conventional control unit.
  • the control / regulation device 10 may be a
  • Control unit 11 and a memory unit 12 include, in which the
  • inventive method in the form of a suitable algorithm and as
  • Computer program code is stored, so that the control unit 11 the inventive method during cornering of the motor vehicle can run.
  • the pivot point 14 is defined as the point on the central longitudinal axis M, in which the instantaneous
  • Transverse speed v q has a zero value when cornering.
  • Transverse speed v q and the current yaw rate d / dt ⁇ happen.
  • the motor vehicle 1 a yaw rate sensor 16 for determining the current yaw rate d / dt ⁇ of the motor vehicle 1 and / or a
  • Speed sensor 15 for determining the instantaneous lateral velocity v q of the motor vehicle 1 transverse to the central longitudinal axis M include.
  • the rear steering angle of the two rear wheels 4 which is adjustable by means of the active rear axle steering 9, is controlled by the control system. / Control device 10 adjusted accordingly.
  • the front axle steering 7 can also be designed as active steering, which can be controlled not only by means of the hand steering wheel 8 but also by the control / regulation device 10. This can be used are actually used by the motor vehicle 1 during cornering
  • Trajectory 13 to influence dynamically and adapt to current conditions.
  • the instantaneous yaw rate d / dt ⁇ can be influenced independently of the instantaneous lateral speed v q and vice versa.
  • the position of the pivot point G on the central longitudinal axis M can be determined as a function of one or more predetermined parameters. Suitable parameters are in particular the speed and the lateral acceleration of the motor vehicle 1 into consideration. In other variants, however, other, other parameters can be used. Such a functional
  • Dependence of the constant position on the predetermined parameter can be defined, for example, in a characteristic map which can be stored in a memory present in the control / regulation device 10.
  • a characteristic map which can be stored in a memory present in the control / regulation device 10.
  • each map can be assigned to a specific driving program of the motor vehicle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1) mit einer aktiv steuerbaren Hinterachslenkung (9), gemäß welchem bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs ein Drehpunkt (14) des Kraftfahrzeugs (1) als Regelgröße auf eine bezüglich der Mittellängsachse (M) konstante Position geregelt wird, wobei der Drehpunkt (14) als derjenige Punkt auf der Mittellängsachse (M) des Kraftfahrzeugs (1) definiert ist, in welchem die momentane Quergeschwindigkeit (vq) bei der Kurvenfahrt einen Null-Wert aufweist.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer
aktiv steuerbaren Hinterachslenkung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer aktiv steuerbaren Hinterachslenkung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Steuerungs-/Regelungseinrichtung, die zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet/programmiert ist.
Kraftfahrzeuge mit einer aktiv steuerbaren Hinterachslenkung erlauben eine Manipulation der Giergeschwindigkeit sowie der Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch Verstellen des in den Hinterrädern des Kraftfahrzeugs eingestellten, sogenannten Lenkwinkels.
Vor diesem Hintergrund behandelt die WO 2005/044650 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung eines Drehpunkts eines Kraftfahrzeugs um eine momentane Gierachse (Fahrzeughochachse). Die Vorrichtung ist dabei derart konfiguriert, dass sie den Drehpunkt in Abhängigkeit von einer momentanen Giergeschwindigkeit und einem momentanen Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs bestimmt.
Das Verhältnis der genannten beiden Zustandsgrößen, also Giergeschwindigkeit und Quergeschwindigkeit, kann durch die momentane Position des Drehpunkts des
Kraftfahrzeugs um seine Hochachse entlang der Mittellängsachse des Kraftfahrzeugs beschrieben werden. Besagte Position kann aber gerade bei Kurvenfahrten des
Kraftfahrfahrzeugs und bei hierfür erforderlichen Lenkeingriffen durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs entlang der Mittellängsachse variieren. Typisch ist gerade bei
Kurvenfahrten des Kraftfahrzeugs ein ausgeprägtes Einschwingverhalten der Position des Drehpunkts entlang der Mittellängsachse, welches vom Fahrer als nicht intuitiv und somit als unangenehm wahrgenommen wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Verfahren zur Steuerung von Kraftfahrzeugen mit aktiver Hinterachslenkung bei Kurvenfahrten neue Wege aufzuzeigen und insbesondere ein Verfahren zu schaffen, bei welchem
Kurvenfahrten vom Fahrer eines Kraftfahrzeugs mit aktiver Hinterachslenkung als besonders intuitiv und somit als besonders angenehm wahrgenommen werden.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, die Position eines Drehpunkts des
Kraftfahrzeugs um eine Hochachse entlang der Mittellängsachse konstant zu halten oder zumindest gezielt, also kontrolliert dynamisch zu beeinflussen. Eine solche
Konstanthaltung entspricht einer Synchronisation von Gier- und Quergeschwindigkeit. Damit vereinfacht sich für den Fahrer des Kraftfahrzeugs die Fahraufgabe. Als Drehpunkt wird derjenige Punkt auf der Mittellängsachse des Kraftfahrzeugs definiert, in welchem die momentane Quergeschwindigkeit bei der Kurvenfahrt einen Null-Wert aufweist.
Die Fixierung oder gezielte, dynamische Beeinflussung des Drehpunkts erfolgt beim hier vorgestellten, erfindungsgemäßen Verfahren im Sinne einer Regelung der Position des Drehpunkts auf der Mittellängsachse als Regelgröße. Als Stellgröße eines solchen Regelkreises kann die momentane Giergeschwindigkeit sowie die Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs herangezogen werden. Diese Soll- bzw. Referenzgrößen können beim erfindungsgemäßen Verfahren durch eine entsprechende Ansteuerung einer aktiven Hinterachslenkung des Kraftfahrzeugs variiert werden, so dass sich der in den
Hinterrädern des Kraftfahrzeugs eingestellte momentan hintere Lenkwinkel ändert, was wiederum eine Änderung der Position des Drehpunkts auf der Mittellängsachse bewirkt. Der hintere Lenkwinkel/Hinterachslenkwinkel ist also bei einer solchen Regelung die Stellgröße. Die Ansteuerung der Hinterachslenkung erfolgt dabei typischerweise mit Hilfe einer im Kraftfahrzeug verbauten Steuerungs-/Regelungseinrichtung, die als
herkömmliches Steuergerät ausgebildet sein und auch andere, im Zusammenhang mit der Steuerung der Hinterachslenkung wichtige Funktionalitäten bereitstellen kann.
Das mit der vorangehend beschrieben Regelung der Drehpunkt-Position einhergehende Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs wird vom Fahrer als besonders angenehm und intuitiv, also„nachvollziehbar" empfunden, so dass der Fahrer das Kraftfahrzeug als besonders einfach steuerbar wahrnimmt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer aktiv steuerbaren Hinterachslenkung wird bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs ein
Drehpunkt des Kraftfahrzeugs als Regelgröße auf eine bezüglich der Mittellängsachse des Kraftfahrzeugs konstante Position geregelt. Dabei ist der Drehpunkt als derjenige Punkt auf der Mittellängsachse des Kraftfahrzeugs definiert, in welchem die momentane Quergeschwindigkeit bei der Kurvenfahrt einen Null-Wert aufweist. Als momentane Quergeschwindigkeit wird vorliegend die Vektorkomponente des momentanen
Geschwindigkeitsvektors des Kraftfahrzeugs quer zur Mittellängsachse des
Kraftfahrzeugs verstanden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Regelung der Position des Drehpunkts durch Anpassung eines mittels der aktiv steuerbaren Hinterachslenkung einstellbaren momentanen hinteren Lenkwinkels der Hinterräder des Kraftfahrzeugs. Diese Maßnahme erlaubt eine präzise Anpassung des tatsächlichen Ist-Werts der Position des Drehpunkts an den im Zuge der Regelung vorgegebenen, konstanten Soll-Wert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung wird zur Bestimmung eines momentanen Ist-Wertes des Drehpunkts auf der Mittellängsachse die momentane Giergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt und ausgewertet. Dies kann mithilfe eines serienmäßig im Kraftfahrzeug verbauten Gierratensensors geschehen. Die separate Bereitstellung eines solchen Gierratensensors im Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit entfallen. Daraus ergeben sich Kostenvorteile bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung wird zur Bestimmung eines momentanen Ist-Wertes des Drehpunkts auf der Mittellängsachse die momentane Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt und ausgewertet. Dies kann mithilfe eines oder mehrerer serienmäßig im Kraftfahrzeug verbauten Geschwindigkeitssensoren geschehen. Die separate Bereitstellung eines solchen Geschwindigkeitssensors im Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit entfallen. Auch daraus ergeben sich Kostenvorteile bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs.
Bevorzugt erfolgt die Regelung der momentanen Position des Drehpunkts des
Drehpunkts entlang der Mittellängsachse durch aktive Änderung der momentanen Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mittels der aktiven Hinterachslenkung. Besonders bevorzugt erfolgt die Regelung der momentanen Position des Drehpunkts entlang der Mittellängsachse durch simultane Änderung der momentanen
Quergeschwindigkeit und der momentanen Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs mittels der aktiven Hinterachslenkung.
Besonders zweckmäßig kann eine separate Änderung der momentanen
Giergeschwindigkeit ohne Änderung der Quergeschwindigkeit durch Verstellen eines momentanen vorderen Lenkwinkels der Vorderräder des Kraftfahrzeugs mittels einer aktiv steuerbaren Vorderachslenkung des Kraftfahrzeugs erfolgen. Auf diese Weise kann die vom Kraftfahrzeug während der Kurvenfahrt befahrene Trajektorie dynamisch geändert und aktuellen Erfordernissen angepasst werden, ohne dass dadurch die erfindungswesentliche Regelung der Drehpunkt-Position beeinträchtigt würde.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die konstante Position des Drehpunkts auf der Mittellängsachse in Abhängigkeit von wenigstens einem vorbestimmten Parameter festgelegt.
Zweckmäßig kann der wenigstens eine vorbestimmte Parameter die Geschwindigkeit oder die Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs sein. In weiteren Varianten können aber auch andere Parameter herangezogen werden. Dies ermöglicht eine sehr flexible
Drehpunkts-Regelung in Abhängigkeit von verschiedenen Größen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Abhängigkeit der konstanten Position von dem vorbestimmten Parameter in einem Kennfeld definiert und/oder abgelegt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Steuerungs- /Regelungseinrichtung, welche zur Durchführung des vorangehend vorgestellten
Verfahrens eingerichtet/programmiert ist. Die vorangehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine Vorderachslenkung, mittels welcher durch Betätigung eines im Kraftfahrzeug vorhandenen Handlenkrads ein momentaner Lenkwinkel der Vorderräder des Kraftfahrzeugs einstellbar ist. Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug eine Hinterachslenkung, mittels welcher von der Steuerungs- /Regelungseinrichtung des Kraftfahrzeugs ein momentaner hinterer Lenkwinkel der beiden Hinterräder des Kraftfahrzeugs einstellbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorderachslenkung als aktive
Vorderachslenkung ausgebildet oder umfasst eine aktive Vorderachslenkung, mittels welcher der vordere Lenkwinkel zusätzlich zur Betätigung mittels des Handlenkrads auch von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung verstellbar ist. Mittels einer aktiven
Vorderachslenkung, welche zusätzlich zur Steuerung mittels des Handlenkrads durch den Fahrer zusätzlich - in analoger Weise zur Hinterachslenkung - auch durch die
Steuerungs-/Regelungseinrichtung gesteuert werden kann. Darunter ist vorliegend zu verstehen, dass der momentan in den Vorderrädern eingestellte vordere Lenkwinkel der Vorderräder unabhängig von dem mittels des Handlenkrads vom Fahrer eingestellten Lenkwinkels von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung innerhalb eines vorbestimmten, typischerweise stark begrenzten Winkelbereichs verändert werden kann. Dies kann dazu genutzt werden, die vom Kraftfahrzeug während der Kurvenfahrt tatsächlich befahrene Trajektorie dynamisch zu beeinflussen und insbesondere zu ändern.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Kraftfahrzeug einen
Gierratensensor zur Bestimmung der momentanen Giergeschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs und/oder einen Geschwindigkeitssensor zur Bestimmung der
momentanen Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Beide Maßnahmen, für sich genommen oder in Kombination, ermöglichen eine einfache Bestimmung der genannten beiden Größen, also der momentanen Giergeschwindigkeit sowie der momentanen Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer
Seitenansicht.
Fig. 2 das Kraftfahrzeug der Figur 1 in einer Draufsicht während einer
Kurvenfahrt.
Figur 1 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 in einer
Seitenansicht. Die Figur 2 zeigt das Kraftfahrzeug 1 in einer Draufsicht während einer Kurvenfahrt. Die Trajektorie dieser Kurvenfahrt ist in Figur 2 durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 13 angedeutet. Das Kraftfahrzeug 1 durchfährt demnach eine Linkskurve.
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen in Figur 1 nur grob schematisch dargestellten
Fahrzeugrahmen 2 sowie Vorderräder 3 und Hinterräder 4. Wie die Draufsicht der Figur 2 erkennen lässt, sind die Vorderräder 3 an einer Vorderachse 5 des Kraftfahrzeugs 1 und die hintere der 4 an einer Hinterachse 6 des Kraftfahrzeugs angeordnet. An der
Vorderachse 5 ist eine Vorderachslenkung 7 ausgebildet, die in Figur 2 nur grob schematisch angedeutet ist. Mittels der Vorderachslenkung 7 kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 durch Betätigung eines ebenfalls nur schematisch angedeuteten Handlenkrads 8 den momentanen Lenkwinkel der Vorderräder 5 verstellen. An der Hinterachse 6 ist eine aktive Hinterachslenkung 9 ausgebildet, mittels welcher der momentane hintere Lenkwinkel der beiden Hinterräder 5 des Kraftfahrzeugs 1 einstellbar ist. Die aktive Hinterachslenkung 9 wird von einer im Kraftfahrzeug 1 vorgesehenen Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10, die als herkömmliches Steuergerät ausgebildet sein kann, angesteuert. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10 kann eine
Steuerungseinheit 11 und eine Speichereinheit 12 umfassen, in welcher das
erfindungsgemäße Verfahren in Form eines geeigneten Algorithmus und als
Computerprogrammcode abgelegt ist, sodass die Steuerungseinheit 11 das erfindungsgemäße Verfahren während der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs ausführen kann.
Gemäß diesem Verfahren wird bei der in Figur 2 gezeigten Kurvenfahrt entlang der Trajektorie 13 ein Drehpunkt 14 des Kraftfahrzeugs 1 um seine momentane Gierachse in Hochachse H als Regelgröße auf eine bezüglich der Mittellängsachse M des
Kraftfahrzeugs 1 konstante Position geregelt. Der Drehpunkt 14 ist dabei als derjenige Punkt auf der Mittellängsachse M definiert, in welchem die momentane
Quergeschwindigkeit vq bei der Kurvenfahrt einen Null-Wert aufweist.
Durch den Drehpunkt 14 ist also eine momentane Gierachse G entlang der Hochrichtung H des Kraftfahrzeugs 1 festgelegt, um welche das Kraftfahrzeug 1 eine Drehbewegung ausführt. Beim Befahren der Trajektorie 13, beispielsweise in Form einer Linkskurve kann aufgrund des Lenkeingriffs mittels der Vorderachslenkung 7 durch den Fahrer die Position des Drehpunkts 14 entlang der Mittellängsachse M variieren, was in Figur 2 durch weitere, exemplarisch eingezeichnete Drehpunkte 14* angedeutet wird.
Um die Position des Drehpunktes 14 nun auf der Mittellängsachse M konstant zu halten, ist es zunächst erforderlich, den momentanen Ist-Wert des Drehpunkts 14 auf der Mittellängsachse M zu ermitteln. Dies kann durch Auswertung der momentanen
Quergeschwindigkeit vq und der momentanen Giergeschwindigkeit d/dt ψ geschehen. Hierzu kann das Kraftfahrzeug 1 einen Gierratensensor 16 zur Bestimmung der momentanen Giergeschwindigkeit d/dt ψ des Kraftfahrzeugs 1 und/oder einen
Geschwindigkeitssensor 15 zur Bestimmung der momentanen Quergeschwindigkeit vq des Kraftfahrzeugs 1 quer zur Mittellängsachse M umfassen.
Um nun die Position des Drehpunkt 14 unabhängig von der vom Fahrer mittels des Handlenkrads 8 erzeugten Verstellung des vorderen Lenkwinkels der Vorderräder 3 auf der Mittellängsachse M konstant zu halten, wird der mittels der aktiven Hinterachslenkung 9 einstellbare hintere Lenkwinkel der beiden Hinterräder 4 von der Steuerungs- /Regelungseinrichtung 10 entsprechend angepasst.
Zusätzlich zur aktiven Hinterachslenkung 9 kann auch die Vorderachslenkung 7 als aktive Lenkung ausgelegt sein, die nicht nur mittels des Handlenkrads 8, sondern auch von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 10 gesteuert werden kann. Dies kann dazu genutzt werden, die vom Kraftfahrzeug 1 während der Kurvenfahrt tatsächlich befahrene
Trajektorie 13 dynamisch zu beeinflussen und aktuellen Gegebenheiten anzupassen. Mittels der Vorderachslenkung 7 kann die momentanen Giergeschwindigkeit d/dt ψ unabhängig von der momentanen Quergeschwindigkeit vq beeinflusst werden und umgekehrt.
Die Position des Drehpunkts G auf der Mittellängsachse M, also der Ort der Gierachse, kann in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorbestimmten Parametern festgelegt sein. Als geeignete Parameter kommen insbesondere die Geschwindigkeit sowie die Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 in Betracht. In weiteren Varianten können aber auch weitere, andere Parameter herangezogen werden. Eine solche funktionale
Abhängigkeit der konstanten Position von dem vorbestimmten Parameter kann beispielsweise in einem Kennfeld definiert sein, welches in einem in der Steuerungs- /Regelungseinrichtung 10 vorhandenen Speicher abgelegt sein kann. In der Steuerungs- /Regelungseinrichtung 10 können mehrere Kennfelder abgelegt sind, wobei jedes Kennfeld einem bestimmten Fahrprogramm des Kraftfahrzeugs zugeordnet sein kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1) mit einer aktiv steuerbaren
Hinterachslenkung (9),
gemäß welchem bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs (1) ein momentaner Drehpunkt (14) des Kraftfahrzeugs (1) um seine Hochachse (H) als Regelgröße auf eine bezüglich der Mittellängsachse (M) des Kraftfahrzeugs (1) konstante Position geregelt wird, wobei der Drehpunkt (14) als derjenige Punkt auf der
Mittellängsachse (M) des Kraftfahrzeugs (1) definiert ist, in welchem die
momentane Quergeschwindigkeit (vq) bei der Kurvenfahrt einen Null-Wert aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelung der Position des Drehpunkts (14) durch Anpassung eines mittels der aktiv steuerbaren Hinterachslenkung (9) einstellbaren momentanen hinteren Lenkwinkels der Hinterräder (4) des Kraftfahrzeugs (1) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Bestimmung eines momentanen Ist-Wertes des Drehpunkts (14) auf der Mittellängsachse (M) die momentane Giergeschwindigkeit (d/dt ψ) des
Kraftfahrzeugs (1) ausgewertet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Bestimmung eines momentanen Ist-Wertes des Drehpunkts (14) auf der Mittellängsachse (M) die momentane Quergeschwindigkeit (vq) des Kraftfahrzeugs (1) ausgewertet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelung der momentanen Position des Drehpunkts (14) entlang der
Mittellängsachse (M) durch simultane Änderung der momentanen
Quergeschwindigkeit (vq) und der momentanen Giergeschwindigkeit (d/dt ψ) des Kraftfahrzeugs (1) mittels der aktiven Hinterachslenkung (9) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine separate Änderung der momentanen Giergeschwindigkeit (d/dt ψ) ohne Änderung der Quergeschwindigkeit (vq) oder eine separate Änderung der momentanen Quergeschwindigkeit (vq) ohne Änderung der momentanen
Giergeschwindigkeit (d/dt ψ) durch Verstellen eines momentanen vorderen Lenkwinkels der Vorderräder (3) des Kraftfahrzeugs (1) mittels einer aktiv steuerbaren Vorderachslenkung (7) des Kraftfahrzeugs (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die konstante Position des Drehpunkts (14) auf der Mittellängsachse (M) in Abhängigkeit von wenigstens einem vorbestimmten Parameter festgelegt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine vorbestimmte Parameter die Geschwindigkeit oder die Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ist.
Kraftfahrzeug (1),
mit einer Steuerungs-/Regelungseinrichtung (10), welche zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet/programmiert ist,
mit einer Vorderachslenkung (7), mittels welcher durch Betätigung eines im Kraftfahrzeug (1) vorhandenen Handlenkrads (8) ein momentaner vorderer Lenkwinkel der Vorderräder (3) des Kraftfahrzeugs (l)einstellbar ist, mit einer Hinterachslenkung (9), mittels welcher von der Steuerungs- /Regelungseinrichtung (10) ein momentaner hinterer Lenkwinkel der beiden Hinterräder (4) des Kraftfahrzeugs (1) einstellbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorderachslenkung (7) als aktive Vorderachslenkung ausgebildet ist oder eine aktive Vorderachslenkung umfasst, mittels welcher der vordere Lenkwinkel der Vorderräder (3) zusätzlich zur Betätigung mittels des Handlenkrads (8) auch von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung (10) verstellbar
PCT/EP2017/000923 2016-08-06 2017-07-31 Verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs mit einer aktiv steuerbaren hinterachslenkung WO2018028816A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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