DE102007061911B4

DE102007061911B4 - Vorrichtung zum Steuern des Verhaltens einer Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102007061911B4
Application number: DE102007061911A
Authority: DE
Inventors: Yuichiro Tsukasaki; Masaru Kogure
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2027-12-22
Also published as: US20080177442A1; JP2008168743A; DE102007061911A1; US8346434B2

Abstract

Vorrichtung zum Steuern des Verhaltens einer Fahrzeugkarosserie, mit:
einer Lenkeinrichtung (10), die dazu geeignet ist, Drehwinkel oder Spurwinkel (δL, δR) linker und rechter Räder (11, 12) eines Fahrzeugs unabhängig einzustellen; und
einer Steuerungseinrichtung (50), die dazu geeignet ist, die Drehwinkel oder Spurwinkel (δL, δR) der linken und rechten Räder (11, 12) durch die Lenkeinrichtung (10) zu korrigieren, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt ausführt, so dass auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübte Kräfte (Fv_L, Fv_R), die aufgrund von durch die linken und rechten Räder (11, 12) erzeugten Rad-Längskräften (Fx_L, Fx_R) und Rad-Seitenkräften (Fy_L, Fy_R) in einer Seitenrichtung auf die linken und rechten Räder (11, 12) wirken, einander gleich sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Verhaltens einer Fahrzeugkarosserie zum Minimieren einer während einer Kurvenfahrt eines Fahrzeugs auf eine Fahrzeugkarosserie ausgeübten Anhebekraft (Jack-up Force).
Im Allgemeinen wird, wenn Fahrzeuge, z. B. Automobile, eine Kurve durchfahren, eine sogenannte Anhebekraft (Jack-up Force) erzeugt, durch die die Fahrzeugkarosserie während der Kurvenfahrt angehoben wird. Eine derartige Kraft ist einer der Faktoren, die die Fahrstabilität beeinträchtigen können. Als Gegenmaßnahme ist herkömmlich die Rollhöhe der Fahrzeugkarosserie abgesenkt oder die Rollsteifigkeit erhöht worden. Durch diese Gegenmaßnahmen wird jedoch der Fahrkomfort nachteilig gemindert.
Um dieses Problem zu lösen, ist in der JP-A-2005-170276 ein Beispiel einer Technik beschrieben, gemäß der eine Dreh- oder Spurwinkeleinstelleinrichtung zum individuellen Einstellen von Dreh- oder Spurwinkeln der linken und rechten Räder bereitgestellt wird. Insbesondere steuert gemäß dieser Technik die Drehwinkeleinstelleinrichtung während einer Kurvenfahrt die Drehwinkel der linken und rechten Räder durch Erhöhen der Quer- oder Seitenkraft eines inneren gedrehten Rades und Vermindern der Quer- oder Seitenkraft eines äußeren gedrehten Rades innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, in dem die Quer- oder Seitenbeschleunigung klein ist.
Gemäß der in der JP-A-2005-170276 beschriebenen Technik wird die Drehwin kelsteuerung ausgeführt, um die Seitenkraft eines inneren gedrehten Rades zu erhöhen und die Seitenkraft eines äußeren gedrehten Rades zu vermindern, um die Differenz zwischen den Seiten-Reifenkräften des inneren und des äußeren Rades zu vermindern. Die Steuerung sollte jedoch anstatt bezüglich Reifen-Seitenkräften hinsichtlich Kräften ausgeführt werden, die orthogonal auf die Fahrzeugkarosserie wirken, und die Steuerung wird außerdem nicht in einem Fall ausgeführt, in dem die gesteuerten Räder Antriebsräder sind. Aus diesen Gründen ist eine derartige Technik zum effektiven Minimieren einer auf die Fahrzeugkarosserie wirkenden Anhebekraft zum Erzielen eines guten Rollgefühls für den Fahrer unzulänglich.
Die DE 103 40 629 A1 betrifft eine Giersteuerung für ein Kraftfahrzeug mit Lenk-Stellgliedern, die eine Mehrzahl von Sensoren (z. B. einen Lenkwinkel-Sensor und einen Giergeschwindigkeits-Sensor) aufweist, welche den fahrdynamischen Zustand des Fahrzeugs erfassen. Eine Steuervorrichtung ist mit dem Lenkwinkel-Sensor und dem Giergeschwindigkeits-Sensor gekoppelt und bestimmt eine gewünschte Giergeschwindigkeit in Reaktion auf eine Lenkwinkeleingabe, eine korrigierte Lenkwinkeleingabe als eine Funktion der gewünschten Giergeschwindigkeit eines Idealzustands des Fahrzeugs und der Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs, und steuert das Stellglied für den Lenkwinkel der gelenkten Laufräder (vorne, hinten oder beide) in Reaktion auf die korrigierte Lenkradeingabe, die gewünschte Giergeschwindigkeit und die modifizierte Lenkradeingabe, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Querbeschleunigung, die Längsgeschwindigkeit, die Giergeschwindigkeit, den Lenkradwinkel und die Laufradwinkel.
Die DE 103 60 404 A1 betrifft ein Verfahren zur Dämpfung von Wankbewegungen eines Fahrzeugs um eine Längsachse. Der Lenkwinkel an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs wird fahrerunabhängig in Abhängigkeit von einer die Wankbewegung des Fahrzeugs um seine Längsachse beschreibende Wankgröße beeinflusst.
Die DE 10 2004 055 178 A1 betrifft ein Fahrdynamik-Regelsystem für ein zweispuriges zweiachsiges Kraftfahrzeug, das zur Wankmomentabstützung ein System zur Veränderung der Aufteilung der Radaufstandkräfte auf das linke bzw. rechte Rad jeder Achse aufweist, wobei die von der Vorderachse und der Hinterachse übernommenen Anteile in Abhängigkeit von der Gierrate und/oder der Querbeschleunigung und/oder dem Schwimmwinkel des Fahrzeugs im Hinblick auf eine nach einem Soll-Ist-Wert-Vergleich erforderliche Stabilisierung des Fahrverhaltens in Kurven veränderbar sind.
Angesichts des vorstehend beschriebenen Sachverhalts ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Steuern des Verhaltens einer Fahrzeugkarosserie bereitzustellen, die eine auf eine Fahrzeugkarosserie wirkende Anhebekraft effektiv minimieren kann, um ein Anheben der Fahrzeugkarosserie zu verhindern, so dass die Fahrstabilität verbessert und ein gutes Rollgefühl erzielt werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern des Verhaltens einer Fahrzeugkarosserie kann eine auf eine Fahrzeugkarosserie ausgeübte Anhebekraft effektiv minimieren, um ein Anheben der Fahrzeugkarosserie zu verhindern, so dass die Fahrstabilität verbessert und ein gutes Rollgefühl erzielt werden kann.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer unabhängigen Links-Rechts-Lenkvorrichtung zum unabhängigen Lenken eines linken und eines rechten Rades;
2 zeigt eine schematische vergrößerte Ansicht eines Umgebungsbereichs einer Spurstange;
3 zeigt einen Teleskopmechanismusabschnitt;
4 zeigt durch ein linkes und ein rechtes Rad erzeugte Reifenkräfte; und
5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Drehwinkelkorrekturverarbeitung.
Die 1 bis 5 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 1 eine schematische Darstellung einer unabhängigen Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10 zum unabhängigen Lenken eines linken und eines rechten Rades. 2 zeigt eine schematische vergrößerte Ansicht eines Umgebungsbereichs einer Gestängeverbindung. 3 zeigt einen Teleskopmechanismusabschnitt. 4 zeigt durch ein linkes und ein rechtes Rad erzeugte Reifenkräfte. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Drehwinkelkorrekturverarbeitung.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern des Verhaltens einer Fahrzeugkarosserie verwendet eine Lenkvorrichtung und eine Drehwinkelsteuerungseinrichtung, die im Fahrzeug angeordnet sind, zum Minimieren einer auf die Fahrzeugkarosserie wirkenden Anhebekraft, um ein Anheben der Fahr zeugkarosserie effektiv zu verhindern. Außerdem nutzt die Vorrichtung zum Steuern des Verhaltens einer Fahrzeugkarosserie eine Niederhaltekraft, um dem Fahrer ein gutes Rollgefühl zu vermitteln. Diese nachstehend beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf ein Beispiel, in dem eine auf die Fahrzeugkarosserie wirkende Anhebekraft durch die in 1 dargestellte unabhängige Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10 minimiert wird.
Die in 1 dargestellte unabhängige Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10 weist im Wesentlichen Spurstangen 13 und 14, die mit dem linken bzw. rechten Vorderrad 11 und 12 verbunden und durch Teleskopmechanismusabschnitte 25 axial ausfahrbar/einfahrbar sind, und einen elektrischen Servolenkungsmechanismus (EPS) 15 auf, dessen gegenüberliegende Enden mit den Spurstangen 13 bzw. 14 verbunden sind. Der elektrische Servolenkungsmechanismus (EPS) 15 weist ein damit verbundenes Lenkrad 17 auf, wobei zwischen dem Servolenkungsmechanismus und dem Lenkrad eine Lenkwelle 16 angeordnet ist, die bei einem Lenkvorgang betätigt wird.
In dieser Ausführungsform sind die Teleskopmechanismusabschnitte 25 für die Spurstangen 13 und 14 lineare Kugelgewindespindel-Stellglieder, die durch einen Elektromotor angetrieben werden und an einer linken bzw. rechten Position symmetrisch angeordnet sind. Die folgende Beschreibung bezieht sich exemplarisch auf die Spurstange 13 der beiden Spurstangen 13 und 14. Gemäß 2 ist eine vordere Nabe 23, auf der ein Vorderrad 22 montiert ist, an einem vorderen Gehäuse 21 aufgehängt, das eine vordere Strebe 20 aufnimmt. Die vordere Nabe 23 ist durch ein Gelenk 24 mit einem Spurstangenende 13a verbunden, das als ein Ende der Spurstange 13 dient. Das andere Ende der Spurstange 13 ist mit einer Lenkstange 15a des Servolenkungsmechanismus (EPS) 15 verbunden und dient als Kolbenstange 13b, die durch den Teleskop mechanismusabschnitt 25 in der axialen Richtung aus- und einfahrbar ist.
Gemäß 3 weist der Teleskopmechanismusabschnitt 25 im Wesentlichen einen Hauptkörper 26, an dem das Spurstangenende 13a befestigt ist, und einen Elektromotor 27 auf, der als ein am Hauptkörper 26 befestigtes Stellglied dient. Der Hauptkörper 26 nimmt ein Getriebegehäuse 28 auf, das ein Zahnrad enthält, das mit einer Drehwelle 27a des Elektromotors 27 verbunden ist und sich damit dreht, und eine mit dem Zahnrad kämmende Zahnradgruppe. Der Elektromotor 27 kann durch einen Hydraulikmotor ersetzt werden, der hydraulisch drehbar ist.
Eine Kugelgewindespindel 29 steht vom Getriebegehäuse 28 senkrecht zu der Richtung hervor, in die sich die Drehwelle 27a des Elektromotors 27 erstreckt. Eine an einem Ende der Kolbenstange 13b angeordnete Kugelgewindespindelmutter 30 ist auf die Kugelgewindespindel 29 aufgeschraubt. Daher wird, wenn die Kugelgewindespindel 29 sich in Antwort auf eine Drehbewegung des Elektromotors 27 dreht, durch die Mutter 30 veranlasst, dass die Kolbenstange 13b aus- oder einfährt, wodurch die Länge der Spurstange 13 zu- oder abnimmt. Dadurch wird ein unabhängiger Links-Rechts-Lenkvorgang bereitgestellt, in dem das linke und das rechte Vorderrad 11 und 12 unabhängig gelenkt werden können.
Die Teleskopmechanismusabschnitte 25 für die Spurstangen 13 und 14 und der Servolenkungsmechanismus (EPS) 15 sind mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 50 verbunden. Die ECU 50 weist einen Mikrocomputer und eine Peripherieschaltung auf und ist mit einer im Fahrzeug angeordneten Sensorgruppe 51 verbunden. Die Sensorgruppe 51 weist verschiedene Sensoren auf, z. B. einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Radgeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Radgeschwindigkeit, einen Giergeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Giergeschwindigkeit, einen Beschleunigungs(G)sensor zum Erfassen der Quer- oder Seitenbeschleunigung, Sensoren zum Erfassen von Fahrzeugzuständen, z. B. einen Bremsschalter zum Erfassen einer Bremsenbetätigung und einen Parkschalter zum Erfassen einer Parkstellung eines Getriebes, Sensoren zum Erfassen von Antriebswerten und Antriebszuständen der Teleskopmechanismusabschnitte 25 und des Servolenkungsmechanismus (EPS) 15, Sensoren zum Erfassen der Ausfahr-/Einfahrmaße und der Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeiten der Spurstangen 13 bzw. 14, Sensoren zum Erfassen von Drehwinkeln der jeweiligen Räder und einen Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels gemäß einem durch einen Fahrer ausgeführten Lenkvorgang.
Die ECU 50 ist durch eine Zweiwegekommunikation beispielsweise über ein (nicht dargestelltes) Netzwerk mit anderen im Fahrzeug installierten elektronischen Steuereinheiten verbunden. Basierend auf Information von der Sensorgruppe 51 und von diesen anderen Steuereinheiten übertragener Steuerungsinformation steuert die ECU 50 die Teleskopmechanismusabschnitte 25 und den Servolenkungsmechanismus (EPS) 15 derart, dass das linke und das rechte Vorderrad 11 und 12 auf optimale Lenkwinkel eingestellt werden, wodurch eine unabhängige Links-Rechts-Lenksteuerung ausgeführt wird.
In dieser unabhängigen Links-Rechts-Lenksteuerung steuert die ECU 50 die unabhängige Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10 während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs, um eine auf die Fahrzeugkarosserie wirkende Anhebekraft zu minimieren. Außerdem wird durch die ECU 50 ermöglicht, dass eine Niederhaltekraft erzeugt wird, um ein Anheben der Fahrzeugkarosserie zu verhindern, wodurch die Fahrstabilität verbessert wird und ein gutes Rollgefühl erhalten werden kann.
Eine auf die Fahrzeugkarosserie wirkende Anhebekraft kann durch Korrigieren der Drehwinkel aufgrund von durch das linke und das rechte Rad erzeugten Reifenkräften minimiert werden. Insbesondere werden gemäß 4 in einem typischen Fahrzeug durch das linke und das rechte Rad SL und SR erzeugte Reifenkräfte durch Rad-Längskräfte (Antriebkräfte) Fx_L und Fx_R bzw. Rad-Seitenkräfte Fy_L und Fy_R dargestellt (wobei die Zusatzbuchstaben ”L” und ”R” die linke bzw. rechte Seite bezeichnen). Im Fall nicht angetriebener Räder sind die Rad-Längskräfte Fx_L und Fx_R außer während eines Bremsvorgangs sehr klein.
Komponenten der Reifenkräfte, die die auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübte Anhebe- und Niederhaltekraft beeinflussen, sind orthogonale Komponenten Fv_L und Fv_R, die eine Fahrzeugkarosserie B in der Querrichtung aufnimmt. Die unabhängige Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10 wird zum Korrigieren von Drehwinkeln δL und δR des linken und des rechten Rades verwendet, um die Größenbeziehung zwischen den orthogonalen Komponenten Fv_L und Fv_R zu steuern, wodurch die Anhebekraft minimiert und die Niederhaltekraft ausgeübt werden kann.
Im Einzelnen wird, wie nachstehend beschrieben wird, in einer Anfangsphase einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs der Drehwinkel des inneren Rades auf einen Wert gesetzt, der größer ist als der Drehwinkel des äußeren Rades, oder der Drehwinkel des inneren Rades wird früher erzeugt als derjenige des äußeren Rades, so dass eine Niederhaltekraft auf das Fahrzeug ausgeübt wird. Im Verlauf der Kurvenfahrt werden die basierend auf den Reifenkräften auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübten Kräfte zwischen dem linken und dem rechten Rad ausgeglichen, so dass die auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübte Last vermindert wird. Dadurch wird die Anhebekraft minimiert.
Anfangsphase der Kurvenfahrt
Wenn der Fahrer ausgehend von einer Geradeausfahrt einen Lenkvorgang ausführt, wird eines der folgenden Verfahren (a1) und (a2) ausgeführt, um eine Niederhaltekraft auf die Fahrzeugkarosserie auszuüben und dem Fahrer ein gutes Rollgefühl zu vermitteln.

(a1) Bezüglich eines gemäß einem durch den Fahrer ausgeführten Lenkvorgang eingestellten Lenkwinkels wird der Drehwinkel eines inneren gedrehten Rades auf einen Wert gesetzt, der größer ist als derjenige eines äußeren gedrehten Rades. Dadurch wird eine durch das innere Rad erzeugte Rad-Seitenkraft größer als eine durch das äußere Rad erzeugte Rad-Seitenkraft, so dass eine Niederhaltekraft erzeugt wird.
(a2) Bezüglich eines gemäß einem durch den Fahrer ausgeführten Lenkvorgang eingestellten Lenkwinkels wird eine Phasendifferenz zwischen dem Lenkwinkel/Drehwinkel des inneren Rades und dem Lenkwinkel/Drehwinkel des äußeren Rades eingestellt, und die Phase wird derart vorwärts verschoben, dass das innere Rad eher eingedreht wird als das äußere Rad, wodurch eine Niederhaltekraft erzeugt wird.

Während der Kurvenfahrt
In Abhängigkeit von Unterschieden der Systemkonfiguration hinsichtlich des Vorhandenseins von Sensoren zum Erfassen von Kräften, die durch die jeweiligen Räder erzeugt werden, oder von Betätigungswerten oder dem Vorhandensein von Schätzfunktionen wird eines der folgenden Verfahren (b1), (b2) und (b3) angewendet, um die Drehwinkel des linken und des rechten Rades zu korrigieren.

(b1) Der linke und/oder der rechte Drehwinkel δL und δR wird/werden derart korrigiert, dass die senkrecht zur Fahrzeugkarosserie ausgerichteten linken und rechten Komponenten der Kräfte, die aus den Rad-Längskräften Fx_L und Fx_R und den Rad-Seitenkräften Fy_L und Fy_R der jeweiligen Räder resultieren, einander gleich sind.

Dieses Verfahren entspricht einem System, in dem Axialkraftsensoren, z. B. Dehnungsmesser, zum Erfassen der Rad-Längs- und Seitenkräfte der jeweiligen Räder, Sensoren zum Erfassen der Drehwinkel oder eine Funktion zum Schätzen dieser Kräfte und Winkel vorgesehen sind. Insbesondere wird der rechte und/oder linke Drehwinkel δL und δR derart korrigiert, dass die folgende Gleichung (1) erfüllt ist. Wenn die Antriebskraft klein ist, oder wenn die gedrehten Räder angetriebene Räder sind, können die Rad-Längskräfte als null berechnet werden. Fx_L·sinδL + Fy_L·cosδL = Fx_R·sinδR + Fy_R·cosδR (1)
Wenn beispielsweise vorausgesetzt wird, dass das Fahrzeug eine Linkskurve fährt, wird, wenn ein Wert an der linken Seite von Gleichung (1) klein ist, der linksseitige Wert durch Erhöhen des Drehwinkels δL des inneren gedrehten Rades erhöht, so dass Gleichung (1) erfüllt werden kann. Alternativ kann der rechtsseitige Wert durch Vermindern des Drehwinkels δR des äußeren gedrehten Rades vermindert werden.
Wenn das Fahrzeug während einer Kurvenfahrt verzögert (abgebremst) wird, ist es wünschenswert, den Drehwinkel δR des äußeren gedrehten Rades zu vermindern, oder keine Korrektur auszuführen, weil durch die Verzögerung möglicherweise eine Eindrehbewegung (Tack-in) verursacht werden kann. Andererseits ist es, wenn entschieden wird, dass die Reifenhaftungskraft des rechten und/oder des linken Rades einen Grenzwert erreicht hat, schwierig, Gleichung (1) zu erfüllen. Aus diesem Grunde wird die Drehwinkelkorrekturverarbeitung in diesem Zustand nicht ausgeführt, sondern erst nachdem die Haftungskraft wiedergewonnen wurde.
Zum Wiedergewinnen der Reifenhaftungskraft wird beispielsweise der Drehwinkel eines Rades, das eine ausreichende Reifenhaftungskraft hat, erhöht und der Drehwinkel eines Rades, das eine unzureichende Haftungskraft hat, vermindert, um einen Zustand zu erreichen, in dem ausreichende Reifenhaftungskräfte am linken und rechten Rad vorhanden sind. Wenn sowohl am linken als auch am rechten Rad eine unzureichende Reifenhaftungskraft vorhanden ist, wird der Drehwinkel des linken und/oder des rechten Rades vermindert, so dass die Haftungskräfte wiedergewonnen werden können.

(b2) Der linke und/oder der rechte Drehwinkel δL und δR wird (werden) derart korrigiert, dass die orthogonal zur Fahrzeugkarosserie ausgerichteten linken und rechten Komponenten der Kräfte, die aus den Rad-Längskrften Fx_L und Fx_R und den aus den Kurvenkräften kL und kR und den Schlupfwinkeln geschätzten Rad-Seitenkräften resultieren, einander gleich sind.

Dieses Verfahren entspricht einem System, in dem Sensoren zum Erfassen von Rad-Längskräften, Drehwinkeln und Reifenschlupfwinkeln für die jeweiligen Räder oder eine Funktion zum Schätzen dieser Kräfte und Winkel vorgesehen sind. Insbesondere wird der rechte und/oder der linke Drehwinkel δL und δR derart korrigiert, dass die folgende Gleichung (2) erfüllt ist. Wenn die Antriebskraft klein ist, oder wenn die gedrehten Räder angetriebene Räder sind, können die Rad-Längskrfte als null berechnet werden. Fx_L·sinδL + kL·βL·cosδL = Fx_R·sinδR + kR·βR·cosδR (2)
Hierbei bezeichnen βL und βR Reifenschlupfwinkel.
In diesem Fall ist die Drehwinkelkorrekturverarbeitung die gleiche wie für Gleichung (1).

(b3) Der linke und/oder der rechte Drehwinkel δL und δR wird (werden) derart korrigiert, dass Rückstellmomente SAT des linken und des rechten Rades einander gleich sind.

Dieses Verfahren entspricht einem System mit einer Funktion zum Erfassen oder Schätzen der Drehwinkel oder Rückstellmomente SAT der jeweiligen Räder. Der Einfluss auf die Fahrzeugkarosserie wird als Rückstellmomente SAT der jeweiligen Räder dargestellt. Wenn das Fahrzeug beispielsweise eine Linkskurve durchfährt, wird, wenn das Rückstellmoment SAT des linken Rades (d. h. des inneren gedrehten Rades) kleiner ist als dasjenige des rechten Rades (d. h. des äußeren gedrehten Rades), der Drehwinkel δL des inneren gedrehten Rades derart erhöht, dass sein Rückstellmoment SAT demjenigen des rechten Rades gleicht. Alternativ kann der Drehwinkel δR des äußeren gedrehten Rades vermindert werden.
Während eines Bremsvorgangs ist es, weil hierbei eine Eindrehbewegung (Tack-in) auftreten kann, wünschenswert, den Drehwinkel δR des äußeren Rades zu vermindern oder keine Korrektur auszuführen.
Wenn das Rückstellmoment SAT des linken Rades auch durch Vergrößern des Drehwinkels δL des inneren gedrehten Rades nicht zunimmt, wird entschieden, dass die Reifenhaftungskraft des linken Rades einen Grenzwert erreicht hat. In diesem Fall wird die Drehwinkelkorrekturverarbeitung zum Ausgleichen der Rückstellmomente SAT des linken und des rechten Rades nicht ausgeführt. Das Einstellverfahren ist in diesem Fall das gleiche wie das in den vorstehend dargestellten beiden Beispielen.
Die vorstehend beschriebene Drehwinkelkorrekturverarbeitung wird gemäß einem durch das Ablaufdiagramm von 5 dargestellten Programm der ECU 50 ausgeführt. Diese Drehwinkelkorrekturverarbeitung wird nachstehend beschrieben.
Die Drehwinkelkorrekturverarbeitung weist einen ersten Schritt S1 auf, in dem ein Betriebszustand des Fahrzeugs auf der Basis eines Signals der Sensorgruppe 51 gelesen wird, und der aktuelle Fahrmodus wird beispielsweise basierend auf der Giergeschwindigkeit und der Radgeschwindigkeit bestimmt. In Schritt S2 wird bestimmt, ob das Fahrzeug sich in einem Geradeausfahrmodus befindet oder nicht.
Wenn der Geradeausfahrmodus bestätigt wird, schreitet die Verarbeitung von Schritt S2 zu Schritt S3 fort, wo festgestellt wird, ob das Fahrzeug mit einer Kurvenfahrt beginnt. Wenn das Fahrzeug nicht mit einer Kurvenfahrt beginnt, sondern sich weiterhin im Geradeausfahrmodus befindet, verlässt das Programm Schritt S3 im Wesentlichen ohne Korrektur der Drehwinkel. Wenn das Fahrzeug dagegen mit einer Kurvenfahrt beginnt, schreitet die Verarbeitung von Schritt S2 zu Schritt S4 fort, wo eine Drehwinkelkorrekturverarbeitung ausgeführt wird.
Schritt S4 entspricht einer Drehwinkelkorrekturverarbeitung in einer Anfangsphase einer Kurvenfahrt und wird gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren (a1) oder (a2) ausgeführt. Insbesondere wird hinsichtlich eines Lenkwinkels, der gemäß einem durch einen Fahrer ausgeführten Lenkvorgang eingestellt wird, der Drehwinkel des inneren gedrehten Rades auf einen Wert eingestellt, der größer ist als derjenige des äußeren gedrehten Rades, oder der Drehwinkel des inneren gedrehten Rades wird früher als derjenige des äußeren gedrehten Rades erzeugt.
Wenn dagegen in Schritt S2 festgestellt wird, dass das Fahrzeug sich nicht im Geradeausfahrmodus befindet, schreitet die Verarbeitung von Schritt S2 zu Schritt S5 fort, wo bestimmt wird, ob das Fahrzeug sich im Verlauf einer Kurvenfahrt befindet oder nicht. Wenn das Fahrzeug bereits eine Kurvenfahrt ausgeführt hat und zum Geradeausfahrmodus zu rückkehrt, verlässt die Verarbeitung das Programm von Schritt S5 ohne Korrektur der Drehwinkel. Wenn das Fahrzeug sich dagegen im Verlauf einer Kurvenfahrt befindet, schreitet die Verarbeitung von Schritt S5 zu Schritt S6 fort, wo entschieden wird, ob am inneren gedrehten Rad eine ausreichende Haftungskraft vorhanden ist.
Die Bestimmung einer ausreichenden Haftungskraft des inneren gedrehten Rades wird durch Berechnen des Zulänglichkeitsgrades der Haftungskraft der jeweiligen Räder in einem zusätzlichen Schritt und anschließendes Bestimmen der zwischen den Rädern bestehenden Unterschiede des Zulänglichkeitsgrades der Haftungskräfte implementiert. Der Zulänglichkeitsgrad der Haftungskräfte der jeweiligen Räder kann beispielsweise auf der Basis eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten, oder auf der Basis von Rad-Längs- und Seitenkräften der jeweiligen Räder und der Schlupfwinkel berechnet werden, oder kann basierend auf einer Änderung der Rückstellmomente aufgrund der Rad-Seitenkräfte und der Schlupfwinkel berechnet werden.
In dieser Verarbeitung verlässt die Verarbeitung das Programm in Schritt S6 ohne Korrektur der Drehwinkel, wenn am inneren gedrehten Rad eine unzulängliche Haftungskraft vorhanden ist. Wenn am inneren gedrehten Rad dagegen eine ausreichende Haftungskraft vorhanden ist, schreitet die Verarbeitung von Schritt S6 zu Schritt S7 fort, wo die orthogonal auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübten linken und rechten Kräfte berechnet werden und eine Differenz zwischen diesen linken und rechten Kräften bestimmt wird. Die Berechnung der orthogonal auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübten Kräfte erfolgt nach einem aus einem der Berechnungsverfahren, in denen die vorstehend erwähnten Gleichungen (1) und (2) verwendet werden, und dem auf dem Rückstellmoment SAT basierenden Berechnungsverfahren geeignet ausgewählten Verfahren.
In Schritt S8 wird entschieden, ob eine Differenz zwischen den orthogonal auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübten linken und rechten Kräften vorhanden ist oder nicht. Wenn keine Differenz zwischen den linken und rechten Kräften vorhanden ist, verlässt die Verarbeitung das Programm ohne Korrektur der Drehwinkel. Wenn dagegen eine Differenz zwischen den linken und rechten Kräften vorhanden ist, schreitet das Programm zu Schritt S9 fort, wo entschieden wird, ob das Fahrzeug einen Bremsvorgang ausführt oder nicht. Wenn das Fahrzeug keinen Bremsvorgang ausführt, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S10 fort, wo der Drehwinkel des inneren gedrehten Rades derart gesteuert wird, dass die Differenz zwischen der linken und der rechten Kraft null wird. Wenn das Fahrzeug dagegen einen Bremsvorgang ausführt, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S11 fort, wo der Drehwinkel des äußeren gedrehten Rades derart gesteuert wird, dass die Differenz zwischen den linken und rechten Kräften null wird. Wenn die Möglichkeit besteht, dass eine Eindrehbewegung (Tack-in) stattfindet, muss die Drehwinkelkorrektur während eines Bremsvorgangs jedoch nicht notwendigerweise implementiert werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann unter Verwendung der unabhängigen Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10, durch die die Drehwinkel des linken und des rechten Rades durch Einstellen der Spurstangenlängen durch Ausfahren/Einfahren unabhängig steuerbar sind, die Größenbeziehung zwischen auf die Fahrzeugkarosserie in der Seitenrichtung ausgeübten Kräften durch Korrigieren der Drehwinkel der jeweiligen Räder während einer Kurvenfahrt gesteuert werden. Dadurch wird eine Differenz zwischen den in der Seitenrichtung auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübten linken und rechten Kräften vermindert und eine Anhebekraft minimiert, so dass die Fahrstabilität verbessert wird. Außerdem kann durch eine Niederhaltekraft ein gutes Rollgefühl für den Fahrer erzielt werden, wodurch ein verbessertes Fahrgefühl erhalten wird.

Claims

Vorrichtung zum Steuern des Verhaltens einer Fahrzeugkarosserie, mit: einer Lenkeinrichtung (10), die dazu geeignet ist, Drehwinkel oder Spurwinkel (δL, δR) linker und rechter Räder (11, 12) eines Fahrzeugs unabhängig einzustellen; und einer Steuerungseinrichtung (50), die dazu geeignet ist, die Drehwinkel oder Spurwinkel (δL, δR) der linken und rechten Räder (11, 12) durch die Lenkeinrichtung (10) zu korrigieren, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt ausführt, so dass auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübte Kräfte (Fv_L, Fv_R), die aufgrund von durch die linken und rechten Räder (11, 12) erzeugten Rad-Längskräften (Fx_L, Fx_R) und Rad-Seitenkräften (Fy_L, Fy_R) in einer Seitenrichtung auf die linken und rechten Räder (11, 12) wirken, einander gleich sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) den Drehwinkel oder Spurwinkel (δL, δR) eines inneren Rades (11, 12) in einer Anfangsphase der Kurvenfahrt auf einen Wert setzt, der größer ist als derjenige eines äußeren Rades (11, 12), wobei die Anfangsphase der Kurvenfahrt einer Zeitdauer entspricht, in der ein Fahrer ausgehend von einem Geradeausfahrmodus einen Lenkvorgang ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung eine Phase des Drehwinkels oder Spurwinkels (δL, δR) eines inneren Rades (11, 12) bezüglich derjenigen eines äußeren Rades (11, 12) in einer Anfangsphase der Kurvenfahrt vorwärts verschiebt, wobei die Anfangsphase der Kurvenfahrt einer Zeitdauer entspricht, in der ein Fahrer ausgehend von einem Geradeausfahrmodus einen Lenkvorgang ausführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung die auf die Fahrzeugkarosserie in der Seitenrichtung ausgeübten Kräfte (Fv_L, Fv_R) von aus den an den linken und rechten Rädern (11, 12) wirkenden Rad-Längskräften (Fx_L, Fx_R) und Rad-Seitenkräften (Fy_L, Fy_R) resultierenden Kräften bestimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Fahrzeugkarosserie in der Seitenrichtung ausgeübten Kräfte (Fv_L, Fv_R) als Rückstellmomente (SAT) der linken und rechten Räder (11, 12) dargestellt werden, und wobei die Steuerungseinrichtung (50) die Drehwinkel oder Spurwinkel (δL, δR) der linken und rechten Räder (11, 12) durch die Lenkeinrichtung (10) derart korrigiert, dass die Rückstellmomente (SAT) der linken und rechten Räder (11, 12) einander gleich sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Fahrzeug während der Kurvenfahrt verzögert wird, die Steuerungseinrichtung (50) keine Korrektur zum Vergrößern des Drehwinkels oder Spurwinkels (δL, δR) des äußeren gedrehten Rades ausführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn festgestellt wird, dass die Haftungskraft des linken oder des rechten Rades (11, 12) einen Grenzwert erreicht hat, die Steuerungseinrichtung (50) den Drehwinkel oder Spurwinkel (δL, δR) des Rades (11, 12), das eine ausreichende Haftungskraft besitzt, vergrößert und den Drehwinkel oder Spurwinkel (δL, δR) des Rades (11, 12), das eine unzureichende Haftungskraft aufweist, verkleinert und die Korrektur zur Einstellung einer Gleichheit der auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübten Kräfte (Fv_L, Fv_R) erst dann ausführt, nachdem die Haftungskraft wiedergewonnen wurde.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn festgestellt wird, dass die Haftungskräfte sowohl des linken als auch des rechten Rades (11, 12) einen Grenzwert erreicht haben, die Steuerungseinrichtung (50) den Drehwinkel oder Spurwinkel (δL, δR) des linken und/oder des rechten Rades (11, 12) verkleinert und die Korrektur zur Einstellung einer Gleichheit der auf die Fahrzeugkarosserie ausgeübten Kräfte (Fv_L, Fv_R) erst dann ausführt, nachdem die Haftungskräfte wiedergewonnen wurden.