DE102013200024A1 - Counter-steering assistant unit for motor car, generates steering torque upon detection of rapid increase yaw movement, where counter-steering is configured such that oscillating movement of rear portion of motor car is actively damped - Google Patents

Abstract

The assistant unit generates a steering torque upon detection of a rapid increase yaw movement (2), where the steering torque automatically compensates a large part of the yaw movement of a motor car (3) by causing an automatic counter-steering. The automatic counter-steering is configured such that an oscillating movement of a rear portion of the motor car is actively damped.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenlenkassistenten für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a countersteering assistant for a motor vehicle.

Das Ausbrechen eines Fahrzeughecks (z. B. hervorgerufen durch Gasgeben auf rutschiger Fahrbahn mit Hinterachsantrieb) führt zu einer Seitenkraftzunahme der Vorderreifen, da sich diese mit dem Fahrzeug eindrehen und sich zwangsweise die vorderen Schräglaufwinkel erhöhen. Durch diese Rückkopplung entsteht eine Verstärkung der Drehbewegung (Übersteuern), so dass das Fahrzeug ohne Gegenlenken des Fahrers instabil würde.The breaking of a rear of the vehicle (eg caused by accelerating on slippery roads with rear axle drive) leads to a lateral force increase of the front tires, as they screw in with the vehicle and forcibly increase the front slip angles. This feedback creates an amplification of the rotational movement (oversteer), so that the vehicle would become unstable without countersteering the driver.

Ebenso kritisch sind Situationen, in denen das Fahrzeug in der Kurve über einen rutschigen Untergrund fährt, so dass das Fahrzeug über die Vorderräder schiebt, welche vom Fahrer immer weiter eingelenkt werden, um die Fahrbahn nicht zu verlassen. Treffen die Vorderräder in diesem Zustand dann auf einen griffigen Untergrund, vollführt das Fahrzeug schlagartig eine übersteuernde Bewegung, welche nur von geübten Fahrern rechtzeitig erkannt und durch frühzeitiges Gegenlenken abgefangen werden kann.Equally critical are situations in which the vehicle travels over a slippery surface in the curve, so that the vehicle pushes over the front wheels, which the driver always steers further in order not to leave the road. Meet the front wheels in this state then on a grippy surface, the vehicle performs abruptly an oversteering movement, which can only be recognized in good time by experienced drivers and intercepted by early countersteering.

Um diese Situationen besser zu beherrschen sind dynamische Stabilitätskontrollsysteme vorgesehen, welche bei einem bewegten Kraftfahrzeug stark unter- oder übersteuernde Fahrzustände erkennen und durch gezielte Einzelradbremsungen neutralisieren.In order to better master these situations, dynamic stability control systems are provided which detect strongly under- or oversteering driving conditions in a moving motor vehicle and neutralize them by targeted individual wheel braking.

In manchen Fällen ist ein Stabilisieren des Fahrzeugs durch einen Eingriff des dynamischen Stabilitätskontrollsystems jedoch nur begrenzt möglich, da das erforderliche Gegenmoment durch Einzelradbremsung nicht ausreicht, die Situation zu entschärfen.In some cases, however, stabilization of the vehicle by an intervention of the dynamic stability control system is only possible to a limited extent since the required counter-torque due to individual wheel braking is insufficient to defuse the situation.

Darüber hinaus muss, um dem beschränkten Gegenmoment Rechnung zu tragen, der Bremseingriff sehr früh erfolgen, was insbesondere sportliche Kraftfahrer im Grenzbereich stört.In addition, in order to take account of the limited counter-moment, the braking intervention must be done very early, which bothers especially sporty drivers in the border area.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung hier Abhilfe zu schaffen.It is therefore an object of the present invention to remedy this situation.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenlenkassistent für ein Kraftfahrzeug erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gegenlenkassistent bei Erkennen einer schnellen Gierbewegungszunahme ein Lenkmoment/Lenkwinkel erzeugt, welches/welcher automatisch einen Großteil der Gierbewegung des Kraftfahrzeuges kompensiert, indem es ein automatisches Gegenlenken veranlasst.This object is achieved according to the invention in a countersteering assistant for a motor vehicle in that the countersteering assistant generates a steering torque / steering angle upon detection of a rapid increase in yaw rate, which automatically compensates for a large part of the yawing motion of the motor vehicle by causing automatic countersteering.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann infolge des Gegenlenkens die vor dem Eingriff eingeschlagene Kurskrümmung oder die Krümmung der Fahrbahn (digitale Karte, Fahrspurdetektion) näherungsweise fortgesetzt werden und der Fahrer hat Zeit, wieder die Kontrolle über das Fahrzeug zurück zu gewinnen.Due to the measures according to the invention, as a result of the counter-steering, the course curvature taken before the intervention or the curvature of the roadway (digital map, lane detection) can be approximately continued and the driver has time to regain control of the vehicle.

Das Gegenlenken kann ebenfalls bei starkem Beschleunigen ohne nennenswerte Krümmung erfolgen. Wird nämlich bei hochmotorisierten Fahrzeugen mit Vollgas beschleunigt, fehlt dem Fahrzeug die stabilisierende Querkraft der stark schlupfenden Hinterachse. Während erfahrene Rennfahrer durch kleine Lenkkorrekturen das Fahrzeug dennoch auf Kurs halten, droht dem ungeübten Fahrer das Aufschaukeln des Fahrzeugs (Schleudern). Auch hier greift das beschriebene System derart ein, dass durch kleinste Lenkkorrekturen der Kurs trotz der fehlenden Führungskräfte der Hinterachse das Fahrzeug sicher in der Spur liegt, und der Fahrer häufig die Eingriffe nicht einmal bemerkt.The countersteering can also be done with strong acceleration without appreciable curvature. Namely, if accelerated at high power vehicles at full throttle, the vehicle lacks the stabilizing lateral force of the heavily slipping rear axle. While experienced racers keep the vehicle still on course by small steering corrections, the inexperienced driver threatens the rocking of the vehicle (skidding). Here, too, the described system intervenes in such a way that by the smallest steering corrections of the course, despite the lack of executives of the rear axle, the vehicle is safely on track, and the driver often does not even notice the interventions.

Eine vorteilhafte Weiterbildung enthält der Unteranspruch. Danach ist der erfindungsgemäße Gegenlenkassistent vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass das Gegenlenken so ausgelegt ist, dass die Pendelbewegung des Fahrzeughecks aktiv gedämpft wird.An advantageous development of the dependent claim. Thereafter, the counter-steering assistant according to the invention is advantageously designed such that the counter-steering is designed so that the pendulum motion of the rear of the vehicle is actively damped.

Darüber hinaus ist die Kombination mit aktiven Bremseingriffen, also im herkömmlichen Sinne von Stabilitätsprogrammen, vorteilhaft, um die Pendelbewegung des Hecks abzufangen.In addition, the combination with active brake interventions, so in the conventional sense of stability programs, advantageous to intercept the pendulum movement of the rear.

Eine weitere Kombinationsmöglichkeit stellt der Einsatz der Hinterradlenkung dar. Diese kann ebenfalls dazu eingesetzt werden, die durch das automatische Gegenlenken auftretende Pendelbewegung des Fahrzeugs frühzeitig aktiv zu dämpfen. Dies geschieht dadurch, dass bei Sättigung der hinteren Reifen der zugehörige Schräglaufwinkel so reduziert wird, dass der Reifen wieder Querkraft aufbaut und dadurch der Pendelbewegung entgegen wirkt.Another possible combination is the use of the rear-wheel steering. This can also be used to actively attenuate the pendulum movement of the vehicle occurring by the automatic countersteering early on. This happens because when the rear tires are saturated, the associated slip angle is reduced so that the tire again builds up transverse force and thereby counteracts the pendulum motion.

Zur Stabilisierung der Fahrkurskrümmung eignet sich prinzipiell die instantane Krümmung eines jeden fahrzeugfesten Referenzpunkts. Als vorteilhaft erweist sich jedoch das sog. Zentrum der Perkussion (engl. center of percussion), welches sich im Abstand d = J/(m·l_h) [J = Gierträgheitsmoment des Fahrzeugs, m = Fahrzeugmasse, l_h Hinterachsabstand zum Schwerpunkt] vor dem Fahrzeugschwerpunkt befindet. Dies liegt darin begründet, dass eine Veränderung der Hinterachsquerkraft zu keiner Querbeschleunigungsänderung in diesem Punkt führt und somit instantan der Kurs auch bei plötzlichem Eintreten einer Rutschbewegung der Hinterachse beibehalten wird. Dies lässt dem aktiven Lenkeingriff etwas mehr Zeit zu reagieren, sodass die Eingriffe später erfolgen können.In principle, the instantaneous curvature of each vehicle-fixed reference point is suitable for stabilizing the curvature of the driving curve. However, the so-called center of percussion, which is located at a distance, proves to be advantageous d = J / (m · l_h) [J = yaw moment of inertia of the vehicle, m = vehicle mass, l_h rear axle distance to the center of gravity] located in front of the vehicle's center of gravity. This is due to the fact that a change in the Hinterachsquerkraft does not lead to a lateral acceleration change in this point and thus instantaneously the course is maintained even with a sudden occurrence of a sliding movement of the rear axle. This allows the active steering intervention a little more time to respond, so that the interventions can be done later.

Insgesamt wird von der vorgeschlagenen Maßnahme sowohl die Sicherheit der Fahrzeuginsassen in kritischen Situationen erhöht als auch der Zeitpunkt von Eingriffen bei sportlicher Fahrerweise an der Grenze der Fahrphysik nach hinten verschoben.Overall, the proposed measure both increases the safety of the vehicle occupants in critical situations and also shifts the timing of interventions in sporty driving at the frontier of driving physics backwards.

1 zeigt die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gegenlenkassistenten. 1 shows the operation of the Gegenlenkassistenten invention.

Ein schleuderndes Fahrzeug 3 vollführt eine Gierbewegung 1, bei der das Heck des Fahrzeuges 3 ausbricht. Um dem vorzubeugen, greift der Gegenlenkassistent ein und führt eine Kompensationsbewegung der Lenkung aus, als deren Folge die Vorderräder V unter einem Winkel 2 zur Fahrzuglängsachse ausgerichtet werden. Somit kann das schleudernde Fahrzeug 3 abgefangen werden.A flinging vehicle 3 Perform a yaw 1 at the rear of the vehicle 3 breaks out. To prevent this, the countersteering assistant intervenes and executes a compensation movement of the steering, as a result of which the front wheels V are at an angle 2 be aligned to Fahrzuglängsachse. Thus, the flinging vehicle 3 be intercepted.

Claims (2)

Gegenlenkassistent für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenlenkassistent bei Erkennen einer schnellen Gierbewegungszunahme ein Lenkmoment erzeugt, welches automatisch einen Großteil der Gierbewegung des Kraftfahrzeuges kompensiert, indem es ein automatisches Gegenlenken veranlasst.Countersteiling assistant for a motor vehicle, characterized in that the countersteering assistant generates a steering momentum upon detection of a rapid increase in yawing motion, which automatically compensates for a large part of the yawing motion of the motor vehicle by causing an automatic countersteering. Gegenlenkassistent für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlenken derart ausgelegt ist, dass die Pendelbewegung des Fahrzeughecks aktiv gedämpft wird.Counter-steering assistant for a motor vehicle according to claim 1, characterized in that the counter-steering is designed such that the pendulum movement of the vehicle rear is actively damped.

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