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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Stabilisierung
eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrten. Die Vorrichtung weist neben Sensormitteln,
die einen Istwert einer ersten Querdynamikgröße ermitteln, eine Auswerteeinheit
auf, die einen Sollwert der ersten Querdynamikgröße und einen Istwert einer
zweiten Querdynamikgröße ermittelt.
Weiterhin ist eine Antriebsmittelsteuerung zur Beeinflussung von
Antriebsmitteln des Fahrzeugs und/oder eine Bremsmittelsteuerung
zur Beeinflussung von Bremsmitteln des Fahrzeugs und/oder eine Lenkungssteuerung
zur Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs vorhanden. Die Auswerteeinheit
erzeugt auf Basis eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert
der ersten Querdynamikgröße und dem
ermittelten Sollwert der ersten Querdynamikgröße und eines Vergleichs zwischen
dem ermittelten Istwert der zweiten Querdynamikgröße und einem
vorgegebenen Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße Ansteuersignale
zur Ansteuerung der Antriebsmittelsteuerung und/oder der Bremsmittelsteuerung und/oder
der Lenkungssteuerung. Die Erzeugung der Ansteuersignale erfolgt
derart, dass infolge der durch die erzeugten Ansteuersignale bewirkten
fahrerunabhängigen
Beeinflussung der Antriebsmittel und/oder der Bremsmittel und/oder
der Lenkung der ermittelte Istwert der ersten Querdynamikgröße den ermittelten
Sollwert der ersten Querdynamikgröße einnimmt und der Betrag
des ermittelten Istwerts der zweiten Querdynamikgröße den vorgegebenen Schwellenwert
der zweiten Querdynamikgröße nicht überschreitet.
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Die
Druckschrift
DE 38
04 587 C2 beschreibt eine Hinterradzusatzlenkung für ein Fahrzeug
zur Verhinderung von Fahrzeuginstabilitäten, insbesondere zur Verhinderung
eines Fahrzeugschleuderns im Falle von Kurvenfahrten oder plötzlichen
Ausweichmanövern.
Hierzu wird ein Istwert einer Quergeschwindigkeitsänderung
mit einem Sollwert der Quergeschwindigkeitsänderung verglichen, wobei aus
dem Vergleich eine Regelabweichung bestimmt wird, in deren Abhängigkeit
eine Ansteuerung der Hinterradzusatzlenkung derart erfolgt, dass
sich eine Verringerung der Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder des
Schwimmwinkels des Fahrzeugs während
der Kurvenfahrt oder des Ausweichmanövers ergibt. Eine gezielte
Einregelung der Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder des Schwimmwinkels
zur Durchführung
der Kurvenfahrt oder des Ausweichmanövers unter Einhaltung definierter
Fahrbedingungen ist nicht vorgesehen.
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Aus
der Druckschrift
DE
101 30 659 A1 ist eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines
Fahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung weist Mittel auf, die einen Istwert
für die
Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Sollwert für die Gierwinkelgeschwindigkeit
und einen Istwert für
den Schwimmwinkel des Fahrzeugs ermitteln. Die Vorrichtung umfasst
Aktuatoren zur Durchführung
von Eingriffen in den Antrieb und/oder die Bremsen und/oder die
Lenkung des Fahrzeugs. Weiterhin sind Mittel vorhanden, die in Abhängigkeit
eines Vergleichs zwischen dem Istwert der Gierwinkelgeschwindigkeit
und dem Sollwert der Gierwinkelgeschwindigkeit und eines Vergleich
zwischen dem Istwert des Schwimmwinkels und einem vorgegebenen Grenzwert
des Schwimmwinkels Ansteuersignale erzeugen, die den Aktuatoren
zur Durchführung
der Eingriffe zugeführt
werden. Die Erzeugung der Ansteuersignale erfolgt in einem aktivierten
Betriebsmodus derart, dass bei einer Kurvenfahrt aufgrund der mit
den Aktuatoren durchgeführten Eingriffe
der Istwert der Gierwinkelgeschwindigkeit den Sollwert der Gierwinkelgeschwindigkeit
und der Betrag des Istwerts des Schwimmwinkels den vorgegebenen
Grenzwert des Schwimmwinkels einnimmt, wobei der vorgegebene Grenzwert
des Schwimmwinkels typischerweise wesentlich größer als 8° ist. Das Fahrzeug erfährt hierbei
eine senkrecht zur momentanen Fahrtrichtung stehende Kraftkomponente, die
der Zentrifugalkraft, die aufgrund der Kurvenfahrt auf das Fahrzeug
einwirkt, entgegengerichtet ist und die somit eine stabilisierende
Wirkung auf das Fahrzeug ausübt.
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Da
die Kraftkomponente letztlich mit dem vorgegebenen Grenzwert des
Schwimmwinkels zunimmt, können
durch Vorgabe eines entsprechend großen Grenzwerts des Schwimmwinkels
Kurvenfahrten mit solch hohen Fahrtgeschwindigkeiten schleuderfrei
durchgeführt
werden, wie sie mit einer herkömmlichen
Fahrdynamikregelung, beispielsweise mit einem Elektronischen Stabilitäts-Programm (ESP),
nicht zu erreichen wären.
Die bekannte Vorrichtung hat insofern den Nachteil, dass das Fahrzeug
aufgrund des nicht zu vernachlässigenden
Istwerts des Schwimmwinkels, den es entsprechend des vorgegebenen
Grenzwerts des Schwimmwinkels einzunehmen gezwungen wird, einen
Fahrschlauch entsprechend großer
Breite benötigt.
Folglich ist die aus der Druckschrift
DE 101 30 659 A1 bekannte
Vorrichtung bei einer Fahrbahn mit zu geringer Breite nicht ohne
weiteres einsetzbar.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
bzw. ein Verfahren zu schaffen, bei der bzw. bei dem die erwähnten Nachteile
vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 8 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Stabilisierung eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrten weist neben
Sensormitteln, die einen Istwert einer ersten Querdynamikgröße ermitteln,
eine Auswerteeinheit auf, die einen Sollwert der ersten Querdynamikgröße und einen
Istwert einer zweiten Querdynamikgröße ermittelt. Weiterhin ist
eine Antriebsmittelsteuerung zur Beeinflussung von Antriebsmitteln
des Fahrzeugs und/oder eine Bremsmittelsteuerung zur Beeinflussung
von Bremsmitteln des Fahrzeugs und/oder eine Lenkungssteuerung zur
Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs vorhanden. Die Auswerteeinheit
erzeugt auf Basis eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert
der ersten Querdynamikgröße und dem
ermittelten Sollwert der ersten Querdynamikgröße und eines Vergleichs zwischen dem
Istwert der zweiten Querdynamikgröße und einem vorgegebenen Schwellenwert
der zweiten Querdynamikgröße Ansteuersignale
zur Ansteuerung der Antriebsmittelsteuerung und/oder der Bremsmittelsteuerung
und/oder der Lenkungssteuerung. Die Erzeugung der Ansteuersignale
erfolgt derart, dass infolge der durch die erzeugten Ansteuersignale
bewirkten fahrerunabhängigen
Beeinflussung der Antriebsmittel und/oder der Bremsmittel und/oder
der Lenkung der ermittelte Istwert der ersten Querdynamikgröße den ermittelten
Sollwert der ersten Querdynamikgröße einnimmt und der Betrag
des ermittelten Istwerts der zweiten Querdynamikgröße den vorgegebenen
Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße nicht überschreitet. Der Schwellenwert
der zweiten Querdynamikgröße ist hierbei
zu im wesentlichen Null vorgegeben. Um den Istwert der ersten Querdynamikgröße und den
Istwert der zweiten Querdynamikgröße in der zuvor beschriebenen
Weise beeinflussen zu können,
steuert die Lenkungssteuerung einen Vorderradlenkwinkelaktuator
und einen Hinterradlenkwinkelaktuator an, wobei der Vorderradlenkwinkelaktuator
zur Beeinflussung eines an Vorderrädern des Fahrzeugs einstellbaren
Vorderradlenkwinkels und der Hinterradlenkwinkelaktuator zur Beeinflussung
eines an Hinterrädern
des Fahrzeugs einstellbaren Hinterradlenkwinkels vorgesehen ist.
Durch geeignete Wahl der ersten Querdynamikgröße und der zweiten Querdynamikgröße lassen sich
Kurvenfahrten oder Ausweichmanöver
mit zumindest den gleichen hohen Fahrtgeschwindigkeiten schleuderfrei
durchführen,
wie sie mit der bekannten Vorrichtung zu erreichen sind, ohne dass
gleichzeitig ein Fahrschlauch übermäßiger Breite
benötigt
würde.
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Vorteilhafte
Ausführungen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Vorteilhafterweise
handelt es sich bei der ersten Querdynamikgröße um die Gierwinkelgeschwindigkeit
und bei der zweiten Querdynamikgröße um den Schwimmwinkel des
Fahrzeugs. Hierbei beschreibt die Gierwinkelgeschwindigkeit die
Geschwindigkeit einer Drehung des Fahrzeugs um die Fahrzeughochachse
und der Schwimmwinkel den Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse
und der momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Da der Schwellenwert
des Schwimmwinkels zu im wesentlichen 0° vorgegeben ist, benötigt das
Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt oder einem Ausweichmanöver einen nur
unwesentlich breiteren Fahrschlauch als bei einer Geradeausfahrt.
Der Schwellenwert des Schwimmwinkels ist hierbei entweder genau
zu 0° oder
aber zu einem geringfügig
von 0° verschiedenen,
sehr kleinen Winkelwert vorgegeben, der beispielsweise im Bereich
zwischen 1° und
2° liegt.
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Die
Antriebsmittel treiben vorzugsweise sowohl die Vorderräder als
auch die Hinterräder
des Fahrzeugs an, sodass Kurvenfahrten oder Ausweichmanöver aufgrund
der höheren
Antriebskräfte,
die sich in diesem Fall auf die Fahrbahn übertragen lassen, mit weitaus
höheren
Fahrtgeschwindigkeiten schleuderfrei durchgeführt werden können, als
wenn ein Antrieb lediglich der Vorderräder oder der Hinterräder erfolgen
würde.
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Vorteilhafterweise
ist die Vorrichtung zwischen einem Sonderbetriebsmodus und einem Grundbetriebsmodus
umschaltbar, wobei lediglich im Sonderbetriebsmodus der Schwellenwert
der zweiten Querdynamikgröße zu im
wesentlichen Null vorgegeben ist und eine fahrerunabhängige Beeinflussung
der Lenkung des Fahrzeugs erfolgt. Im Grundbetriebsmodus hingegen
ist der Betrag des Schwellenwerts der zweiten Querdynamikgröße größer vorgegeben
als im Sonderbetriebsmodus und eine fahrerunabhängige Beeinflussung der Lenkung
des Fahrzeugs unterbleibt. Handelt es sich wieder bei der ersten
Querdynamikgröße um die Gierwinkelgeschwindigkeit
und bei der zweiten Querdynamikgröße um den Schwimmwinkel des
Fahrzeugs, so verhält
sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
im Grundbetriebsmodus letztlich wie ein herkömmliches Elektronisches Stabilitäts-Programm
(ESP), bei dem ein Schwellenwert des Schwimmwinkels vorgegeben ist,
der typischerweise im Bereich zwischen 8° und 15° liegt. Das Fahrverhalten des
Fahrzeugs während einer
Kurvenfahrt oder eines Ausweichmanövers kann also durch Umschalten
zwischen dem Grundbetriebsmodus und dem Sonderbetriebsmodus an die
momentane Fahrsituation und/oder an die Bedürfnisse des Fahrers angepasst
werden.
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Zusätzlich besteht
die Möglichkeit,
dass die Auswerteeinheit die momentane Fahrweise des Fahrers erfasst
und in Abhängigkeit
der momentanen Fahrweise zwischen dem Sonderbetriebsmodus und dem
Grundbetriebsmodus umschaltet. Da das Umschalten zwischen den beiden
Betriebsmodi selbsttätig
erfolgt, wird der Fahrer nicht in unnötiger Weise von der Fahrt abgelenkt.
Die Auswerteeinheit schaltet vorzugsweise bei Erkennen einer sportlichen Fahrweise
in den Sonderbetriebsmodus um, wozu die Auswerteeinheit charakteristische
Größen wie
die auf das Fahrzeug wirkende Querbeschleunigung, die momentane
Gierwinkelgeschwindigkeit, den an den Rädern des Fahrzeugs auftretenden
Radschlupf oder die fahrerseitige Betätigung eines im Fahrzeug angeordneten
Fahrpedals und/oder Bremspedals und/oder Lenkrads auswertet.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
bzw. das erfindungsgemäße Verfahren
werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 ein schematisch dargestelltes
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2a eine Darstellung des
Kurvenverhaltens eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten
Fahrzeugs, wobei sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Sonderbetriebsmodus
befindet,
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2b eine Darstellung des
Kurvenverhaltens eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten
Fahrzeugs, wobei sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Grundbetriebsmodus
befindet, und
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3 ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
in Form eines Flussdiagramms.
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1 zeigt ein schematisch
dargestelltes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Vorrichtung weist neben Sensormitteln 5, die einen
Istwert einer ersten Querdynamikgröße ermitteln, eine Auswerteeinheit 6 auf,
die einen Sollwert der ersten Querdynamikgröße und einen Istwert einer
zweiten Querdynamikgröße ermittelt.
Weiterhin ist eine Antriebsmittelsteuerung 7 zur Beeinflussung von
Antriebsmitteln 8 des Fahrzeugs, eine Bremsmittelsteuerung 9 zur
Beeinflussung von Bremsmitteln 10 des Fahrzeugs und eine
Lenkungssteuerung 11 zur Beeinflussung der Lenkung des
Fahrzeugs vorhanden. Die Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeug
erfolgt mittels eines Vorderradlenkwinkelaktuators 15 und
eines Hinterradlenkwinkelaktuators 16. Der Vorderradlenkwinkelaktuator 15 ist
zur Beeinflussung eines an Vorderrädern des Fahrzeugs einstellbaren
Vorderradlenkwinkels und der Hinterradlenkwinkelaktuator 16 zur
Beeinflussung eines an Hinterrädern
des Fahrzeugs einstellbaren Hinterradlenkwinkels vorgesehen. Die
Antriebsmittelsteuerung 7, die Bremsmittelsteuerung 9 und
die Lenkungssteuerung 11 wirken jeweils mit der Auswerteeinheit 6 zusammen.
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Die
Antriebsmittel 8 umfassen den von der Antriebsmittelsteuerung 7 angesteuerten
Antriebsstrang, der sich aus dem Fahrzeugmotor, dem Getriebe sowie
weiteren Komponenten zusammensetzt. Die Bremsmittel 10 umfassen
die von der Bremsmittelsteuerung 9 angesteuerten und zur
Abbremsung der Räder
des Fahrzeugs vorgesehenen Radbremseinrichtungen.
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Bei
aktivierter Vorrichtung erzeugt die Auswerteeinheit 6 auf
Basis eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert der ersten
Querdynamikgröße und dem
ermittelten Sollwert der ersten Querdynamikgröße und eines Vergleichs des
Istwerts der zweiten Querdynamikgröße und eines vorgegebenen Schwellenwerts
der zweiten Querdynamikgröße Ansteuersignale
zur Ansteuerung der Antriebsmittelsteuerung 7 und/oder
der Bremsmittelsteuerung 9 und/oder der Lenkungssteuerung 11.
Die Erzeugung der Ansteuersignale erfolgt derart, dass infolge der durch
die erzeugten Ansteuersignale bewirkten fahrerunabhängigen Beeinflussung
der Antriebsmittel 8 und/oder der Bremsmittel 10 und/oder
der Lenkung der ermittelte Istwert der ersten Querdynamikgröße den ermittelten
Sollwert der ersten Querdynamikgröße einnimmt und der Betrag
des ermittelten Istwerts der zweiten Querdynamikgröße den vorgegebenen Schwellenwert
der zweiten Querdynamikgröße nicht überschreitet.
Der Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße ist hierbei zu im wesentlichen
Null vorgegeben. Bei der Erzeugung der Ansteuersignale können weiterhin
Größen wie
das Motoristmoment oder das vom Fahrer vorgegebene Motorsollmoment des
Fahrzeugmotors, der in den Radbremseinrichtungen hervorgerufene
Bremsdruck oder der an den Vorderrädern des Fahrzeugs eingestellte
Vorderradlenkwinkel bzw. der an den Hinterrädern des Fahr zeugs eingestellte
Hinterradlenkwinkel Berücksichtigung
finden.
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Eine
Beeinflussung der Antriebsmittel 8 und/oder der Bremsmittel 10 und/oder
der Lenkung in der zuvor beschriebenen Weise erfolgt vorzugsweise nur
dann, wenn sich aufgrund des Vergleichs ergibt, dass die Abweichung
des Istwerts der ersten Querdynamikgröße vom Sollwert der ersten
Querdynamikgröße und/oder
die Abweichung des Betrags des Istwerts der zweiten Querdynamikgröße vom vorgegebenen
Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße jeweils gegebene Grenzwerte überschreitet. Durch
entsprechende Vorgabe der Grenzwerte kann vermieden werden, dass
die Vorrichtung bereits bei geringfügigen Abweichungen unnötig anspricht.
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Die
Vorrichtung ist zwischen einem Sonderbetriebsmodus und einem Grundbetriebsmodus
umschaltbar, wobei lediglich im Sonderbetriebsmodus der Schwellenwert
der zweiten Querdynamikgröße zu im
wesentlichen Null vorgegeben ist und eine fahrerunabhängige Beeinflussung
der Lenkung des Fahrzeugs erfolgt. Im Grundbetriebsmodus hingegen ist
der Betrag des Schwellenwerts der zweiten Querdynamikgröße größer vorgegeben
als im Sonderbetriebsmodus und eine fahrerunabhängige Beeinflussung der Lenkung
des Fahrzeugs unterbleibt.
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Die
Aktivierung bzw. Deaktivierung der Vorrichtung erfolgt mittels eines
vom Fahrer zu bedienenden Schalters 17, der beispielsweise
im Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet ist. Alternativ ist es
auch denkbar, den Schalter 17 softwaremäßig in eine im Fahrzeug bereits
vorhandene Kombimenüeinheit
zu implementieren. Im deaktivierten Zustand steht weder der Grundbetriebsmodus
noch der Sonderbetriebsmodus zur Verfügung.
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Beispielsgemäß handelt
es sich bei der ersten Querdynamikgröße um die Gierwinkelgeschwindigkeit
und bei der zweiten Querdynamikgröße um den Schwimmwinkel des
Fahrzeugs. Die Gierwin kelgeschwindigkeit beschreibt die Geschwindigkeit
einer Drehung des Fahrzeugs um die Fahrzeughochachse, der Schwimmwinkel
hingegen den Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse und der momentanen
Fahrtrichtung des Fahrzeugs.
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Zur
Ermittlung des Istwerts der Gierwinkelgeschwindigkeit sind die Sensormittel 5 in
Form einer Gierwinkelgeschwindigkeitssensorik ausgebildet. Neben
der Gierwinkelgeschwindigkeitssensorik ist ein Querbeschleunigungssensor 18 zur
Erfassung der auf das Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigung und
Raddrehzahlsensoren 25 bis 28 zur Erfassung der
Raddrehzahlen der Räder
des Fahrzeugs vorhanden. Die von dem Querbeschleunigungssensor 18 und
den Raddrehzahlsensoren 25 bis 28 erzeugten Signale
werden dann der Auswerteeinheit 6 zur Ermittlung des Istwerts
des Schwimmwinkels zugeführt.
Der Querbeschleunigungssensor 18 kann hierbei Teil eines
im Fahrzeug vorhandenen Elektronischen Stabilitäts-Programms (ESP) sein.
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Die
Ermittlung des Sollwerts der Gierwinkelgeschwindigkeit erfolgt auf
Basis der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die sich aus den erfassten Raddrehzahlen
ergibt, und eines Lenkradwinkels α, der
an einem zur fahrerseitigen Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs
vorgesehenen Lenkrad 29 eingestellt ist. Hierzu wertet
die Auswerteeinheit 6 die Signale der Raddrehzahlsensoren 25 bis 28 und
das Signal eines zur Erfassung des Lenkradwinkels α vorgesehenen
Lenkradwinkelsensors 30 aus, wobei die aus der Fachliteratur
bekannte „Ackermann-Beziehung" Verwendung finden
kann. Der ermittelte Sollwert der Gierwinkelgeschwindigkeit liegt
dann in Form eines in der Auswerteeinheit 6 abgelegten
analogen oder digitalen Werts vor.
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Die
Umschaltung zwischen dem Sonderbetriebsmodus und dem Grundbetriebsmodus
erfolgt beispielsweise mittels eines vom Fahrer zu bedienenden Umschalters 35,
der an dem Lenkrad 29 angeordnet sein kann. In diesem Fall
kann der Fahrer den Be triebsmodus umschalten, ohne die Hände vom
Lenkrad 29 zu nehmen.
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Zusätzlich oder
alternativ hierzu ist eine selbsttätige Umschaltung zwischen den
beiden Betriebsmodi vorstellbar, wozu die Auswerteeinheit 6 die
momentane Fahrweise des Fahrers erfasst und in Abhängigkeit
der momentanen Fahrweise selbsttätig zwischen
dem Sonderbetriebsmodus und dem Grundbetriebsmodus umschaltet. Eine
Erfassung der momentanen Fahrweise erfolgt beispielsweise durch Auswertung
charakteristischer Größen wie
der auf das Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigung, der momentanen
Gierwinkelgeschwindigkeit, des an den Rädern des Fahrzeugs jeweils
auftretenden Radschlupfs oder der Betätigung eines zur fahrerseitigen Beeinflussung
der Antriebsmittel 8 vorgesehenen Fahrpedals 36,
eines zur fahrerseitigen Beeinflussung der Bremsmittel 10 vorgesehenen
Bremspedals 38 oder des Lenkrads 29. In diesem
Fall werden der Auswerteeinheit 6 neben den Signalen der
Gierwinkelgeschwindigkeitssensorik, des Querbeschleunigungssensors 18 und
der Raddrehzahlsensoren 25 bis 28 die Signale
eines Fahrpedalsensors 37, der eine vom Fahrer hervorgerufene
Fahrpedalauslenkung s des Fahrpedals 36 erfasst, eines
Bremspedalsensors 39, der eine vom Fahrer hervorgerufene Bremspedalauslenkung 1 des
Bremspedals 38 erfasst, und des Lenkradwinkelsensors 30 zugeführt.
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Die
Auswerteeinheit 6 schaltet vorzugsweise dann in den Sonderbetriebsmodus
um, wenn eine sportliche Fahrweise vorliegt. Eine sportliche Fahrweise
liegt insbesondere dann vor, wenn die auf das Fahrzeug wirkende
Querbeschleunigung, die momentane Gierwinkelgeschwindigkeit, der
an den Rädern
des Fahrzeugs jeweils auftretende Radschlupf oder die zeitliche Änderung
der Fahrpedalauslenkung s, der Bremspedalauslenkung 1 oder
des Lenkradwinkels α jeweils
Istwerte annehmen, die auf einen geübten Fahrer schließen lassen,
oder wie sie gewöhnlich
nur im Sport- und Wettbewerbseinsatz, nicht aber bei einer Fahrt
im normalen Straßenverkehr
auftreten.
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Um
dem Fahrer Auskunft über
den momentan gewählten
Betriebsmodus zu geben, ist eine optische Anzeigeeinheit 40 vorgesehen.
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2a zeigt eine Darstellung
des Kurvenverhaltens eines Fahrzeugs, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgestattet ist, wobei sich die erfindungsgemäße Vorrichtung im Sonderbetriebsmodus
befindet.
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Die
Auswerteeinheit 6 beeinflusst die Antriebsmittel 8 und/oder
die Bremsmittel 10 und/oder die Lenkung und damit den Vorderradlenkwinkel δv und/oder
den Hinterradlenkwinkel δh derart, dass der ermittelte Istwert der
Gierwinkelgeschwindigkeit den ermittelten Sollwert der Gierwinkelgeschwindigkeit einnimmt
und dass der Betrag des ermittelten Istwerts βist des
Schwimmwinkels den zu im wesentlichen 0° vorgegebenen Schwellenwert
des Schwimmwinkels nicht überschreitet,
sodass sich das Fahrzeug zu jedem Zeitpunkt der Kurvenfahrt im wesentlichen
tangential entlang der vom Fahrer vorgegebenen Soll-Fahrspur bewegt.
Die Antriebsmittel 8 treiben hierbei vorzugsweise sowohl
die Vorderräder
als auch die Hinterräder
des Fahrzeugs an. Unter entsprechender Abwandlung lässt sich
die Vorrichtung auch in Fahrzeugen einsetzen, bei denen lediglich
ein Antrieb der Vorderräder
(Frontantrieb) oder der Hinterräder
(Heckantrieb) erfolgt.
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Zusammenfassend
kann also festgehalten werden: Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein
sicheres und gleichzeitig schnellstmögliches Durchfahren von kleinen
Kurvenradien. Um die Kurven schnell durchfahren zu können, wird
ein aus dem Stand der Technik bekanntes Fahrdynamiksystem dergestalt
modifiziert, dass durch gezieltes gleichzeitiges Lenken und Antreiben,
d.h. gezieltes Erzeugen von Antriebsschlupf bzw. Antriebsmoment,
der Räder des
Fahrzeuges die optimale Kurvengeschwindigkeit herbeigeführt wird.
D.h. es wird fahrerunabhängig
an den Rädern
des Fahrzeugs solch ein Radlenkwinkel und solch ein Antriebsschlupf
erzeugt, dass dadurch das Fahrzeug tangential zur Fahrbahn bzw.
zur Soll-Fahrspur ausgerichtet und eine zusätzliche Kraftkomponente erzeugt
wird, die zum Mittelpunkt der zu durchfahrenden Kurve hin gerichtet
ist. Dadurch, dass sämtliche
Räder des
Fahrzeuges gleichzeitig gelenkt und angetrieben werden, wird ein Schrägstellen
des Fahrzeugaufbaus, was sich in einem Schwimmwinkel äußert, vermieden;
für den Fahrer
verbessert sich das Handling des Fahrzeuges. Gegenüber Fahrzeugen,
die nicht mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgestattet sind, lassen sich kleinere Kurvenradien realisieren.
Hierzu werden alle vier Räder
des Fahrzeuges aktiv so gelenkt und mit Antriebsmoment beaufschlagt,
dass eine zusätzliche
Kraftkomponente zum Kurvenmittelpunkt aufgebaut wird. Dadurch wird
der Fahrzeugaufbau tangential zur Kurvenbahn gehalten und das Handling
für den
Fahrer vereinfacht. Gegenüber
der in der
DE 101
30 659 A1 beschriebenen Vorrichtung hat die erfindungsgemäße Vorrichtung
den Vorteil, dass anstelle an nur zwei Rädern nun an allen vier Rädern des
Fahrzeuges Kräfte
erzeugt werden, die zum Mittelpunkt der zu durchfahrenden Kurve
gerichtet sind.
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2b zeigt eine Darstellung
des Kurvenverhaltens eines Fahrzeugs, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgestattet ist, wobei sich die erfindungsgemäße Vorrichtung im Grundbetriebsmodus
befindet.
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Die
Auswerteeinheit 6 beeinflusst die Antriebsmittel 8 und/oder
die Bremsmittel 10 derart, dass der ermittelte Istwert
der Gierwinkelgeschwindigkeit den ermittelten Sollwert der Gierwinkelgeschwindigkeit
einnimmt und dass der Betrag des ermittelten Istwerts βist des
Schwimmwinkels den vorgegebenen Schwellenwert des Schwimmwinkels,
der typischerweise im Bereich zwischen 8° und 15° liegt, nicht übersteigt.
Eine fahrerunabhängige
Beeinflussung der Lenkung unterbleibt, und die Vorrichtung verhält sich
wie ein herkömmliches
Elektronisches Stabilitäts-Programm
(ESP).
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Da
die Beeinflussung der Antriebsmittel 8 und/oder der Bremsmittel 10 im
Falle des Grundbetriebsmodus eine Verringerung der Fahrtgeschwindigkeit
des Fahrzeugs zur Folge hat, kommt es zu einer Abweichung der tatsächlichen
Fahrspur von der vom Fahrer vorgegebenen Soll-Fahrspur. Das Fahrzeug
driftet parallel aus der Kurve nach außen.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
in Form eines Flussdiagramms. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem
ersten Hauptschritt 60 gestartet. In einem zweiten Hauptschritt 61 wird
festgestellt, ob der Sonderbetriebsmodus oder der Grundbetriebsmodus vorliegt.
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Liegt
der Sonderbetriebsmodus vor, wird in einem dritten Hauptschritt 62 der
Schwellenwert βref des Schwimmwinkels zu im wesentlichen
0° vorgegeben.
Im nachfolgenden vierten Hauptschritt 63 wird der Istwert ψ ·ist der Gierwinkelgeschwindigkeit, der Sollwert ψ ·soll der Gierwinkelgeschwindigkeit und der
Istwert des Schwimmwinkels βist ermittelt. Auf Basis eines Vergleichs
zwischen dem ermittelten Istwert ψ ·ist der
Gierwinkelgeschwindigkeit und dem ermittelten Sollwert ψ ·soll der
Gierwinkelgeschwindigkeit und eines Vergleichs zwischen dem ermittelten
Istwert βist des Schwimmwinkels und dem vorgegebenen Schwellenwert βref des
Schwimmwinkels wird in einem fünften
Hauptschritt 64 die zur Beeinflussung der Antriebsmittel 8 vorgesehene
Antriebsmittelsteuerung 7 und/oder die zur Beeinflussung
der Bremsmittel 10 vorgesehene Bremsmittelsteuerung 9 und/oder
die zur Beeinflussung der Lenkung vorgesehene Lenkungssteuerung 11 angesteuert,
wobei dies derart erfolgt, dass infolge der durch die Ansteuerung
bewirkten Beeinflussung der Antriebsmittel 8 und/oder der
Bremsmittel 10 und/oder der Lenkung der ermittelte Istwert ψ ·ist der Gierwinkelgeschwindigkeit den ermittelten
Sollwert ψ ·soll der Gierwinkelgeschwindigkeit
einnimmt und der Betrag des ermittelten Istwerts βist des
Schwimmwinkels den vorgegebenen Schwellenwert βref des
Schwimmwinkels nicht überschreitet.
Zur Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs wird neben dem an den
Vor derrädern
einstellbaren Vorderradlenkwinkel δv der
an den Hinterrädern
einstellbare Hinterradlenkwinkel δh beeinflusst. Danach wird der Verfahrensablauf
in einem sechsten Hauptschritt 65 beendet.
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Liegt
der Grundbetriebsmodus vor, wird in einem ersten Nebenschritt 72 der
Schwellenwert βref des Schwimmwinkels im Bereich zwischen
8° und 15° vorgegeben.
Im darauffolgenden zweiten Nebenschritt 73 werden der Istwert ψ ·ist der Gierwinkelgeschwindigkeit, der Sollwert ψ ·soll der Gierwinkelgeschwindigkeit und der
Istwert βist des Schwimmwinkels ermittelt. Auf Basis
eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert ψ ·ist der
Gierwinkelgeschwindigkeit und dem ermittelten Sollwert ψ ·soll der
Gierwinkelgeschwindigkeit und eines Vergleichs zwischen dem ermittelten
Istwert βist des Schwimmwinkels und dem vorgegebenen
Schwellenwert βref des Schwimmwinkels wird in einem dritten
Nebenschritt 74 die zur Beeinflussung der Antriebsmittel 8 vorgesehene
Antriebsmittelsteuerung 7 und/oder die zur Beeinflussung
der Bremsmittel 10 vorgesehene Bremsmittelsteuerung 9 angesteuert,
wobei dies derart erfolgt, dass infolge der durch die Ansteuerung bewirkten
Beeinflussung der Antriebsmittel 8 und/oder der Bremsmittel 10 der
ermittelte Istwert ψ ·ist der Gierwinkelgeschwindigkeit
den ermittelten Sollwert ψ ·soll der Gierwinkelgeschwindigkeit
einnimmt und der Betrag des ermittelten Istwerts βist des Schwimmwinkels
den vorgegebenen Schwellenwert βref des Schwimmwinkels nicht überschreitet.
Danach wird der Verfahrensablauf gleichfalls im sechsten Hauptschritt 65 beendet.