DE10353247A1

DE10353247A1 - Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einer Überlagerungslenkung

Info

Publication number: DE10353247A1
Application number: DE10353247A
Authority: DE
Inventors: Ralph Gronau; Dieter Burkhard; Markus Weinreuter
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2002-11-16
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2004-07-22

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einem Überlagerungslenkungssystem, bei dem ein vom Fahrer eingegebener Lenkwinkel und fahrdynamische Größen ermittelt werden, und bei dem mittels einer Lenkwinkelregelung der eingegebene Lenkwinkel durch einen weiteren Winkel (Zusatzlenkwinkel) nach Maßgabe der fahrdynamischen Größen überlagert werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe zumindest einer fahrdynamischen Größe ein Bremsdruck in ein oder mehrere Radbremsen des Fahrzeugs dann eingesteuert wird, wenn die Notwendigkeit der Überlagerung mit einem Zusatzlenkwinkel erkannt wird oder wenn eine Überlagerung mit einem Zusatzlenkwinkel erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einem Überlagerungslenkungssystem, bei dem ein vom Fahrer eingegebener Lenkwinkel und fahrdynamische Größen ermittelt werden, und bei dem mittels einer Lenkwinkelregelung der eingegebene Lenkwinkel durch einen weiteren Winkel (Zusatzlenkwinkel) nach Maßgabe der fahrdynamischen Größen überlagert werden kann.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Computerprogramm und eine Steuerung für ein Fahrzeug mit einem an einer Lenksäule angeordneten Lenkrad, mit einem Lenkgetriebe, einem an der Lenksäule angeordneten Drehwinkelsensor, einem über ein Überlagerungsgetriebe auf die Lenksäule wirkenden Überlagerungsmotor, einem elektrischen Lenksteller, einem Sensor zur Messung der Stellung der gelenkten Räder und mit einem Fahrzeug-Steuergerät.
Heutige Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in der Regel mit hydraulischen oder elektrohydraulischen Servolenkungen ausgestattet, bei denen ein Lenkrad mechanisch mit den lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsgekoppelt ist. Die Servounterstützung ist derart aufgebaut, dass im Mittelbereich des Lenkmechanismus Aktuatoren, z.B. Hydraulikzylinder, angeordnet sind. Durch eine von den Aktuatoren erzeugte Kraft wird die Betätigung des Lenkmechanismus in Reaktion auf die Drehung des Lenkrads unterstützt. Dadurch ist der Kraftaufwand des Fahrers beim Lenkvorgang verringert.
Überlagerungslenkungen sind bekannt. Sie sind dadurch charakterisiert, dass dem vom Fahrer eingegebenen Lenkwinkel bei Bedarf ein weiterer Lenkwinkel (Zusatzlenkwinkel) durch einen Aktuator überlagert werden kann. Es werden üblicherweise elektrische Aktuatoren verwendet, die auf ein Überlagerungsgetriebe wirken und den Zusatzlenkwinkel weitgehend unabhängig vom Fahrer einstellen. Der zusätzliche Lenkwinkel dient insbesondere auch zur Erhöhung der Stabilität und Agilität des Fahrzeugs.
Problematisch ist dabei, dass bei Regelungen zur Fahrzeugstabilisierung (ESP-Eingriffen) durch eine Überlagerungslenkung ein im Vergleich zu „reinen" ESP-Eingriffen (nur mit Antriebsmotor- und/oder Bremseneingriff) unruhigeres Fahrverhalten erzeugt werden kann, da ein Geschwindigkeitsabbau durch den Regelungseingriff deutlich schwächer ausfällt als bei einer Fahrdynamikregelung (ESP) mit Bremseneingriff.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einer Überlagerungslenkung bereitzustellen, welches ein ruhigeres Fahrverhalten ohne Komforteinbußen erlaubt.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass nach Maßgabe zumindest einer fahrdynamischen Größe ein Bremsdruck in ein oder mehrere Radbremsen des Fahrzeugs dann eingesteuert wird, wenn die Notwendigkeit der Überlagerung mit einem Zusatzlenkwinkel erkannt wird oder wenn eine Überlagerung mit einem Zusatzlenkwinkel erfolgt.
Es ist demnach vorgesehen, bei einer Lenkwinkelregelung einen, vorzugsweise geringen Bremsdruck in ein oder mehrere Räder einzusteuern. Dies kann auch schon im Vorfeld, bei einer bevorstehenden oder beginnenden Lenkwinkelregelung erfolgen.
Dadurch wird ein ruhigeres Fahrverhalten ohne Komforteinbußen erzielt. Denn diese Bremseneingriffe bewirken, dass das Fahrzeug in einen weniger kritischen Geschwindigkeitsbereich gelangt. Darüber hinaus kann ein relativ geringes Abbremsen bestimmter Räder auch ein Giermoment aufbauen, um das Fahrzeug weiter zu stabilisieren.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Reibwert zwischen Fahrbahn und Reifen des Fahrzeugs ermittelt wird, und dass der Bremsdruck in Abhängigkeit vom ermittelten Reibwert eingesteuert wird.
Denn bei einem hohen Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn wird ein geringfügig höheres Geschwindigkeitsniveau bei Folgemanövern, wie der Einfahrt in die zweite bzw. dritte „Gasse" bei einem Spurwechsel, möglich, da die „normalen" Bremseneingriffe des ESP reduziert werden. Demnach wird insbesondere bei einem hohen Reibwert ein Bremsdruck eingesteuert, der zu einer Fahrzeugverzögerung führt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein Druck eingesteuert wird, der geringer ist als ein vorgegebener Grenzwert.
Da der Bremsdruck sehr früh und ggf, an mehreren Rädern eingesteuert werden kann, ist es oft ausreichend , nur einen relativ geringen Bremsdruck zu erzeugen. Mit einem relativ geringen Bremsdruck kann schon eine ausreichende Verzögerung erzielt werden, die dann eine hinreichend starke Beruhigung des Fahrzeugs bewirkt.
Vorzugsweise wird ein Grenzwert in einem Bereich von 15 bis 30 bar, insbesondere ein Bremsdruck von 15 bis 30 auf alle Räder des Fahrzeugs, vorgegeben. Ein besonders bevorzugter Wert liegt bei ca. einem Druck von ca. 20 bar auf alle Räder.
Insbesondere bei hochdynamischen Fahrsituationen wird die Regelung der Überlagerungslenkung durch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessert. Denn die vorgesehenen Bremsdrücke von unter ca. 30 bar, insbesondere kleiner ca. 20 bar, sind bei hochdynamischen Manövern auf Hochreibwert vom Fahrer nicht mehr aufgelöst, d.h. sie können nicht mehr wahrgenommen werden.
Unter dem Begriff „hochdynamische Fahrsituation„ sind alle Fahrsituationen mit einer relativ raschen Änderung der Fahrzeugrichtung und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit zu verstehen, die zu einer Instabilität des Fahrzeugs bzw. der gewünschten Fahrzeugbewegung führen können. Viele Fahrer sind bei Fahrsituationen im fahrdynamischen Grenzbereich, wie Schleudermanövern, bezüglich eines angebrachten Lenkverhaltens überfordert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Bremsdruck nach Maßgabe der fahrdynamischen Größe zumindest in bestimmte Räder eingesteuert wird.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Bremsdruck in bestimmte Räder eingesteuert wird, zwecks Stabilisierung des Fahrzeugs durch definiertes Aufbringen eines Giermoments.
Die zu beaufschlagenden Räder können in Abhängigkeit von einem zu erwartenden ESP Eingriff ausgewählt werden, oder achsweise beaufschlagt werden, um eine annähernd „momentenneutrale" Bremssituation zu erzeugen.
Der Bremsdruckaufbau kann aber auch asymmetrisch an der Achse erfolgen, wobei durch das ESP „künstlich" eine momentenneutrale Bremsung erzeugt wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Bremsdruck erzeugt wird, der eine geringe Fahrzeugverzögerung, vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 g bis 0,3 g, bewirkt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Lenkwinkelregelung zwecks Erhöhung der Fahrstabilität des Fahrzeugs erfolgt.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Lenkwinkelregelung entsprechend der gegenwärtigen Fahrsituation, insbesondere gemäß einer erfassten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und einem ermittelten Lenkradeinschlagwinkel (Lenkwinkel), erfolgt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Fahrdynamikregelung (ESP-System) mit der Lenkungsregelung zusammenwirkt und dass wenn die Notwendigkeit eines stabilisierenden Eingriffs von der Fahrdynamikreglung erkannt wird, der Bremsdruck in die Radbremsen eingestuert wird.
So kann schon beim Beginn einer bei Überlagerungslenkungen sehr früh einsetzenden Stabilitätsregelung durch das ESP ein geringer Bremsdruck erzeugt werden, obwohl die Situation auch durch die Überlagerungslenkung allein ausgeregelt werden könnte.
Es ist vorgesehen, dass der auf Grundlage eines korrigierenden Eingriffs eines Fahrdynamikreglers erzeugte zusätzliche fahrdynamikabhängige Lenkwinkel dem Fahrerlenkwunsch additiv überlagert wird.
Erfindungsgemäß wird die Regelung des Bemsdrucks durch ein Computerprogramm realisiert, das geeignete Programmschritte für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens aufweist.
Die Aufgabe wird auch durch eine Steuerung für ein Fahrzeug gelöst, mit einem an einer Lenksäule angeordneten Lenkrad, mit einem Lenkgetriebe, einem an der Lenksäule angeordneten Drehwinkelsensor, einem über ein Überlagerungsgetriebe auf die Lenksäule wirkenden Überlagerungsmotor, einem elektrischen Lenksteller, einem Sensor zur Messung der Stellung der gelenkten Räder und mit einem Fahrzeug- Steuergerät, das Mittel zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens nach der Erfindung aufweist.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einem Überlagerungslenkungssystem, bei dem ein vom Fahrer eingegebener Lenkwinkel und fahrdynamische Größen ermittelt werden, und bei dem mittels einer Lenkwinkelregelung der eingegebene Lenkwinkel durch einen weiteren Winkel (Zusatzlenkwinkel) nach Maßgabe der fahrdynamischen Größen überlagert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe zumindest einer fahrdynamischen Größe ein Bremsdruck in ein oder mehrere Radbremsen des Fahrzeugs dann eingesteuert wird, wenn die Notwendigkeit der Überlagerung mit einem Zusatzlenkwinkel erkannt wird oder wenn eine Überlagerung mit einem Zusatzlenkwinkel erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibwert zwischen Fahrbahn und Reifen des Fahrzeugs ermittelt wird, und dass der Bremsdruck in Abhängigkeit vom ermittelten Reibwert eingesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsdruck eingesteuert wird, der geringer ist als ein vorgegebener Grenzwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grenzwert von 15 bis 30 bar vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck nach Maßgabe der fahrdynamischen Größe in bestimmte Radbremsen eingesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck in bestimmte Räder eingesteuert wird, zwecks Stabilisierung des Fahrzeugs durch definiertes Aufbringen eines Giermoments.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des eingesteuerten Bremsdrucks nach Maßgabe der fahrdynamischen Größen verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsdruck erzeugt wird, der eine geringe Fahrzeugverzögerung, vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 g bis 0,3 g, bewirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelregelung zwecks Erhöhung der Fahrstabilität des Fahrzeugs erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelregelung entsprechend der gegenwärtigen Fahrsituation, insbesondere gemäß einer erfassten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und einem ermittelten Lenkradeinschlagwinkel (Lenkwinkel) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrdynamikregelung (ESP-System) mit der Lenkungsregelung zusammenwirkt und dass der Bremsdruck in die Radbremsen dann eingestuert wird, wenn die Notwendigkeit eines stabilisierenden Eingriffs von der Fahrdynamikreglung erkannt wird.
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche dient.
Steuerung für ein Fahrzeug mit einem an einer Lenksäule angeordneten Lenkrad, mit einem Lenkgetriebe, einem an der Lenksäule angeordneten Drehwinkelsensor, einem über ein Überlagerungsgetriebe auf die Lenksäule wirkenden Überlagerungsmotor, einem elektrischen Lenksteller, einem Sensor zur Messung der Stellung der gelenkten Räder und mit einem Fahrzeug-Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug-Steuergerät Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.