DE69123033T2 - Vorrichtung und Methode zur dynamischen Ermittlung der Zentripetalkraft einer Fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und Methode zur dynamischen Ermittlung der Zentripetalkraft einer Fahrzeugs

Info

Publication number
DE69123033T2
DE69123033T2 DE69123033T DE69123033T DE69123033T2 DE 69123033 T2 DE69123033 T2 DE 69123033T2 DE 69123033 T DE69123033 T DE 69123033T DE 69123033 T DE69123033 T DE 69123033T DE 69123033 T2 DE69123033 T2 DE 69123033T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
steering
force
centripetal force
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69123033T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69123033D1 (de
Inventor
Sam M Mackool
Wilford T Yopp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Werke GmbH
Original Assignee
Ford Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Werke GmbH filed Critical Ford Werke GmbH
Application granted granted Critical
Publication of DE69123033D1 publication Critical patent/DE69123033D1/de
Publication of DE69123033T2 publication Critical patent/DE69123033T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • B60T8/17551—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve determining control parameters related to vehicle stability used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/016—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • B60G17/0162—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input mainly during a motion involving steering operation, e.g. cornering, overtaking
    • 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
    • B62D6/04—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to forces disturbing the intended course of the vehicle, e.g. forces acting transversely to the direction of vehicle travel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/20—Speed
    • B60G2400/204—Vehicle speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/40—Steering conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/40—Steering conditions
    • B60G2400/42—Steering torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/50—Pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/60—Load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/60—Load
    • B60G2400/64—Wheel forces, e.g. on hub, spindle or bearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/80—Exterior conditions
    • B60G2400/82—Ground surface
    • B60G2400/822—Road friction coefficient determination affecting wheel traction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00—Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/02—Retarders, delaying means, dead zones, threshold values, cut-off frequency, timer interruption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00—Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/60—Signal noise suppression; Electronic filtering means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00—Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/70—Computer memory; Data storage, e.g. maps for adaptive control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/24—Steering, cornering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/90—System Controller type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/90—System Controller type
    • B60G2800/92—ABS - Brake Control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2260/00—Interaction of vehicle brake system with other systems
    • B60T2260/06—Active Suspension System
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/109—Lateral acceleration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und Verfahren für ein Kraftfahrzeug, zur Bestimmung der auf ein Fahrzeug wirkenden Zentripetalkraft. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Gerät und ein Verfahren zur dynamischen Bestimmung Zentripetalkraft eines Fahrzeuges.
  • Wenn ein Fahrzeug durch eine Kurve fährt, ist die Zentripetaikraft des Fahrzeuges bestrebt, das Fahrzeug in seiner Kreisbogenspur zu halten, während Trägheitsmomente das Fahrzeug eher zur Weiterfahrt in einer geraden Linie drängen. Beim Durchfahren der Kurve wird der Schwerpunkt des Fahrzeuges allmählich in einer seitlichen Richtung beschleunigt, die in der Regel senkrecht zur Fahrzeuglängsachse liegt. Die Reibung zwischen dem Straßenlaufrad des Fahrzeuges und der Oberfläche, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt, wirkt dabei so, daß sie das Fahrzeug in der Kurve hält. Bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit dagegen, wenn die auf das durch die Kurve laufende Fahrzeug wirkende Trägheit die zum Halten des Fahrzeuges in der Kurve erforderliche Zentripetalkraft übersteigt, und wenn die Querbeschleunigung des Fahrzeuges die Reibungskräfte zwischen den Straßenlaufrädern und der Fahrbahn übersteigt, beginnen die Straßenlaufräder zu rutschen und aus der Kurvenbahn auszubrechen, und schaffen so eine potentielle Gefahrensituation, die eine entsprechende Reaktion entweder von einem Automatiksystem innerhalb des Fahrzeuges oder von dem Fahrzeugführer selbst verlangt. Es ist daher wünschenswert, die Zentripetalkraft des Fahrzeuges zu ermitteln, um so entsprechende Reaktionen des Fahrzeuges auszulösen, bevor ein solcher Schwellenwert übersteigen wird und eine potentielle Gefahrensituation entsteht. Eine typische Reaktion wäre z.B. der Einsatz eines Antriebsregelsystems oder eines Anti-Blockier-Bremssystems (ABS), oder aber eine Warnung des Fahrers durch eine Warneinrichtung innerhalb des Fahrzeuges
  • Außerdem erfährt der Fahrzeugaufbau, wenn seine Querbeschleunigung einen bestimmten Grenzwert überschreitet, unerwünschte Rollbewegungen, wodurch die Gewichtsverteilung des Fahrzeuges in Richtung auf die in bezug auf den Lenkkreismittelpunkt radial außenliegenden Räder verändert wird. Werden beide Vorderräder oder beide Hinterräder durch die Rollbewegung ausgelenkt, kann die Lenkrollwirkung recht stark werden. Es ergibt sich daraus ein Komfortverlust für die Insassen des Fahrzeuges. Es ist außerdem wünschens wert, die Querbeschleunigung oder Zentripetalkraft des Fahrzeuges zu bestimmen, so daß verstellbare Stoßdämpfer oder ein aktives oder halbaktives Federungssystem aktiviert werden können/kann, bevor ein bestimmter Grenzwert erreicht wird, um so diesem unerwünschten Rolleffekt des Aufbaus entgegenzuwirken.
  • Es sind bereits zahlreiche Systeme vorgeschlagen worden, die bestimmen, wann ein bestimmter auf die Bodenhaftung des Reifens bezogener Grenzwert des Fahrzeuges überschritten wird. So offenbart z.B. die US-Patentschrift Nr. US-A-4,882,693 ein System zur Bestimmung der Bodenhaftung eines auf einem Straßenlaufrad eines auf einer Fahrbahn betriebenen Fahrzeuges montierten Reifens. Dieses System verwendet einen Lenkeinschlagwinkelsensor sowie einen Lenkkraftsensor zur Bestimmung, wann ein vorgegebener Bodenhaftungswert überschritten wird. Der Lenkeinschlagwinkelsensor in dem '693er Patent wird in Verbindung mit einem Mittelstellungs-Suchalgorithmus verwendet, der die Lenkrad-Mittelstellung bestimmt, um so zu bestimmen, wann das Fahrzeug um eine Kurve läuft. Bei langen Kurven jedoch, wie z.B. beim Durchfahren eines sog. "Kleeblattes" einer Autobahnauffahrt, kann der Lenkwinkelsensor eine unrichtige Lenkmittelstellung annehmen und dadurch den Moment, wann das Fahrzeug um eine Kurve fährt, falsch berechnen. Tritt ein solcher Fehler auf, geht das Fahrzeug davon aus, daß keinerlei Zentripetalkraft oder Querbeschleunigung auf das Fahrzeug wirkt, und es werden daher keine entsprechenden Reaktionen eingeleitet. Außerdem kann, wenn sich das Fahrzeug auf einer Oberfläche mit niedrigem Reibwert bzw. wie z.B. Eis bewegt, der Fahrzeugführer das Lenkrad schnell drehen, wobei jedoch nur eine minimale Zentripetalkraft auf den Wagen entwickelt wird. In diesem Falle kann das '693er System eine Reaktion auslösen, z.B. das Umschalten der Stoßdämpfer auf eine harte Einstellung, um so der Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus entgegenzuwirken, wenn in Wirklichkeit kein Rollen des Fahrzeugaufbaus vorliegt und aufgrund des niedrigen µr-Wertes der Oberfläche eine solche Umschaltung unnötig ist. Es ist vielmehr wünschenswert, die Stoßdämpferventile des Fahrzeuges auf einer weichen Einstellung zu halten, wenn Oberflächen mit niedrigem Reibwert befahren werden, und bevor sich irgendwelche Zentripetalkräfte aufbauen, so daß das Antriebsmoment an den Straßenlaufrädern erhöht wird und die Lenkbarkeit des Fahrzeuges nicht leidet. Es besteht daher ein Bedarf für die Entwicklung eines Systems, das nicht auf einen Lenkwinkelsensor zur Bestimmung der Zentripetalkraft eines Fahrzeuges zurückgreift. Andere Systeme schlagen auch vor, einen Lenkwinkelsensor dazu zu verwenden, auf das Fahrzeug wirkende fahrbahnabhängige Bedingungen zu bestimmen. So bauen z.B. die US-Patentschriften Nr. US-A-4,621,833; US-A-4,629,025; US-A- 4,652,010; US-A-4,660853; US-A-4,666,013; US-A-4, 687,223 und US-A- 4,747,055 alle auf den Einsatz von Lenkwinkelgebern, und unterliegen damit denselben Berechnungsfehlern wie das '693er Patent.
  • Andere Systeme sind vorgeschlagen worden, welche diverse Betriebsparameter zur Bestimmung heranziehen, ob eine Reaktion ausgelöst werden soll. So offenbart z.B. die US-Patentschrift Nr. 4,463,936 ein Gerät zur Steuerung der Reibung zwischen den Blattfedern eines Kraftfahrzeuges. Dieses Gerät basiert ausschließlich auf dem in der Hilfskraft-Lenkanlage erzeugten Druck, um zu bestimmen, ob die Blattfedern zusammengepreßt werden sollen, um so das Fahrverhalten des Fahrzeuges zu verändern. Das Gerät zieht zur Bestimmung, ob die Federn aufeinandergedrückt werden sollen, nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit als Parameter heran, woraus sich eine Verschlechterung des Fahrkomforts ergibt, wenn unnötiges Verspannen der Federn aufgrund von Lenkmanövern bei niedrigen Geschwindigkeiten erfolgt, z.B. beim Rückwärts-Einparken oder beim Rangieren auf einem Parkplatz. Andere vorgeschlagene Systeme bauen auf diverse andere Parameter, wie z.B. die US-Patente Nr. US-A-3,552,517 und US-A-4,796,720, um festzulegen, wann eine Reaktion einzuleiten ist.
  • Die US-A-4,660,853, welche dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entspricht, offenbart ein System zur Neigung des Fahrzeugaufbaus in Reaktion auf eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges und auf Lenkbewegungen. Das System weist Neigungs-Stellmittel auf, die durch eine schwerkraft-empfindliche Vorrichtung gesteuert werden, sowie eine auf Lenkbewegungen reagierende Vorrichtung. Dieses System hält den Fahrzeugaufbau bei Kurvenfahrt im wesentlichen auf den resultierenden Schwerkraftvektor und die Zentripetalbeschleunigung ausgerichtet. Der Lenk-Eingabewert beschleunigt die Reaktion des Mechanismus auf Richtungsänderungen des Fahrzeuges.
  • US-A-4,629,025 offenbart ein Verfahren zur Regulierung des Hydrauliköldurchsatzes in einer hydraulischen Servolenkung derart, daß eine mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit abnehmende Lenkhilfskraftkapazität geschaffen wird, die jedoch bei Lenkraddrehung unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht unter eine bestimmte Schwelle fallen darf.
  • EP-A-0 323 066 offenbart ein System zur Bestimmung der Bodenhaftung eines Reifens, der auf eine Felge eines Straßenlaufrades eines auf einer Fahrbahn laufenden Fahrzeuges montiert ist. Dieses System enthält Mittel zur Messung des Radeinschlagwinkels, Mittel zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit, und Mittel zur Messung der Lenkkraft. Informationen bezüglich des Lenkeinschlagwinkels, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkkraft werden dabei in einen Prozessor eingegeben, welcher die Bodenhaftung des Reifens bestimmt.
  • Die US-Patentschriften Nr. US-A-3,893,330; US-A-4,050,290; US-A-4,212,063 und US-A-4,779,447, ebenso wie die russische Patentschrift SU-A-1153-273 offenbaren alle Systeme zur Bestimmung des Haftreibungsbeiwertes zwischen den Straßenlaufrädern eines Fahrzeuges und der Oberfläche, auf welcher dieses Fahrzeug fährt, und nehmen alle Bezug auf diverse Fahrzeug-Betriebsparameter. Keines dieser Patente beschreibt ein System zur Bestimmung der auf ein Fahrzeug einwirkenden Zentripetalkraft, wie dies nachstehend besprochen wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist daher ein unerläßlicher Parameter, der berücksichtigt werden muß, wenn die Zentripetalkraft oder Querbeschleunigung eines Fahrzeuges bestimmt werden soll.
  • Die vorliegende Erfindung löst diese obengenannten Probleme durch den Erfindungsgegenstand, wie er in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 12 definiert ist, d.h. dadurch, daß nur die Parameter Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkkraft verwendet werden, um die auf das Fahrzeug wirkende Zentripetalkraft zu bestimmen. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Ein Vorteil des vorliegenden Systems liegt darin, daß die Fähigkeit, die Zentripetalkraft zu bestimmen, nicht von Reifenverschleiß oder von der Art der verwendeten Reifen beeinflußt wird.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß ein System zur Messung der Zentripetalkraft nach dieser Erfindung in Verbindung mit einem Fahrerwamsystem verwendet werden kann, oder einem Bremsenregelsystem, einem Federungsregelsystem, einem System zur Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Hilfskraft- Regelsystem für das Lenkgetriebe, oder noch anderen Arten von Kraftfahrzeugsystemen.
  • Noch ein weiterer Vorteil des vorliegenden Systems ist, daß es auch unterschiedliche Beladungszustände des Fahrzeuges kompensiert, da die Fahrzeugmasse in direkter Beziehung zur auf das Fahrzeug ausgeübten Zentripetalkraft steht.
  • Das Gerät zur Bestimmung der Zentripetalkraft eines auf einer Fahrbahn fahrenden Kraftfahrzeuges beinhaltet Mittel zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit, mit Mitteln zum Erzeugen eines ersten, die momentane Betriebsgeschwindigkeit des Fahrzeuges darstellenden Signals. Ein erfindungsgemäßes Gerät weist außerdem Mittel zur Messung der Lenkkraft auf, welche ein zweites, die zur Betätigung der Lenkanlage des Fahrzeuges bei einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit erforderliche Lenkkraft darstellendes Signal erzeugen, sowie Prozessormittel zur Bestimmung der Zentripetalkraft auf das Fahrzeug. Die Prozessormittel enthalten Mittel zur Aufnahme des ersten und zweiten Signals, wie oben beschrieben, und Mittel zur Ableitung eines dritten Signals aus diesen Signalen, welches dann die Größe der Zentripetalkraft darstellt. Die Prozessormittel können die Zentripetalkraft dadurch bestimmen, daß die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkkraft zu einem von mehreren Referenzpaaren in Bezug gesetzt werden, die jeweils Fahrzeuggeschwindigkeits- und Lenkkraftwerte enthalten, wobei jedes Referenzpaar einem vorbestimmten Wert der Zentripetalkraft entspricht. Jedem Paar ist ein entsprechender Wert eines dritten Signales zugeordnet, das der Zentripetalkraft entspricht. Demzufolge können die Prozessormittel einen Nurlesespeicher aufweisen, der die Referenzpaare und die dritten Signalwerte enthält. Alternativ dazu können die Prozessormittel die Zentripetalkraft durch Umrechnung der ersten und zweiten Signale nach einer im Prozessor gespeicherten mathematischen Funktion bestimmen, um so das besagte dritte Signal daraus abzuleiten.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Notbetriebsgerät zur Bestimmung der Zentripetalkraft eines auf einer Straße fahrenden Kraftfahrzeuges Mittel zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkkraft, und Prozessormittel wie oben beschrieben, sowie Notsteuermittel, die auf ein Signal reagieren, das vom Prozessor dann ausgegeben wird, wenn die gemessene Zentripetalkraft größer als ein Schwellenwert ist. Die Notbetriebsmittel umfassen Mittel zum Betreiben einer Notsteuervorrichtung, welche Mittel zur Regelung einer in dem Fahrzeug integrierten Bremsanlage aufweisen kann, oder Mittel zur Warnung des Fahrzeugführers, die ihm anzeigen, daß die Zentripetalkraft größer als ein Schwellenwert ist, oder auch Mittel zur Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit oder Vorwärtsbeschleunigung des Fahrzeuges. Ein Notsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung kann auch Mittel zum Betätigen einer verstellbaren Federung aufweisen, die eine verstellbare Dämpfungs und Federcharakteristik bietet.
  • Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Auslösung eines Steuergerätes in einem Fahrzeug, wobei dieses Verfahren die Schritte der Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der zum Verschwenken der Straßenlaufräder des Fahrzeuges erforderlichen Lenkkraft umfaßt. Das Verfahren umfaßt außerdem die Schritte der Eingabe der gemessenen Werte in einen Prozessor, und des Vergleichens der gemessenen Werte mit einem von mehreren Referenzpaaren aus Fahrzeuggeschwindigkeits- und Lenkkraftwerten, bei welchen jedes der besagten Referenzpaare einem bestimmten Wert der Zentripetalkraft entspricht. Das Verfahren enthält außerdem den Schritt der Auslösung eines Steuersystems in dem Fahrzeug, wenn der Wert der Zentripetalkraft eine vorbestimmte Grenze überschreitet.
  • Die Erfindung wird nun beispielartig näher erläutert, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen; dabei zeigt:
  • Figur 1: eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeuges, in welchem die vorliegende Erfindung integriert ist. Diese Figur zeigt die Bestandteile eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Geräts.
  • Figur 2 ist ein Übersichts-Blockdiagramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Teil eines Mikroprozessors darstellt, welcher in einem erfindungsgemäßen Gerät integriert werden kann, sowie die damit verbundenen Geber und angesteuerten Vorrichtungen.
  • Figur 4 ist ein logisches Flußdiagramm nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Figur 5 ist ein freies Körperdiagramm, welches mehrere der beim Durchfahren einer Kurve auf eine Einheit aus Straßenlaufrad und Reifen einwirkenden Kräfte zeigt.
  • Figur 6 zeigt ein logisches Flußdiagramm einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Das Fahrverhalten eines Fahrzeuges kann verbessert werden, wenn die auf das Fahrzeug wirkende Zentripetalkraft fur einen beliebigen Fahrbahnzustand dynamisch bestimmt werden kann. Die vorliegende Erfindung lehrt, daß dies möglich ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Lenkkraft bekannt sind, da bei einer gegebenen Geschwindigkeit die Höhe der Lenkkraft proportional zur Größeder auf das Fahrzeug wirkenden Zentripetalkraft ist, die zum Teil durch die zwischen dem Reifen und der Fahrbahnoberfläche entwickelte Reibung oder Bodenhaftung bestimmt wird. Dadurch, daß die Parameter Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkkraft Bezugstafeln zugeführt werden, die z.B. in einem Nurlesespeicher (read-only-memory ROM) eines Mikroprozessors abgelegt sind, kann die Zentripetalkraft auf das Fahrzeug bestimmt werden, und störende Lauf- und Lenkeffekte können begrenzt oder vermieden werden.
  • Figur 5 zeigt die verschiedenen Parameter, mit welchen ein erfindungsgemäßes Gerät betrieben wird. Die Geschwindigkeit V ist ein Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Normalkraft FN ist die gewöhnlich mit dem Fahrzeuggewicht verbundene Kraft, die über das Rad und den Reifen nach unten gerichtet wirksam ist. Die Lenkkraft FS ist ein Maß für die Kraft, die erforderlich ist, um die Lenkräder in einem beliebigen gegebenen Lenkeinschlagwinkel zu halten. Schließlich ist noch die Zentripetalkraft FCp ein Maß für die Kraft, die erforderlich ist, ein eine Kurve durchlaufendes Fahrzeug in der Kurvenspur auf der Fahrbahn zu halten.
  • Die Informationen eines erfindungsgemäßen Systems können eingesetzt werden, eine Vielzahl von Fahrzeugfunktionen zu steuern. So kann z.B. der Fahrer gewarnt werden, wenn die Zentripetalkraft einen Schwellenwert übersteigt. Anders ausgedrückt, kann dem Fahrer angezeigt werden, daß die Antriebshaftung zwischen der Fahrbahnoberfläche und dem Reifen kurz vor dem Ausbrechen und Rutschen des Reifens steht. Ein System nach der vorliegenden Erfindung kann auch dazu eingesetzt werden, direkt in den Betrieb des Fahrzeuges einzugreifen, indem die Maximalgeschwindigkeit oder Vorwärtsbeschleunigung des Fahrzeuges begrenzt wird. Sollte das mit einem erfin dungsgemäßen System ausgerüstete Fahrzeug eine verstellbare Federungsanlage aufweisen, z.B. mit variabler Dämpfercharakteristik oder variabler Federrate, oder beiden, kann es wünschenswert sein, bei niedriger Zentripetalkraft den Einstellbereich der Federung zu begrenzen. Dies könnte z.B. den Betrieb der Federungsanlage nur in der weichen Dämpfereinstellung beinhalten, im Gegensatz zur harten oder normalen Dämpfung. Schließlich kann das erfindungsgemäße System zur Messung der Zentripetalkraft dazu eingesetzt werden, die von einer Servolenkanlage gelieferte Lenkkraftverstärkung zu steuern. Diese Eigenschaft könnte zum Einsatz gebracht werden, um dem Fahrzeugführer in Schlechtwetterperioden einen besseren "Straßenkontakt" zu vermitteln.
  • Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, weist ein mit einem erfindungsgemäßen System zur Bestimmung der auf ein Fahrzeug wirkenden Zentripetalkraft ausgerüstetes Fahrzeug mehrere Straßenlaufräder 12 auf, in diesem Falle vier derselben. Ein Steuermodul 16 empfängt Signale von diversen Gebern oder Sensoren innerhalb des Fahrzeuges und betreibt verschiedene Vorrichtungen. Die beiden Hauptsensoren, von welchen das Steuermodul 16 Signale empfängt, sind ein Geschwindigkeitsgeber 22 und ein Lenkkraftsensor 26. Der Geschwindigkeitsgeber 22 erzeugt ein die Vorwärtsgeschwindigkeit V des Fahrzeuges darstellendes Signal. Wenn auch viele Arten von Kraftfahrzeug-Geschwindigkeitsgebern bekannt sind, enthält ein für den Einsatz in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen System geeigneter Gebertyp einen Signalgenerator, der über den Antriebsstrang des Fahrzeuges angetrieben wird. Ein solcher Signalgeneratortyp, der gegenwärtig in Fahrzeugen der Ford Motor Company zum Einsatz kommt, enthält einen Wechselstromgenerator mit veränderlichem Widerstand (Induktivgeber). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht ausschließlich auf den Einsatz eines Wechselstromgenerators mit veränderlichem Widerstand zur Erzeugung eines ersten, die Fahrzeuggeschwindigkeit darstellenden Signals beschränkt.
  • Der Lenkgetriebe-Drucksensor 26 bildet in Verbindung mit dem Steuermodul 16 Mittel zur Erzeugung eines zweiten, die Lenkkraft FS darstellenden Signals, die erforderlich ist, die Lenkanlage des Fahrzeuges bei einer beliebigen gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V zu betätigen. Wie aus Figur 1 hervorgeht, ist der Lenkgetriebe-Drucksensor 26 am Lenkgetriebe montiert, oder zumindest in unmittelbarer Nähe dazu. Die Aufgabe des Lenkgetriebe Drucksensors 26 ist, den von der Lenkhilfspumpe 20 in den Hydraulikschläuchen 25 erzeugten Hydraulikdruck zu messen. Dieser Druck kann in direkten Bezug zur Höhe der Lenkkraft FS gesetzt werden, die erforderlich ist, um die Straßenlaufräder in einem beliebigen Lenkeinschlagwinkel zu halten. Der Lenkdrucksensor ist derart mit dem Steuermodul 16 verbunden, daß bei Bedarf Lenkdruckinformationen von dem Drucksensor an das Steuermodul abgegeben werden können. Die Ausgestaltung des Drucksensors könnte eine beliebige von mehreren bekannten Ausbildungen sein, die jeweils nach einer Reihe verschiedener Funktionsprinzipien arbeiten, wie z.B. ein piezoelektrischer Geber, in welchem ein Kristall einen zu dem auf den Kristall ausgeübten Druck proportionalen elektrischen Strom erzeugt, wobei der Kristall typischerweise ein Quarz sein kann. Der Fachmann wird angesichts dieser Beschreibung erkennen, daß auch andere Arten von Drucksensoren verwendet werden können, wie z.B. solche, die mit Dehnmeßstreifen oder nach elektromagnetischen Prinzipien arbeiten, oder kapazitive Membran-Gebervorrichtungen.
  • Der Fachmann wird ebenso angesichts der vorliegenden Beschreibung erkennen, daß alternative Mittel zur Messung der Lenkkraft bestehen, zusätzlich zu dem oben beschriebenen Druckmeßsystem. So könnte FS oder die Lenkkraft auch über einen Drehmomentgeber gemessen werden, der das auf die Antriebswelle des Lenkgetriebes aufgebrachte Drehmoment mißt. Ein solcher Drehmomentgeber könnte eine beliebige einer Reihe von bekannten Vorrichtungen enthalten, die Dehnungsmeßstreifen, Lastzellen, piezoelektrische Kristalle oder andere Vorrichtungen verwenden. Schließlich könnte die Lenkkraft auch mittels Strom- und Spannungsdaten des Antriebspotentials bestimmt werden, mit welchem eine elektrisch betriebene Servolenkung versorgt wird.
  • Prozessormittel in dem Steuermodul 16 verarbeiten die von dem Lenkkraftgeber 26 und dem Geschwindigkeitsgeber 22 gelieferten Daten wie folgt. Wie aus Figur 3 hervorgeht, werden die Daten für Geschwindigkeit und Lenkkraft in eine zentrale Prozessoreinheit 56 eingegeben, und zwar über Ein- und Ausgangsschaltungen 54. Der Fachmann wird angesichts der vorliegenden Beschreibung erkennen, daß der Zentralprozessor und die zugeordneten Peripheriegeräte nach verschiedenen bekannten Architekturen aufgebaut sein können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform jedoch ist der Prozessor so ausgeführt, daß sequentiell je ein Steuerprogramm für jeden einheitlichen Befehl aus einem Nurlesespeicher (ROM) 60 abgelesen wird, in welchem festgelegte Steuerprogramme gespeichert sind. Die einzelnen Befehle werden von dem Zentralprozessor ausgeführt. Wie bereits erwähnt, dient die Eingabe- Ausgabeschaltung "I/O" zur Verbindung des Saldierteils des Mikroprozessors mit den anderen Komponenten des Systems, wie z.B. den Sensoren und den Stellvorrichtungen. Die I/O-Vorrichtung kann Signal-Aufbereitungsschaltungen und Vorrichtungen wie Filter zur Ausscheidung von Störsignalen umfassen. Ein Schreib- und Lesespeicher (Random Access Memory, RAM) 58 speichert die für die Zentraleinheit CPU bestimmten Daten. Verschiedene Mikroprozessoren können zur praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie z.B. das Modell 8096 der Intel Corporation, oder andere in der Technik bekannte Mikroprozessoren.
  • Die CPU verwendet die von den Geschwindigkeits- und Lenkkraftsensoren gelieferten Daten nach einem in Figur 4 dargestellten Algorithmus zur Ermittlung des momentanen Zentripetalkraftwertes.
  • Der Algorithmus umfaßt also ein Verfahren zur Bestimmung der auf ein Fahrzeug ausgeübten Zentripetalkraft und zur Auslösung einer Steuereinrichtung in dem Fahrzeug, wenn diese Zentripetalkraft eine vorbestimmte Grenze übersteigt. Ausgehend von Block 72 gibt das Steuermodul 16 den Befehl aus, die Fahrzeuggeschwindigkeit V und Lenkkraft FS zu messen. Bei Block 74 werden diese Werte in den RAM- Speicher eingegeben. Bei Block 76 vergleicht der Prozessor die gemessenen Werte für V und FS mit einem von mehreren im ROM-Speicher abgelegten Referenzpaaren, die festgelegte Werte für V und FS enthalten. Jedes Referenzpaar entspricht einem vorbestimmten Wert der Zentripetalkraft FCP Nachdem er ein passendes Referenzpaar gefunden hat, bei welchem beide Werte V und FS den gemessenen Werten entsprechen, geht der Computer auf Block 80 über, wo eine Frage gestellt wird: "Liegt die Zentripetalkraft über einem Schwellenwert?" Ist die Antwort "nein", geht der Computer zurück zum Startblock 70 und wiederholt den Vorgang. Ist hingegen die Antwort auf die Frage in Block 80 "ja", so weiß der Computer, daß die Zentripetalkraft über einem vorbestimmten Wert liegt, und daß demzufolge eine entsprechende Reaktion eingeleitet werden muß. Dementsprechend wird in Block 82 ein Ausgangsbefehl an eine oder mehrere gesteuerte Vorrichtung(en) ausgegeben. Die in Figur 3 mit 62 bezeichneten angesteuerten Vorrichtungen erhalten daraufhin Befehle über die Ein- und Ausgangsschaltung 54. Nach Ausgabe eines Steuerbefehls bei Block 82 fährt der Prozessor mit dem Abspulen des in Figur 4 dargestellten Programms fort. Wird die Antwort auf die in Block 80 gestellte Frage "nein", löscht der Computer alle zuvor ausgegebenen Steuerbefehle
  • Der Fachmann wird angesichts dieser Beschreibung erkennen, daß eine Reihe von Schwellenwerten für die Zentripetalkraft ver wendet werden kann, wobei jeder der Schwellenwerte einem anderen Zentripetalkraft-Referenzpegel entspricht. Mehrere Zentripetalkraftwerte könnten so wie folgt eingesetzt werden. Zunächst könnte das Steuermodul, wenn ein sehr hoher Zentripetalkraftwert ermittelt wurde, ein Signal ausgeben, um die Stoßdämpfer-Ventileinstellung und/oder -Federrate zu verstellen. Dementsprechend ist, wie dies Figur 2 zeigt, das Steuermodul 16 auch mit einer Beschleunigungs- Steuerung 44 verbunden. Wird ein extrem hoher Zentripetalkraftwert festgestellt, kann die Fahrer-Warnvorrichtung 40 betätigt werden. Diese Fahrer-Warnvorrichtung kann eine Alarmglocke oder Warnlampe enthalten, oder eine andere geeignete Einrichtung, und der Fahrzeugmotor könnte so gedrosselt werden, daß ein zusätzliches Rutschen der Reifen begrenzt oder vermieden wird.
  • Ein Beispiel soll zur weiteren Erläuterung der Funktion des Systems nach der vorliegenden Erfindung herangezogen werden. Es sei zunächst angenommen, daß ein Fahrzeug mit dem vorliegenden System auf glattem Eis betrieben wird. Wird das Fahrzeug um eine Kurve gelenkt, messen die Mittel zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkkraft diese Variablen. Dabei ist jedoch anzumerken, daß die Lenkkraft FS, die zum Verstellen der Straßenlaufräder des Fahrzeuges um einen gegebenen Lenkeinschlagwinkel erforderlich ist, sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit bei glattem Eis in der Regel wesentlich niedriger liegen, als bei einer trockenen Asphalt-Fahrbahn. Dies trifft deshalb zu, weil die Bodenhaftung zwischen dem Reifen und der eisglatten Fahrbahn erheblich kleiner ist, als beim Fahrzeugbetrieb auf einer trockenen und harten Fahrbahnoberfläche. Anders ausgedrückt rutscht der Reifen, und es ist nur sehr wenig Kraft erforderlich, diesen Reifen in einen gegebenen Lenkeinschlagwinkel zu bringen. Tatsächlich ist die gemessene Lenkkraft ein Maß für die Querbeschleunigung, die durch einen Querkrafteinfluß auf das Fahrzeug über den Reifen und das Rad erzeugt wird, und sofern eine vereiste Fahrbahn den Aufbau einer hohen Querkraftwirkung verhindert, stellt ein System nach der vorliegenden Erfindung dies fest und ermittelt, daß die Zentripetalkraft niedrig liegt, und daß die verstellbaren Stoßdämpfer nicht auf eine härtere Einstellung umgestellt werden dürfen. Die Bodenhaftung zwischen den Rädern des Fahrzeuges und der vereisten Oberfläche kann nämlich durch eine weiche Einstellung der verstellbaren Stoßdämpfer erhöht werden. Es ist anzumerken, daß der Betrieb des erfindungsgemäßen Systems von dem Reifentyp unabhängig ist, bzw. davon, ob das Reifenprofil noch in Ordnung ist. Dieses Ergebnis beruht auf der Tatsache, daß dieses System Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Lenkkraft zur Bestimmung der Zentripetalkraft verwendet. Der Einsatz eines Bezugstafeln-Verfahrens zur praktischen Ausführung des Systems, wie es hier beschrieben wurde, ermöglicht eine "Anpassung" des Systems an die individuellen Eigenschaften eines gegebenen Fahrzeuges, ohne daß dabei die Gleichungen in der CPU neu überarbeitet werden müßten. Außerdem ist es dann, wenn das erfindungsgemäße System in Verbindung mit einer verstellbaren Servolenkanlage verwendet wird, höchstwahrscheinlich erforderlich, separate Bezugstafelwerte für die den verschiedenen Lenkhilfskraftpegeln entsprechenden Lenkkraftwerte vorzusehen.
  • Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Bezugstafelschema zur Bestimmung der Zentripetalkraft, unter Verwendung von Bezugswertpaaren, wird der Fachmann angesichts dieser Beschreibung erkennen, daß die Prozessormittel auch Mittel aufweisen können, die die von den Sensoren erzeugten ersten und zweiten Signale in einer in dem Prozessor abgelegten mathematischen Funktion verarbeiten. Figur 6 zeigt ein alternatives logisches Flußdiagramm für ein System der vorliegenden Erfindung, das eine in der CPU gespeicherte mathematische Gleichung zur Bestimmung, ob eine Reaktion des Fahrzeuges auszulösen ist, verwendet. Ein Beispiel einer Anwendung mit einer mathematischen Gleichung ist in Figur 6 dargestellt, die ein Verfahren zur Steuerung der Lenkhilfskraft-Regeleinrichtung 48 zur Änderung der Lenkhilfskraft zeigt, die dem Fahrzeugführer von der Servolenkanlage zur Verfügung gestellt wird, bei welchem Verfahren nur die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Lenkkraft als Eingabevariablen verwendet werden. Es wird dabei nochmals darauf hingewiesen, daß die Lenkkraft dem Lenkdruck direkt zugeordnet werden kann, wie dies weiter oben beschrieben wurde, und die vorliegende Erfindung erwägt die Ermittlung des Lenkdruckes auf eine Reihe von bekannten Weisen. Die vorliegende Erfindung ist nicht ausschließlich auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern einzig auf den in den beiliegenden Patentansprüchen definierten Geltungsbereich; wobei der Fachmann leicht erkennt, daß andere Fahrzeug- Notsysteme wie oben beschrieben ähnliche Verfahren zur Anwendung bringen können.
  • Ausgehend von Block 84 in Figur 6 erteilt das Steuermodul 16 den Befehl, in Block 86 die Fahrzeuggeschwindigkeit zu messen, sowie in Block 88 entweder die Lenkkraft oder den Lenkpumpendruck festzustellen. Wie oben erwähnt steht der Lenkpumpendruck erfindungsgemäß in direkter Relation zur Lenkkraft. Der Lenkpumpendruck steigt, wenn die zum Einlenken in eine Kurve nötige Kraft steigt. So erfordert z.B. eine Kurve auf trockener Fahrbahn eine höhere Lenkkraft als eine Kurve auf Glatteis, und dies geht deutlich aus den Pumpendruckdaten hervor. Wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, kann die Lenkkraft auf eine Reihe von anderen bekannten Arten und Weisen gemessen werden. Steigt die auf das Fahrzeug ausgeübte Zentripetalkraft, sollte auch die von der Servolenkanlage des Fahrzeuges gelieferte Lenkhilfskraft ansteigen. Bei Block 90 ermittelt das Steuermodul die erforderliche Nachstellung der Lenkkraft, ausgehend von den Fahrzeuggeschwindigkeits- und Lenkkraftwerten, in Verbindung mit einer gespeicherten mathematischen Gleichung, welche auf der Änderungsgröße der Lenkhilfskraft-Nachstellung pro vorgegebener Zeiteinheit beruht. Bei diesem Schritt kann der Prozessor die erforderliche Lenkhilfskraft bestimmen, und zwar basierend entweder auf der auf das Fahrzeug einwirkenden Zentripetalkraft, oder durch direkte Berechnung des erforderlichen Wertes durch eine mathematische Gleichung. Wird bei Block 92 weniger Lenkhilfskraft benötigt, und ist eine geringere Lenkkraft erforderlich, schreitet der Prozessor weiter zu Block 94 und gibt ein Signal an eine Vorrichtung ab, welche die Servolenkanlage steuert, so daß diese dann die Lenkhilfskraft entsprechend einstellt. Ist die Antwort in Block 92 "nein", geht der Prozessor zurück zu Startblock 84 und wiederholt den Prozeß. Auf diese Weise wird dem Fahrer ein verstärktes Gefühl für den Straßenzustand vermittelt. In der Praxis können die Mittel zur Regelung des Ausganges der der Lenkanlage zugeordneten Lenkhilfsvorrichtung oder Hydraulikpumpe ein Ventil enthalten, das die Höhe der von der Servolenkvorrichtung gelieferten Lenkhilfskraft moduliert.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein System, das jedem System überlegen ist, welches mit der Messung des Lenkeinschlagwinkels arbeitet, da ein großer Lenkeinschlagwinkel dennoch eine geringe Zentripetalkraft auf das Fahrzeug bewirken kann. In Abhängigkeit von dem ermittelten Wert der auf das Fahrzeug ausgeübten Zentripetalkraft steuert das Steuermodul der vorliegenden Erfindung verschiedene Systeme des Fahrzeuges, um entsprechende Reaktionen einzuleiten. In dem Falle, daß eine hohe Zentripetalkraft festgestellt wird, kann der Lenkhilfskraftregler 48 von dem Steuermodul 16 ein Signal erhalten, die von der Servolenkanlage gelieferte Kraftverstärkung zu erhöhen. Bei einer hohen Zentripetalkraft kann auch die Federungssteuerung 50 angewiesen werden, die von verstellbaren Dämpfereinheiten gebotene Dämpfung von einem weicheren auf einen verhältnismäßig strammeren Dämpfungswert einzustellen. Auch könnte der Bremsregler 42 eine Anweisung erhalten, abhängig von der Höhe der durch ein erfindungsgemäßes System gemessenen Zentripetalkraft auf eine Bremsung im ABS-Modus umzuschalten. Schließlich könnte noch die Geschwindigkeitssteuerung 46 von dem Steuermodul 16 ein weiteres Signal erhalten, so daß die Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeuges auf einen mit der gemessenen Zentripetalkraft vereinbaren Wert begrenzt wird.
  • Zweifellos werden dem Fachmann in dem Bereich der Technik, den die vorliegende Erfindung betrifft, diverse Änderungen und Variationen einfallen. So kann z.B. die hier beschriebene Computerarchitektur den individuellen Anforderungen des zu konstruierenden Systems entsprechend abgeändert werden. Dieses System könnte unter Verwendung von Analogschaltungen statt der dargestellten Digitalschaltungen aufgebaut werden. In gleicher Weise liegt die Auswahl der Systeme, die als Teil einer Notsteuervorrichtung anzusteuern sind, die auf ein Signal anspricht, welches anzeigt, daß die Zentripetalkraft über einem Schwellenwert liegt, im Entscheidungsbereich des einzelnen Benutzers eines solchen erfindungsgemäßen Systems.

Claims (13)

1. Gerät zur Bestimmung der Zentripetalkraft (FCp) eines auf einer Fahrbahn fahrenden Kraftfahrzeuges (10), mit Mitteln (22) zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit, zur Erzeugung eines ersten, die Geschwindigkeit (V) darstellenden Signals, mit welcher das be sagte Fahrzeug (10) betrieben wird, gekennzeichnet durch Mittel (26) zur Messung der Lenkkraft, zur Erzeugung eines zweiten Signals, welches die zum Betätigen des Lenksystems des besagten Fahrzeuges (10) bei besagter gemessener Fahrzeuggeschwindigkeit (V) erforderliche Lenkkraft (FS) darstellt, und durch Prozessormittel (16; 56) zur Ermittlung der Zentripetalkraft (FCp) des besagten Fahrzeuges, wobei besagte Prozessormittel (16) Mittel zur Aufnahme der besagten ersten und zweiten Signale aufweisen, sowie Mittel zur Ableitung, aus diesen Signalen, eines dritten, die Größe der besagten Zentripetalkraft (FCp) darstellenden Signals.
2. Gerät nach Anspruch 1, worin die besagten Prozessormittel (16; 56) die Zentripetalkraft (FCp) des Fahrzeuges (10) dadurch bestimmen, daß die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und gemessene Lenkkraft (FS) mit einem von mehreren Referenzpaaren aus Fahrzeuggeschwindigkeits- (V) und Lenkkraftwerten (FS) verglichen wird, wobei jedes dieser Referenzpaare einem bestimmten Wert der Zentripetalkraft (FCp) entspricht.
3. Gerät nach Anspruch 2, mit einem Nurlesespeicher (60), in welchem besagte Referenzpaare und besagte dritte Signalwerte abgelegt sind.
4. Gerät nach Anspruch 1, worin besagte Prozessormittel (16; 56) die Zentripetalkraft (FCp) dadurch bestimmen, daß die besagten ersten und zweiten Signale nach einer in besagtem Prozessor (16; 56) gespeicherten mathematischen Funktion verarbeitet werden.
5. Gerät nach Anspruch 1, worin besagte Mittel (22) zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit einen von dem Antriebsstrang des besagten Fahrzeuges (10) angetriebenen Signalgenerator aufweisen.
6. Gerät nach Anspruch 1, worin besagte Mittel (26) zur Messung der Lenkkraft eine zwischen einem Lenkgetriebe (18) zur Lenkung eines Straßenlaufrades (12) und einer Hydraulikpumpe (20) zur Druckversorgung des besagten Lenkgetriebes (18) angeordnete Druckmeßdose aufweisen.
7. Gerät nach Anspruch 1, worin besagte Mittel (26) zur Messung der Lenkkraft einen Drehmomentsensor zur Messung des an einer Antriebswelle (30) eines Lenkgetriebes (18) zur Lenkung des besagten Straßenlaufrades (12) angelegten Drehmomentes aufweisen.
8. Gerät nach Anspruch 1, weiterhin Notsteuermittel (16) aufweisend, die auf besagtes drittes Signal mit dem Betätigen eines Notsteuersystems ansprechen.
9. Gerät nach Anspruch 8, worin besagtes Notsteuersystem (16) Mittel aufweist, die aus einer Gruppe bestehend aus Mitteln (42) zur Regelung der in besagtem Fahrzeug eingebauten Bremsanlage, Mitteln (40) zur Vorwarnung des Fahrers des besagten Fahrzeuges, daß die Zentripetalkraft (FCp) über besagtem Schwellenwert liegt, Mitteln (46) zur Beschränkung der Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeuges, Mitteln (44) zur Beschränkung der maximalen Vorwärtsbeschleunigung des Fahrzeuges, Mitteln (50) zum Betätigen einer verstellbaren Federungsanlage, und Mitteln (48) zur Regelung des Ausganges einer dem besagten Lenksystem zugeordneten Servolenkeinrichtung ausgewählt sind.
10. Gerät nach Anspruch 9, worin besagte Mittel (50) zum Betätigen einer verstellbaren Federungsanlage Mittel zur Steuerung der von besagter verstellbarer Federung erzeugten Dämpfung aufweisen.
11. Gerät nach Anspruch 9, worin besagte Mittel (48) zur Steuerung des Ausganges einer dem besagten Lenksystem zugeordneten Servolenkvorrichtung ein Ventil zur Drosselung der Höhe der von besagter Servolenkvorrichtung gelieferten Lenkhilfskraft aufweisen.
12. Verfahren zur Bestimmung der auf ein Kraftfahrzeug (10) ausgeübten Zentripetalkraft (FCp) und zur Auslösung eines Steuersystems in besagtem, mit Straßenlaufrädern versehenen Kraftfahrzeug (10), welches Verfahren folgende Schritte aufweist:
Messen der Geschwindigkeit (V) des besagten Fahrzeuges (10);
Messen der zur Drehung besagter Straßenlaufräder (12) des besagten Fahrzeuges (10) erforderlichen Lenkkraft (FS);
Eingeben der besagten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und besagten Lenkkraft (FS) in eine Prozessorvorrichtung (16; 56); Vergleichen der besagten gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und besagten Lenkkraft (FS) mit einem von einer Vielzahl von in besagter Prozessorvorrichtung (16; 56) gespeicherten Referenzpaaren, wobei jedes dieser Referenzpaare aus Fahrzeuggeschwindig keit und Lenkkraftwerten einem bestimmten Wert an Zentripetalkraft entspricht; und
Auslösen des besagten Steuersystems in besagtem Fahrzeug (10), wenn besagter Zentripetalkraftwert einen vorgegebenen Wert überschreitet
13. Verfahren nach Anspruch 12, worin besagtes Steuersystem (a) zur Einstellung der Federrate einer Federungseinheit des besagten Fahrzeuges (10), (b) zur Einstellung der Dämpferventile einer Federungseinheit des besagten Fahrzeuges oder (c) zur Auslösung eines Warnsignals in besagtem Fahrzeug (10) wirksam ist.
DE69123033T 1990-12-20 1991-10-31 Vorrichtung und Methode zur dynamischen Ermittlung der Zentripetalkraft einer Fahrzeugs Expired - Lifetime DE69123033T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/631,120 US5123497A (en) 1990-12-20 1990-12-20 Automotive apparatus and method for dynamically determining centripetal force of a vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69123033D1 DE69123033D1 (de) 1996-12-12
DE69123033T2 true DE69123033T2 (de) 1997-03-06

Family

ID=24529851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69123033T Expired - Lifetime DE69123033T2 (de) 1990-12-20 1991-10-31 Vorrichtung und Methode zur dynamischen Ermittlung der Zentripetalkraft einer Fahrzeugs

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5123497A (de)
EP (1) EP0492782B1 (de)
DE (1) DE69123033T2 (de)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9101227D0 (en) * 1991-01-19 1991-02-27 Lucas Ind Plc Method of and apparatus for arbitrating between a plurality of controllers,and control system
JP2890994B2 (ja) * 1992-09-22 1999-05-17 三菱自動車工業株式会社 ファジィ制御式電子制御パワーステアリング装置
JP2950096B2 (ja) * 1993-06-01 1999-09-20 三菱自動車工業株式会社 電子制御式パワーステアリング装置
US5636909A (en) * 1993-12-01 1997-06-10 Mazda Motor Corporation Traction control system for vehicle
JP3116738B2 (ja) * 1994-07-28 2000-12-11 トヨタ自動車株式会社 車輌の挙動制御装置
US5742507A (en) * 1994-11-25 1998-04-21 Itt Automotive Europe Gmbh Driving stability control circuit with speed-dependent change of the vehicle model
US5711024A (en) * 1994-11-25 1998-01-20 Itt Automotive Europe Gmbh System for controlling yaw moment based on an estimated coefficient of friction
US5732379A (en) * 1994-11-25 1998-03-24 Itt Automotive Europe Gmbh Brake system for a motor vehicle with yaw moment control
US5774821A (en) * 1994-11-25 1998-06-30 Itt Automotive Europe Gmbh System for driving stability control
US5710704A (en) * 1994-11-25 1998-01-20 Itt Automotive Europe Gmbh System for driving stability control during travel through a curve
US5732377A (en) * 1994-11-25 1998-03-24 Itt Automotive Europe Gmbh Process for controlling driving stability with a yaw rate sensor equipped with two lateral acceleration meters
US5701248A (en) * 1994-11-25 1997-12-23 Itt Automotive Europe Gmbh Process for controlling the driving stability with the king pin inclination difference as the controlled variable
US5694321A (en) * 1994-11-25 1997-12-02 Itt Automotive Europe Gmbh System for integrated driving stability control
US5710705A (en) * 1994-11-25 1998-01-20 Itt Automotive Europe Gmbh Method for determining an additional yawing moment based on side slip angle velocity
US5732378A (en) * 1994-11-25 1998-03-24 Itt Automotive Europe Gmbh Method for determining a wheel brake pressure
DE19515054A1 (de) * 1994-11-25 1996-05-30 Teves Gmbh Alfred Verfahren zur Fahrstabilitätsregelung mit zwei Querbeschleunigungsmesser aufweisendem Gierwinkelgeschwindigkeitssensor
US5696677A (en) * 1995-03-27 1997-12-09 General Motors Corporation Vehicle chassis control
JP3008833B2 (ja) * 1995-10-25 2000-02-14 トヨタ自動車株式会社 車体の横滑り速度推定装置
US5809434A (en) * 1996-04-26 1998-09-15 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for dynamically determically determining an operating state of a motor vehicle
US5904222A (en) * 1996-11-06 1999-05-18 Ford Motor Company Variable assist power steering using vehicle speed and steering pressure
US6073065A (en) * 1998-09-04 2000-06-06 Ford Global Technologies, Inc. Method for detecting a bank angle experienced by a moving vehicle
US6314329B1 (en) * 1998-11-06 2001-11-06 Visteon Global Technologies, Inc. Compensation algorithm for initializing yaw rate sensor's zero point offset
US6202009B1 (en) 1998-12-22 2001-03-13 Ford Global Technologies, Inc. Method for detecting fault of vehicle motion sensors
US6681881B2 (en) * 2000-08-11 2004-01-27 Visteon Global Technologies, Inc. Steer-by-wire system with first and second steering actuators
US7051827B1 (en) 2001-03-13 2006-05-30 Thomas W Cardinal Cruise control safety disengagement system
WO2003072376A2 (en) * 2002-02-21 2003-09-04 Dana Corporation Vehicle dynamics control system
US6988581B2 (en) * 2002-11-14 2006-01-24 Visteonglobal Technologies, Inc. Fuel efficient power steering control system and method
US6775604B2 (en) * 2002-12-11 2004-08-10 Continental Teves, Inc. Steering wheel angle determination
CN101500828A (zh) * 2006-05-09 2009-08-05 洛克希德马丁公司 机动牵引控制***和方法
CA2651252A1 (en) * 2006-05-09 2008-05-08 Lockheed Martin Corporation Mobility traction control system and method
DE102006028411A1 (de) * 2006-06-21 2007-12-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Reifenzustandserkennung
WO2008092003A2 (en) * 2007-01-25 2008-07-31 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle systems control for improving stability
US8589049B2 (en) * 2007-12-03 2013-11-19 Lockheed Martin Corporation GPS-based system and method for controlling vehicle characteristics based on terrain
US8145402B2 (en) * 2007-12-05 2012-03-27 Lockheed Martin Corporation GPS-based traction control system and method using data transmitted between vehicles
EP2135782B1 (de) 2008-06-18 2011-10-05 GM Global Technology Operations LLC Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs an der Stabilitätsgrenze
US8352120B2 (en) * 2009-02-17 2013-01-08 Lockheed Martin Corporation System and method for stability control using GPS data
US8244442B2 (en) * 2009-02-17 2012-08-14 Lockheed Martin Corporation System and method for stability control of vehicle and trailer
US8229639B2 (en) * 2009-02-17 2012-07-24 Lockheed Martin Corporation System and method for stability control
US9964457B2 (en) 2015-07-20 2018-05-08 Honda Motor Co., Ltd. Rotary force diagnostic tools and methods
US10041846B2 (en) 2015-07-20 2018-08-07 Honda Motor Co., Ltd. Rotary force diagnostic tools and methods
GB2565346B (en) * 2017-08-11 2020-02-26 Jaguar Land Rover Ltd Control system for a steer-by-wire steering system
JP7413981B2 (ja) * 2020-11-10 2024-01-16 トヨタ自動車株式会社 車両用表示制御装置、加速度表示方法及びプログラム
CN113665592A (zh) * 2021-09-29 2021-11-19 中国第一汽车股份有限公司 自动驾驶车辆的纵向控制方法、装置、设备及介质

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5938107A (ja) * 1982-08-30 1984-03-01 Komatsu Ltd 車輌用サスペンシヨンのレベリング装置
JPS5973362A (ja) * 1982-10-20 1984-04-25 Nippon Denso Co Ltd パワ−ステアリング装置
JPS59206261A (ja) * 1983-05-10 1984-11-22 Kayaba Ind Co Ltd 四輪操舵機構
US4660853A (en) * 1984-02-21 1987-04-28 Jephcott Edmund F N Vehicle body tilting mechanism
JPS6181870A (ja) * 1984-09-26 1986-04-25 Kayaba Ind Co Ltd 動力操舵制御装置
US4629025A (en) * 1985-01-22 1986-12-16 General Motors Corporation Flow regulated power assist steering system with evasive maneuver capability
JPH0615340B2 (ja) * 1985-12-27 1994-03-02 日産自動車株式会社 操舵反力制御装置
KR900005710B1 (ko) * 1986-04-29 1990-08-06 미쓰비시전기 주식회사 모터구동식 동력조향 제어장치
JPH0825475B2 (ja) * 1986-08-27 1996-03-13 マツダ株式会社 車両の４輪操舵装置
JPH01153316A (ja) * 1987-12-08 1989-06-15 Aisin Seiki Co Ltd 車高調整装置
US4882693A (en) * 1987-12-28 1989-11-21 Ford Motor Company Automotive system for dynamically determining road adhesion
JPH02117467A (ja) * 1988-10-26 1990-05-01 Aisin Aw Co Ltd ステアリングの安全機構
JPH02290783A (ja) * 1989-03-08 1990-11-30 Nissan Motor Co Ltd パワーステアリング装置の操舵力制御装置
JPH02290784A (ja) * 1989-03-08 1990-11-30 Nissan Motor Co Ltd パワーステアリング装置の操舵力制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE69123033D1 (de) 1996-12-12
US5123497A (en) 1992-06-23
EP0492782A2 (de) 1992-07-01
EP0492782B1 (de) 1996-11-06
EP0492782A3 (en) 1993-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69123033T2 (de) Vorrichtung und Methode zur dynamischen Ermittlung der Zentripetalkraft einer Fahrzeugs
DE4019732C2 (de)
DE19643197B4 (de) Vorrichtung zur Regelung einer Fahrzeugbewegung
EP0606345B1 (de) Antriebsanordnung für ein kraftfahrzeug
EP1097069B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen und erkennen der kippgefahr eines fahrzeuges
DE19918597C2 (de) Verfahren zur Reduktion der Kippgefahr von Straßenfahrzeugen
DE60311589T2 (de) Reifenkrafteigenschaften verwendende fahrzeugstabilitätssteuerungsverbesserung
DE3878674T2 (de) System in einem kraftfahrzeug, um auf dynamische weise die strassenadhaesion zu bestimmen.
DE10149190B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Wankregelung für ein Fahrzeug
DE69517221T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Regeln der Dämpfungscharakteristiken von Fahrzeugstossdämpfern
DE10348738B4 (de) Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs
EP1680315B1 (de) An den beladungszustand eines fahrzeugs angepasstes fahrdynamikregelungssystem
DE69025131T2 (de) Vorrichtung zur Aufhängungsregelung
DE102005018069B4 (de) Steuerung für aktive Radlenkung
EP1030798A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur stabilisierung eines fahrzeuges bei kipptendenz
DE102005038390B4 (de) Lenkung eines Fahrzeugs
DE10146725A1 (de) Lenkradbasierte Feststellung einer Radabhebung bei einem Kraftfahrzeug
DE19751839A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Kipptendenz eines Fahrzeuges
DE19904216A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen und Erkennen der Kippgefahr eines Fahrzeuges
DE102004043487B4 (de) Antriebskraftverteilungs- und Steuervorrichtung für ein Fahrzeug
EP0502846B1 (de) Verbundregelsystem für kraftfahrzeuge
DE3885800T2 (de) Steuersystem für ein Fahrzeug mit der Drehzahldifferenz der Räder als Eingangssignal.
DE10348736B4 (de) Steuerungssystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs
DE69908784T2 (de) Fahrzeugaufhängungen
DE102005033995A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Giermomentaktuators in einem Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: FORD-WERKE GMBH, 50735 KOELN, DE

8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)