Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Servolenksystem mit insbesondere
elektromotorischer Momentenunterstützung, wobei die Größe und Richtung des
aufgebrachten Unterstützungsmoments
oder eingestellten sog. Handmoments neben dem vom Fahrer vorgegebenen
Lenkwinkel von verschiedenen fahrdynamischen Zustandsgrößen abhängig ist.
Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 42 39 831 A1 oder die DE 199 51 548 A1 verwiesen.The invention relates to a vehicle power steering system with, in particular, electromotive torque assistance, the size and direction of the applied assist torque or adjusted so-called manual torque being dependent on various driving dynamic state variables in addition to the steering angle predefined by the driver. The technical environment is for example on the DE 42 39 831 A1 or the DE 199 51 548 A1 directed.
Servolenksysteme
für Kraftfahrzeuge
sind in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt. Vermehrt
werden dabei Fahrzeug-Lenksysteme mit elektromotorischer Servounterstützung entwickelt, ferner
hydraulische Lenksysteme mit insbesondere elektromotorischen Lenkmoment-Zusatzaktuatoren im
Lenkstrang, die ebenfalls eine elektromotorische Momentenunterstützung zumindest
im Sinne der vorliegenden Erfindung bereitstellen, indem die Zusatzaktuatoren
an der Lenkhandhabe des Fahrers (d.h. üblicherweise am Lenkrad) ein
für den
Fahrer spürbares
sog. Handmoment anlegen. Dieses Handmoment ist zumeist gegensinnig
zu dem vom Fahrer beim Lenken aufgebrachten Moment, kann aber durchaus,
insbesondere in Verbindung mit sog. Fahrerassistenzsystemen auch
gleichsinnig zum vom Fahrer aufgebrachten Moment sein.Power steering systems
for motor vehicles
are known in a variety of configurations. increased
are thereby developed vehicle steering systems with electric motor power assistance, also
Hydraulic steering systems with particular electromotive steering torque additional actuators in
Lenkstrang, which also has an electromotive torque support at least
in the sense of the present invention by the additional actuators
on the steering handle of the driver (i.e., usually on the steering wheel)
for the
Driver noticeable
create so-called hand moment. This hand momentum is mostly in the opposite direction
to the moment applied by the driver while steering, but
especially in connection with so-called. Driver assistance systems also
be in the same direction as the moment applied by the driver.
Es
hat sich gezeigt, dass u.a. aufgrund der relativ hohen Reibung und
mechanischen Trägheit solcher
Lenksysteme mit elektromotorischer Momentenunterstützung beim
Fahren am oder im fahrdynamischen Grenzbereich insbesondere auf
Fahrbahnen mit niedrigen Reibbeiwerten ein Erreichen der Grenze
der übertragbaren
Reifenkräfte
für den
Fahrer als sog. Handmoment an seinem Lenkrad nicht wie gewünscht spürbar ist
bzw. dass sich erforderliche Lenkkorrekturen für das Abfangen eines instabilen
Fahrzeugs nicht mit der gewünschten
Leichtgängigkeit
der Lenkung durchführen
lassen. Außerdem verfälschen Lenkeingriffe,
die für
einen gewünschten aktiven
Lenkungsrücklauf
z. B. beim Abbiegen durch die hohe Lenkungsreibung oder aufgrund
von Ungenauigkeiten in der Achskinematik erforderlich sind, die
Lenkungsrückmeldung
beim Fahren am oder im fahrdynamischen Grenzbereich. So ist bei
Einsatz bekannter elektromotorischer Servosysteme eine grundsätzlich gewünschte und
bei üblichen
hydraulischen Servolenksystemen vorhandene Selbststabilisierung
des Fahrzeugs beim Abfangen aus einem übersteuernden Fahrzustand nur
eingeschränkt
vorhanden.It
has shown that u.a. due to the relatively high friction and
mechanical inertia such
Steering systems with electromotive torque assistance during
Driving on or in the driving dynamic border area in particular on
Lanes with low coefficients of friction reaching the limit
the transferable
tire forces
for the
Driver as so-called. Hand torque on his steering wheel is not felt as desired
or that necessary steering corrections for the interception of an unstable
Vehicle not with the desired
ease
to do the steering
to let. In addition, steering interventions distort
the for
a desired active one
Steering return
z. B. when turning by the high steering friction or due
of inaccuracies in the axle kinematics are required, the
Steering feedback
when driving on or in the dynamic driving limit. So is at
Use of known electric motor servo systems a fundamentally desired and
at usual
hydraulic power steering systems existing self-stabilization
of the vehicle when intercepting from an oversteering driving condition only
limited
available.
Bei
Lenksystemen, bei denen nicht explizit ein Unterstützungsmoment
ermittelt und eingeleitet wird, sondern quasi direkt ein hinsichtlich
der Größe und Richtung
vom Fahrzustand abhängiges
sog. Handmoment an das Lenkrad (der dgl.) des Fahrers angelegt wird,
und somit als auch sog. Lenkmoment abhängig von bislang bekannten
Zustandsgrößen als Soll-Lenkmoment vorgegeben
und durch ein insbesondere elektromotorisches Servo-Lenksystem oder einen
beliebig gearteten Zusatz-Aktuator eingeregelt wird, kann jedenfalls
bei den derzeitigen bekannten und untersuchten Systemen beim Fahren
am bzw. im fahrdynamischen Grenzbereich sowohl stationär als auch
dynamisch eine gewünschte
Lenkradmoment-Sollvorgabe-Charakteristik
bzw. Handmoment-Sollvorgabe-Charakteristik nicht erzielt werden.at
Steering systems where not explicitly a supportive moment
is determined and initiated, but almost directly in terms of
the size and direction
depending on the driving condition
so-called hand moment is applied to the steering wheel (the like) of the driver,
and thus as well as so-called. Steering torque depends on previously known
State variables specified as desired steering torque
and by a particular electromotive servo steering system or a
In any case, any additional actuator can be adjusted
in the current known and studied systems while driving
at or in the dynamic driving limit both stationary and
dynamically a desired one
Steering wheel torque setpoint default characteristics
or manual torque setpoint characteristic can not be achieved.
Eine
Abhilfemaßnahme
für diese
geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden
Erfindung.A
Countermeasure
for this
To illustrate the problem described is the task of the present
Invention.
Die
Lösung
dieser Aufgabe ist für
ein Fzg.-Servolenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch
gekennzeichnet, dass die Größe des gleichsinnig
zum vom Fahrer vorgegebenen Moment aufgebrachten Unterstützungsmoments
oder des eingestellten Handmoments von der Abweichung zwischen der
gemessenen und einer modellbasierten Gierrate und Querbeschleunigung
oder von mit diesen Größen vergleichbaren
Größen abhängig ist,
derart, dass mit zunehmenden Abweichungen ein höheres Unterstützungsmoment
oder ein für
den Fahrer leichteres oder geringeres Handmoment aufgebracht wird.
Diese beiden Alternativen haben einheitlich zur Folge, dass der
Fahrer das Lenkrad (oder dgl.) leichter verdrehen kann bzw. einen
geringeren Widerstand verspürt,
wenn höhere Abweichungen
sowohl für
die Gierrate als auch für die
Querbescheunigung (oder zweier mit diesen Größen vergleichbaren Größen) zwischen
den gemessenen Ist-Werten und den anhand eines Modells ermittelten
Sollwerten vorliegen, was ein Indiz für das Erreichen des fahrdynamischen
Grenzbereichs ist.The
solution
this task is for
a vehicle power steering system according to the preamble of claim 1 thereby
characterized in that the size of the same direction
to the torque given by the driver torque applied
or the set hand torque of the deviation between the
measured and a model-based yaw rate and lateral acceleration
or of comparable sizes
Sizes is dependent,
such that with increasing deviations a higher moment of support
or one for
the driver is applied lighter or lesser hand moment.
These two alternatives have the same result that the
Driver can turn the steering wheel (or the like.) Easier or one
felt less resistance,
if higher deviations
as well as
the yaw rate as well as for the
Transverse slope (or two sizes comparable to these sizes) between
the measured actual values and those determined on the basis of a model
Setpoints are present, which is an indication of the achievement of the driving dynamics
Limit is.
Vorgeschlagen
wird somit, ein mathematisches Fahrzeugmodell, vorzugsweise ein
lineares Fahrzeugmodell, zugrunde zu legen, welches beim Fahren
auf einer Oberfläche
bzw. Fahrbahn mit relativ hohen Reibbeiwerten und insbesondere unterhalb des
fahrdynamischen Grenzbereichs (d.h. im linearen Bereich) vorzugsweise
stationär
sowie dynamisch möglichst
geringe Abweichungen zur im jeweiligen Fahrzustand gemessenen Gierrate
und Querbeschleunigung des Fahrzeugs aufweist. Wenn dann im realen
Fahrbetrieb unter Zugrundelegung dieses Fahrzeugmodells nennenswerte
Abweichungen zwischen den modellbasierten Werten für die Gierrate und
die Querbeschleunigung des Fahrzeugs und den tatsächlich am
Fahrzeug gemessenen Werten für diese
Größen festgestellt
werden, so ist dies ein Hinweis auf die Annäherung an das Fahren im oder
am fahrdynamischen Grenzbereich, nämlich an den Bereich der maximal übertragbaren
Reifenkräfte.
In Abhängigkeit
von der Größe der Differenz
zwischen den modellbasierten Werten und den gemessenen Werten für die Gierrate
und die Querbeschleunigung wird dann erfindungsgemäß die Lenkunterstützung erhöht, d.h.
ein entsprechend höheres
Unterstützungsmoment
aufgebracht bzw. ein für
den Fahrer leichteres Handmoment angelegt, was bedeutet, dass dem von
ihm selbst mit seinem Lenkwunsch aufgebrachten Lenkmoment ein geringeres
Handmoment entgegengesetzt wird. Die damit für den Fahrer spürbare Leichtigkeit
der Lenkbetätigung
gibt ihm dann den gewünschten
Hinweis, nämlich
dass sich das Fahrzeug nahe des fahrdynamischen Grenzbereichs bewegt.
Dabei sei darauf hingewiesen, dass anstelle der Gierrate und der
Querbeschleunigung auch vergleichbare fahrdynamische Größen mit
vergleichbarer Aussagekraft gewählt
werden können;
in der heutigen Praxis ist jedoch diesen beiden Größen aufgrund
von deren einfacher und genauer Messbarkeit der Vorzug zu geben.It is therefore proposed to use a mathematical vehicle model, preferably a linear vehicle model, which, when traveling on a surface or roadway with relatively high coefficients of friction and, in particular, below the driving-dynamic limit range (ie in the linear range), preferably stationary and dynamic deviations as small as possible having in the respective driving condition measured yaw rate and lateral acceleration of the vehicle. If, in real driving operation, significant differences between the model-based values for the yaw rate and the lateral acceleration of the vehicle and the values actually measured on the vehicle for these variables are determined on the basis of this vehicle model, this is an indication of the approach to driving in or on Dynamic driving limit, namely to the range of maximum transferable tire forces. Depending on the size of the difference between the model-based values and the measured who For the yaw rate and the lateral acceleration, the steering assistance is then according to the invention increases, ie applied a correspondingly higher support torque or applied for the driver easier hand torque, which means that the self-imposed by his steering request steering torque, a lesser hand moment is opposed. The thus noticeable for the driver ease of steering operation then gives him the desired indication, namely that the vehicle is moving near the dynamic driving limit range. It should be noted that instead of the yaw rate and the lateral acceleration and comparable driving dynamics variables can be selected with comparable significance; However, in today's practice, these two sizes are preferable because of their easier and more accurate measurability.
Das
genannte höhere
oder größere Unterstützungsmoment
bzw. das für
den Fahrer leichtere oder geringere Handmoment kann direkt oder
auch quasi indirekt aufgebracht werden, indem der dem Fachmann bekannte
aktive Lenkungsrücklauf
gesamthaft oder in Teilfunktionen herabgesetzt bzw. derart verändert wird,
dass sich die gewünschte Lenkmoment-Charakteristik
beim Fahren am bzw. im Grenzbereich sowohl stationär als auch
dynamisch einstellt.The
called higher
or greater support moment
or for
The driver can use lighter or lesser hand momentum directly or
also be applied quasi indirectly, by the skilled person known
active steering return
reduced or changed in whole or in part functions,
that the desired steering torque characteristic
when driving at or in the border area both stationary and
set dynamically.
Um
zu verhindern, dass in bestimmten (extremen) Fahrsituationen oder
Fahrzuständen
diese vorgeschlagenen Eingriffe bzw. Beeinflussungen des aufgebrachten
Unterstützungsmoments
zu unerwünschten
Instabilitäten
im Fzg.-Lenksystem führen, kann
diese hiermit vorgeschlagene Funktion in Abhängigkeit von entsprechenden
Eingangsgrößen teilweise
oder vollständig
deaktiviert werden. Beispielshalber genannt seien hierfür bestimmte Bereiche
des möglichen
Lenkwinkels, insbesondere in der Nähe des jeweiligen Lenkungs-Endanschlags.
Ein weiteres Beispiel für
solche Fahrzustände
können
gewisse Fahrgeschwindigkeits-Bereiche, insbesondere solche mit niedrigen
Geschwindigkeiten, sein.Around
to prevent being in certain (extreme) driving situations or
driving conditions
These proposed interventions or influences of the applied
support Moments
too unwanted
instabilities
in the vehicle steering system can
this function thus proposed as a function of corresponding
Input variables partly
or completely
be deactivated. By way of example, certain areas may be mentioned for this purpose
of the possible
Steering angle, especially near the respective steering end stop.
Another example of
such driving conditions
can
certain driving speed ranges, especially those with low
Speeds, be.
Grundsätzlich wird
somit vorgeschlagen, ein Unterstützungs-Lenkmoment
oder ein sog. Handmoment, das abhängig von verschiedenen Eingangsgrößen als
Soll-Lenkmoment vorgegeben und durch ein vorzugsweise elektromotorisches
Servo-Lenksystem oder einen beliebig gearteten (Zusatz)-Aktuator eingeregelt
wird, gesamthaft oder in Form von Teilfunktionen, welche das Soll-Lenkmoment
erzeugen, über
eine Differenz-Gierrate und Differenz-Querbeschleunigung (Differenz
= Abweichung zwischen modellbasierten und gemessenen Werten) derart
zu verändern,
dass bei Fahrt am oder im fahrdynamischen Grenzbereich eine entsprechende
Lenkungsrückmeldung
in Form einer spürbaren
Lenkungs-Leichtgängigkeit
erzeugt wird, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus Details
abweichend von obigen Erläuterungen
gestaltet sein können,
ohne den Inhalt der Patentansprüche
zu verlassen.Basically
thus proposed, a support steering torque
or a so-called hand moment, which depends on different input variables as
Specified steering torque and by a preferably electromotive
Servo steering system or an arbitrary type (additional) -Aktuator adjusted
is, in whole or in the form of sub-functions, which the target steering torque
generate, over
a difference yaw rate and differential lateral acceleration (difference
= Deviation between model-based and measured values) in such a way
to change,
that when driving on or in the driving dynamic border area a corresponding
Steering feedback
in the form of a noticeable
Steering ease
is generated, it should be noted that certainly details
deviating from the above explanations
can be designed
without the content of the claims
to leave.