DE10354663A1

DE10354663A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Integration von variabler Lenkübersetzung und stabilisierendem Lenkeingriff

Info

Publication number: DE10354663A1
Application number: DE2003154663
Authority: DE
Inventors: Sylvia Futterer; Armin Verhagen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-22
Filing date: 2003-11-22
Publication date: 2005-06-16
Also published as: JP4660167B2; FR2862594B1; FR2862594A1; JP2005153867A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer variablen Lenkübersetzung in einem Kraftfahrzeug, bei dem sich die Lenkübersetzung innerhalb eines vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs abhängig von der Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ändert. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass bei Vorliegen eines mit einer Geschwindigkeitsänderung verbundenen fahrstabilitätskritischen Fahrmanövers sowie einer Fahrzeuglängsgeschwindigkeit innerhalb des vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs die Lenkübersetzung auf dem zum Festhaltezeitpunkt der Lenkübersetzung vorliegenden Momentanwert festgehalten wird.

Description

Mit Hilfe von Aktivlenkungen wie beispielsweise einer Überlagerungslenkung oder einem „steer-by-wire"-System können zusätzlich zur Fahrerlenkung aktive Lenkeingriffe durchgeführt werden. Diese aktiven Lenkeingriffe lassen sich in zwei Klassen gliedern:

1. Assistenzfunktionen mit einer variablen Lenkübersetzung und/oder Lenkvorhalt zur Erhöhung des Lenkkomforts für den Fahrer.
2. Stabilisierungsfunktionen, bei denen sowohl bei dynamischen Manövern als auch bei Bremsmanövern der vom Fahrer über das Lenkrad vorgegebene Lenkwinkel so korrigiert wird, dass der Fahrer nicht beim Stabilisieren des Fahrzeugs überfordert wird.

Unter dem Begriff des Lenkvorhalts wird dabei verstanden, dass die Änderungsgeschwindigkeit des Lenkradwinkels in den Radlenkwinkel eingeht. Dies erfolgt insbesondere durch einen additiven Zusatzterm. Das ist auch anschaulich dadurch verständlich, dass ein sehr schnelles Drehen des Lenkrads durch den Fahrers üblicherweise einen besonders großen Lenkwunsch des Fahrers repräsentiert. In diesem Fall wird dem Radlenkwinkel ein von der Änderungsgeschwindigkeit des Lenkradwinkels abhängiger Zusatzterm überlagert.

Aus der DE 101 09 491 A1 sind ein Verfahren und Computerprogramm zum Betrieb einer Fahrzeuglenkung bekannt. Dabei wird die Lenkübersetzung abhängig von einem Fahrzustand des Fahrzeugs verändert. Um die Sicherheit im Betrieb der Fahrzeuglenkung zu erhöhen wird vorgeschlagen, dass die Geschwindigkeit, mit der sich die Lenkübersetzung ändern kann, begrenzt wird.

Aus der DE 196 45 646 C1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Lenkwinkels eines Fahrzeugs bekannt, welche ein Bedienelement beinhaltet, durch dessen Betätigung der Lenkwinkel in Abhängigkeit von der zugehörigen Bedienelement-Betätigungsgröße einstellbar ist. Dabei erfolgt die Lenkwinkeleinstellung in Abhängigkeit von der Bedienelement-Betätigungsgröße mit einer fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Lenkübersetzung, die in einem unteren Geschwindigkeitsbereich konstant ist, in einem mittleren Geschwindigkeitsbereich mit mindestens linearem Grad und in einem oberen Geschwindigkeitsbereich mit höchstens linearem Grad ansteigt.

Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche sind der DE 196 45 646 C1 entnommen.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer variablen Lenkübersetzung in einem Kraftfahrzeug, bei dem sich die Lenkübersetzung innerhalb eines vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs abhängig von der Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ändert.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass bei Vorliegen eines mit einer Geschwindigkeitsänderung verbundenen kritischen Fahrmanövers (insbesondere eines fahrstabilitätskritischen Fahrmanövers) sowie einer Fahrzeuglängsgeschwindigkeit innerhalb des vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs die Lenkübersetzung auf dem zum Festhaltezeitpunkt der Lenkübersetzung vorliegenden Momentanwert festgehalten wird. Damit wird eine durch eine Änderung der Lenkübersetzung hervorgerufene Fahrerirritation während eines kritischen Fahrmanövers vermieden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem kritischen Fahrmanöver um eine Bremsung mit starker Fahrzeugverzögerung handelt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bremsung die Fahrzeugverzögerung einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung auf dem Momentanwert solange festgehalten wird, bis

– das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist oder
– die Längsgeschwindigkeit wieder denjenigen Wert erreicht hat, bei welchem der Wert der Lenkübersetzung festgehalten wurde.

Damit wird sichergestellt, dass das kritische Fahrmanöver bei Freigabe der Lenkübersetzung abgeschlossen ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung

– auf dem Momentanwert solange festgehalten wird, bis das kritische Fahrmanöver beendet ist und
– dann auf den der aktuellen Längsgeschwindigkeit entsprechenden Wert zurückgestellt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zurückstellung auf den der aktuellen Längsgeschwindigkeit entsprechenden Wert durch einen innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls erfolgenden Angleichvorgang erfolgt. Damit wird eine abrupte Änderung des Lenkübersetzung vermieden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Lenkübersetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung

– auf dem Momentanwert solange festgehalten wird, bis die Längsgeschwindigkeit einen unteren Grenzwert erreicht hat und
– dann auf den der aktuellen Längsgeschwindigkeit entsprechenden Wert zurückgestellt wird.

Die Vorrichtung zur Steuerung einer variablen Lenkübersetzung in einem Kraftfahrzeug umfasst Lenkübersetzungsmittel, durch welche innerhalb eines vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs eine von der Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängige Lenkübersetzung eingestellt wird. Der Kern der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass bei Vorliegen eines mit einer Geschwindigkeitsänderung verbundenen kritischen Fahrmanövers sowie einer Fahrzeuglängsgeschwindigkeit innerhalb des vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs die Lenkübersetzung auf dem zum Festhaltezeitpunkt der Lenkübersetzung vorliegenden Momentanwert festgehalten wird.

Der vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens äußern sich selbstverständlich auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt.

Die Zeichnung besteht aus 1.
In 1 ist der Ablauf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Ausführungsbeispiel
Insbesondere bei Bremsmanövern mit starker Verzögerung und hohem Geschwindigkeitsunterschied zwischen Bremsbeginn und Bremsende kann sich die Assistenzfunktion „variable Lenkübersetzung" auf die Stabilisierungsfunktion störend auswirken. Bei Bremsmanövern mit hoher Verzögerung (z.B. bei Bremsungen mit Eingriff eines Antiblockier- oder eines Fahrdynamikregelungssystems) wird der Fahrer, der sich angespannt mit der aktuellen Situation befasst, durch eine von der Fahrgeschwindigkeit abhängige Lenkübersetzung irritiert. Ein für den Fahrer konstanter Lenkradwinkel wird je nach Restgeschwindigkeit während der Bremsung in einen anderen Radwinkel übersetzt.
Stellt der Fahrer z.B. zu Beginn der Bremsung mit dem Lenkrad einen kleinen korrigierenden Lenkradwinkel ein, so führt dieser zu einem kleineren Radlenkwinkel, als wenn er den gleichen Eingriff später bei einer geringeren Geschwindigkeit wiederholt. Auch wenn der Fahrer den korrigierenden Lenkradwinkel während der Bremsung konstant hält, vergrößert sich der Radlenkwinkel mit abnehmender Geschwindigkeit (da sich mit abnehmender Geschwindigkeit die Lenkübersetzung vergrößert). Aus Sicht des Systems stellt der Fahrer dann einen zu großen Radlenkwinkel ein, welcher im Extremfall sogar zur Bildung einer Fahrzeugschwingung um die Hochachse des Fahrzeugs führen kann.
Durch die Erfindung wird verhindert, dass während der Durchführung einer Stabilisierungsfunktion während eines Bremsmanövers eine Assistenzfunktion indirekt über den Fahrer stören oder behindern kann. Insbesondere wird vermieden, dass der Fahrer während eines kritischen Bremsmanövers durch eine sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändernde Lenkübersetzung gestört wird. Der Fahrer kann bis zum Ende der Bremsung davon ausgehen, dass sein eingestellter Lenkradwinkel immer den gleichen Radeinschlag zur Folge hat. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Verstellbereich der variablen Lenkübersetzung durchlaufen würde. Dieses Konstanthalten der Lenkübersetzung bei Stabilisierungseingriffen führt für den Fahrer zu einer für ihn wichtigen Reproduzierbarkeit seiner Lenkradbewegungen.
Deshalb wird in einer Ausführungsform der Erfindung die bei Beginn einer Bremsung mit starker Verzögerung (insbesondere Notbremsung mit fahrerunabhängigem Eingriff eines Antiblockier- oder Fahrdynamikregelungssystems und eventuell unterschiedlichen Reibwerten auf der linken und rechten Fahrzeugseite) vorhandene Lenkübersetzung solange konstant gehalten („eingefroren") bis

– das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist oder
– das Fahrzeug die ursprüngliche Geschwindigkeit erreicht hat, bei der die Lenkübersetzung eingefroren wurde.

Alternativ kann man nach einer Teilbremsung (d.h. Bremsung nicht bis zum Fahrzeugstillstand) die variable Lenkübersetzung rampengeführt wieder auf den aktuellen (d.h. zur aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit passenden) Wert zurückführen. Ein direktes Freischalten der variablen Lenkübersetzung ohne Fahrzeugstillstand oder Erreichen der alten Geschwindigkeit würde zu einer schlagartigen Lenkübersetzungsänderung führen, die den Fahrer überrascht. Besonders bei Kurvenfahrten führt eine schlagartige Lenkübersetzungsänderung zu einer abrupten Änderung des Radlenkwinkels. Die dadurch entstehende plötzliche Änderung des gefahrenen Kurvenradius bei konstant gehaltenem Lenkrad könnte zu gefährlichen Situationen, insbesondere zum Schleudern des Fahrzeugs führen.
Der Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 1 dargestellt. Nach dem Start in Block 100 wird in Block 101 abgefragt, ob eine fahrdynamisch kritische Situation vorliegt. Alternativ kann in Block 101 auch abgefragt werden, ob die Fahrzeuglängsverzögerung einen Grenzwert überschreitet (d.h. ob eine starke Bremsung vorliegt). Lautet die Antwort in Block 101 „nein" (in 1 mit „n" gekennzeichnet), dann wird zu Block 100 zurückverzweigt. Ist die in Block 101 abgefragte Bedingung dagegen erfüllt (in 1 mit „y" gekennzeichnet, es liegt eine z.B. fahrdynamische kritische Situation vor), dann wird in Block 102 anschließend die momentan vorliegende Lenkübersetzung festgehalten bzw. eingefroren. Anschließend wird in Block 103 abgefragt, ob die fahrdynamisch kritische Situation beendet ist. Lautet die Antwort „nein", dann wird zum Eingang von Block 103 zurückverzweigt. Lautet die Antwort dagegen , ja", dann wird in Block 104 die Festhaltung der Lenkübersetzung aufgehoben. Da zu diesem Zeitpunkt üblicherweise eine andere Fahrzeuggeschwindigkeit vorliegt, wird anschließend in Block 105 die eingefrorene Lenkübersetzung über einen zeitlich sich (z.B. über ein vorgegebenes Zeitintervall) ausdehnenden Angleichsvorgang an die der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit zugehörige Lenkübersetzung überführt.
Alternativ kann in weiteren Ausführungsbeispielen

– in Block 101 abgefragt werden, ob eine starke Bremsung vorliegt und in Block 103 abgefragt werden, ob das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist oder
– in Block 101 abgefragt werden, ob eine starke Bremsung vorliegt und in Block 103 abgefragt werden, ob die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit wieder denjenigen Wert erreicht hat, welcher zu Beginn der starken Bremsung vorlag.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer variablen Lenkübersetzung in einem Kraftfahrzeug, – bei dem sich die Lenkübersetzung innerhalb eines vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs abhängig von der Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ändert, dadurch gekennzeichnet, dass – bei Vorliegen eines mit einer Geschwindigkeitsänderung verbundenen fahrstabilitätskritischen Fahrmanövers (101) sowie einer Fahrzeuglängsgeschwindigkeit innerhalb des vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs die Lenkübersetzung auf dem zum Festhaltezeitpunkt der Lenkübersetzung vorliegenden Momentanwert festgehalten wird (102).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem kritischen Fahrmanöver (101) um eine Bremsung mit starker Fahrzeugverzögerung handelt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bremsung die Fahrzeugverzögerung einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung auf dem Momentanwert solange festgehalten wird (103), bis – das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist oder – die Längsgeschwindigkeit wieder denjenigen Wert erreicht hat, bei welchem der Wert der Lenkübersetzung festgehalten wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung – auf dem Momentanwert solange festgehalten wird, bis das fahrstabilitätskritische Fahrmanöver beendet ist (103) und – dann auf den der aktuellen Längsgeschwindigkeit entsprechenden Wert zurückgestellt wird (105).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zurückstellung auf den der aktuellen Längsgeschwindigkeit entsprechenden Wert durch einen innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls erfolgenden Angleichvorgang erfolgt (105).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung – auf dem Momentanwert solange festgehalten wird (102), bis die Längsgeschwindigkeit einen unteren Grenzwert erreicht hat (103) und – dann auf den der aktuellen Längsgeschwindigkeit entsprechenden Wert zurückgestellt wird (105).
Vorrichtung zur Steuerung einer variablen Lenkübersetzung in einem Kraftfahrzeug, welche – Lenkübersetzungsmittel enthält, durch welche innerhalb eines vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs eine von der Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängige Lenkübersetzung eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines mit einer Geschwindigkeitsänderung verbundenen fahrstabilitätskritischen Fahrmanövers sowie einer Fahrzeuglängsgeschwindigkeit innerhalb des vorgegebenen Längsgeschwindigkeitsbereichs die Lenkübersetzung auf dem zum Festhaltezeitpunkt der Lenkübersetzung vorliegenden Momentanwert festgehalten wird.