用於影響機動車彎道行駛行為的設備和方法以及機動車的製作方法

2023-10-21 07:16:02 1

專利名稱：用於影響機動車彎道行駛行為的設備和方法以及機動車的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於影響機動車彎道行駛行為/行駛性能(Fahrverhalten)的方法和設備。本發明還涉及一種具有所述設備的機動車。
背景技術：
概念「主動車身控制系統(ABC) 」對於具有主動懸架系統或穩定器的機動車是已知的，該主動懸架系統或穩定器的可控的底盤性能實現了有針對性地補償俯仰和側傾/搖擺(Wank)運動。通常，為此能夠以電液方式調整每個車輪的豎直位置。由此，可以特別是在彎道行駛時改善機動車的行駛特性，例如通過使機動車主動向彎道偏斜。由EP 2 233 332A2已知一種用於控制主動懸架系統的執行裝置的方法，藉助該方法可以有針對性地影響機動車的側傾運動。決定各個車輪的車輪豎直位置的各個執行裝置被如此控制，使得產生車輛的朝向彎道內側的側傾運動。在部分自動或全自動的車輛導向的情況下，作用到車輛乘員上的橫向力自動減小，從而產生舒適的行駛感覺。在這裡，藉助在自動行駛中的路段預測可以預先計算出橫向加速度並且相應地匹配車輛的側傾運動。由DE 10 2006 033 635A1已知一種用於在考慮車輛橫向動力學的情況下使車輛穩定的方法。由駕駛員的願望得出影響車輛橫向動力學的理論值，由該理論值與對應的狀態值的比較計算出一調節值並且將該調節值分派給車輛中的至少一個執行裝置。該調節值是一能在車輛的疊加傳動裝置中產生的疊加轉向角，其中，採用車輛的橫向速度作為狀態值。不進行主動的側傾。DE 10 2008 041 417A1描述了一種具有伺服馬達的電伺服轉向裝置，其中，伺服馬達由控制和調節裝置來控制。該控制和調節裝置也控制用於車輛的側傾穩定系統的電執行裝置。由DE 101 41 273A1已知一種用於提高車輛中的行駛穩定性的方法，該方法通過對車輛的調節幹預來實現用於抵抗車輛不穩定的橫擺力矩。調節幹預的尺度取決於調節器指令，該調節器指令根據車輛重力加速度和車速之商與實際出現的橫擺率/橫擺角速度之間的差來確定。並不有針對性地引起側傾運動。DE 40 31 317A1描述了一種用於通過影響機動車的轉向系統來改善機動車的側傾動力學的系統。其目標在於對側傾運動進行優化的緩衝和側傾動力學的改善。在彎道行駛時的側傾運動具有這樣的缺點，S卩，其通常反作用於機動車的彎道行駛行為。特別是在由EP 2 233 332A2已知的主動側傾中，機動車的車橋在不利的工況下運行，從而得到機動車的向內偏轉的彎道行駛行為，該彎道行駛行為通常必須通過車輛駕駛員的人為轉向運動來補償。

發明內容
本發明的目的在於，提供如下的方法和設備其能夠改善機動車乘員的行駛舒適性並且在彎道行駛時實現自然的機動車轉向行為。
該目的通過一種具有權利要求I的特徵的方法、一種具有權利要求10的特徵的設備以及一種具有權利要求11的特徵的機動車來實現。利用按照本發明的方法能夠影響機動車的彎道行駛行為。該方法包括以下方法步驟a)確定機動車的橫向加速度。該(橫向加速度的)確定例如通過以測量技術檢測當前或瞬時出現的橫向加速度來實現。也可以規定，預先確定在一未來時刻的機動車橫向加速度。這一點例如可以藉助於適合的車輛模型通過計算和/或依照所提供的路段預測來實現。也可以藉助現有的數據來估計預期的橫向加速度。b)根據在步驟a)中確定的橫向加速度來確定機動車的理論橫向傾斜度/期望橫向傾斜度。橫向傾斜特別是可理解成機動車繞其側傾軸線的轉動。這樣的也稱為「側傾」的轉動運動特別是在機動車的彎道行駛中出現，在該轉動運動中基於離心力的橫向加速度引起機動車的轉動或傾斜。理論橫向傾斜度特別是可以如此確定，即在機動車繞側傾軸線 轉動時使機動車乘員體驗到特別舒服的、基本上不感覺幹擾的行駛感受。特別是當作用於乘員的、在主觀上被感覺出的橫向加速度被至少部分地補償時，便實現這種情況。特別是也可以還確定理論橫向傾斜度變化。這一點可以根據在步驟a)中確定的橫向加速度來實現。在沒有橫向加速度作用在機動車上時，該機動車特別是具有O度的橫向傾角。而如果在機動車上出現橫向加速度，則該橫向傾角不同於O度。理論橫向傾斜度特別是可以與橫向加速度相關。這種函數關係例如可以通過所儲存的特性曲線或數學式給出。c)對機動車的主動底盤系統的至少一個執行裝置進行調節，使得機動車處於在步驟b)中得出的理論橫向傾斜度下。主動底盤系統的執行裝置特別是可以是電液式的調節裝置，該調節裝置作用在機動車的各個車輪上並且控制各個車輪的豎直位置。主動底盤系統可以是主動懸架系統，例如主動車身控制系統和/或具有主動穩定器的系統。相應車輪的各個執行裝置特別是被如此控制，即，僅使確定的車輪抬升或降低，從而得到機動車的規定的理論橫向傾斜度。d)對至少一個對機動車的轉向裝置實施轉向幹預的執行器進行這樣的調節，從而至少部分地補償由對主動底盤系統的所述至少一個執行裝置的調節引起的機動車橫擺運動。通過在步驟c)中對所述至少一個執行器的調節必要時可以不僅影響機動車的側傾、而且影響機動車的彎道行駛行為。於是通過對所述至少一個對轉向裝置實施幹預的執行器進行的調節可以實現，使得所述對彎道行駛行為的影響得到至少部分的、特別是完全的補償。利用所述方法可以實現，使機動車主動地向所行駛的彎道中傾斜。由此可以使不舒服地作用到車輛乘員上的橫向加速度降低。在主觀上顯著提高行駛舒適性。此外可以確保，在彎道行駛時得到慣常的或幾乎不變的機動車轉向行為。於是，主動引起的機動車側傾不導致機動車的彎道行駛行為改變或者僅使之不明顯地改變，因而不需要由車輛駕駛員進行反控制或者僅需要其進行不明顯的反控制。特別是機動車的慣常轉向行為幾乎保持不變。行駛舒適性和行駛安全性得以提高並且車輛駕駛員通過方向盤得到其熟悉的觸覺反饋。優選地，在步驟d)中，通過對所述至少一個對機動車的轉向裝置實施幹預的執行器進行的調節，使得第一轉向角被這樣地疊加一疊加轉向角，從而使通過合成的轉向角引起的、機動車行駛曲線的曲線半徑基本上與在不對主動底盤系統的所述至少一個執行裝置進行調節的情況下 在所述第一轉向角下得到的機動車行駛曲線的曲線半徑相當。亦即通過轉向執行器主動地幹預機動車的轉向運動。在這裡可以使用通常本就存在的機動車轉向系統並且可以僅補充以用於主動轉向幹預的附加執行器。在彎道行駛時通過主動側傾引起的機動車附加橫擺運動便不必再由車輛駕駛員通過手動反轉向來平衡，而是通過轉向執行器自動地進行該幹預。於是使車輛駕駛員得到其熟悉的、機動車在彎道行駛時的轉向行為。不必再進行感覺為幹擾的並且妨礙交通安全性的手動反轉向。被疊加了疊加轉向角的第一轉向角在這裡可以至少部分地由車輛駕駛員手動地規定。替代地或附加地可以規定，該第一轉向角由用於部分自動地對車輛進行導向的裝置、特別是車轍保持輔助裝置(Spurhalteunterstuetzungsvorrichtung)來規定。也可以設有自主的或全自動的車輛導向系統，在該系統中車輛駕駛員不再主動地幹預車輛轉向。但當轉向角至少部分地由車輛駕駛員規定時，亦即機動車被手動地轉向到彎道中時，本發明便是特別有利的。在部分自動的車輛導向系統、例如構成航向控制系統的車輛導向系統的範圍內，多個與行駛有關的操作過程不再通過車輛駕駛員本身、而是通過機動車的系統來執行。這些系統例如可以修正性地作用於由車輛駕駛員引起的轉向過程並且對緊急的情形進行幹預。優選地，在步驟d)中對所述至少一個對機動車的轉向裝置實施幹預的執行器的調節根據所確定的理論橫向傾斜度和/或根據在步驟c)中調節出的橫向傾斜度來進行。可以為每個規定的理論橫向傾斜度設有一個合適的轉向執行器調節(值)，通過該轉向執行器調節(值)可以儘可能好地補償不希望的機動車彎道行駛行為。這種函數關係在橫擺運動補償中保證了非常好的結果。優選地，通過所述至少一個對機動車的轉向裝置實施幹預的執行器實現，調節出疊加轉向角。優選規定，疊加轉向角通過數學函數和/或特性曲線由理論橫向傾斜度或所調節出的橫向傾斜度得出。特別是函數關係可以這樣確定，使得由主動底盤系統的所述至少一個執行裝置引起的機動車附加橫擺角被反向的疊加轉向角至少部分地補償。適宜地，可以為所有可能的、可主動調節的側傾角或橫向傾角規定適合的、補償的疊加轉向角。因此在許多可想到的彎道走向中都能確保非常好的補償。優選地，在步驟a)中通過用於自動路段預測的裝置來確定機動車的未來的橫向加速度，在步驟b)中通過所述用於自動路段預測的裝置來確定機動車的理論橫向傾斜度。對於自動路段預測可以考慮不同的輸入參數。例如可以根據機動車的瞬時速度和當前的轉向輸入角來確定相應的橫向加速度。也可以存在地圖數據，從這些地圖數據得出行車道走勢。例如可以通過衛星信號傳感器(例如GPS(全球定位系統)傳感器)得出瞬時的車輛位置並且基於地圖材料確定在車輛前方區域內存在的彎道上的、預期的橫向加速度。也可以將由環境傳感器(例如攝像機、超聲傳感器等)獲得的數據用於路段預測。關於行車道斜度(Fahrbahnneigung)的數據可以是得出預期的橫向加速度的重要輸入參數。利用這樣的用於自動路段預測的裝置，能夠不是僅對當前首先測量出的橫向加速度做出反應地調節出機動車橫向傾斜度，而是能夠在其出現之前便得出預期的橫向加速度。這樣便能使橫向傾斜度快速、無時間延遲地最佳地匹配於相應的條件。由此能夠使橫向傾斜度的調節以及轉向執行器的幹預更流暢、更連貫，從而使機動車乘員的行駛舒適性進一步提高。優選地，在步驟a)中也可以採用至少一個傳感器的信號來確定橫向加速度。傳感器特別是可以是測量相應的瞬時橫向加速度的加速度傳感器(g-傳感器)。這樣的傳感器允許特別精確地確定相應的橫向加速度。特別優選的是，在步驟c)中將所述至少一個執行裝置用於在主動懸架系統或在主動的穩定器中影響機動車的橫向傾斜度。這樣的懸架系統或穩定器系統允許特別動態地調節車輛傾角並且能實現與相應情況的快速、依據需求的匹配。按照本發明的設備用於影響機動車的彎道行駛行為。該設備包括確定裝置，該確定裝置構造成用於確定機動車的橫向加速度並且根據所確定的橫向加速度來確定機動車的理論橫向傾斜度。該設備還包括機動車的主動底盤系統的至少一個執行裝置，該至少一個執行裝置與所述確定裝置相聯接並且構造成用於這樣地調節機動車的橫向傾斜度，使得該橫向傾斜度與由確定裝置確定的理論橫向傾斜度相當。最後，所述設備還包括至少一個與確定裝置相聯接的執行器，該執行器構造成用於這樣地對機動車的轉向裝置實施幹預，從而至少部分地補償由對所述主動底盤系統的所述至少一個執行裝置的調節引起的機動車橫擺運動。 按照本發明的機動車包括按照本發明的設備。參照按照本發明的方法描述的優選實施形式及其優點相應地適用於按照本發明的設備以及按照本發明的機動車。


下文根據實施例更詳細地描述本發明。圖中圖I示出具有主動底盤系統和用於影響轉向運動的執行器的機動車的示意性俯視圖；圖2示出具有主動底盤系統的機動車的示意性的後視圖；圖3示出具有三個可能的行駛路徑的機動車的示意性的俯視圖；以及圖4示出用於得出疊加轉向角的控制單元的示意圖。
具體實施例方式在圖中，相同的或功能相同的元件具有相同的附圖標記。圖I示出一機動車10，該機動車在通過箭頭14示出的行駛方向上運動。在其前側12附近，該機動車包括兩個前輪16a和16b。這兩個前輪經由前軸24相互連接。機動車10還包括兩個後輪16c和16d。每個車輪16a至16d分別配設有一豎直執行裝置18a至18d，這些豎直執行裝置是ABC執行系統的一部分。豎直執行裝置18a至18d由一 ABC控制單元20控制。由此可能的是，單獨地設定每個車輪的行程。例如，豎直執行裝置18a可以影響車輪16a的豎直車輪位置。ABC控制單元20與一控制單元22相連接，該控制單元對部分自動的車輪導向系統進行調節。或者，ABC控制單元20以及控制單元22也可以是一個共同的控制單元的一部分。機動車10還包括傳感器32，該傳感器能夠測量機動車10的瞬時的橫向加速度。傳感器32與控制單元22相連接並且將關於橫向加速度的測量信息傳遞給該控制單兀。通過一轉向裝置26可使前輪16a和16b轉向，也就是說，轉向角b可由轉向裝置26調節。轉向裝置26特別是包括一方向盤，該方向盤可由駕駛員30操作。除了這種形式的手動轉向裝置外，機動車10還包括轉向執行器28，利用該轉向執行器可自動地調節車輪16a和16b的轉向角b。為此，轉向執行器28與控制單元22相連接。特別是，轉向執行器28構造成使得可以給由駕駛員30通過轉向裝置26設定的轉向角b疊加一疊加轉向角Ab,從而得到合成的轉向角b+ Λ b。但在這裡轉向裝置26的方向盤的方向盤角c仍等於與轉向角b對應的角度。這樣，不使駕駛員30在方向盤上獲得關於疊加轉向角Ab的觸覺反饋。圖2示出具有根據現有技術的側傾控制裝置的機動車10的示意性的後視圖。在本實施例中，機動車10左轉彎。為了提高機動車10乘員的行駛舒適性，這樣控制豎直執行裝置18a至18d，使得機動車10的車身向左彎道中傾斜。該傾斜通過圍繞側傾軸線W的轉動實現。該側傾軸線平行於行車道34。在直線行駛時，沒有橫向力作用到機動車10上，因而其車身基本上平行於平面El延伸。在左轉彎的情況下，通過豎直執行裝置18a至18d主動地使車身傾斜一側傾角a。車身便基本上平行於平面E2，但該平面E2不再平行於行車道34。平面E2與平面El形成側傾角a。通過所實現的「向彎道偏斜(Sich-in-die-Kurve-legen) 」，由駕駛員30感覺到的橫向加速度得到改善。圖3示出三個可能的軌跡T1、T2和T3，根據哪個影響行駛動力學的系統是激活的，機動車10在所述軌跡之一上運動。當由駕駛員30設定轉向角b時，機動車10沿軌跡Tl行駛。在該實例中，既不發生機動車10的主動向彎道傾斜(參見圖2)、也不發生通過轉向執行器28進行的主動轉向幹預。現在觀察圖2所示的情況，機動車10以側傾角a主動地向圖3所示的左彎道傾斜。在這種情況下儘管設定出轉向角b，該機動車也不再沿軌跡Tl運動，而是沿軌跡T2運動，該軌跡T2更窄或者說具有比軌跡Tl更小的彎道半徑。該主動的側傾向左引起向內偏轉的橫擺力矩。儘管轉向角b保持不變，但由於該主動的側傾而使機動車10的橫擺角相對於與軌跡Tl對應的橫擺角增大。這種情況與由現有技術已知的情況相符。但為了沿軌跡Tl行駛，駕駛員30必須以如下方式修正性地對轉向裝置26進行幹預駕駛員使方向盤再向右運動、亦即降低轉向輸入(也就是說減小轉向角b)。因此，在駕駛員30看來機動車10的行駛行為是異常的。向右轉回(方向盤)的必要性可能使駕駛員30感到意外並且危害行駛安全性。因此規定，該修正性的轉向幹預自動地進行。該情形在圖4中再次示出。控制單元22計算出疊加轉向角Λ b，該疊加轉向角通過轉向執行器28施加到轉向裝置26上並由此引起有效的轉向角b+Ab。方向盤角c保持不變並且維持與轉向角b對應的值。控制單元22使用多個輸入參量來計算疊加轉向角Ab。所述多個輸入參量包括側傾角a和轉向角b，必要時還包括機動車10的速度V。疊加轉向角Ab和側傾角a通過一曲線K形式的函數關係相關聯。例如，5度的側傾角a引起-I度的疊加轉向角Ab。向左的側傾引起向右的疊加轉向角Ab，或者相反。這種措施引起實際上由機動車10行駛的軌跡T3在軌跡T2右側延伸。T3的彎道半徑大於T2的彎道半徑。理想地，將疊加轉向角Ab選擇成，使得軌跡Tl和T3重合。為駕駛員30設定出機動車10的慣常的彎道行駛行為。因此，特別是在對機動車10的手動導向或在所謂的駕駛員操作中，顯示出自動側傾與自動反轉向相關聯的優點。 由控制單元22和轉向執行器28構成的系統也可稱為疊加轉向裝置並且例如構造成 ADS。
為了調節側傾角a，控制單元22獲取傳感器32的信號並且由這些信號得出橫向加速度。根據橫向加速度的相應的值，控制單元22確定出具有側傾角a的適合的橫向傾斜度和適合的疊加轉向角Ab。通過使控制單元22將信號傳遞給ABC控制單元20來調節橫向傾斜度，其中，該ABC控制單元又控制各個豎直執行裝置18a至18d的相應的行程。另一方面通過使控制單元22將相應的信號提供給轉向執行器28來調節疊加轉向角，該轉向執行器對轉向裝置26進行幹預,從而規定車輪16a和16b 的確定的轉向角。
權利要求
1.一種用於影響機動車(10)的彎道行駛行為的方法，包括以下步驟 a)確定機動車(10)的橫向加速度； b)根據在步驟a)中確定的橫向加速度來確定機動車(10)的理論橫向傾斜度(a)； c)對機動車(10)的主動底盤系統的至少一個執行裝置(18a、18b、18c、18d)進行調節，使得機動車(10)處於在步驟b)中得出的理論橫向傾斜度(a)下；以及 d)對至少一個對機動車(10)的轉向裝置(26)實施幹預的執行器(28)進行這樣的調節，從而至少部分地補償由對所述主動底盤系統的所述至少一個執行裝置(18a、18b、18c、18d)的調節引起的機動車(10)橫擺運動。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，在步驟d)中，通過對所述至少一個對機動車(10)的轉向裝置(26)實施幹預的執行器(28)進行的調節，使得第一轉向角(b)被這樣地疊加一疊加轉向角(Ab)，從而使通過合成的轉向角(b+Ab)引起的、機動車(10)行駛曲線(T3)的曲線半徑基本上與在不對所述主動底盤系統的所述至少一個執行裝置(18a、18b、18c、18d)進行調節的情況下在所述第一轉向角(b)下得到的機動車(10)行駛曲線(Tl)的曲線半徑相當。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述第一轉向角(b)至少部分地由車輛駕駛員(30)和/或用於部分自動地對車輛進行導向的裝置(22)、特別是車轍保持輔助裝置來規定。
4.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在步驟d)中對所述至少一個對機動車(10)的轉向裝置(26)實施幹預的執行器(28)的調節根據所確定的理論橫向傾斜度(a)和/或根據在步驟c)中調節出的橫向傾斜度來進行。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，通過所述至少一個對機動車(10)的轉向裝置(26)實施幹預的執行器(28)引起，調節出疊加轉向角(Ab)並且所述疊加轉向角(Ab)通過數學函數和/或特性曲線(K)由理論橫向傾斜度(a)或所調節出的橫向傾斜度得出。
6.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在步驟a)中通過用於自動路段預測的裝置(22)來確定機動車(10)的未來的橫向加速度，在步驟b)中通過所述用於自動路段預測的裝置(22)來確定機動車的理論橫向傾斜度(a)。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述用於自動路段預測的裝置(22)根據機動車(10)的速度(V)和/或根據關於行車道走向的數據和/或根據關於行車道斜度的數據和/或根據用於預測的縱嚮導向和橫嚮導向的功能來確定未來的橫向加速度。
8.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在步驟a)中採用至少一個傳感器(32)的信號來確定橫向加速度。
9.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在步驟c)中將所述至少一個執行裝置(18a、18b、18c、18d)用於在主動懸架系統或在主動的穩定器中影響機動車(10)的橫向傾斜度(a)。
10.一種用於影響機動車(10)的彎道行駛行為的設備，包括 確定裝置(22)，該確定裝置構造成用於確定機動車的橫向加速度並且根據所確定的橫向加速度來確定機動車(10)的理論橫向傾斜度(a);和 機動車(10)的主動底盤系統的至少一個執行裝置(18a、18b、18c、18d)，該至少一個執行裝置與所述確定裝置相聯接並且構造成用於這樣地調節機動車(10)的橫向傾斜度(a)，使得該橫向傾斜度與由確定裝置(22)確定的理論橫向傾斜度(a)相當； 其特徵在於，設有至少一個與所述確定裝置(22)相聯接的執行器(28)，該執行器構造成用於這樣地對機動車(10)的轉向裝置(26)實施幹預，從而至少部分地補償由對所述主動底盤系統的所述至少一個執行裝置(18a、18b、18c、18d)的調節引起的機動車(10)橫擺運動。
11.一種機動車(10)，具有根據權利要求10所述的設備。
全文摘要
本發明涉及一種用於影響機動車(10)的彎道行駛行為的方法，包括以下步驟a)確定機動車(10)的橫向加速度；b)根據在步驟a)中確定的橫向加速度來確定機動車(10)的理論橫向傾斜度(a)；c)對機動車(10)的主動底盤系統的至少一個執行裝置(18a、18b、18c、18d)進行調節，使得機動車(10)處於在步驟b)中得出的理論橫向傾斜度(a)下；以及d)對至少一個對機動車(10)的轉向裝置(26)實施幹預的執行器(28)進行調節，從而至少部分地補償由對所述主動底盤系統的所述至少一個執行裝置(18a、18b、18c、18d)的調節引起的機動車(10)橫擺運動。本發明還涉及一種用於影響機動車(10)的彎道行駛行為的設備和一種具有所述設備的機動車(10)。
文檔編號B60W10/22GK102632886SQ201210028788
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月9日 優先權日2011年2月10日
發明者K-H·梅廷格爾, M·貝爾 申請人:奧迪股份公司