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DE19723841A1 - Motor vehicle with at least one steerable front wheel and at least one rear wheel - Google Patents

Motor vehicle with at least one steerable front wheel and at least one rear wheel

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Publication number
DE19723841A1
DE19723841A1 DE1997123841 DE19723841A DE19723841A1 DE 19723841 A1 DE19723841 A1 DE 19723841A1 DE 1997123841 DE1997123841 DE 1997123841 DE 19723841 A DE19723841 A DE 19723841A DE 19723841 A1 DE19723841 A1 DE 19723841A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
motor vehicle
vehicle according
steering angle
front wheels
sensor system
Prior art date
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Application number
DE1997123841
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German (de)
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DE19723841B4 (en
Inventor
Bastian Dr Witte
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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.)
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Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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Publication of DE19723841A1 publication Critical patent/DE19723841A1/en
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Publication of DE19723841B4 publication Critical patent/DE19723841B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition

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Abstract

The motor vehicle has a system for suppressing or preventing centrifugal movement using a sensor system for identifying a transverse dynamic critical or regulation required skidding condition. This is especially in the form of strong over or understanding of the vehicle, and an engagement system for altering at least one adjustment variable, influencing the driving dynamic of the vehicle. The steering angle of the front wheels is adjustable over the engagement system. With the existence of the activating signal and established over control of the vehicle, the steering wheel is so adjustable by an adjusting element of the engagement system, automatically in a movement of an opposite sense to the original steering angle. That the moment, which is produced by the side forces (Fs) acting on the front wheels, either is reduced, or essentially eliminated, or its effective direction is reversed, such that the rotating movement reacts opposed about the vertical axis.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem lenkbaren Vorderrad, zumindest einem Hinterrad und mit einer Vorrichtung zur Unterdrückung oder Verhinderung von Schleuderbewegungen, die von einem Sensorsystem zum Erkennen eines querdynamisch kritischen oder regelungsbedürftigen Schleuderzustandes, insbesondere eines Schleuderns in Form eines starken Über- oder Untersteuerns des Fahrzeugs, und einer Eingriffsvorrichtung für die Änderung von zumindest einer, die Fahrdynamik des Fahrzeuges beeinflussenden Stellgröße gebildet ist, wobei das Sensorsystem bei Feststellung eines Schleuderzustandes ein Aktivierungssignal an die Eingriffsvorrichtung auszugeben vermag und die Eingriffsvorrichtung in Antwort auf das Aktivierungssignal die Stellgröße derart zu variieren vermag, daß der Drehbewegung um die Hochachse des Fahrzeuges entgegengewirkt wird.The invention relates to a motor vehicle with at least one steerable front wheel, at least one rear wheel and with a device for suppression or prevention of spinning motions by a sensor system to detect a transverse dynamic critical or in need of regulation spin condition, in particular a skid in the form of severe oversteer or understeer of the vehicle, and an intervention device for changing at least one, the driving dynamics of the Vehicle influencing manipulated variable is formed, the sensor system Detection of a spin condition, an activation signal to the engagement device can output and the interventional device in response to the activation signal The manipulated variable is able to vary such that the rotary movement about the vertical axis of the Is counteracted.

Ein derartiges Kraftfahrzeug ist aus der DE-OS 42 43 717 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Fahrzeug wird nach Feststellung des Schleuderzustandes durch Vergleich einer Ist-Giergeschwindigkeit mit einer Soll-Giergeschwindigkeit der Bremsdruck an den Reifen erhöht oder die Motorleistung durch Änderung der Drosselklappenstellung verringert, um so gezielt dem Schleuderzustand entgegenzuwirken. Ein Verfahren zur Erkennung eines Schleuderzustandes eines Kraftfahrzeuges ist aus der DE-OS 44 19 650 bekannt.Such a motor vehicle is known from DE-OS 42 43 717. At that one vehicle is described after determining the spin condition by comparison an actual yaw rate with a target yaw rate the brake pressure to the Tires increased or engine performance decreased by changing throttle position, in order to specifically counteract the spin condition. A method of recognizing a Spin condition of a motor vehicle is known from DE-OS 44 19 650.

Eine Verringerung der Motorleistung alleine wird jedoch in den meisten Fällen eines schleudernden Fahrzeuges nicht ausreichen, um die erforderliche Stabilität der Fahrdynamik wiederzuerlangen.However, a reduction in engine power alone becomes one in most cases skidding vehicle is not sufficient to the required stability of driving dynamics regain.

Schließlich bedeutet das Blockieren oder ein starkes Abbremsen des Vorderrades durch die damit verbundene Unstetigkeit des Antriebs der Vorderachse eine Komforteinbuße und einen ungleich mäßigen Verschleiß der Fahrzeugbereifung.After all, blocking or braking the front wheel hard by means of the associated discontinuity of the drive of the front axle a loss of comfort and an uneven wear of the vehicle tires.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Fahrzeug zu schaffen, das einen Schleuderzustand selbsttätig festzustellen vermag und geeignete Vorkehrungen zu dessen möglichst komfortablen und folgenlosen Unterdrückung bzw. Abbau bei verschiedenen Antriebskonzepten und Fahrbahnbeschaffenheiten zu ergreifen vermag.The object of the invention is therefore to provide a vehicle which has a spin condition is able to determine independently and take suitable precautions to this if possible  comfortable and inconsequential suppression or degradation in different Can take drive concepts and road surface properties.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Lenkwinkel der Vorderräder über die Eingriffsvorrichtung einstellbar ist und die Stellgröße der Lenkwinkel der Vorderräder ist, wobei bei Vorliegen des Aktivierungssignals der Lenkwinkel von einem Stellglied der Eingriffsvorrichtung selbsttätig in einer zum ursprünglichen Lenkwinkel gegensinnigen Bewegung so eingestellt wird, daß das Moment, das durch die auf die Vorderräder wirkenden Seitenkräfte erzeugt ist, entweder im wesentlichen eliminiert ist oder um der Drehbewegung um die Hochachse entgegenzuwirken, in seiner Wirkrichtung umgekehrt ist.This object is achieved according to the invention in that the steering angle of the front wheels is adjustable via the engagement device and the manipulated variable of the steering angle Front wheels is, the steering angle of one when the activation signal is present Actuator of the engagement device automatically at an original steering angle opposite movement is adjusted so that the moment caused by the on the Front wheel acting side forces is generated, either substantially eliminated or to counteract the rotational movement around the vertical axis, in its direction of action is reversed.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein geeignet ausgestattetes Fahrzeug auch bei Vorderradantrieb möglichst schleuderfrei betreibbar ist.Another object of the invention is to provide a method with which a suitable equipped vehicle can also be operated with a front-wheel-drive as free of spin as possible.

Diese weitere Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Unterdrückung des übersteuernden Schleuderns in einer Kurvenfahrt mit einem zum Fahren der Kurve erforderlichen ursprünglichen Lenkwinkel der Vorderräder bei Feststellung eines Schleuderzustandes durch das Sensorsystem der Lenkwinkel gegensinnig zum ursprünglichen Lenkwinkel so lange verändert wird, bis der Schräglaufwinkel der Vorderräder verringert wird, verschwindet oder in seiner Drehrichtung umgedreht ist.This further object is achieved according to the invention in that the suppression of oversteering skidding in a corner with one for cornering required original steering angle of the front wheels when a Spin condition by the sensor system the steering angle in the opposite direction original steering angle is changed until the slip angle of the Front wheels is reduced, disappears or is reversed in its direction of rotation.

Insbesondere Fahrzeuge mit Vorderradantrieb, die in jüngerer Zeit auch mit hohen Motorleistungen oberhalb von 150 kW, was früher allgemein als technische Grenze für derartige Antriebskonzepte angesehen wurde, aufwarten, neigen bei homogener Fahrbahnbeschaffenheit zu einem untersteuernden Kurvenverhalten. Daher ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs dieses so ausgebildet, daß bei festgestelltem Untersteuern durch das Sensorsystem der Lenkwinkel von dem Stellglied der Eingriffsvorrichtung zur Vergrößerung des Giermoments selbsttätig in einer zum ursprünglichen Lenkwinkel gleichsinnigen Bewegung bis zum Erreichen einer Soll-Gier­ geschwindigkeit vergrößert wird. Besonders vorteilhaft ist es, eine Toleranzschwelle für Giergeschwindigkeitsabweichungen vorzusehen, oberhalb der die Eingriffsvorrichtung aktiviert wird. Dies verhindert zum einen ein unbeabsichtigtes Eigenlenkverhalten der Fahrzeugsteuerung, etwa in einer Haarnadelkurve oder einer sich stetig zunehmend krümmenden Kurve, einer sogenannten Hundekurve, und bewirkt zum anderen, daß der Fahrer in einem gewissen Bereich, den er ohne weiteres noch selbst beherrschen kann, auf beunruhigende Eingriffe durch die Steuerung verzichten kann. In particular vehicles with front-wheel drive, which in recent times also with high Motor powers above 150 kW, which was formerly generally considered a technical limit for Such drive concepts were viewed, tend to be more homogeneous Road surface condition for understeering cornering behavior. Therefore with one preferred embodiment of the motor vehicle according to the invention designed so that if understeering is determined by the sensor system, the steering angle of the Actuator of the engagement device for increasing the yaw moment automatically in one Movement in the same direction to the original steering angle until a desired yaw is reached speed is increased. It is particularly advantageous to set a tolerance threshold for To provide yaw rate deviations above which the engagement device is activated. On the one hand, this prevents unintentional self-steering behavior Vehicle control, such as in a hairpin or steadily increasing curvature curve, a so-called dog curve, and on the other hand causes the Driver in a certain area that he can easily master himself disturbing interventions by the control can be dispensed with.  

Bei signifikantem Untersteuern in einer Kurvenfahrt wird zu dessen Unterdrückung der Lenkwinkel der Vorderräder nach Feststellung des Untersteuerns durch das Sensorsystem so lange in Richtung des ursprünglichen Einschlags vergrößert, bis die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges der Soll-Giergeschwindigkeit entspricht oder bis das festgestellte Untersteuern wieder unterhalb der vorgegebenen Toleranzgrenze liegt.If there is significant understeer when cornering, the suppression becomes Steering angle of the front wheels after detection of understeer by the sensor system until the yaw rate increases of the vehicle corresponds to the target yaw rate or until the determined Understeering is again below the specified tolerance limit.

Die Feststellung des Schleuderzustandes erfolgt bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kraftfahrzeuges über eine Vorrichtung zur Messung des Reifenschlupfes und einen Sensor zur Messung der Giergeschwindigkeit. Dabei bestimmt das Sensorsystem aus den zeitlichen Verläufen der Meßwerte für Reifenschlupf und Giergeschwindigkeit den Schleuderzustand. Alternativ kann der Schleuderzustand auch über die Querbeschleunigung und den Reifenschlupf des Kraftfahrzeuges bestimmt werden.The determination of the spin condition is carried out in an advantageous embodiment of the Motor vehicle via a device for measuring tire slip and a sensor for measuring the yaw rate. The sensor system determines from the temporal The measured values for tire slip and yaw rate show the spin condition. Alternatively, the spin condition can also be determined by the lateral acceleration and the Tire slip of the motor vehicle can be determined.

Die Messung des Reifenschlupfes ist besonders einfach bei Fahrzeugen mit Antiblockiersystem, da hier bereits Sensoren für die Raddrehzahl vorhanden sind, deren Meßgrößen ein Maß für den Schlupf darstellen. Daher ist die Steuerung der Eingriffsvorrichtung zweckmäßigerweise mit dem Steuergerät des Antiblockiersystems verbunden oder in ein gemeinsames, zentrales Steuergerät für das Antiblockiersystem und die Eingriffsvorrichtung integriert.Tire slip measurement is particularly easy for vehicles with Anti-lock braking system, since there are already sensors for the wheel speed, their Measured variables represent a measure of the slip. Hence the control of the Intervention device expediently with the control unit of the anti-lock braking system connected or in a common, central control unit for the anti-lock braking system and the engagement device integrated.

Das Sensorsystem erzeugt bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung während der Dauer des festgestellten Schleuderzustandes ein kontinuierliches Aktivierungssignal zur Aktivierung der Regelung der Fahrzeugstabilität über das Stellglied. Dieses Signal kann bei manuell gesteuerten Fahrzeugen auch über eine optische Anzeige an den Fahrer weitergegeben werden, wobei hier jedoch die Gefahr besteht, daß ungeübte Kraftfahrer in Panik geraten und ungeeignete Maßnahmen zur Stabilisierung des Fahrzustandes ergreifen. Bei entsprechend kurzen Ansprechzeiten der automatischen Regelung kann jedoch die Lenkung für den Fahrer während der selbsttätigen Korrektur durch die Eingriffsvorrichtung blockiert werden, so daß eine Überreaktion ausgeschlossen ist. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß die Regelungseingriffe verhältnismäßig kurz sind, so daß der Fahrer im wesentlichen die Kontrolle über die Bewegung seines Fahrzeuges behält.In a preferred embodiment of the invention, the sensor system generates during the Duration of the determined spin condition a continuous activation signal Activation of vehicle stability control via the actuator. This signal can manually controlled vehicles also via a visual display to the driver be passed on, but here there is a risk that inexperienced drivers in Panic and take unsuitable measures to stabilize the driving condition. With correspondingly short response times of the automatic control, however Steering for the driver during the automatic correction by the intervention device be blocked so that an overreaction is excluded. The prerequisite for this is however, that the regulatory interventions are relatively short, so that the driver in maintains control over the movement of his vehicle.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen, von einem Fahrer gesteuerten Kraftfahrzeugs wird die Lenkung durch eine Handhabe, etwa durch ein Lenkrad oder durch einen Steuerknüppel betätigt. Diese Handhabe kann entweder mechanisch mit einem Lenkgetriebe des Fahrzeugs verbunden sein, oder auch über eine zum Beispiel elektronische Fernsteuerung das Stellglied der Eingriffsvorrichtung betätigen. In diesem Fall kann im Normalfall der Fahrer über die Handhabe die Befehle für die Lenkung erteilen, während im Grenzbereich die automatische Regelung kurzzeitig die Steuerung der Lenkung übernimmt. Das Stellglied kann ein elektrisch oder ein hydraulisch betriebener Stellmotor sein.In a further preferred embodiment of an inventive, by a driver controlled motor vehicle is the steering by a handle, such as a steering wheel or operated by a joystick. This handle can either be mechanical a steering gear of the vehicle, or via one, for example electronic remote control actuate the actuator of the intervention device. In this case the driver can normally issue commands for the steering using the handle,  while in the limit the automatic control briefly controls the steering takes over. The actuator can be an electrically or a hydraulically operated actuator be.

Wird die Lenkkraft der Handhabe mechanisch auf das Lenkgetriebe übertragen, eventuell unter Unterstützung durch einen Servoantrieb, so ist die Lenkstange des üblichen Lenkgetriebes vorteilhafterweise zweigeteilt, in eine obere Lenkstange und eine untere Lenkstange, wobei die obere Lenkstange zum Beispiel über das Lenkrad durch den Fahrer drehbar ist. Die untere Lenkstange wiederum kann bei Bedarf durch das Stellglied angetrieben werden. Damit der Fahrer im Falle eines Regeleingriffs durch die Eingriffsvorrichtung nicht durch das gegensinnig drehende Lenkrad irritiert oder gar verletzt wird, sollte dies dann gegen ein Verdrehen blockiert werden. Hierfür ist in der Lenkstange, zum Beispiel zwischen oberer und unterer Lenkstange, ein entsprechendes Getriebe erforderlich, daß beispielsweise ein Planetengetriebe sein kann. Eine einfachere und preiswertere Lösung kann jedoch auch von einer manuellen oder mechanischen Blockierung der oberen Lenkstange gebildet sein, wobei zwischen der oberen und unteren Lenkstange zum Beispiel eine Rutschkupplung zur Schaffung des notwendigen Freiheitsgrades angeordnet sein kann.If the steering force of the handle is mechanically transferred to the steering gear, possibly assisted by a servo drive, the handlebar is the usual Steering gear advantageously divided into two, in an upper handlebar and a lower one Handlebar, the upper handlebar, for example, via the steering wheel by the driver is rotatable. The lower handlebar can in turn by the actuator if necessary are driven. So that the driver in the event of regular intervention by the Intervention device not irritated or even injured by the steering wheel rotating in opposite directions it should then be blocked against twisting. For this is in the handlebar, for example between the upper and lower handlebars, a corresponding gearbox required that, for example, a planetary gear can be. A simpler and however, cheaper solution can also come from manual or mechanical locking the upper handlebar be formed, being between the upper and lower handlebars for example a slip clutch to create the necessary degree of freedom can be arranged.

Damit der Fahrer auch merkt, daß sich sein Fahrzeug in einem kritischen Grenzbereich befindet, kann das Fahrzeug eine optische oder akustische Warnvorrichtung aufweisen, die bei Blockierung der oberen Lenkstange und bzw. oder bei Feststellung eines Schleuderzustandes durch das Sensorsystem ein Warnsignal ausgibt.So that the driver also notices that his vehicle is in a critical limit is located, the vehicle can have an optical or acoustic warning device that if the upper handlebar is blocked and / or if a Spin status by the sensor system outputs a warning signal.

Da die Stellung des Lenkrades durch die zusätzlichen Verstellbewegungen der Lenkung mittels der Eingriffsvorrichtung nunmehr nicht zwangsläufig mit der Stellung der Vorderräder korrespondiert, kann im Armaturenbereich des Fahrzeugs, ähnlich einem Neigungsmesser bei Geländewagen, eine Anzeige für die Stellung der Vorderräder vorgesehen sein, damit der Fahrer, etwa beim Anfahren des Fahrzeuges oder beim Ende des Regelvorganges im Rahmen einer Schleuderunterdrückung, entsprechend informiert ist und den erforderlichen Lenkwinkel einstellen kann. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lenkrad so ausgebildet, daß es keine Informationen über den eingestellten Lenkwinkel zu übermitteln vermag. Hierdurch wird ein Einstellen des Lenkradwinkels nach einem Regelungseingriff durch die Eingriffsvorrichtung vermieden.Because the position of the steering wheel by the additional adjustment movements of the steering by means of the engagement device now not necessarily with the position of the front wheels corresponds, can in the dashboard area of the vehicle, similar to an inclinometer for off-road vehicles, an indicator for the position of the front wheels can be provided so the driver, for example when starting the vehicle or at the end of the control process in Framework of spin prevention, is informed accordingly and the required Can adjust steering angle. In an advantageous embodiment, the steering wheel is like this trained that there is no information about the set steering angle to be transmitted can This makes it possible to adjust the steering wheel angle after a control intervention avoided by the engagement device.

Selbstverständlich kann die Lenkung des Fahrzeuges zur führerlosen Steuerung anstatt über die Handhabe auch über ein von der Fahrbahn abzugreifendes Signal, zum Beispiel einer Induktionsleitung, erfolgen. Derartige Fahrzeug- und Verkehrssysteme könnten künftig bei zunehmender Verkehrsdichte zunehmend eingesetzt werden und werden derzeit intensiv entwickelt. Auch in diesem Fall kann, etwa durch unerwartete Fahrbahnglätte oder überhöhte Geschwindigkeit, das Fahrzeug außer Kontrolle geraten und bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung kann ein Schleuderzustand unterdrückt oder sogar abgebaut werden. Gerade bei führerlosem Betrieb ist eine automatische Regelung des Schleuderverhaltens interessant, da hier die Fahrer, wenn sie denn künftig überhaupt noch über eine korrigierende Eingriffsmöglichkeit verfügen, oft ungeübt sein werden und zu Fehl- oder Überreaktionen neigen könnten.Of course, the steering of the vehicle for driverless control instead via the handle also via a signal to be picked up from the road, for example an induction line. Such vehicle and traffic systems could in the future  increasingly used with increasing traffic density and are currently becoming intensive developed. In this case too, for example due to unexpected slippery road surfaces or excessive speed, the vehicle gets out of control and at A configuration according to the invention can suppress or even suppress a spin condition be dismantled. Automatic control of the Spin behavior is interesting, because here the drivers, if at all in the future have a corrective intervention option, will often be inexperienced and fail or fail Overreaction could tend.

In der Praxis wird die vom Reifen auf die Fahrbahn übertragbare Kraft durch den Schräglaufwinkel der gelenkten Räder bestimmt. Bei Feststellung eines übersteuernden Schleuderzustandes wird zur Unterdrückung des Schleuderns in einer Kurvenfahrt der Lenkwinkel gegensinnig zum ursprünglichen Lenkwinkel so lange verändert, bis der Schräglaufwinkel der Vorderräder verschwindet. Dies entspricht einem schulmäßigen Gegenlenkmanöver, wie es etwa aus dem Rennsport bekannt ist. Das Fahrzeugheck ist dabei leicht in Richtung der Kurvenaußenseite ausgeschwenkt, die Fahrzeugbahnlinie jedoch gerade noch hinreichend stabil, um die Kurve durchfahren zu können. Zur Stabilisierung wird jedoch der Lenkwinkel vorteilhafterweise so verändert, daß die Seitenkraft vorne reduziert wird und ein stabilisierendes Moment durch den Seitenkraftunterschied vorne/hinten und den Radstand als Hebelarm erzeugt wird. Im Extremfall kann der Linkwinkel soweit verändert werden, daß der Schräglaufwinkel gegensinnig zum ursprünglichen Schräglaufwinkel ist. Die Seitenkräfte bewirken auf die Vorderreifen ein Moment, das das Fahrzeug wieder aus dem Grenzbereich herausführt. Gleichzeitig kann die Eingriffsvorrichtung in die Motorsteuerung eingreifen und die Motorleistung verringern bzw. das Fahrzeug in einen reinen Schiebebetrieb überführen. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ohne gefährliche Bremsmanöver gesenkt, bis der Grenzbereich wieder verlassen wurde und auch ein ungeübter Fahrer das Fahrzeug wieder sicher kontrollieren kann.In practice, the force that can be transferred from the tire to the road is determined by the Skew angle of the steered wheels determined. If you find an oversteering Spin condition is used to suppress skidding when cornering Steering angle changed in the opposite direction to the original steering angle until the The slip angle of the front wheels disappears. This corresponds to a school-like one Counter-steering maneuvers, as is known from racing, for example. The rear of the vehicle is the vehicle railway line is swung out slightly towards the outside of the curve however just barely stable enough to be able to negotiate the curve. For Stabilization, however, the steering angle is advantageously changed so that the Lateral force is reduced at the front and a stabilizing moment through the Lateral force difference front / rear and the wheelbase is generated as a lever arm. in the In extreme cases, the link angle can be changed so far that the slip angle is opposite to the original slip angle. The side forces affect the Front tire a moment that leads the vehicle back out of the limit. At the same time, the intervention device can intervene in the engine control and the Reduce engine power or switch the vehicle to a pure push mode. On this way the speed of the vehicle without dangerous braking maneuvers lowered until the border area was left again and even an inexperienced driver Can control the vehicle safely again.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.Further features and advantages of the invention emerge from the subclaims and from the following description of preferred exemplary embodiments using the Drawings.

Die Zeichnungen zeigen inThe drawings show in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines in eine Kurve einfahrenden, noch spurtreuen Fahrzeuges, Fig. 1 is a schematic representation of a retracting in a curve, even truer vehicle,

Fig. 2 das Fahrzeug aus Fig. 1, nachdem es weiter in die Kurve eingefahren ist und übersteuernd in seinen Grenzbereich geraten ist und in FIG. 2 shows the vehicle from FIG. 1 after it has entered the curve further and oversteered into its limit region and into

Fig. 3 das Fahrzeug aus den Fig. 1 und 2, nach einer Korrektur des Lenkwinkels durch die Eingriffsvorrichtung. Fig. 3, the vehicle of Figs. 1 and 2, after correction of the steering angle by the engagement device.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug schematisch dargestellt, daß in eine Kurve einfährt. Im Vergleich zum Krümmungsradius der Kurve ist der Lenkwinkel der Vorderräder um den Schräglaufwinkel vergrößert. Das Fahrzeug kann aufgrund der Seitenkräfte FS auf die Reifen und das Gleichgewicht der durch diese hervorgerufenen Moment die Spur noch halten und die Kurvenfahrt fortsetzen, wobei die durch die an die Vorderreifen angreifenden Seitenkräfte FS hervorgerufenen Momente mit denjenigen Momenten, die durch die an die Hinterreifen angreifenden Seitenkräfte FS hervorgerufen werden, nahezu im Gleichgewicht stehen.In Fig. 1, a vehicle according to the invention is shown schematically that enters a curve. Compared to the radius of curvature of the curve, the steering angle of the front wheels is increased by the slip angle. Due to the lateral forces F S on the tires and the balance of the moment caused by them, the vehicle can still keep the lane and continue cornering, the moments caused by the lateral forces acting on the front tires F S with those moments caused by the Rear tire attacking side forces F S are caused, are almost in balance.

In Fig. 2 ist das Fahrzeug aus Fig. 1 dargestellt, wobei das Fahrzeug infolge der zu schnellen Durchfahrt durch die Kurve übersteuert. Die Lage des Fahrzeugs und das Übersteuern ist dabei zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt, in der Praxis würde eine erfindungsgemäße Unterdrückung des Schleudervorgangs deutlich früher eingreifen. Das Gleichgewicht der Momente ist durch die Lageveränderung des Fahrzeugs aufgehoben, da infolge der Drehung die auf die Vorderreifen wirkenden Seitenkräfte FS ein deutlich höheres Moment erzeugen als die an die Hinterreifen angreifenden Seitenkräfte FS. Ohne korrigierenden Eingriff würde dieses Fahrzeugs eine Drehung um 180° vollziehen und in einer Rückwärtsbewegung seitlich aus der Kurve getragen werden. FIG. 2 shows the vehicle from FIG. 1, the vehicle oversteering as a result of the passage through the curve being too fast. The position of the vehicle and the oversteer are exaggerated for clarification, in practice a suppression of the skidding process would intervene much earlier. The balance of the moments is canceled out by the change in position of the vehicle, as a result of rotation acting on the front wheel side force F S produce a significantly higher torque than that acting on the rear tire lateral forces F S. Without corrective intervention, this vehicle would turn through 180 ° and be carried sideways out of the curve in a backward movement.

In Fig. 3 ist das Fahrzeug aus den Fig. 1 und 2 dargestellt, nachdem eine Lenkwinkelkorrektur durch die Eingriffsvorrichtung vorgenommen wurde. Die Vorderräder sind nun deutlich gegengelenkt, wie es etwa auch ein Rallye-Fahrer manuell einstellen würde. Aufgrund der Übersetzung des Lenkgetriebes ist hierzu jedoch eine Drehung des Lenkrades um 360° oder mehr notwendig, die ein fahrerisch nicht trainierter Alltagsfahrer in der Kürze der Zeit beim Ausbrechen des Fahrzeughecks meist nicht einzustellen vermag.In FIG. 3, 1 and 2, the vehicle of FIGS., After a steering angle correction has been performed by the engaging means. The front wheels are now clearly steered, as a rally driver would set it manually. Due to the translation of the steering gear, however, a rotation of the steering wheel by 360 ° or more is necessary for this, which an everyday driver who is not trained in driving can usually not set in the short time when the rear of the vehicle breaks out.

In der dargestellten Stellung ist der Lenkwinkel der Vorderräder so eingestellt, daß der Schräglaufwinkel eliminiert ist. Da der Schräglaufwinkel α = 0 ist, wirken lediglich auf die Hinterräder Seitenkräfte ein, wodurch ein besonders stark stabilisierendes Giermoment hervorgerufen wird, so daß das Fahrzeug wider stabil auf den gewünschten Kurs zurückgeführt wird. In the position shown, the steering angle of the front wheels is set so that the Slip angle is eliminated. Since the slip angle α = 0, only act on the Rear wheels side forces, which creates a particularly strong stabilizing yaw moment is caused, so that the vehicle is stable on the desired course is returned.  

Wird der Lenkwinkel weiter vergrößert, so würde das Gleichgewicht der Moment gar wieder aufgehoben und ein Rückstellmoment würde das Fahrzeug wieder in eine übliche Fahrsituation zurückversetzen. Wenn nun gleichzeitig die Motorleistung durch die Eingriffsvorrichtung zurückgenommen wird, wird sich das Fahrzeug verlangsamen, so daß eine stabile Kurvenfahrt ohne Übersteuern möglich wird.If the steering angle is increased further, the equilibrium of the moment would even come back canceled and a restoring torque would return the vehicle to a normal one Reset driving situation. If at the same time the engine power through the Intervention device is withdrawn, the vehicle will slow down, so that stable cornering without oversteer is possible.

Claims (29)

1. Kraftfahrzeug mit wenigstens einem lenkbaren Vorderrad, zumindest einem Hinterrad und mit einer Vorrichtung zur Unterdrückung oder Verhinderung von Schleuderbewegungen, die von einem Sensorsystem zum Erkennen eines querdynamisch kritischen oder regelungsbedürftigen Schleuderzustandes, insbesondere eines Schleuderns in Form eines starken Über- oder Untersteuerns des Fahrzeugs, und einer Eingriffsvorrichtung für die Änderung von zumindest einer, die Fahrdynamik des Fahrzeuges beeinflussenden Stellgröße gebildet ist, wobei das Sensorsystem bei Feststellung eines Schleuderzustandes ein Aktivierungssignal an die Eingriffsvorrichtung auszugeben vermag und die Eingriffsvorrichtung in Antwort auf das Aktivierungssignal die Stellgröße derart zu variieren vermag, daß der Drehbewegung um die Hochachse des Fahrzeuges entgegengewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkwinkel der Vorderräder über die Eingriffsvorrichtung einstellbar ist und die Stellgröße der Lenkwinkel der Vorderräder ist, wobei bei Vorliegen des Aktivierungssignals und festgestelltem Übersteuern des Fahrzeuges der Lenkwinkel von einem Stellglied der Eingriffsvorrichtung selbsttätig in einer zum ursprünglichen Lenkwinkel gegensinnigen Bewegung so einstellbar ist, daß das Moment, das durch die auf die Vorderräder wirkenden Seitenkräfte (FS) erzeugt ist, entweder verringert wird, oder im wesentlichen eliminiert ist oder, in seiner Wirkrichtung umgekehrt ist derartig, daß der Drehbewegung um die Hochachse entgegengewirkt wird.1. Motor vehicle with at least one steerable front wheel, at least one rear wheel and with a device for suppressing or preventing skidding movements, which are detected by a sensor system for recognizing a skid condition critical in terms of lateral dynamics or in need of regulation, in particular skidding in the form of severe oversteering or understeering of the vehicle, and an intervention device for changing at least one manipulated variable influencing the driving dynamics of the vehicle, the sensor system being able to output an activation signal to the intervention device when a skid condition is determined and the intervention device being able to vary the manipulated variable in response to the activation signal such that the Rotational movement about the vertical axis of the vehicle is counteracted, characterized in that the steering angle of the front wheels is adjustable via the engagement device and the manipulated variable of the steering angle of the Front wheels is, with the presence of the activation signal and determined oversteer of the vehicle, the steering angle of an actuator of the engagement device is automatically adjustable in a movement opposite to the original steering angle so that the torque generated by the side forces acting on the front wheels (F S ) , is either reduced, or is substantially eliminated or, reversed in its direction of action is such that the rotational movement about the vertical axis is counteracted. 2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei festgestelltem Untersteuern des Fahrzeuges der Lenkwinkel von dem Stellglied der Eingriffsvorrichtung zur Vergrößerung des Giermoments um die Hochachse selbsttätig in einer zum ursprünglichen Lenkwinkel gleichsinnigen Bewegung bis zum Erreichen einer Soll-Giergeschwindigkeit vergrößerbar ist.2. Motor vehicle according to claim 1, characterized in that when determined Understeer of the vehicle's steering angle from the actuator Intervention device for increasing the yaw moment about the vertical axis automatically in a movement in the same direction as the original steering angle until it is reached a target yaw rate can be increased. 3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Detektion des Schleuderzustandes eine Vorrichtung zur Messung des Reifenschlupfes aufweist, und das Sensorsystem einen Sensor zur Messung der Giergeschwindigkeit umfaßt, wobei das Sensorsystem aus den zeitlichen Verläufen der Meßwerte für den Reifenschlupf und die Giergeschwindigkeit den Schleuderzustand zu bestimmen vermag.3. Motor vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that it is for detection the spin condition has a device for measuring tire slip, and the sensor system comprises a sensor for measuring the yaw rate, the sensor system from the temporal courses of the measured values for the  Tire slip and yaw rate to determine the spin condition can 4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Detektion des Schleuderzustandes eine Vorrichtung zur Messung des Reifenschlupfes aufweist, und das Sensorsystem einen Sensor zur Messung der Querbeschleunigung umfaßt, wobei das Sensorsystem aus den zeitlichen Verläufen der Meßwerte für den Reifenschlupf und die Querbeschleunigung den Schleuderzustand zu bestimmen vermag.4. Motor vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that it is for detection the spin condition has a device for measuring tire slip, and the sensor system comprises a sensor for measuring the lateral acceleration, the sensor system from the temporal courses of the measured values for the Tire slip and the lateral acceleration to determine the spin condition can 5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Messung des Reifenschlupfes von Sensoren zur Messung der jeweiligen Raddrehzahlen gebildet ist.5. Motor vehicle according to claim 3 or 4, characterized in that the device for measuring the tire slip of sensors for measuring the respective Wheel speeds is formed. 6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 mit einem Antiblockiersystem für die Fahrzeugräder, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Messung des Reifenschlupfes oder die Sensoren zur Messung der Raddrehzahl Teil des Antiblockiersystems sind, welches eine Schnittstelle zur Ausgabe der Meßwerte an die Eingriffsvorrichtung aufweist.6. Motor vehicle according to claim 5 with an anti-lock braking system for the vehicle wheels, characterized in that the device for measuring tire slip or the sensors for measuring the wheel speed are part of the anti-lock braking system, which is an interface for outputting the measured values to the engagement device having. 7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Antiblockiersystem und die Eingriffvorrichtung von einem zentralen Steuergerät regelbar sind.7. Motor vehicle according to claim 6, characterized in that the anti-lock braking system and the engagement device can be controlled by a central control device. 8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungssignal ein kontinuierliches, während der Dauer des festgestellten Schleuderzustandes erzeugtes Signal ist.8. Motor vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Activation signal a continuous, for the duration of the detected Spin signal is generated. 9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das von einem Fahrer gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lenkung des Fahrzeuges das Stellglied zusätzlich zur Betätigung durch die Eingriffsvorrichtung über eine im Griffbereichs des Fahrers angeordnete Handhabe betätigbar ist.9. Motor vehicle according to one of claims 1 to 8, which is controlled by a driver, characterized in that the actuator in addition for steering the vehicle for actuation by the engagement device via a in the driver's grip area arranged handle is actuated. 10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabe ein Lenkrad ist.10. Motor vehicle according to claim 9, characterized in that the handle Steering wheel is. 11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabe ein Steuerknüppel ist. 11. Motor vehicle according to claim 9, characterized in that the handle Joystick is.   12. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein elektrisch oder hydraulisch betriebener Stellmotor ist, der entweder durch Eingaben der Eingriffsvorrichtung oder des Fahrers ferngesteuert betätigbar ist.12. Motor vehicle according to one of claims 9 to 11, characterized in that the Actuator is an electrically or hydraulically operated actuator, which is either by Inputs of the intervention device or the driver can be operated remotely. 13. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkwinkel über ein Lenkgetriebe einstellbar ist, in das eine Lenkkraft über eine drehbare untere Lenkstange einleitbar ist, wobei die untere Lenkstange entweder durch das Stellglied oder über eine obere Lenkstange durch die Handhabe drehbar ist.13. Motor vehicle according to claim 9 or 10, characterized in that the steering angle is adjustable via a steering gear, in which a steering force via a rotatable lower one Handlebar is introduced, the lower handlebar either through the actuator or can be rotated through the handle via an upper handlebar. 14. Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Lenkstange mit der oberen Lenkstange und mit dem Stellglied über ein Ausgleichsgetriebe verbunden ist und die obere Lenkstange während der Drehung der unteren Lenkstange durch das Stellglied entweder durch den Fahrer manuell oder mechanisch blockierbar ist.14. Motor vehicle according to claim 13, characterized in that the lower handlebar with the upper handlebar and with the actuator via a differential is connected and the upper handlebar while rotating the lower one Handlebar through the actuator either by the driver manually or mechanically can be blocked. 15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsgetriebe ein Planetengetriebe ist.15. Motor vehicle according to claim 14, characterized in that the Differential gear is a planetary gear. 16. Kraftfahrzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß es eine akustische und/oder optische Warnvorrichtung aufweist, die bei Blockierung der oberen Lenkstange und/oder bei Feststellung eines Schleuderzustandes durch das Sensorsystem ein Warnsignal ausgibt.16. Motor vehicle according to claim 14 or 15, characterized in that it is a has acoustic and / or optical warning device which when blocking the upper handlebar and / or if a spin condition is determined by the Sensor system outputs a warning signal. 17. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß es im Sichtbereich des Fahrers eine optische Anzeige für den Lenkwinkel, das heißt für die Stellung der Vorderräder, aufweist.17. Motor vehicle according to one of claims 9 to 16, characterized in that it The driver's field of vision provides a visual indication of the steering angle, i.e. for the Position of the front wheels. 18. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabe derart gestaltet ist, das aus ihrer Stellung der aktuelle Lenkwinkel der Vorderräder nicht erkennbar ist.18. Motor vehicle according to one of claims 9 to 17, characterized in that the Handle is designed such that the current steering angle of the position Front wheels is not recognizable. 19. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung des übersteuernden Schleuderns in einer Kurvenfahrt mit einem zum Fahren der Kurve erforderlichen ursprünglichen Lenkwinkel der Vorderräder bei Feststellung eines Schleuderzustandes durch das Sensorsystem der Lenkwinkel gegensinnig zum ursprünglichen Lenkwinkel so lange verändert wird, bis der Schräglaufwinkel (α) der Vorderräder kleiner wird, zu Null wird oder sein Vorzeichen wechselt verschwindet. 19. A method for operating a motor vehicle according to one of claims 1 to 18, characterized in that to suppress the oversteer skidding in cornering with an original one required for cornering Steering angle of the front wheels when a skid condition is determined by the Sensor system the steering angle in the opposite direction to the original steering angle for so long is changed until the slip angle (α) of the front wheels becomes smaller, becomes zero or its sign changes and disappears.   20. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung des Untersteuerns in einer Kurvenfahrt mit einem zum Fahren der Kurve erforderlichen ursprünglichen Lenkwinkel der Vorderräder bei Feststellung eines erheblichen Untersteuerns durch das Sensorsystem der Lenkwinkel so lange vergrößert wird, bis die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges der Soll-Giergeschwindigkeit entspricht.20. A method of operating a motor vehicle according to claim 19, characterized characterized in that to suppress understeer when cornering with an original steering angle required to drive the curve Front wheels if significant understeer is detected by the Sensor system the steering angle is increased until the yaw rate of the vehicle corresponds to the target yaw rate. 21. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 14 und einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß bis zum Verschwinden des Schräglaufwinkels (α) die obere Lenkstange blockiert wird, um störende Lenkmanöver des Fahrers zu verhindern.21. A method of operating a motor vehicle according to claim 14 and one of the Claims 15 to 18, characterized in that until the Slip angle (α) the upper handlebar is blocked to disruptive steering maneuvers to prevent the driver. 22. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung des Schleuderns bei Feststellung eines übersteuernden Schleuderzustandes durch das Sensorsystem der Lenkwinkel gegensinnig zum derzeitigen Lenkwinkel so lange verändert wird, bis sich der Schräglaufwinkel (α) der Vorderräder um kehrt, und ein Gegenlenkwinkel mit umgekehrten Schräglaufwinkel (α) solange beibehalten wird, bis ein übersteuernder Schleuderzustand nicht mehr durch das Sensorsystem feststellbar ist.22. A method for operating a motor vehicle according to one of claims 1 to 18 characterized in that to suppress skidding upon detection an oversteering spin condition by the sensor system of the steering angle in the opposite direction to the current steering angle until the Slip angle (α) of the front wheels reverses, and a counter-steering angle with reverse slip angle (α) is maintained until an oversteering Spin condition can no longer be determined by the sensor system. 23. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenlenkwinkel nach einer Einstellung eines ersten maximalen Betrages kontinuierlich verringert wird, bis der Schräglaufwinkel (α) der Vorderräder verschwindet.23. A method of operating a motor vehicle according to claim 22, characterized characterized in that the counter-steering angle after a setting of a first maximum amount is continuously reduced until the slip angle (α) of Front wheels disappear. 24. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Motorleistung des Kraftfahrzeuges bei Feststellung eines Schleuderzustandes abgeschaltet oder reduziert wird.24. A method for operating a motor vehicle according to one of claims 19 to 23, characterized in that an engine power of the motor vehicle upon detection a spin condition is switched off or reduced. 25. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine bekannte Fahrdynamikregelung verwendet wird.25. A method of operating a motor vehicle according to one of claims 19 to 24, characterized in that in addition a known driving dynamics control is used. 26. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkten Räder einzeln individuell lenkbar sind. 26. A method for operating a motor vehicle according to one of claims 19 to 25, characterized in that the steered wheels are individually steerable.   27. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 19 bis 26 dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkten Räder die Vorderräder sind.27. A method for operating a motor vehicle according to one of claims 19 to 26 characterized in that the steered wheels are the front wheels. 28. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 19 bis 26 dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkten Räder die Hinterräder sind.28. A method for operating a motor vehicle according to one of claims 19 to 26 characterized in that the steered wheels are the rear wheels. 29. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß alle Räder lenkbar sind.29. A method of operating a motor vehicle according to one of claims 19 to 28, characterized in that all wheels are steerable.
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