DE60300375T2

DE60300375T2 - Fahrbahnzustandserfassungsvorrichtung und diese Vorrichtung benutzendes Fahrzeugsteuerungssystem

Info

Publication number: DE60300375T2
Application number: DE60300375T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Nagoya city Yasui; Eiichi Aichi-gun Ono; Yuji Aichi-gun Muragishi; Shinji Kariya city Takeuchi; Minekazu Kariya city Momiyama; Hiroaki Kariya city Kato; Kenji Toyota-city Asano
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Advics Co Ltd; Toyoda Koki KK
Current assignee: Advics Co Ltd; Toyoda Koki KK; Aisin Corp
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2023-10-11
Also published as: US6952635B2; JP2004130964A; JP3940056B2; DE60300375D1; EP1407950B1; US20040148077A1; EP1407950A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Fahrbahnzustandes und insbesondere eine Vorrichtung zur Erfassung eines Haftfaktors, der die Bodenhaftung eines Reifens auf einer Fahrbahnoberfläche in einer Seitenrichtung eines Fahrzeugrades anzeigt, und/oder zur Erfassung eines Reibungskoeffizienten eines Rades auf einer Fahrbahnoberfläche ausgehend vom Haftfaktor, um ausgehend von mindestens einem der Fahrbahnzustandsfaktoren, zu denen der Haftfaktor und der Reibungskoeffizient gehören, einen Straßenzustand zu erfassen.
2. Beschreibung der zugrundeliegenden Technik
Zur Gewährleistung der Stabilität eines Fahrzeugs ist bereits eine Vorrichtung zur Steuerung einer auf jedes Rad ausgeübten Bremskraft ausgehend von einer erfassten und ermittelten Variablen des Fahrzeugzustands bekannt, wie sie beispielsweise in der Japanischen Offenlegungsschrift 6-99800 beschrieben wird. In dieser Veröffentlichung wird der Zielwert des Gierwinkels auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Lenkwinkels festgelegt und mittels einer von einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert und dem Zielwert des Gierwinkels abgeleiteten Funktion eine Übersteuerung oder eine Untersteuerung ermittelt. Im Fall der Übersteuerung bei Kurvenfahrt wird der Bremsschlupf eines in der Außenkurve gelegenen Vorderrades vergrößert, d.h., die Bremskraft des in der Außenkurve gelegenen Vorderrades wird verstärkt. Bei Untersteuerung hingegen wird der Bremsschlupf an dem in der Innenkurve gelegenen Vorderrad vergrößert. In der Japanischen Offenlegungsschrift 62-146754 wird ferner eine Vorrichtung zum Einstellen einer Geschwindigkeitsdifferenz für die Vorderräder und eines Zielwertes der Querbeschleunigung bzw. des Gierwinkels auf der Grundlage eines Lenkwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit beschrieben, durch welche eine Bremskraft und/oder eine Motorleistung gesteuert wird.
In der Japanischen Offenlegungsschrift 11-99956 wird eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem variablen Lenkwinkelverhältnis zur Verhinderung übermäßiger Lenkausschläge der Räder beschrieben, bei welcher ein als Seitenkraftnutzungsverhältnis oder Querbeschleunigungsnutzungsverhältnis bezeichneter Index G benutzt wird. Bei der in der Veröffentlichung beschriebenen Vorrichtung wird ein Fahrbahnreibungskoeffizient μ erfasst und daraus des Seitenkraftnutzungsverhältnis ermittelt. Es wird beschrieben, dass die Reaktionskraft einer Karosserieachse mit demselben durch eine Fahrbahnoberfläche bewirkten Lenkwinkel entsprechend dem Fahrbahnreibungskoeffizienten μ kleiner wird, da ein Kurvenkoeffizient Cp des Reifens umso stärker abnimmt, je kleiner der Fahrbahnreibungskoeffizient μ wird. Daraus wird die Schlussfolgerung gezogen, dass der Fahrbahnreibungskoeffizient μ durch Messung des Lenkwinkels der Vorderräder und der Reaktionskraft der Karosserieachse sowie durch Vergleichen der Reaktionskraft der Karosserieachse mit dem Lenkwinkel der Vorderräder und einer Referenzreaktionskraft der Karosserieachse ermittelt werden kann, welche zuvor als internes Modell erstellt wird.
Darüber hinaus wird ausgehend vom Fahrbahnreibungskoeffizienten μ ein Äquivalentreibungskreis ermittelt, anschließend eine durch eine Längskraft bewirkte Reibungskraft davon subtrahiert, um eine maximale Seitenkraft (Querkraft) zu erhalten, und als Seitenkraftnutzungsverhältnis ein Quotient aus der aktuell erzeugten Seitenkraft und der maximalen Seitenkraft festgelegt. Stattdessen kann ein Querbeschleunigungssensor zum Festlegen des Querbeschleunigungsnutzungsverhältnisses ausgehend von der durch den Sensor gemessenen Querbeschleunigung bereitgestellt werden.
Neueste Fortschritte in der Elektronikentwicklung haben zur Einführung so genannter „By-wire-Systeme" (elektronische Lenksysteme) in diverse Fahrzeugbedienungssysteme geführt, zum Beispiel ein elektronisches Steuersystem zur Verwendung in einem Lenkungssteuersystem. Zum Beispiel wird in der Japanischen Offenlegungsschrift 2001-191937 das elektronische Lenksystem (steer-by-wire system) beschrieben, bei welchem ein Lenkwinkel als Reaktion auf die Bewegung eines Betätigungsgliedes gesteuert wird, das durch ein von Hand betätigtes Steuerungsbauteil, z.B. ein Lenkrad, betätigt wird, welches mit den Rädern nicht mechanisch verbunden ist, und zur Verbesserung des Systems wird eine Lenkungssteuervorrichtung für Fahrzeuge vorgeschlagen. Ferner wird in der Japanischen Offenlegungsschrift 7-329808 eine Lenkungssteuereinheit zum Steuern eines Lenkwinkels für Hinterräder mittels eines Motors beschrieben, die dem Gebiet der elektronischen Lenksysteme zugerechnet werden kann.
Wenn die Reibung zwischen einer Fahrbahnoberfläche und einem Fahrzeugreifen ihren Grenzwert erreicht hat und eine übermä ßige Untersteuerung verursacht, muss nicht nur das Gieren des Fahrzeugs, d.h. die Lage des Fahrzeugs auf der Fahrbahnoberfläche, gesteuert, sondern auch die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert werden, um einen vom Fahrzeugführer beabsichtigten Radius der Kurvenfahrt des Fahrzeugs beizubehalten. Bei der in der Veröffentlichung 6-99800 beschriebenen Vorrichtung wird das Fahrzeugverhalten jedoch erst ermittelt, nachdem der Reifen den Reibungsgrenzwert erreicht hat. Wenn in dieser Situation die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, nimmt dadurch die Kurvenkraft ab, sodass die Untersteuerungsneigung verstärkt werden kann. Da dieses Steuerungssystem außerdem eine Steuerungslücke aufweist, beginnt die Steuerung im Allgemeinen erst, nachdem das Fahrzeug ein bestimmtes Verhalten gezeigt hat.
Wenn die Kurve einer Fahrbahn die Form einer Klothoide aufweist und der Fahrzeugführer der Fahrbahnkurve folgen will, wird das Lenkrad immer stärker gedreht. Wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit in die Kurve fährt, kann deshalb die am Rad entstehende Seitenkraft die Zentrifugalkraft nicht ausgleichen, sodass das Fahrzeug aus der Kurve getragen wird. In diesen Fällen wird die Bewegung des Fahrzeugs durch die in den Veröffentlichungen 6-99800 und 62-146754 beschriebenen Vorrichtungen gesteuert. Wenn die Steuerungsvorgänge jedoch erst beim Grenzwert der Kurvenfahrt einsetzen, können die Steuereinheiten die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht mehr ausreichend verringern. Dadurch kann es passieren, dass diese Steuereinheiten allein nicht mehr verhindern können, dass das Fahrzeug aus der Kurve getragen wird.
Darüber hinaus wird im AUTOMOTIVE ENGINEERING HANDBOOK, Band 1, BASIC & THEORY, herausgegeben am 1. Februar 1990 von der Society of Automotive Engineers of Japan, Inc., S. 179 und 180, ein Zustand beschrieben, bei dem ein Reifen auf einer Fahrbahn abrollt und um einem Schräglaufwinkel α durchdreht (siehe 1 der vorliegenden Erfindung). Die gestrichelten Linien in 1 zeigen eine Lauffläche des Reifens an, auf welcher der Reifen an der Vorderseite der Kontaktfläche einschließlich Punkt (A) von 1 die Fahrbahnoberfläche berührt und die sich mit dem Reifen bis zum Punkt (B) verschiebt, während dieser auf der Fahrbahnoberfläche haftet. Der Reifen beginnt zu rutschen, wenn eine durch die Seitendeformation erzeugte Deformationskraft gleich einer Reibungskraft geworden ist, und hebt am hinteren Ende einschließlich Punkt (C) von der Fahrbahnfläche ab. In diesem Fall ist eine auf der gesamten Kontaktfläche erzeugte Seitenkraft Fy gleich einem Produkt aus einer in Querrichtung der Lauffläche deformierten Fläche (durch die schraffierte Fläche in 1 dargestellt) und deren Seitenelastizitätskoeffizienten pro Flächeneinheit. 2 zeigt, dass ein Angriffspunkt der Seitenkraft Fy von einem Punkt (0) auf der Mittellinie des Reifens um eine Strecke (e_n) nach hinten (in 1 nach links) verschoben wird, die als pneumatischer Nachlauf bezeichnet wird. Folglich entsteht ein Rückstellmoment (Tsa) Fy·e_n, das in einer Richtung wirkt, in welcher der Schräglaufwinkel α verringert wird, und somit als Selbstrückstellmoment bezeichnet werden kann.
Im Folgenden wird unter Bezug auf 2, welche eine Vereinfachung von 1 darstellt, der Fall erläutert, bei dem der Reifen an einem Fahrzeug angebracht ist. Bei gelenkten Rädern wird im Allgemeinen ein Nachlaufwinkel eingestellt, damit das Lenkrad gleichmäßig zu seiner Ausgangsstellung zurückkehren kann, um einen Nachlaufversatz (e_c) zu erzeugen. Deshalb berührt der Reifen die Fahrbahnoberfläche am Punkt (0'), sodass das Moment zum Zurückführen des Lenkrades zu seiner Ausgangsstellung gleich Fy·(e_n + e_c) wird. Wenn eine Seitenhaftungskraft des Reifens verringert und somit die Schlupffläche ver größert wird, nimmt durch die seitliche Verformung der Lauffläche die Fläche ABC in 2 die Form der Fläche ADC an. Folglich wird der Angriffspunkt der Seitenkraft Fy vom Punkt (H) in Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zum Punkt (J) verschoben. Das heißt, dass der pneumatische Nachlauf (en) verringert wird. Wenn also die Haftungsfläche relativ groß und die Schlupffläche relativ klein sind, d.h., wenn die Seitenhaftungskraft des Reifens relativ groß ist, ist der pneumatische Nachlauf (e_n) relativ groß, sodass bei gleicher auf den Reifen einwirkender Seitenkraft das Rückstellmoment Tsa relativ groß ist. Wenn hingegen die Seitenhaftungskraft des Reifens nachlässt und die Schlupffläche größer wird, wird der pneumatische Nachlauf (e_n) relativ klein, sodass das Rückstellmoment Tsa kleiner wird.
Gemäß der obigen Beschreibung kann die Stärke der Haftung des Reifens in seiner Seitenrichtung durch Überwachen der Änderung des pneumatischen Nachlaufs (e_n) erfasst werden. Außerdem bewirkt die Änderung des pneumatischen Nachlaufs (e_n) das Rückstellmoment Tsa, anhand dessen ein Haftfaktor zum Beispiel für ein Vorderrad ermittelt werden kann, der ein Maß für die Reifenhaftung in der Seitenrichtung liefert (und im Folgenden einfach als Haftfaktor bezeichnet wird). Der Haftfaktor kann auf der Grundlage einer Sicherheitsreserve der Seitenkraft für die Fahrbahnreibung abgeschätzt werden, was im Folgenden genauer beschrieben wird.
Der oben beschriebene Haftfaktor ist klar von dem Seitenkraftnutzungsverhältnis bzw. dem Querbeschleunigungsnutzungsverhältnis G zu unterscheiden, das in der Veröffentlichung 11-99956 beschrieben wurde, in welcher die maximal auf der Fahrbahnoberfläche zu erzeugende Querkraft anhand des Fahrbahnreibungskoeffizienten μ ermittelt wird. Ferner wird dieser Fahrbahnreibungskoeffizient μ anhand der Abhängigkeit der Kurvenfahrtkraft Cp (Wert der Seitenkraft je ein Grad Schräglaufwinkel) vom Fahrbahnreibungskoeffizienten μ abgeschätzt. Die Kurvenfahrtkraft Cp hängt jedoch nicht allein vom Fahrbahnreibungskoeffizienten μ, sondern auch von der Form der Kontaktfläche zwischen Fahrbahn und Reifen (der Länge und Breite der Kontaktfläche zur Fahrbahn) sowie der Elastizität des Laufflächengummis ab. Wenn sich zum Beispiel auf der Lauffläche Wasser befindet oder sich die Elastizität des Laufflächengummis durch Reifenabrieb oder geänderte Reifentemperatur verändert hat, nimmt die Kurvenfahrtkraft Cp bei konstantem Fahrbahnreibungskoeffizienten μ unterschiedliche werte an. Deshalb wurden in der Veröffentlichung 11-99-956 die Reifeneigenschaften des Rades nicht in Betracht gezogen.
Verwendet man jedoch den oben beschriebenen Haftfaktor, so lassen sich die verschiedenen Lenkvorgänge in geeigneter Weise bereits zu einem frühen Zeitpunkt entsprechend dem jeweiligen Straßenzustand direkt beeinflussen, bevor die Reibung zwischen der Fahrbahnoberfläche und dem Reifen an ihre Grenzen kommt. Außerdem kann der Reibungskoeffizient der Fahrbahnoberfläche gemäß der folgenden Beschreibung anhand des Haftfaktors ermittelt werden. Wenn also zur Ermittlung des Straßenzustandes als Fahrbahnzustandsfaktoren der Haftfaktor und der Reibungskoeffizient herangezogen werden, kann der Straßenzustand bereits zu einem frühen Zeitpunkt ermittelt werden, bevor die Reibung zwischen der Fahrbahnoberfläche und dem Reifen an ihre Grenzen kommt. Insbesondere bei Verwendung eines in den Veröffentlichungen 2001-191937 und 7-329808 beschriebenen elektronischen Lenksystems erfolgt die Lenkung mittels Stellgliedern (z.B. eines Motors), die vom Lenkrad mechanisch getrennt sind, welches von Hand betätigt wird. Daher kann in diesem Fall das oben beschriebene Rückstellmoment aus einem Signal (z.B. einem elektrischen Strom) zum Ansteuern des Stellgliedes ermittelt werden, was im Folgenden ge nauer beschrieben wird, sodass sich der Haftfaktor einfach ermitteln lässt.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zur Ermittlung des Straßenzustandes zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einem elektronischen Lenksystem bereitzustellen, das zur Steuerung eines Lenkwinkels mittels eines vom von Hand betätigten Lenkrad mechanisch getrennten Stellgliedes eingerichtet und in der Lage ist, einen Zustand einer Fahrbahnoberfläche zum richtigen Zeitpunkt genau abzuschätzen, wenn das Fahrzeug die Fahrbahnoberfläche befährt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Steuerung der Fahrzeuglenkung zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einem elektronischen Lenksystem bereitzustellen, das zur Steuerung eines Lenkwinkels mittels eines vom von Hand betätigten Lenkrad mechanisch getrennten Stellgliedes eingerichtet und in der Lage ist, einen Zustand einer Fahrbahnoberfläche zum richtigen Zeitpunkt genau zu ermitteln, wenn das Fahrzeug die Fahrbahnoberfläche befährt, und auf Grundlage des ermittelten Straßenzustandes eine geeignete Fahrzeuglenkung zu bewirken.
Zur Lösung der obigen und weiterer Aufgaben wird die Vorrichtung zur Ermittlung des Straßenzustandes zur Verwendung in einem Fahrzeug bereitgestellt, das über ein Lenkmittel zum Betätigen einer vom von Hand betätigten Lenkrad mechanisch unabhängigen Einheit verfügt, um so mindestens ein Vorder- bzw. Hinterrad zu lenken. Die Vorrichtung beinhaltet ein Betätigungssignalerkennungsmittel zum Erkennen eines Betätigungssignals zum Betätigen der Einheit des Lenkungssteuermittels, ein Rückstellmomentermittlungsmittel zum Ermitteln ei nes am Rad entstehenden Rückstellmoments auf der Grundlage des durch das Betätigungssignalerkennungsmittel erkannten Betätigungssignals, ein Fahrzeugzustandserkennungsmittel zum Erkennen einer Fahrzeugzustandsvariablen, ein Radfaktorermittlungsmittel zum Ermitteln mindestens eines Radfaktors einschließlich einer auf das Rad einwirkenden Seitenkraft und eines Schräglaufwinkels des Rades auf Grundlage der durch das Fahrzeugzustandserkennungsmittel ermittelten Zustandsvariablen und ein Haftfaktorermittlungsmittel zum Bestimmen eines Haftfaktors mindestens eines Reifens des Rades aus einer Beziehung zwischen dem durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoment und dem durch das Radfaktorermittlungsmittel ermittelten Radfaktor.
Bei dem oben beschriebenen Lenkungssteuermittel kann die Einheit aus einem Motor bestehen, sodass das Betätigungssignal zum Betätigen der Einheit ein elektrischer Strom sein kann. Zur Ermittlung der Zustandsvariablen werden Faktoren herangezogen, die sich auf das in Bewegung befindliche Fahrzeug beziehen, zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Querbeschleunigung, der Gierwinkel, der Lenkwinkel und dergleichen.
Vorzugsweise beinhaltet die Vorrichtung ferner ein Reibungsermittlungsmittel zum Ermitteln eines Reibungskoeffizienten einer Fahrbahn, welche das Fahrzeug befährt, auf Grundlage des durch das Haftfaktorermittlungsmittel ermittelten Haftfaktors.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung ein Warnmittel zum Warnen des Fahrzeugführers beinhalten, wenn mindestens einer der Fahrbahnfaktoren, z.B. der durch das Haftfaktorermittlungsmittel ermittelte Haftfaktor und der durch das Reibungsermittlungsmittel ermittelte Reibungskoeffizient, einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
Eine Vorrichtung zur Fahrzeuglenkung ist vorzugsweise mit einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Straßenzustandes zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgestattet, das über ein Lenkungssteuermittel zum Betätigen einer vom von Hand betätigten Lenkrad mechanisch unabhängigen Einheit verfügt, mit der mindestens ein Vorder- bzw. Hinterrad gelenkt wird. Darüber hinaus beinhaltet die Vorrichtung zur Fahrzeuglenkungssteuerung ein Betätigungssignalerkennungsmittel zum Erkennen eines Betätigungssignals, das zum Betätigen des Lenkungssteuermittels dient, ein Rückstellmomentermittlungsmittel zum Ermitteln eines durch das Rad erzeugten Rückstellmoments auf der Grundlage des durch das Betätigungssignalerkennungsmittel erkannten Betätigungssignals, ein Fahrzeugzustandserkennungsmittel zur Erkennung einer Fahrzeugzustandsvariablen, ein Radfaktorermittlungsmittel zum Ermitteln mindestens eines Faktors, z.B. einer auf das Rad einwirkenden Seitenkraft und eines Schräglaufwinkels des Rades auf der Grundlage einer durch das Fahrzeugzustandserkennungsmittel erkannten Zustandsvariablen, und ein Haftfaktorermittlungsmittel zur Ermittlung eines Haftfaktors mindestens eines Reifens des Rades gemäß einer Beziehung zwischen dem durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoment und dem durch das Radfaktorermittlungsmittel ermittelten Radfaktor. Die Fahrzeuglenkungssteuervorrichtung beinhaltet ferner ein Steuermittel zum Übertragen mindestens einer Lenkungssteuerung auf die Vorderräder des Fahrzeugs, einer Lenkungssteuerung auf die Hinterräder des Fahrzeugs und einer Bremskraftsteuerung auf jedes Rad des Fahrzeugs auf der Grundlage des durch das Haftfaktorermittlungsmittel ermittelten Haftfaktors.
Die Fahrzeuglenkung kann ferner ein Reibungsermittlungsmittel zum Ermitteln eines Reibungskoeffizienten einer Fahrbahn, welche das Fahrzeug befährt, auf der Grundlage des durch das Haftfaktorermittlungsmittel ermittelten Haftfaktors beinhalten, und das Steuerungsmittel kann auf der Grundlage mindestens eines Fahrbahnzustandsfaktors, z.B. des durch das Haftfaktorermittlungsmittel ermittelten Haftfaktors und des durch das Reibungsermittlungsmittel ermittelten Reibungskoeffizienten, mindestens eine Lenkungssteuerung auf die Vorderräder bzw. die Hinterräder des Fahrzeug übertragen und die Bremskraft jedes Rades des Fahrzeugs steuern.
Bei der oben beschriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung kann das Steuerungsmittel Parameter mindestens zur Lenkung der Vorderräder bzw. der Hinterräder des Fahrzeugs und zur Steuerung der Bremskraft jedes Rades des Fahrzeugs auf der Grundlage mindestens eines der Fahrbahnzustandsfaktoren liefern. Das Steuermittel kann aber auch auf der Grundlage mindestens eines der Radzustandsfaktoren eine Kennlinie des Lenkausschlags eines Rades in Abhängigkeit von der Lenkradbetätigung eines Fahrzeugführers und ein gewünschtes Bremsverhalten in Abhängigkeit von der Bremsenbetätigung durch den Fahrzeugführer bereitstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erwähnte Aufgabe und die folgenden Beschreibung ist unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen leicht verständlich, in welchen gleiche Elemente durch gleiche Bezugsnummern bezeichnet werden und welche Folgendes darstellen:
1 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem Rückstellmoment und der Seitenkraft eines sich vorwärts bewegenden Reifens zeigt, der nach der Seite rutscht;
2 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem in 1 gezeigten Rückstellmoment und der Seitenkraft vereinfacht darstellt;
3 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Fahrzeuglenkungssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Blockschaltbild, welches Systeme einer Fahrzeuglenkungssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist ein Blockschaltbild einer Lenkungssteuereinheit in einem Fahrzeuglenkungssteuersystem gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Blockschaltbild eines Lenkungssteuersystems einer Fahrzeuglenkungssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Blockschaltbild einer Haftfaktorermittlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Blockschaltbild Haftfaktorermittlungseinheit gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Rückstellmoment und der Seitenkraft gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Rückstellmoment und der Seitenkraft als Funktion des Schräg laufwinkels des Rades gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Rückstellmoment und der Seitenkraft als Funktion des Schräglaufwinkels des Rades gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Rückstellmoment und dem Schräglaufwinkel des Rades gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Rückstellmoment und dem Schräglaufwinkel des Rades gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Rückstellmoment und dem Schräglaufwinkel des Rades gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ist ein Diagramm, welches eine Kurve des durch die Coulombsche Reibung entstehenden Reibungsmoments zum Korrigieren des zu ermittelnden Rückstellmoments gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist ein Diagramm, welches eine Kurve der Reibungskomponente des Steuersystems zum Korrigieren des zu ermittelnden Rückstellmoments gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist ein Blockschaltbild zur Ermittlung eines Radfaktors auf der Grundlage eines Lenkwinkels eines Rades und einer Fahrzeuggeschwindigkeit mittels eines Beobachters auf ei nem Fahrzeugmodell gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
18 ist ein Blockschaltbild zur Ermittlung eines Radfaktors auf der Grundlage eines Beobachters auf einem Fahrzeugmodell gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung mit einer zusätzlich angebrachten Korrektur;
19 ist ein Blockschaltbild zur direkten Berechnung eines Radfaktors durch eine Berechnung der Zustandsvariablen ohne Zuhilfenahme eines Beobachters gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
20 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Rückstellmoment und dem Schräglaufwinkel des Rades gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einem Haftfaktor ε, der auf Grundlage eines pneumatischen Nachlaufs ermittelt wurde, und einem Haftfaktor ε_m gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt, der auf Grundlage einer Sicherheitsreserve der Seitenkraft für die Fahrbahnreibung ermittelt wurde;
22 ist ein Blockschaltbild, welches eine Reibungsermittlungsvorrichtung als Beispiel für eine Fahrbahnzustandsermittlungseinheit gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 ist ein Blockschaltbild, welches ein Beispiel zur Ermittlung eines Fahrbahnreibungskoeffizienten auf der Grundlage eines Rückstellmoments und eines Radzustandsfaktors in einer Fahrbahnzustandsermittlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
24 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel zur Ermittlung eines Fahrbahnreibungskoeffizienten unter Verwendung der Seitenkraft als Radfaktor in einer Reibungsermittlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel zur Ermittlung eines Fahrbahnreibungskoeffizienten unter Verwendung eines Schräglaufwinkels als Radfaktor in einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Fahrbahnreibungskoeffizienten gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
26 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Schräglaufwinkel und dem Rückstellmoment in einer Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrbahnreibungskoeffizienten gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
27 ist ein Blockschaltbild zum Einstellen eines gewünschten Vorderradwinkels in einem elektronischen Lenksystem gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
28 ist ein Blockschaltbild zum Einstellen eines gewünschten Hinterradwinkels in einem elektronischen Lenksystem gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
29 ist ein Blockschaltbild zum Einstellen einer gewünschten Lenkreaktionskraft in einem Lenkreaktionskraftsimulator gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
30 ist ein Blockschaltbild zum Einstellen einer gewünschten Bremskraft für jedes Rad in einer Fahrzeuglenkungssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung; und
31 ist ein Diagramm, welches eine gewünschte Bremskraft für jedes Rad in einer Fahrzeuglenkungssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
3 bis 6 zeigen schematisch ein Fahrzeug mit einer Lenkungssteuereinheit, welche eine Fahrbahnzustandsermittlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung aufweist. Das Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsart ist gemäß 3 aufgebaut und besteht gemäß 4 aus einem Vorderradlenkungssteuersystem (FSTR), einem Hinterradlenkungssteuersystem (RSTR), einem Lenkreaktionskraftsimulator (SST), einem Bremskraftsteuersystem (BRK), einem Drosselklappensteuersystem (SLT), einem Schaltungssteuersystem (ATM) und einem Warnsystem (ALM), welche über einen Datenbus miteinander verbunden sind, sodass jedes System über jede Information verfügen kann.
3 zeigt, dass an den Vorderrädern WH1 und WH2 sowie an den Hinterrädern WH3 und WH4 des Fahrzeugs Raddrehzahlsensoren jeweils WS1 bis WS4 angebracht sind, die mit der elektronischen Steuereinheit ECU verbunden sind, und ein Raddrehzahlsignal, d.h. ein Signal, dessen Impulse einer Drehzahl jedes Rades proportional sind, zur elektronischen Steuereinheit ECU senden.
Außerdem sind ein Bremsschalter BS, der beim Betätigen des Bremspedals BP einschaltet und beim Loslassen des Bremspedals BP wieder ausschaltet, ein Lenkwinkelsensor FS zum Erkennen eines Lenkwinkels θf der Vorderräder WH1 und WH2 sowie ein Lenkwinkelsensor RS zum Erkennen eines Lenkwinkels θr der Hinterräder WH3 und WH4, ein Längsbeschleunigungssensor XG zum Erkennen einer Fahrzeuglängsbeschleunigung Gx, ein Querbeschleunigungssensor YG zum Erkennen einer Fahrzeugquerbeschleunigung Gy, ein Gierwinkelsensor YR zum Erkennen eines Gierwinkels y des Fahrzeugs usw. vorgesehen, die mit der elektronischen Steuereinheit ECU elektrisch verbunden sind.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsart besteht das oben beschriebene Lenkungssteuersystem aus dem Vorderradlenkungssteuersystem (FSTR) und dem Hinterradlenkungssteuersystem (RSTR) und ist so beschaffen, dass jedes der Vorderräder WH1 und WH2 sowie der Hinterräder WH3 und WH4 durch Betätigen eines Stellgliedes gesteuert wird, welches von einem als handbetätigtes Lenkungsbauteil dienenden Lenkrad SW mechanisch getrennt ist. 3 zeigt, dass das Lenkrad SW und die Vorderräder WH1 und WH2 nicht mechanisch miteinander verbunden sind. Die Betätigung des Lenkrades SW wird durch eine Lenkradbetätigungserkennungseinheit SS erkannt, welche aus einem Lenkwinkelsensor SA (4), einem Lenkmomentsensor TS oder Ähnlichem bestehen kann. Auf das in 3 gezeigte Hinterradlenkungssteuersystem (RSTR) kann verzichtet werden. Alternativ kann das Vorderradlenkungssteuersystem aus einem herkömmlichen, mechanisch gekoppelten System bestehen und nur das Hinterradlenkungssteuersystem zum Ausführen der Lenkungssteuerung mittels des Stellgliedes eingerichtet sein, welches von einem von Hand betätigten Lenkungsbauteil mechanisch getrennt ist.
Im Vorderradlenkungssteuersystem (FSTR) befindet sich eine mit einer Zentraleinheit CPU, einem Nur-Lese-Speicher ROM und einem Arbeitsspeicher RAM ausgestattete Lenkungssteuereinheit ECU1 zur Steuerung der Vorderradlenkung, die mit einem Spurkreiswinkelsensor RS und einem elektrischen Stromsensor ES sowie über eine Steuerschaltung DC1 mit einem Motor MF verbunden ist. Im praktischen Betrieb wird ausgehend von dem durch die Lenkradbetätigungserkennungseinheit SS in 3 erkannten Lenkradeinschlag des Fahrer, Fahrzeugzustandsvariablen (Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierwinkel, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung oder Ähnliches), der Reibung zwischen jedem Rad und der Fahrbahnoberfläche usw. in der Lenkungssteuereinheit ECU1 ein gewünschter Wert (Zielwert) θft für den Lenkwinkel jedes Rades bereitgestellt. Auf der Grundlage des gewünschten Lenkwinkels θft wird dann der Motor MF zur Lenkungssteuerung der Vorderräder betätigt, um den Lenkwinkel θf der Vorderräder zu steuern.
Außerdem wird der Lenkreaktionskraftsimulator (SST) so gesteuert, dass er entsprechend dem Zustand des in Fahrt befindlichen Fahrzeugs oder dem Zustand des betätigten Lenkrades SW eine entsprechende Reaktionskraft bereitstellt. 3 zeigt, dass der Lenkreaktionskraftsimulator (SST) funktionell mit dem Lenkrad SW verbunden ist, und 4 zeigt, dass der Spurkreiswinkelsensor RS und der elektrische Stromsensor ES mit der Steuereinheit ECU3 verbunden sind, mit der wiederum über eine Steuerschaltung DC3 ein Reaktionsmotor RM verbunden ist. Folglich kann durch den Reaktionsmotor RM und ein (nicht gezeigtes) elastisches Bauteil ein Drehmoment erzeugt werden, durch das auf das Lenkrad SW eine Kraft in einer Richtung ausgeübt wird, damit das Fahrzeug weiter geradeaus fährt (siehe Veröffentlichung 2001-191937).
Den Aufbau der im Vorderradlenkungssteuersystem (FSTR) verwendeten Lenkungssteuereinheit zeigt 5. Da die im Hinterradlenkungssteuersystem (RSTR) verwendete Lenkungssteuereinheit im Wesentlichen dieselben Komponenten enthält wie die des Vorderradlenkungssteuersystems (FSTR), sind in der folgenden Erläuterung die dem FSTR analogen Komponenten des RSTR in Klammern angegeben. Die Informationen über das Ausmaß der Lenkradbetätigung durch den Fahrer und den Zustand des in Fahrt befindlichen Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierwinkel, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Fahrzeugschräglaufwinkel oder Ähnliches) werden über einen Datenbus in die Lenkungssteuereinheit EU1 (ECU2) eingegeben, in welcher der gewünschte Wert des Lenkwinkels (θft für das Vorderrad) berechnet wird. Entsprechend dem gewünschten Lenkwinkel wird der Motor MF (MR) über eine Steuerschaltung 22 betätigt. Als Motor MF (MR) kann ein bürstenloser Gleichspannungsmotor dienen, an dem ein Drehwinkelsensor KSF (KSR) angebracht ist. Als Motor MF (MR) können aber nicht nur dieser Gleichspannungsmotor, sondern auch andere Motortypen verwendet werden. Im praktischen Betrieb wird der Motor MF (MR) durch das vom Drehwinkelsensor KSF (KSR) erkannte Signal angesteuert. Dann kann ausgehend von dem durch eine Stromerkennungseinheit 23 der Steuerschaltung 22 erkannten elektrischen Strom ein auf die Fahrbahnoberfläche wirkendes Reaktionsmoment ermittelt werden. In 5 sind eine Schnittstelle 24, ein Spannungskonstanthalter 25 und eine Spannungsquelle 10 dargestellt.
Die Steuerung des Motors MF im Vorderradlenkungssteuersystem (FSTR) ist zum Beispiel in 6 dargestellt. Zuerst wird in der Einheit 41 ausgehend vom Betrag des Lenkradeinschlags des Fahrers und vom Fahrzustand des Fahrzeugs für die Räder WH1 und WH2 (WH3 und WH4) der gewünschte Lenkwinkel θft (θrt) berechnet. Dann wird in der Einheit 42 aus Sicherheitsgründen der für die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit gewünschte Grenzlenkwinkel ermittelt. Außerdem wird in den Einheiten 43 bis 54 ausgehend von einer Differenz zwischen dem gewünschten Lenkwinkel θft (θrt) und dem tatsächlichen Lenkwinkel θfa (θra) eine Proportional-Differential-Regelung (PD) durchgeführt, sodass der Motor MF und (MR) entsprechend dem Tastverhältnis für die Impulsbreitensteuerung (Pulse width modulation, PWM) angesteuert wird, das auf der Grundlage der Lenkwinkeldifferenz berechnet wird. Da jede Einheit im Wesentlichen genauso aufgebaut ist, wie in der Veröffentlichung 7-329808 dargelegt wurde, wird sie hier nicht beschrieben.
Das Bremssteuersystem (BRK) gemäß der vorliegenden Ausführungsart ist ein so genanntes elektronisches Bremssteuersystem. 3 zeigt die funktionell mit den Rädern WH1 bis WH4 gekoppelten Raddrehzahlsensoren WS1 bis WS4 und die Drucksensoren PS1 bis PS4 zum Erkennen des Drucks in den (nicht dargestellten) Radbremszylindern. 4 zeigt, dass die Drucksensoren PS1 bis PS4 mit einer Bremssteuereinheit ECU4 gekoppelt sind und jeder einzelne Drucksensor über eine Magnetspulensteuerschaltung DC4 mit einer Magnetspule SL verbunden ist. Die Forderung des Fahrers, das Fahrzeug abzubremsen, wird durch die Bremsstärkenerkennungseinheit erkannt, welche einen (nicht dargestellten) Bremspedalverschiebungssensor oder Ähnliches enthält. Der Druck im Radbremszylinder jedes Rades wird auf der Grundlage des Betrags der Betätigung des Bremspedals BP durch den Fahrzeugführer, des Fahrzustands des Fahrzeugs, der Reibung zwischen dem Rad und der Fahrbahnoberfläche usw. gesteuert. Das Bremssteuersystem der vorliegenden Ausführungsart ist so beschaffen, dass es die Antiblockier- (ABS), die Bremskraftverstärkungs- (BS), die Traktionskontroll- (TRC), die Fahrzeugstabilitäts- (VSC) und den Tempomatfunktion (ACC) steuern kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsart dient als Motor EG ein Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung FI und einer Drosselsteuervorrichtung TH, die als Drosselklappensteuerungssystem (SLT) dient und so beschaffen ist, dass sie als Reaktion auf die Betätigung eines Gaspedals AP eine gewünschte Drosselklappenstellung einstellt und als Reaktion auf ein Ausgangssignal einer elektronischen Steuereinheit ECU betätigt wird, um die Drosselklappensteuereinheit TH zu steuern und die Kraftstoffeinspritzeinheit FI zu betätigen, um die eingespritzte Kraftstoffmenge zu steuern. 4 zeigt einen mit einer Drosselklappensteuereinheit ECU5 gekoppelten Positionssensor POS, an den über eine Steuerschaltung DC5 eine Betätigungseinheit AC5 zur Drosselklappensteuerung angeschlossen ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsart ist der Motor EG über ein Schaltgetriebe GS und ein Differenzialgetriebe DF funktionell mit den Hinterrädern WH3 und WH4 verbunden, um ein so genanntes Hinterradantriebssystem zu bilden, jedoch ist die vorliegende Ausführungsart nicht auf das Hinterradantriebssystem beschränkt.
Das Schaltungssteuersystem (ATM) enthält eine Schaltungssteuereinheit ECU6 zum Steuern der Automatikschaltung, mit der über eine Steuerschaltung DC6 eine Betätigungseinheit AC6 zur Schaltungssteuerung verbunden ist. Das Warnsystem (ALM) ist so beschaffen, dass es ein Warnsignal ausgibt, wenn der ermittelte Haftfaktor einen vorgegebenen Wert unterschreitet, und enthält eine Warnungssteuereinheit ECU7, an die eine Warneinheit AC7 angeschlossen ist, um die Warninformation über ein Anzeige- oder ein Audiosystem oder Ähnliches zu liefern. Diese Steuereinheiten ECU1 bis ECU7 sind mit dem Datenbus über eine Kommunikationseinheit verbunden, die zur Datenübertragung mit einer CPU, einem ROM bzw. einem RAM ausgestattet ist. Dadurch können die für jedes Steuersystem erforderlichen Daten durch andere Steuersysteme übertragen werden.
7 zeigt eine Haftfaktorermittlungseinheit gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung, die von der Tatsache ausgeht, dass das durch die Fahrbahnoberfläche übertragene Reaktionsmoment des Rades durch Erkennen eines Signals (elektrischer Strom) zum Betreiben des Motors MF (MR) ermittelt werden kann, da der elektrische Strom zum Betreiben des Motors MF (MR) einem Abtriebsmoment proportional ist. Da das ermittelte Reaktionsmoment die von der Reibung der Bauteile des Lenksystems stammenden Komponenten beinhaltet, wird das aus dem elektrischen Strom zum Betreiben des Motors MF (MR) ermittelte Reaktionsmoment durch die von der Reibung der Bauteile im Lenksystem stammenden Komponenten kompensiert, und man erhält das Rückstellmoment Tsa. Ausgehend von der Beziehung zwischen dem Rückstellmoment Tsa und den durch den Radschräglaufwinkel oder die Seitenkraft angezeigten Radfaktoren kann der für das Haftvermögen des Rades auf der Fahrbahnoberfläche stehende Haftfaktor ε ermittelt werden.
7 zeigt, wie der elektrische Strom zum Betreiben des Motors MF (MR) während der Lenkungssteuerung in einer Stromerkennungseinheit M1 (z.B. der Stromerkennungseinheit 23 in 5) erkannt und das Reaktionsmoment in einer Reaktionsmomentermittlungseinheit M2 auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses der Stromerkennungseinheit M1 ermittelt wird. Ferner wird der Lenkwinkel des Rades in einer Radlenkwinkelerkennungseinheit M3 erkannt und dann auf der Grundlage des erkannten Lenkwinkels des Rades das der Reibungskomponente der Bauteile im Lenksystem entsprechende Lenkreibungsmoment in einer Lenkreibungsmomentermittlungseinheit M4 ermittelt. Auf der Grundlage des ermittelten Reaktionsmoments und des Lenkreibungsmoments wird in einer Rückstellmomentermittlungseinheit M5 das Rückstellmoment ermittelt. Andererseits wird auf der Grundlage der in einer Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinheit M6 erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit, des in einer Fahrzeugverhaltenserkennungseinheit M7 erkannten Fahrzeugverhaltens und des in der Radlenkwinkelerkennungseinheit M3 erkannten Lenkwinkel des Rades in einer Radfaktorermittlungseinheit M8 mindestens einer der Radfaktoren Wx, z.B. der Seitenkraft Fy des Rades und des Radschräglaufwinkels α, ermittelt. Somit wird auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem in der Rückstellmomentermittlungseinheit M5 ermittelten Rückstellmoment und dem in der Radfaktorermittlungseinheit M8 ermittelten Radfaktor in einer Haftfaktorermittlungseinheit M10 der Haftfaktor ε ermittelt.
8 zeigt ein Beispiel der Haftfaktorermittlungseinheit M10, in welcher der Haftfaktor ε auf der Grundlage des Rückstellmoments und des Radfaktors (Seitenkraft Fy oder Radschräglaufwinkel α ermittelt wird. Auf der Grundlage des in der Rückstellmomentermittlungseinheit M5 ermittelten Rückstellmoments Tsa und des in der Radfaktorermittlungseinheit M8 ermittelten Radfaktors Wx (Seitenkraft Fy oder Radschräglaufwinkel α) wird in einer Ursprungsgradientenermittlungseinheit M11 ein Gradient (K) des Rückstellmoments in der Nähe des Ursprungs (kurz: Ursprungsgradient), d.h. der Ursprungsgradient (K) des Rückstellmoments in Bezug auf den Radfaktor Wx, ermittelt. Auf der Grundlage des Ursprungsgradienten (K) wird in einer Einheit M12 ein Bezugsrückstellmoment vorgegeben, das einem Rad mit fast vollständiger Seitenhaftung entspricht. Dann wird in einer Haftfaktorberechnungseinheit M13 aus dem in der Rückstellmomentermittlungseinheit M5 ermittelten tatsächlichen Rückstellmoment und dem oben vorgegebenen Bezugsrückstellmoment der Haftfaktor ε berechnet.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 9 ein Beispiel zur Ermittlung des Haftfaktors ε unter Verwendung der Seitenkraft Fy als Radfaktor Wx erläutert. Zunächst stellt in 9 die Kennlinie „Tsaa" die Funktion des Rückstellmoments Tsa der Seitenkraft dar. Gemäß der obigen Beschreibung lässt sich das tatsächliche Rückstellmoment „Tsaa" als Funktion der Seitenkraft durch die Gleichung Tsaa = Fy·(e_n + e_c) beschreiben, sodass die nichtlineare Kennlinie des tatsächlichen Rückstellmoments Tsaa als Funktion der Seitenkraft Fy der linearen Änderung des pneumatischen Nachlaufs e_n entspricht. Daher wird ein Gradient (K) des tatsächlichen Rückstellmoments Tsaa als Funktion der Seitenkraft Fy in der Nähe des Ursprungs (0) er mittelt, wo das Vorderrad auf der Fahrbahn haftet, um die Kennlinie des Rückstellmoments bei vollständiger Fahrbahnhaftung zu ermitteln, d.h. das Bezugsrückstellmoment Tsao. Als Gradient (K1) des Rückstellmoments im Ursprung wird zunächst ein Anfangswert gewählt, der dann durch Ermittlung des realen Gradienten (K1) bei etwa konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert wird, wobei Fahrzeugbeschleunigungen oder -verzögerungen nicht berücksichtigt werden.
Da sich der pneumatische Nachlauf e_n mit der Fahrbahnhaftung des Rades ändert, kann als Bezugsrückstellmoment Tsao, das für ein in Querrichtung fast vollständig auf der Fahrbahn haftendes Rad steht, der Gradient (K1) in der Nähe des Ursprungs gewählt werden, wo das Rad in Querrichtung fast vollständig auf der Fahrbahn haftet (Geradeausfahrt), sodass man die Gleichung Tsao = K1·Fy erhält. Dann kann man den Haftfaktor ε als Quotienten des Bezugsrückstellmoments Tsao und des tatsächlichen Rückstellmoments Tsaa ermitteln. wählt man als Seitenkraft „Fy1" und als Bezugsrückstellmoment Tsao den Wert „Tsao1" (= K1·Fy1) und erhält somit als tatsächliches Rückstellmoment Tsaa den Wert „Tsaa1", ergibt sich der Haftfaktor ε zu ε = Tsaa1/Tsao1.
Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Ermittlung des Haftfaktors ε, wenn als Radfaktor Wx der Radschräglaufwinkel α verwendet wird. 10 zeigt die Kennlinie des Rückstellmoments Tsa als Funktion des Radschräglaufwinkels α. Im Gegensatz zur vorigen Kennlinie mit der Seitenkraft als Radfaktor ist die in 11 dargestellte Kennlinie „Tsar" des Bezugsrückstellmoments bei fast vollständiger Fahrbahnhaftung eine nichtlineare Funktion des Radschlupfwinkels. Diese nichtlineare Kennlinie hängt vom Fahrbahnreibungskoeffizienten μ ab. Um das Bezugsrückstellmoment festlegen zu können, muss daher zuerst der Fahrbahnreibungskoeffi zient μ ermittelt werden. Dieser lässt sich jedoch nur schwer ermitteln, da sich das Rückstellmoment Tsa bei relativ großem Haftfaktor, wie oben beschrieben, nicht sehr stark mit dem Fahrbahnreibungskoeffizienten μ ändert. In diesem Fall wird der Haftfaktor deshalb durch Annäherung des Bezugsrückstellmoments an die lineare Kennlinie gemäß 12 ermittelt. Man erhält somit einen Gradienten (K2) des Rückstellmoments Tsa als Funktion des Radschräglaufwinkels α in der Nähe des Ursprungs des Radschräglaufwinkels α und daraus ein Bezugsrückstellmoment Tsas = K2·α. Dann ergibt sich der Haftfaktor aus dem Quotienten des Bezugsrückstellmoments Tsas und dem tatsächlichen Rückstellmoment Tsaa. Wenn beispielsweise die Seitenkraft gleich „α1" ist, wird als Bezugsrückstellmoment der Wert „Tsas2" (= K2·α1) gewählt, und der Haftfaktor ε ergibt sich zu ε = Tsaa1/Tsas1.
Bei dem in 12 dargestellten Verfahren, bei dem das Bezugsrückstellmoment an die lineare Kennlinie angenähert wird, kann die Ermittlung des Haftfaktors in einem Bereich mit relativ großem Radschräglaufwinkel α ziemlich ungenau sein. Deshalb kann man, wenn der Radschlupfwinkel einen bestimmten Wert überschreitet, den in 13 gezeigten wert „K3" als Gradienten wählen und den nichtlinearen Verlauf der Kennlinie des Bezugsrückstellmoments durch eine Gerade Linie „OMN" annähern. In diesem Fall wird der Gradient K3 des Rückstellmoments vorzugsweise vorher experimentell ermittelt und während der Fahrt korrigiert. Der Punkt (M) in 13 kann entsprechend dem Wendepunkt (P) der Kennlinie des tatsächlichen Rückstellmoments gewählt werden, da der Fahrbahnreibungskoeffizient μ auf der Grundlage eines Wendepunktes der Kennlinie des Rückstellmoments ermittelt werden kann. Daher geht nach dem Erreichen des Wendepunktes (P) der Kennlinie des tatsächlichen Rückstellmoments Tsaa der Gradient des Rückstellmo ments K2 am Punkt (M) in den Gradienten K3 über, wo der Radschräglaufwinkel um einen bestimmten Betrag größer ist als am Punkt (P).
Da die Kennlinie des Bezugsrückstellmoments als Funktion des Schräglaufwinkels vom Fahrbahnreibungskoeffizienten μ abhängt, kann die Kennlinie des Bezugsrückstellmoments mit hoher Genauigkeit festgelegt werden, indem man das Bezugsrückstellmoment an dem in 14 gezeigten Wendepunkt (P) der Kennlinie des tatsächlichen Rückstellmoments Tsaa wählt. Wenn zum Beispiel der Fahrbahnreibungskoeffizient μ kleiner wird, nimmt die Kennlinie des tatsächlichen Rückstellmoments Tsaa die Form der gestrichelten Linie in 14 an. Mit anderen Worten, wenn der Fahrbahnreibungskoeffizient μ kleiner wird, verschiebt sich der Wendepunkt der Kennlinie des tatsächlichen Rückstellmoments Tsaa von Punkt (P) zu Punkt (P'). Deshalb muss die Kennlinie des Bezugsrückstellmoments (Tsat) von „OMN" zu „OM'N" wechseln. Dadurch wird der Punkt (M') vom Wendepunkt (P') ausgehend gewählt, und die Kennlinie des Bezugsrückstellmoments kann bei geändertem Fahrbahnreibungskoeffizienten μ entsprechend dieser Änderung angepasst werden.
Folglich kann die Kennlinie des Bezugsrückstellmoments gemäß 14 genau an die Kennlinie für vollständige Fahrbahnhaftung angenähert werden, indem das Bezugsrückstellmoment Tsat und Tsat' entsprechend den Wendepunkten (P) bzw. (P') der Kennlinien des tatsächlichen Rückstellmoments Tsaa bzw. Tsaa' wählt. Außerdem kann man einen Punkt zum Wechseln des Gradienten des Rückstellmoments in Abhängigkeit vom Fahrbahnreibungskoeffizienten wählen, der nach einem später beschriebenen Verfahren auf der Grundlage des Haftfaktors ermittelt wird.
Um das Reaktionsmoment genau zu ermitteln, muss das gemäß der obigen Beschreibung anhand des elektrischen Stroms zum Betreiben des Motors MF (MR) ermittelte Reaktionsmoment um die Reibungskomponenten im Lenksystem korrigiert werden, wie im Folgenden unter Bezug auf 15 und 16 erläutert wird. 15 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln der durch die Coulombsche Reibung des Lenksystems bedingten Reibungskomponenten. Nachdem der Lenkwinkel des Rades im oberen Teil von 15 zunächst zunimmt, wird das Reaktionsmoment erkannt, kurz bevor das Rad zu seiner Ausgangsposition zurückkehrt (Reaktionsmoment Tx am Punkt „X" im unteren Teil von 15). Dann wird der Lenkwinkel des Rades im oberen Teil von 15 wieder kleiner, und das Reaktionsmoment Ty wird an einer Stelle erkannt, an der sich zwar der Betrag des Reaktionsmoments ändert, nicht aber der Lenkwinkel (Punkt „Y" im unteren Teil von 15). Dann wird das Moment Ty vom Moment Tx subtrahiert, um ein Reibungsmoment im Lenksystem zu ermitteln. Diese Berechnung wird bei jedem Lenkvorgang wiederholt und als Reibungsmoment ein Mittelwert aus den Ergebnissen einer Vielzahl von Berechnungen berechnet.
Im Folgenden wird die Korrektur des Reibungsmoments im Lenksystem anhand von 16 erläutert. Die Beziehung zwischen dem Reaktionsmoment und dem Rückstellmoment weist eine Hysterese auf, die in 16 durch eine Punkt-Strich-Linie dargestellt ist. Als Reibungsmoment im Lenksystem wird der in 15 gezeigte Wert verwendet und als Gradient für die Kennlinie des Rückstellmoment als Funktion des Reaktionsmoments Tstr ein Wert „1" gewählt. Wenn das Fahrzeug auf einer geraden Straße fährt, ist das Reaktionsmoment Tstr gleich null. Wenn der Fahrer das Lenkrad zu drehen beginnt und der Lenkwinkel des Rades größer zu werden beginnt, entsteht ein Reaktionsmoment Tstr. Zuerst entsteht das Moment zum Kompensieren der Coulombschen Reibung, und dann werden die Räder (Reifen) ein geschlagen und erzeugen das Rückstellmoment. Während der ersten Zeit des Übergangs des Fahrzeugs von der Geradeausfahrt zum Ausführen der Lenkoperation (innerhalb der durch das Reibungsmoment verursachten Hysterese) ist noch kein Rückstellmoment entstanden, während das Reaktionsmoment auf der Strecke 0-A in 16 zunimmt. Dadurch wird als Rückstellmoment das tatsächliche Rückstellmoment ermittelt (welches das eigentliche ermittelte und korrigierte Rückstellmoment ist, wobei lediglich das Wort „ermittelt" weggelassen wird), das mit einem kleinen Gradienten der Funktion vom Reaktionsmoment zunimmt. Wenn das Lenkrad weitergedreht wird und das Reaktionsmoment über den Bereich des Reibungsmoments hinausgeht, verläuft das tatsächliche Rückstellmoment Tsaa entlang der Linie A-B in 16. Wenn das Lenkrad wieder in seine Ausgangsstellung zurückgedreht wird und dadurch das Reaktionsmoment wieder abnimmt, verläuft das tatsächliche Rückstellmoment Tsaa entlang der Linie B-C in 16 und nimmt mit einem kleinen Gradienten der Funktion vom Reaktionsmoment ab. Wenn schließlich das Reaktionsmoment den Bereich des Reibungsmoments überschreitet, verläuft das tatsächliche Rückstellmoment Tsaa beim Weiterdrehen des Lenkrades genauso entlang der Linie C-D in 16.
17 bis 19 zeigen eine Ausführungsart zur Ermittlung des Radfaktors Wx (bei der vorliegenden Ausführungsart die Seitenkraft Fy oder der Radschräglaufwinkel α). 17 zeigt eine Ausführungsart zur Ermittlung des Radfaktors auf der Grundlage des Lenkwinkels des Rades und der Fahrzeuggeschwindigkeit durch einen Beobachter mit einem Fahrzeugmodell, das durch einen Fahrzeugparameter dargestellt wird, zum Beispiel eine Fahrzeugzustandsgleichung und einen Radtyp, einen für eine Reifeneigenschaft repräsentativen Parameter und Ähnliches. Sodann zeigt 18 eine Ausführungsart zur verbesserten Ermittlung des Radfaktors, bei welcher der Beobachter 61 mittels des Fahrzeugmodells durch Rückkopplung von Sensorsignalen wie beispielsweise der Querbeschleunigung und dem Gierwinkel eine Korrektur 62 vornimmt. 19 wiederum zeigt eine weitere Ausführungsart zur direkten Berechnung des Radfaktors Wx mittels einer Zustandsgrößenberechnung 63 auf der Grundlage des Lenkwinkels des Rades, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Querbeschleunigung, des Gierwinkels und Ähnlichem unter Ausschluss des oben beschriebenen Beobachters. Darüber hinaus können mehr als zwei aus der Vielzahl der Ermittlungseinheiten parallel arbeiten, um den Radfaktor Wx zu ermitteln, wobei jedes einzelne Ergebnis gewichtet wird.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsarten wurde der Haftfaktor unter Berücksichtigung der Änderungen des pneumatischen Nachlaufs des Reifens auf der Grundlage des Rückstellmoments ermittelt. Dagegen wird im Folgenden beschrieben, dass auf der Grundlage einer Sicherheitsreserve der Seitenkraft für die Fahrbahnreibung ein Haftfaktor (hier als „εm" bezeichnet) ermittelt werden kann, der eine Bodenhaftung des Reifens repräsentiert.
Mit einem theoretischen Reifenmodell, dem so genannten Bürstenmodell, das zum Analysieren der am Reifen entstehenden Kraft eingesetzt wird, kann gemäß den folgenden Gleichungen die Abhängigkeit des (tatsächlichen) Rückstellmoments Tsaa von der Seitenkraft Fy (des Vorderrades) ermittelt werden: Angenommen, dass ξ = 1 – {Ks/(3·μ·Fz)}·λ ist,dann gilt fürξ > 0 Fy = μ·Fz·(1 – ξ3), (1)fürξ ≤ 0 Fy = μ·Fz (2)und fürξ > 0 Tsaa = (1·Ks/6)·λ·ξ3 (3)für ξ ≤ 0 Tsaa = 0 (4), wobei „Fz" die vertikale Last, „1" die Länge der Kontaktfläche des Reifens auf der Fahrbahn, „Ks" eine der Laufflächenhärte entsprechende Konstante, „λ" der Seitenschlupf (λ = tanα) und „α" der Radschräglaufwinkel ist.
Im Allgemeinen ist der Schräglaufwinkel α im Bereich ξ > 0 klein, sodass die Gleichung λ = α gilt. Aus Gleichung (1) ergibt sich, dass der Maximalwert der Seitenkraft gleich μ·Fz ist. Wenn also ein auf den Fahrbahnreibungskoeffizienten μ zurückzuführender Anteil der Seitenkraft am Maximalwert der Seitenkraft durch ein Reibungskoeffizientennutzungsverhältnis angezeigt wird, kann das Verhältnis η durch die Beziehung η = 1 – ξ³ angegeben werden. εm = 1 – η stellt eine Sicherheitsreserve für den (Fahrbahn-)Reibungskoeffizienten dar, sodass der Haftfaktor εm durch die Beziehung εm = ξ³ angegeben werden kann. Dadurch kann die Gleichung (3) zur folgenden Gleichung umgestellt werden: Tsaa = (1·Ks/6)·α·εm. (5)
Die Gleichung (5) zeigt an, dass das Rückstellmoment Tsaa dem Schlupfwinkel α und dem Haftfaktor εm proportional ist. Wenn die für εm = 1 ermittelte (das Nutzungsverhältnis des Reibungskoeffizienten ist gleich null und die Sicherheitsreserve des Reibungskoeffizienten gleich eins) Kennlinie für die Kennlinie des Bezugsrückstellmoments verwendet wird, liefert die folgende Gleichung das Bezugsrückstellmoment Tsau: Tsau = (1·Kss/6)·α (6)
Dann kann der Haftfaktor εm wie folgt aus den Gleichungen (5) und (6) ermittelt werden: εm = Tsaa/Tsau. (7)
In Gleichung (7) ist der Fahrbahnreibungskoeffizient μ nicht als Parameter enthalten. Somit kann der Haftfaktor εm berechnet werden, ohne den Fahrbahnreibungskoeffizienten μ zu verwenden. In diesem Fall kann der Gradient K4 (= 1·Ks/6) des Bezugsrückstellmoments Tsau mittels des Bürstenmodells im Voraus gewählt oder experimentell ermittelt werden. Wenn zuerst der Anfangswert gewählt wird, wird der Gradient des Rückstellmoments in der Nähe des Ursprungs des Schräglaufwinkels bei laufendem Fahrzeug ermittelt und der Anfangswert korrigiert, sodass außerdem der Haftfaktor genauer wird.
20 zeigt beispielsweise, dass bei einem Schräglaufwinkel α2 das Bezugsrückstellmoment Tsau2 durch die Beziehung Tsau2 = K4·α2 gegeben ist. Außerdem kann der Haftfaktor εm durch die folgende Gleichung εm = Tsaa2/Tsau2 = Tsaa2/(K4·α2)ermittelt werden.
Daher kann anstelle des aus dem pneumatischen Nachlauf gemäß Beschreibung unter Bezug auf 14 bis 23 ermittelten Haftfaktors ε der Haftfaktor εm verwendet werden, der aus der Sicherheitsreserve der Seitenkraft für die Fahrbahnreibung ermittelt wurde. Die Beziehung zwischen diesen Haftfaktoren ε und εm entspricht der in 21 dargestellten. Nachdem also der Haftfaktor ε ermittelt worden ist, kann dieser in den Haftfaktor εm umgewandelt werden. Umgekehrt kann auch der ermittelte Haftfaktor εm in den Haftfaktor ε umgewandelt werden.
Im Folgenden wird eine Ausführungsart der Reibungskoeffizientenermittlungsvorrichtung zur Ermittlung des Fahrbahnreibungskoeffizienten μ aus dem Rückstellmoment und dem Radfaktor, zum Beispiel der Seitenkraft oder dem Radschräglaufwinkel, erläutert. 22 zeigt eine Ausführungsart der Reibungskoeffizientenermittlungsvorrichtung, in welcher in den Einheiten M21 bis M25 das Reaktionskraftmoment aus dem Motorstrom in derselben Weise berechnet wird wie in der in 7 gezeigten Haftfaktorermittlungseinheit (In 22 wurde bei jeder Einheit von 7 zur der Zahl nach dem Buchstaben „M" eine „20" addiert) und in welcher zur Ermittlung des Rückstellmoments das Reibungsmoment des Lenksystems korrigiert wird. Der Radfaktor wird ähnlich wie in den in 17 bis 19 beschriebenen Blöcken durch die Einheiten M26 bis M28 ermittelt. Dann wird in einer Reibungskoeffizientenermittlungseinheit 30 aus der Beziehung zwischen dem Radfaktor und dem Rückstellmoment der Fahrbahnreibungskoeffizient μ ermittelt.
23 zeigt ein Beispiel der Reibungskoeffizientenermittlungseinheit M30, in welcher der Reibungskoeffizient auf der Grundlage des in der Rückstellmomentermittlungseinheit M25 ermittelten Rückstellmoments und des in der Radfaktorermittlungseinheit M28 ermittelten Radfaktors ermittelt wird. In einer Einheit M31 wird der Haftfaktor ε auf der Grundlage des Rückstellmoments Tsa und des Radfaktors Wx gemäß 7 bis 14 ermittelt. In einer Einheit M33 zur Ermittlung des Fahrbahnreibungskoeffizienten wird der Fahrbahnreibungskoeffizient auf der Grundlage des Rückstellmoments und des Radfaktors ermittelt, welche ermittelt werden, wenn der Haftfaktor einen vorgegebenen Bezugshaftfaktor erreicht hat, der in der Bezugshaftfaktoreinstelleinheit M32 zur Ermittlung des Fahrbahnreibungskoeffizienten eingestellt wurde. Da der Radfaktor durch das Fahrzeugverhalten beeinflusst wird, kann anstelle des für das Fahrzeugverhalten repräsentativen Wertes derjenige Wert verwendet werden, welcher für das Fahrzeugverhalten bei Erreichen des Bezugshaftfaktors, d.h. der Querbeschleunigung oder dem Gierwinkel, repräsentativ ist.
Im Folgenden wird unter Bezug auf 24 ein Beispiel zur Ermittlung des Fahrbahnreibungskoeffizienten μ unter Verwendung der Seitenkraft Fy als Radfaktor Wx erläutert. 24 zeigt die Beziehung zwischen der Seitenkraft Fy und dem Rückstellmoment Tsa bei verringertem Fahrbahnreibungskoeffizienten μ, wobei eine durchgezogene Linie die Kennlinie bei hohem μ und eine gestrichelte Linie die Kennlinie bei niedrigem μ zeigt. Wenn die Form der Kontaktfläche zwischen Reifen und Fahrbahn und die Elastizität des Laufflächengummis konstant sind, ist die Kennlinie der Seitenkraft als Funktion des Rückstellmoments der Kennlinie des Fahrbahnreibungskoeffizienten μ analog (die Kennlinie mit der durchgezogenen und der gestrichelten Linie in 24). Daher widerspiegelt die Seitenkraft Fy oder das Rückstellmoment Tsa direkt den Fahrbahnreibungskoeffizienten μ, wenn der aus einem Verhältnis zwischen dem Bezugsrückstellmoment und dem tatsächlichen Rückstellmoment erhaltene Haftfaktor ε identisch ist.
Der bei hohem μ ermittelte Haftfaktor ε ergibt sich somit aus der Gleichung
ε = Geradenabschnitt [J-Fy1]/Geradenabschnitt [H-Fy1]
und der bei niedrigem μ ermittelte Haftfaktor ε aus der Gleichung
ε' = Geradenabschnitt [J'-Fy2]/Geradenabschnitt [H'-Fy2], sodass ein Dreieck [0-H-Fy1] einem Dreieck [0-H'-Fy2] analog ist. Bei ε = ε' entspricht deshalb das Verhältnis des Geradenabschnitts [0-Fy1] zum Geradenabschnitt [0-Fy2], d.h. das Verhältnis des Rückstellmoments Tsaa1 zum Rückstellmoment Tsaa2, dem Verhältnis des Fahrbahnreibungskoeffizienten μ. Wenn man also als Bezugswert einen bestimmten Haftfaktor auf einer trockenen Asphaltstraßenfläche (μ etwa gleich 1,0) vorgibt, kann man ausgehend von der Seitenkraft Fy oder vom Rückstellmoment Tsa den Fahrbahnreibungskoeffizienten μ ermitteln, um so den bestimmten Haftfaktor zu ermitteln. Daher kann der Fahrbahnreibungskoeffizient gemäß 24 aus dem Wert der Seitenkraft (Fy1, Fy2) oder aus dem Rückstellmoment (Tsaa1, Tsaa2) ermittelt werden, die für das Erreichen des Bezugshaftfaktors (Punkte J und J') in 24 gelten.
Desgleichen kann der Fahrbahnreibungskoeffizient μ gemäß der folgenden Beschreibung unter Bezug auf 25 ermittelt werden, wenn der Radschräglaufwinkel α als Radfaktor Wx zugrunde gelegt wird. In diesem Fall ist die Kennlinie des Rückstellmoments Tsa als Funktion des Radschräglaufwinkels α nichtlinear, was bereits bei der Ermittlung des Haftfaktors erläutert wurde. Aus diesem Grunde wird die Kennlinie des Rückstellmoments als Funktion des Radschräglaufwinkels durch eine lineare Kennlinie angenähert, die in 25 als zweifach punktierte Strichlinie dargestellt ist, um den Fahrbahnreibungskoeffizienten μ in einem linearen Bereich (Bereich 0-M) als Funktion des Radschräglaufwinkels α zu ermitteln.
26 zeigt dieselbe Beziehung zwischen dem Radschräglaufwinkel α und dem Rückstellmoment Tsa wie in 25, wobei die durchgezogene Linie dem hohen Reibungskoeffizienten μ und die gestrichelte Linie dem niedrigen Reibungskoeffizienten μ entspricht. 26 zeigt, dass die Kennlinie des Rückstellmoments als Funktion des Radschräglaufwinkels der Kennlinie ähnlich der Kennlinie in 24 dem Fahrbahnreibungskoeffizienten μ (der Kennlinie mit der durchgezogenen und der gestrichelten Linie in 26) analog ist. Daher kann der Fahrbahnreibungskoeffizient aus dem Wert des Rückstellmoments oder des Radschräglaufwinkels (α1, α2) ermittelt werden, der dem Erreichen des zuvor eingestellten Bezugshaftfaktors (Punkte S und S' in 26) entspricht. In diesem Fall muss der Bezugshaftfaktor in einem Bereich eingestellt werden, in dem die Kennlinie der Seitenkraft als Funktion des Radschräglaufwinkels linear ist. Zur genauen Ermittlung des Fahrbahnreibungskoeffizienten muss ein Bereich gewählt werden, in welchem eine bestimmte Differenz zwischen dem Bezugsrückstellmoment und dem tatsächlichen Rückstellmoment entsteht. Deshalb wird der Bezugshaftfaktor unter Berücksichtigung dieser Voraussetzungen experimentell für einen Fahrbahnzustand mit einem relativ hohen Fahrbahnreibungskoeffizienten festgelegt, wie zum Beispiel auf einer trockenen Asphaltstraßenoberfläche.
Wenn der Fahrbahnreibungskoeffizient auf der Grundlage des Haftfaktors ermittelt wird, kann anstelle des aus dem pneumatischen Nachlauf ermittelten Haftfaktors ε der aus der Sicherheitsreserve der Seitenkraft für die Fahrbahnreibung ermittelte Haftfaktor εm verwendet werden. Da die Beziehung zwischen diesen Haftfaktoren ε und εm der in 21 gezeigten Beziehung entspricht, kann der ermittelte Haftfaktor ε anschließend in den Haftfaktor εm bzw. der ermittelte Haftfaktor εm in den Haftfaktor ε umgewandelt werden.
Mittels der oben beschriebenen Fahrzeugzustandserkennungsvorrichtung können der Haftfaktor und der Reibungskoeffizient einfach ermittelt werden, da das Lenkungssteuersystem der vorliegenden Erfindung auf einem elektronischen Lenksystem beruht. Bei der Vorrichtung mit dem von Hand bedienten und mit den zu lenkenden Rädern mechanisch verbundenen Lenkungsbauteil müssen das durch die Einwirkung des Fahrzeugführers erzeugte Moment und das durch die Hilfskraftlenkung (so genannte Lenkkraftverstärkung) erzeugte Moment einzeln erkannt werden. Da beim elektronischen Lenksystem hingegen das durch die Betätigungseinheit (Motor) ausgeübte Ausgangsmoment und das von der Fahrbahnoberfläche auf das Rad übertragene Reaktionsmoment im Wesentlichen übereinstimmen, kann die Betätigungseinheit als Sensor zur Ermittlung des Fahrbahnzustandes genutzt werden. Das Ausgangsmoment lässt sich aus dem elektrischen Strom zum Betrieben des Motors MF (MR) ermitteln. Außerdem ist die Stromerkennungseinheit 23 zur Steuerung des Motors MF (MR) und eines Ausfallsicherungssystems (Failsafe-System) erforderlich. Somit können die Fahrbahnbedingungen einschließlich des Haftfaktors und des Reibungskoeffizienten einfach ermittelt werden, sodass eine Kostenersparnis problemlos erreicht werden kann.
Im Folgenden wird die Fahrzeuglenkungssteuervorrichtung mit der Fahrbahnzustandsermittlungsvorrichtung zur Ermittlung des Haftfaktors oder des Fahrbahnreibungskoeffizienten gemäß der obigen Beschreibung erläutert. 27 zeigt einen Einstellprozess für einen gewünschten Lenkwinkel der Vorderräder des Fahrzeugs mit dem elektronischen Lenksystem. In einer Lenkbetätigungserkennungseinheit M41 wird das Ausmaß der Lenkoperation (Lenkradeinschlagwinkel) durch einen Fahrzeugführer erkannt. Ein Lenkverhältnis zwischen einem Lenkradbetätigungswinkel und einem Lenkwinkel eines Rades wird in einer Vorderradlenkverhältniseinstellungseinheit M45 ausgehend vom Ausmaß der in der Lenkradbetätigungserkennungseinheit M41 erkannten Lenkradbetätigung, einer in einer Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinheit M42 und mindestens eines in einer Haftungsfaktor-/Fahrbahnreibungskoeffizientenermittlungseinheit M43 ermittelten Haftfaktors bzw. Fahrbahnreibungskoeffizienten eingestellt, in welcher der Haftfaktor und der Fahrbahnreibungskoeffizient gemäß dem oben beschriebenen Prozess ermittelt werden. Dementsprechend wird ein gewünschter Wert eines Lenkwinkels für die Vorderräder ausgehend von dem in der Vor derradlenkverhältniseinstelleinheit M45 eingestellten Lenkverhältnis und dem in der Lenkradbetätigungserkennungseinheit M41 erkannten Lenkradbetätigungswinkel ermittelt.
Das Lenkverhältnis für die Vorderräder wird in der Vorderradlenkverhältniseinstelleinheit M45 so eingestellt, dass es bei relativ niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit groß und bei relativ hoher Fahrzeuggeschwindigkeit klein ist. Dadurch lässt sich das Lenksystem im Fahrzeug leichter bedienen, da der Lenkwinkel des Vorderrades bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit bereits durch eine geringfügige Betätigung des Lenkrades erreicht wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hingegen hoch ist, nimmt die Stabilität des Fahrzeug zu, da der Lenkwinkel des Vorderrades bei Betätigung des Lenkrades relativ klein ist. Wenn zudem das Lenkrad schnell betätigt wird (d.h., wenn die Winkelgeschwindigkeit der Lenkradbetätigung hoch ist), wird für die Vorderräder ein größeres Lenkverhältnis als bei einer normalen Lenkoperation eingestellt. Folglich wird die Manövrierbarkeit des Fahrzeuges für den Fall verbessert, dass es einem Hindernis auf der Straße unverzüglich ausweichen muss. Das Lenkverhältnis für die Vorderräder wird mindestens ausgehend vom Haftfaktor bzw. vom Fahrbahnreibungskoeffizienten festgelegt. Wenn mindestens für den Haftfaktor bzw. den Fahrbahnreibungskoeffizienten ein relativ niedriger Wert ermittelt wird, wird für die Vorderräder ein kleines Lenkverhältnis festgelegt. Wenn also der Fahrbahnreibungskoeffizient oder der Haftfaktor niedrig ist, wird folglich als Reaktion auf die Betätigung des Lenkrades für das Vorderrad ein relativ kleiner Lenkwinkel eingestellt, sodass der Lenkwinkel der Vorderräder nicht zu groß wird und die Stabilität des Fahrzeugs zunimmt, sodass der Lenkwinkel der Vorderräder nicht zu groß wird und die Stabilität des Fahrzeugs zunimmt.
Ferner wird zur Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens ein Zusatzlenkwinkel zum Lenkwinkel addiert, wenn als Reaktion auf die Betätigung des Lenkrades durch einen Fahrzeugführer der gewünschte Lenkwinkel eingestellt wird, sodass in einer Fahrzeugstabilitätssteuereinheit M48 ein gewünschter Gesamtlenkwinkel θft des Vorderrades eingestellt wird. Der Zusatzlenkwinkel wird aus einer Differenz zwischen einer anhand des Betrages der Lenkradbetätigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit in einer Bezugsfahrzeugzustandsvariableneinheit M46 ermittelten Bezugsfahrzeugzustandsvariablen und der durch eine Fahrzeugzustandsvariablenberechnungseinheit M47 berechneten tatsächlichen Fahrzeugzustandsvariablen ermittelt, wobei das Ergebnis durch eine Fahrzeugverhaltenserkennungseinheit M44 erkannt wird (siehe 27). Genauer gesagt, der Fahrbahnreibungskoeffizient oder der Haftfaktor wird im Bezugsfahrzeugmodell wiedergegeben. Außerdem wird bei der Ermittlung des Zusatzlenkwinkels in der Fahrzeugstabilitätssteuereinheit M48 mindestens ein Fahrbahnreibungskoeffizient bzw. Haftfaktor verwendet. Wenn zum Beispiel der Fahrbahnreibungskoeffizient klein ist oder der Haftfaktor sich verringert hat, kann der Schwellenwert zum Aktivieren der Fahrzeugstabilitätssteuerung niedriger festgelegt werden als bei einem normalen Fahrzeugzustand, und der anhand der Abweichung der Fahrzeugzustandsvariablen zu steuernde Betrag kann niedriger angesetzt werden.
Der gewünschte Lenkwinkel der Hinterräder wird in derselben Weise wie bei der oben beschriebenen Festlegung des gewünschten Lenkwinkels der Vorderräder gemäß den in 28 gezeigten Funktionsblöcken festgelegt. Da die in 28 gezeigten Funktionsblöcke im wesentlichen genauso wie in 27 angeordnet sind, wird hier auf deren Erläuterung verzichtet, während lediglich analoge Bezugsnummern verwendet werden. Dementsprechend wird ein Lenkverhältnis zwischen einem Lenkrad betätigungswinkel und einem Lenkwinkel der Hinterräder ausgehend mindestens vom Ausmaß der Lenkoperation (Lenkradbetätigungswinkel) bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie mindestens vom Haftfaktor bzw. dem Fahrbahnreibungskoeffizienten festgelegt. Das Lenkverhältnis der Hinterräder wird ausgehend mindestens von der Fahrzeuggeschwindigkeit und mindestens vom Haftfaktor bzw. Fahrbahnreibungskoeffizienten so gesteuert, dass die Lenkoperation bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit entgegengesetzt (in entgegengesetzter Richtung der Lenkradbetätigung) und bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit gleichgerichtet (in Richtung der Lenkradbetätigung) erfolgt. Folglich wird bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit die Lenkbarkeit und bei höher Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrzeugstabilität verbessert. Ferner kann die Fahrzeugstabilität noch weiter verbessert werden, da das Lenkverhältnis der Hinterräder in geeigneter weise ausgehend vom Fahrbahnreibungskoeffizienten oder dem Haftfaktor festgelegt wird. Wenn das Lenkrad im Notfall, zum Beispiel beim Auftauchen eines Hindernisses vor dem Fahrzeug, schnell betätigt wird (d.h. die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades ist hoch), kann die Lenkvorrichtung einen Augenblick lang durch eine so genannte Phasenumkehrsteuerung in entgegengesetzter Richtung gesteuert werden, um die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs trotz der hohen Fahrzeuggeschwindigkeit zu verbessern. Wenn jedoch der Fahrbahnreibungskoeffizient klein oder der Haftfaktor vermindert ist, sollte die Phasenumkehrsteuerung vorzugsweise ausgeschlossen werden, um die Fahrzeugstabilität zu gewährleisten.
Um den Schutz vor Störeinflüssen zu gewährleisten, wird der gewünschte Hinterradwinkel entsprechend der Fahrzeugzustandsvariablen eingestellt. Das heißt, aus einer Differenz zwischen einer ausgehend vom Ausmaß der Lenkradbetätigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelten Bezugsfahrzeugzustandsvariablen einerseits und der durch eine Fahrzeug zustandsvariablenberechnungseinheit M57 berechneten tatsächlichen Fahrzeugzustandsvariablen wird ein Zusatzhinterradlenkwinkel ermittelt. Genauer gesagt, der Fahrbahnreibungskoeffizient oder der Haftfaktor wird in diesem Fall im Bezugsfahrzeugmodell wiedergegeben. wenn in der Fahrzeugstabilitätssteuereinheit M58 der Zusatzlenkwinkel ermittelt wird, wird außerdem mindestens der Fahrbahnreibungskoeffizient bzw. der Haftfaktor verwendet. Wenn zum Beispiel der Fahrbahnreibungskoeffizient klein oder der Haftfaktor vermindert ist, kann der ausgehend von der Differenz der Fahrzeugzustandsvariablen zu steuernde Betrag niedriger angesetzt werden.
29 zeigt ein Blockschaltbild zum Festlegen einer gewünschten Lenkreaktionskraft indem in 3 und 4 gezeigten Lenkreaktionskraftsimulator (SST). Diese wird für den Lenkreaktionskraftsimulator (SST) benötigt, damit er die entsprechende Reaktionskraft und die Information über die von der Fahrbahnoberfläche auf das Rad einwirkende Reaktionskraft liefert. Zur Erfüllung dieser Forderung ist die Einstelleinheit M67 für die gewünschte Lenkreaktionskraft so aufgebaut, dass die gewünschte Lenkreaktionskraft τt in Abhängigkeit von mindestens einer der Bestimmungsgrößen: Ausmaß der Lenkradbetätigung, Lenkwinkel des Rades, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugzustandsvariable, Haftfaktor oder Reibungskoeffizient in der Weise festgelegt wird, dass man eine Kennlinie der Lenkreaktion in Abhängigkeit vom Ausmaß der Betätigung durch den Fahrzeugführer erhält. 29 zeigt, dass die Lenkoperationserkennungseinheit M61, die Radlenkwinkelerkennungseinheit M62, die Haftfaktor-/Fahrbahnreibungskoeffizientenermittlungseinheit M63, die Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinheit M64, die Fahrzeugverhaltenserkennungseinheit M65 und die Fahrzeugzustandsvariablenberechnungseinheit M66 zur Erkennung, Ermittlung und Berechnung der Faktoren in der oben beschriebenen Weise bereit gestellt werden. Wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird in der Einstelleinheit M67 für die gewünschte Lenkreaktionskraft die gewünschte Lenkreaktionskraft erhöht, um die Fahrzeugstabilität zu verbessern. Wenn mindestens ein Haftfaktor bzw. Reibungskoeffizient kleiner wird, wird die gewünschte Lenkreaktionskraft abweichend vom Normalzustand eingestellt, z.B. größer oder kleiner als die normale Lenkreaktionskraft, wobei dieser neue Zustand dem Fahrzeugführer mitgeteilt wird.
30 zeigt ein Blockschaltbild zum Einstellen einer gewünschten Bremskraft für jedes Rad. In einer Radbremskrafteinstelleinheit M77 werden ausgehend vom Betrag der Bremsenbetätigung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und mindestens eines Haftfaktors bzw. Fahrbahnreibungskoeffizienten gewünschte Werte (Bfrt, Bflt, Brrt, Brlt) der Bremskraft für jedes Rad im Normalmodus (d.h. nicht für die oben beschriebenen Steuermodi wie beispielsweise ABS, TRC, EBD, VSC oder BA) festgelegt. Somit wird die Kennlinie der gewünschten Bremskraft in Abhängigkeit vom Betrag der Bremspedalbetätigung durch den Fahrzeugführer festgelegt. 30 zeigt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinheit M71, die Bremspedalbetätigungserkennungseinheit M72, die Haftfaktor-/Reibungsfaktorermittlungseinheit M73, die Radgeschwindigkeitserkennungseinheit M74, die Radlenkwinkelerkennungseinheit M75 und die Fahrzeugverhaltenserkennungseinheit M76 zum Erkennen und Ermitteln der Faktoren in der oben bereits beschriebenen Weise bereitgestellt werden. Wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fortbewegt, wird die in der Bremskraftverteilungssteuerung auf die Vorderräder einwirkende Bremskraft in einer Radbremskrafteinstelleinheit M77 größer gewählt als die auf die Hinterräder einwirkende Bremskraft, um die Fahrzeugstabilität zu gewährleisten. Ferner zeigt 31, dass die gewünschte Radbremskraft für jedes Rad in Abhängigkeit mindestens von einem Haftfaktor bzw. Fahrbahnreibungskoeffizienten eingestellt wird.
Wenn der Fahrbahnreibungskoeffizient oder der Haftfaktor groß ist, wird die Bremskraft gemäß der durchgezogenen Linie 0-A-B in 31 gewählt. Wenn der Betrag der Bremspedalbetätigung klein ist, d.h. bei geringer Fahrzeugverzögerung, wird sie gemäß einem Geradenabschnitt 0-A in 31 gewählt, um den Gradienten der gewünschten Bremskraft als Reaktion auf den Betrag der Bremspedalbetätigung zu erhöhen. Wenn der Betrag der Bremspedalbetätigung einen bestimmten Wert erreicht hat, d.h. bei größerer Fahrzeugverzögerung, wird der Gradient gemäß dem Geradenabschnitt A-B verkleinert, sodass die Fahrzeugverzögerung in Abhängigkeit vom Betrag der Bremspedalbetätigung besser gesteuert werden kann. Bei kleinem Fahrbahnreibungskoeffizienten oder Haftfaktor wird der obere Grenzwert der erreichbaren Fahrzeugverzögerung beschränkt, sodass beim Betätigen des Bremspedals eine Steuerungslücke auftritt. Deshalb wird der Gradient der gewünschten Bremskraft in Abhängigkeit vom Betrag der Bremspedalbetätigung kleiner gewählt (siehe gestrichelte Linie in 31), um die Fahrzeugverzögerung besser zu steuern. Wenn in diesem Fall bei der Ermittlung des Fahrbahnreibungskoeffizienten oder des Haftfaktors ein Fehler auftritt, muss der Gradient der gewünschten Bremskraft in Abhängigkeit vom Betrag der Bremspedalbetätigung vergrößert werden (siehe Geradenabschnitt C-B in 31), um durch eine maximale Fahrzeugverzögerung für eine Ausfallsicherung zu sorgen.
Zur Verbesserung der Fahrzeugstabilität oder des Fahrzeugverzögerungsverhaltens wird die gewünschte Bremskraft für jedes Rad in der Bremskraftsteuereinheit M78 angepasst, in welcher die Bremskraftsteuerung erfolgt, zum Beispiel die Antiblockiersteuerung (ABS), die Traktionssteuerung (TRC), die Fahr zeugstabilitätssteuerung (VSC), die Bremskraftverteilungssteuerung (EBD), die Bremskraftverstärkung (BAA) und andere allgemein bekannte Steuerungsverfahren. Die Bremskraftsteuereinheit ist daher so aufgebaut, dass die Schwellenwerte zum Definieren des Anfangs- oder Endpunkts dieser Steuerungsvorgänge oder zum Steuern des Ausmaßes dieser Steuerungsvorgänge in Abhängigkeit mindestens eines Haftfaktors bzw. Fahrbahnreibungskoeffizienten ermittelt werden.
Das Warnsystem ALM ist so eingerichtet, dass bei Verringerung mindestens eines ermittelten Haftfaktors bzw. Fahrbahnreibungskoeffizienten auf einen vorgegebenen Schwellenwert mittels einer Warneinheit (siehe 4) durch einen Ton, eine Stimme, ein Lichtsignal, eine Schwingung oder Ähnliches eine Warninformation an den Fahrzeugführer ausgegeben wird. Das Warnsystem kann ferner so eingerichtet sein, dass bei Absinken des ermittelten Haftfaktors unter einen vorgegebenen Wert die Ausgangsleistung des Motors verringert oder die Bremswirkung der Motorbremse durch Herunterschalten verstärkt werden soll, um das Fahrzeug automatisch abzubremsen und so die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrbahnzustandsermittlungseinheit zur Ermittlung eines Fahrbahnzustandes zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einer Lenkungssteuereinheit zum Betätigen einer vom von Hand betätigten Lenkungsbauteil mechanisch unabhängigen Vorrichtung zur Lenkung mindestens eines Vorder- bzw. Hinterrades. Die Vorrichtung beinhaltet eine Betätigungssignalerkennungseinheit zum Erkennen eines Betätigungssignals zum Betätigen der Vorrichtung der Lenkungssteuereinheit, eine Rückstellmomentermittlungseinheit zum Ermitteln eines am Rad entstehenden Rückstellmoments ausgehend von dem durch die Betätigungssignalerkennungseinheit erkannten Betätigungssignal und eine Fahrzeugzustandsvari ablenerkennungseinheit zum Erkennen einer Zustandsvariablen des Fahrzeugs. Die Vorrichtung beinhaltet ferner eine Radfaktorermittlungseinheit zum Ermitteln mindestens eines der Radfaktoren, welche eine Seitenkraft und einen auf das Rad einwirkenden Schräglaufwinkel beinhalten, ausgehend von der Fahrzeugzustandsvariablen, und eine Haftfaktorermittlungseinheit zum Ermitteln eines Haftfaktors mindestens eines Reifens des Rades ausgehend von einer Beziehung zwischen dem ermittelten Rückstellmoment und dem ermittelten Radfaktor.

Claims

Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einem Lenkungssteuermittel zum mechanischen Betätigen einer Einheit, welche von einem manuell betätigten Steuerungsbauteil zur Lenkung eines der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs mechanisch unabhängig ist, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: ein Betätigungssignalerkennungsmittel zum Erkennen eines Betätigungssignals zum Betätigen der Einheit des Lenkungssteuermittels; ein Rückstellmomentermittlungsmittel (M5) zum Ermitteln eines an diesem Rad erzeugten Rückstellmoments auf der Grundlage des durch das Betätigungssignalerkennungsmittel erkannten Betätigungssignals; ein Fahrzeugzustandsvariablen-Erkennungsmittel (M7) zum Erkennen einer Zustandsvariablen des Fahrzeugs; ein Radfaktorermittlungsmittel (M8) zum Ermitteln mindestens eines der Radfaktoren, einschließlich einer auf das Rad einwirkenden Seitenkraft und eines Schräglaufwinkels des Rades, auf der Grundlage der durch das Fahrzeugzustandsvariablen-Erkennungsmittels erkannten Zustandsvariablen; und ein Haftfaktorermittlungsmittel (M10) zum Ermitteln eines Haftfaktors mindestens eines Reifens dieses Rades gemäß einer Beziehung zwischen dem durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoment und dem durch das Radfaktorermittlungsmittel ermittelten Radfaktor.
Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes umfasst: ein Bezugsrückstellmoment-Einstellmittel zum Einstellen eines Bezugsrückstellmoments auf der Grundlage des durch das Radfaktorermittlungsmittel ermittelten Radfaktors und des durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoments, wobei das Haftfaktorermittlungsmittel den Haftfaktor des Reifens auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoment und dem durch das Bezugsrückstellmoment-Einstellmittel eingestellten Bezugsrückstellmoment ermittelt.
Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes nach Anspruch 2, bei welcher das Bezugsrückstellmoment-Einstellmittel eine Kennlinie des durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoments als Funktion des durch das Radfaktorermittlungsmittel ermittelten Radfaktors an eine lineare Kennlinie des Bezugsrückstellmoments annähert, welche zumindest den Ursprung beinhaltet, und das Bezugsrückstellmoment auf der Grundlage der linearen Kennlinie des Bezugsrückstellmoments einstellt.
Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes nach Anspruch 2, in welcher das Bezugsrückstellmoment-Einstellmittel eine lineare Kennlinie des Bezugsrückstellmoments mit einem durch ein Bürstenmodell des Rades gelieferten Anstieg festlegt und das Bezugsrückstellmoment auf der Grundlage der linearen Kennlinie des Bezugsrückstellmoments einstellt.
Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes umfasst: ein Reibungsermittlungsmittel zum Ermitteln eines Reibungskoeffizienten einer Straße, auf der sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage des durch das Haftfaktorermittlungsmittel ermittelten Haftfaktors.
Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes nach Anspruch 5, welche ferner Folgendes umfasst: ein Warnmittel zum Warnen eines Fahrzeugführers, wenn mindestens einer der Straßenzustandsfaktoren, einschließlich des durch das Haftfaktorermittlungsmittel ermittelten Haftfaktors und des durch das Reibungsmittlungsmittel ermittelten Reibungskoeffizienten, einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung mit einer Vorrichtung zum Ermitteln eines Straßenzustandes zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einem Lenkungssteuermittel zum Betätigen einer Einheit, welche von einem manuell bedienten Lenkbauteil zum Lenken mindestens eines Vorder- bzw. Hinterrades des Fahrzeugs mechanisch unabhängig ist, wobei die Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung Folgendes umfasst: ein Betätigungssignalerkennungsmittel zum Erkennen eines Betätigungssignals zum Betätigen der Einheit des Lenkungssteuermittels; ein Rückstellmomentermittlungsmittel (M5) zum Ermitteln eines an diesem Rad erzeugten Rückstellmoments auf der Grundlage des durch das Betätigungssignalerkennungsmittel erkannten Betätigungssignals; ein Fahrzeugzustandsvariablen-Erkennungsmittel (M7) zum Erkennen einer Zustandsvariablen des Fahrzeugs; ein Radfaktorermittlungsmittel (M8) zum Ermitteln mindestens eines der Radfaktoren, einschließlich einer auf das Rad einwirkenden Seitenkraft und eines Schräglaufwinkels des Rades, auf der Grundlage der durch das Fahrzeugzustandsvariablen-Erkennungsmittels erkannten Zustandsvariablen; und ein Haftfaktorermittlungsmittel (M10) zum Ermitteln eines Haftfaktors mindestens eines Reifens dieses Rades gemäß einer Beziehung zwischen dem durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoment und dem durch den Radfaktorermittlungsmittel ermittelten Radfaktors; und ein Steuermittel zum Durchführen mindestens einer Lenkungssteuerung der Vorderräder des Fahrzeugs oder einer Lenkungssteuerung der Hinterräder des Fahrzeugs oder einer Bremskraftsteuerung jedes Rades des Fahrzeugs auf der Grundlage des durch das Haftfaktorermittlungsmittel ermittelten Haftfaktors.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 7, welche ferner Folgendes umfasst: ein Reibungsermittlungsmittel zum Ermitteln eines Reibungskoeffizienten einer Straße, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt, auf der Grundlage des durch das Haftfaktorermittlungsmittel ermittelten Haftungsfaktors, wobei das Steuermittel auf der Grundlage mindestens eines der Straßenfaktoren, einschließlich des durch das Haftungsfaktorermittlungsmittel ermittelten Haftfaktors und des durch das Reibungsermittlungsmittel ermittelten Reibungskoeffizienten, mindestens eine Lenkungssteuerung der Vorderräder der Fahrzeugs oder eine Lenkungssteuerung der Hinterräder des Fahrzeugs oder eine Bremskraftsteuerung jedes Rades des Fahrzeug bewirkt.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher das Steuermittel auf der Grundlage mindestens eines der Straßenfaktoren, einschließlich des Haftfaktors und des Reibungskoeffizienten, Parameter mindestens für die Lenkungssteuerung der Vorderräder des Fahrzeugs oder die Lenkungssteuerung der Hinterräder des Fahrzeugs oder die Bremskraftregelung jedes Rades des Fahrzeugs liefert.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher das Steuermittel auf das manuell betätigte Lenkungsbauteil eine Steuerung der Reaktionskraft ausübt und bei welcher das Steuermittel auf der Grundlage mindestens eines der Straßenfaktoren, einschließlich des Haftungsfaktors und des Reibungskoeffizienten, einen Parameter für die Steuerung der Reaktionskraft liefert.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher das Steuermittel auf der Grundlage mindestens eines der Straßenfaktoren, einschließlich des Haftfaktors und des Reibungskoeffizienten, eine Kennlinie des Lenkausschlages des Rades entsprechend der Lenkradbetätigung eines Fahrzeugführers zur Lenkungssteuerung der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeug und auf der Grundlage mindestens eines der Straßenfaktoren, einschließlich des Haftungsfaktors und der Reibungskoeffizienten, eine Kennlinie einer gewünschten Bremskraft entsprechend der Bremspedalbetätigung des Fahrzeugführers zur Bremskraftregelung jedes Rades des Fahrzeugs liefert.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 7, welche ferner Folgendes umfasst: ein Bezugsrückstellmoment-Einstellmittel zum Einstellen eines Bezugsrückstellmoments auf der Grundlage des durch das Radfaktorerfassungsmittel ermittelten Radfaktors und des durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoments, wobei das Haftfaktorermittlungsmittel den Haftfaktor des Rades auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen dem durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoment und dem durch das Bezugsrückstellmoment-Einstellmittel eingestellten Bezugsrückstellmoment ermittelt.
Fahrzeugbewegungssteuervorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher das Bezugsrückstellmoment-Einstellmittel eine Kennlinie des durch das Rückstellmomentermittlungsmittel ermittelten Rückstellmoments als Funktion des durch das Radfaktorermittlungsmittel ermittelten Radfaktors an eine lineare Kennlinie des Bezugsrückstellmoments annähert, welche zumindest den Ursprung beinhaltet, und das Bezugsrückstellmoment auf der Grundlage der linearen Kennlinie des Bezugsrückstellmoments einstellt.