DER GEMESSENEN GIERRATE

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Radradius mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Ermittlung eines Radradius und ein Steer-by-Wire- Lenksystem mit einer solchen Vorrichtung.

Der Durchmesser, Umfang und Radius eines Fahrzeugrads oder Reifens ist zur Bestimmung vieler Fahrzeuggrößen notwendig. Dazu gehören beispielsweise die Radgeschwindigkeit, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die zurückgelegte Strecke, die aktuelle Fahrzeugposition oder die Fahrzeugausrichtung. Die zuvor aufgeführten Größen sind wiederum maßgebend für Fahrzeugsysteme, wie beispielsweise das Antiblockiersystem (ABS), die Antischlupfregelung (ASR) oder das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP).

Der Radumfang eines Fahrzeugrades ist durch den Abrollumfang definiert, das heißt die Wegstrecke, welche je Umdrehung des Rads zurückgelegt wird. Die Radabrollumfänge eines jeden Fahrzeugrades sind nicht konstant und können sich beispielsweise durch folgende Gründe verändern : Luftdruck- schwankungen, Fertigungstoleranzen der Räder, Temperaturveränderungen, Verschleiß oder Radwechsel.

Aus der Offenlegungsschrift EP 1 826 530 Al ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Radumfangs bekannt. Als nachteilig erweist sich diese Lösung dahingehend, dass für die Bestimmung des Radumfangs zunächst für eine gewisse Zeitdauer geradeaus gefahren werden muss und zusätzlich noch eine Kurvenfahrt erforderlich ist.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Ermittlung eines Radius eines Kraftfahr- zeugrades anzugeben.

Diese Aufgabe wird von einem Verfahren zur Ermittlung eines Radradius mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Radradius für Kraftfahrzeuge sowie einem die Vorrichtung aufweisenden Steer- by-Wire-Lenksystem gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte

Weiterbildungen der Erfindung genannt. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Demnach ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Radradius eines

Kraftfahrzeuges vorgesehen, das folgende Schritte aufweist:

• Berechnen einer Gierrate des Kraftfahrzeuges mittels einer

Radgeschwindigkeit wenigstens eines Rades und einem vorgegebenen Radradius,

• Vergleichen von der berechneten Gierrate mit einer gemessenen Gierrate,

• Anpassen von der in der Berechnung der Gierrate eingeflossenen

Radgeschwindigkeit des wenigstens einen Rades mittels eines

Korrekturfaktors, so dass die berechnete Gierrate gleich der gemessenen Gierrate ist,

• Multiplikation des Korrekturfaktors und dem vorgegeben Radradius

und/oder der in die Berechnung der Gierrate eingeflossenen

Radgeschwindigkeit zur Ermittlung eines korrigierten Radradius und/oder einer korrigierten Radgeschwindigkeit.

Das Verfahren erlaubt auf einfache Art und Weise die Ist-Radradien durch Ermittlung eines jeweiligen Korrekturfaktors zu bestimmen. Vorzugsweise wird die Bestimmung des Korrekturfaktors für alle vier Räder durchgeführt. Es ergibt sich somit für jedes Rad ein einzelner Korrekturfaktor.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind nur die Vorderräder lenkbar. Für diesen Fall werden die Korrekturfaktoren mit folgender Formel berechnet:

v _FL Radgeschwindigkeit vome links

v _FR Radgeschwindigkeit vome rechts

v _R , Radgeschwindigkeit hinten links

v _RR Radgeschwindigkeit hinten rechts

S _FL Radlenkwinkel vome links

S _FR Radlenkwinkel vome rechts

l Achsabstand

b Spurbreite

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die jeweiligen

Korrekturfaktoren für jedes einzelne Rad einer Hinterradlenkung bestimmt. Für diesen Fall werden die Korrekturfaktoren mit folgender Formel berechnet:

mit

nit wobei

ö _, Radlenkwinkel hinten links

S Radlenkwinkel hinten rechts

Vorzugsweise fließen folgende gemessene Werte in die Berechnung der Korrekturfaktoren ein : die Gierrate und die Radlenkwinkel der lenkbaren Räder.

Es ist vorteilhaft, wenn die Korrekturfaktoren nur bestimmt werden, wenn die gemessene Gierrate > 0,05°/s ist und/oder die gemessene

Gierbeschleunigung < 0,01 °/s ² ist. Zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Radgeschwindigkeit > 0.2m/s ist und/oder die Radbeschleunigung < 0,1m/s ² ist.

Weiterhin ist eine Vorrichtung vorgesehen, die dazu ausgestaltet ist, das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen.

Zudem ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit dieser Vorrichtung vorgesehen. Es ist weiterhin denkbar und möglich, dass das Verfahren für eine elektromechanische Kraftfahrzeuglenkung eingesetzt werden kann. Es ist weiterhin denkbar und möglich, das Verfahren für eine elektromechanische Bremse, einen elektrischen Antrieb oder bei einer

Hinterradlenkung zu implementieren.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es

zeigen :

Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems,

Fig. 2: eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug, sowie

Fig. 3: ein Blockdiagramm einer Berechnung einer korrigierten

Radgeschwindigkeit.

In der Fig. 1 ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem 1 gezeigt. An einer Lenkwelle 2 ist ein nicht dargestellter Drehwinkelsensor angebracht, welcher das durch Drehen eines Lenkeingabemittels 3, welches im Beispiel als Lenkrad

ausgebildet ist, aufgebrachten Fahrerlenkwinkel erfasst. Es kann aber zusätzlich auch ein Lenkmoment erfasst werden. Des Weiteren ist an der Lenkwelle 2 ein Feedback-Aktuator 4 angebracht, welcher dazu dient, die Rückwirkungen von der Fahrbahn 60 auf das Lenkrad 3 zu simulieren und somit dem Fahrer eine Rückmeldung über das Lenk- und Fahrverhalten des Fahrzeugs zu geben. Ein elektrischer Lenksteller 5 steuert die Stellung der gelenkten Räder 6. Der Lenksteller 5 wirkt über ein Lenkstangen-Lenkgetriebe 7, wie beispielsweise einem Zahnstangen-Lenkgetriebe, wobei die Zahnstange 8 über nicht dargestellte Kugelgelenke mit Spurstangen 9 und anderen

Bauteilen mittelbar auf die gelenkten Räder 6 wirkt.

In der Fig. 2 ist das Kraftfahrzeug in Draufsicht dargestellt. An einer

Vorderachse sind bezogen auf eine Fahrtrichtung zwei lenkbare Vorderräder FL, FR vorgesehen, die sich um Radlenkwinkel d _R i_, d _RK verschwenken lassen.

Eine Hinterachse weist zwei weitere nicht lenkbare Räder RL,RR auf, die sich um Radlenkwinkel ö _RL , d _kk verschwenken lassen. Jedem Rad FL, FR, RL, RR ist eine Radgeschwindigkeit n^,n^, n^, n^ zugeordnet. Die Achsen weisen einen Achsabstand / auf. Das Fahrzeug hat eine Spurbreite b . Das Fahrzeug bewegt sich um die Hochachse 10 mit einer Winkelgeschwindigkeit f , der

sogenannten Gierrate. Die Hochachse 10 ist dabei eine vertikale Achse durch den Schwerpunkt des Fahrzeuges, um welche sich das Fahrzeug bei Lenk- bewegungen auf einer Fahrt dreht. Die Gierrate f , die Radgeschwindigkeiten

^V _FL ^ ^V _FR ^ ^V _RL ^ ^V _RR und die Ra d I en kw i n ke I d _R i_, d _RK , ö _RL , d _kk werden gemessen und daraus die tatsächlichen, korrigierten Radien der Fahrzeugräder bestimmt.

Fig. 3 zeigt die Bestimmung von Korrekturfaktoren der Radien der

Kraftfahrzeugräder FL, FR, RL, RR.

Bei der Bestimmung der Korrekturfaktoren wird der

Gültigkeitsbereich bevorzugt durch folgende Bedingungen festgelegt:

• Radbeschleunigung

Radgeschwindigkeit > 0.2m/s Gierrate y > 0,05°/s

• Gierbeschleunigung y < 0,01 °/s ² .

Das Fahrzeug muss sich mit relativ hoher Gierrate und mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit bewegen, damit der Schwimmwinkel gering bleibt. Die Variablen in den Gleichungen haben folgende Bedeutung : v _FL Radgeschwindigkeit vome links

v _FR Radgeschwindigkeit vome rechts

v _ffi Radgeschwindigkeit hinten links

v _RR Radgeschwindigkeit hinten rechts

ö _FL Radlenkwinkel vome links

ö _FR Radlenkwinkel vome rechts

ö _RL Radlenkwinkel hinten links

Radlenkwinkel hinten rechts

l Achsabstand

b Spurbreite

k _FL Korrekturfaktor vome links

k _FR Korrekturfaktor vome rechts

k _RL Korrekturfaktor hinten links

^ Korrekturfaktor hinten rechts

y gemessene Gierrate

y berechnete Gierrate

w Raddrehzahl

r _FL Radradius vome links

r _FR Radradius vome rechts

Radradius hinten links

r _m Radradius hinten rechts

Die Gierrate des Kraftfahrzeuges um die Hochachse kann aus jeder

Radgeschwindigkeit mit definiertem Radradius unter Berücksichtigung der Starrkörperdynamik berechnet werden. Die Raddrehzahl _y und ein fester Radradiuswert r werden zur Berechnung der Radgeschwindigkeiten in einem ersten Schritt 11 verwendet.

Die Geschwindigkeiten der lenkbaren Vorderräder ergeben sich aus

Die Gierrate des Kraftfahrzeuges lässt sich in einem zweiten Schritt 12 durch Auflösen der Vektorgleichungen mit festem Radradiuswert auf verschiedene Weise berechnen :

Neben den berechneten Radgeschwindigkeiten werden dazu die gemessenen Radlenkwinkel der beiden Vorderräder 8 _FL , d _RK verwendet.

In einem nächsten Schritt 13 werden die berechneten Gierratenwerte ' mit den gemessenen Gierratenwerten verglichen. Die berechneten

Radgeschwindigkeiten werden durch Multiplikation mit einem Korrekturfaktor in einem weiteren Schritt 14 so korrigiert, dass die aus den

Radgeschwindigkeiten berechneten Gierraten gleich der gemessenen Gierrate sind. Da die Raddrehzahl bekannt ist, korrigieren die Korrekturfaktoren die Radradien.

Die Korrekturfaktoren für die vier Räder ergeben sich somit aus:

Bei einer Hinterradlenkung werden die jeweiligen Korrekturfaktoren für jedes einzelne Rad mit folgender Formel berechnet:

ö _R/ Radlenkwinkel hinten links

S _KK Radlenkwinkel hinten rechts

Die korrigierten Radgeschwindigkeiten v ,v _{ra cor} , _corr , _co fließen anschließend in die fahrdynamischen Regelsysteme 15 ein. Die korrigierten Radradien können ebenfalls durch Multiplikation mit dem entsprechenden Korrekturfaktor berechnet werden und zur Bestimmung weiterer wichtiger Fahrzeuggrößen verwendet werden, die dann wiederrum in

Fahrassistenzsysteme einfließen können.