DE102018115329A1 - Steer-by-wire steering system with characteristic curves for a steering ratio adapted to the steering situation - Google Patents

Steer-by-wire steering system with characteristic curves for a steering ratio adapted to the steering situation Download PDF

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Botond Hámori
Kristof Polmans
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfassend einen auf gelenkte Räder (10) wirkenden, in Abhängigkeit eines am Lenkrad aufgebrachten Lenkradwinkel (SWA) elektronisch geregelten Lenksteller (9), der mittels eines Lenkgetriebes (11) die gelenkten Räder (10) um einen Radlenkwinkel (RWA) verschwenkt, und einen Rückwirkungen der Straße auf eine mit dem Lenkrad (3) verbundene Lenkwelle (2) übertragenden Feedback-Aktuator (4), wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem wenigstens zwei Kennlinie für eine Lenkübersetzung zwischen dem Radlenkwinkel (RWA) und dem Lenkradwinkel (SWA) aufweist, wobei die wenigstens zwei Kennlinien eine Kennlinie für niedrige Geschwindigkeiten (16) und eine Kennlinie für hohe Geschwindigkeiten (17) aufweisen, und wobei die Kennlinie für niedrige Geschwindigkeiten (16) linear und die Kennlinie für hohe Geschwindigkeiten (17) nichtlinear ist.

Figure DE102018115329A1_0000
The invention relates to a steer-by-wire steering system for a motor vehicle, comprising a steering actuator (9) which acts on steered wheels (10) and is electronically controlled as a function of a steering wheel angle (SWA) applied to the steering wheel and which controls the steered by means of a steering gear (11) Wheels (10) pivoted by a wheel steering angle (RWA), and a reaction of the road to a feedback actuator (4) which transmits a steering shaft (2) connected to the steering wheel (3), the steer-by-wire steering system having at least two characteristic curves for a steering ratio between the wheel steering angle (RWA) and the steering wheel angle (SWA), the at least two characteristic curves having a characteristic curve for low speeds (16) and a characteristic curve for high speeds (17), and wherein the characteristic curve for low speeds (16 ) linear and the characteristic for high speeds (17) is non-linear.
Figure DE102018115329A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einen Feedback-Aktuator für ein solches Steer-by-Wire-Lenksystem.The present invention relates to a steer-by-wire steering system with the features of the preamble of claim 1 and a feedback actuator for such a steer-by-wire steering system.

In Steer-by-Wire-Lenksystemen gibt es keine direkte mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgestänge und die Fahrzeugräder werden direkt mit Hilfe eines Servomotors bewegt. Der maximale Einschlagwinkel des Lenkrades ist daher nicht mehr über mechanische Anschläge im Lenkgetriebe definiert. Der maximale Lenkwinkeleinschlag der Räder ist in Steer-by-Wire-Systemen aber dennoch beschränkt. Dem Fahrer ist daher anzuzeigen, wann ein maximaler Lenkeinschlag erreicht wird. Ein Feedback-Aktuator, der am Lenkrad bzw. der Lenksäule angeordnet ist und der Lenkhandhabe ein Lenkgefühl aufprägt, kann dazu verwendet werden, den maximalen Einschlagwinkel des Lenkrades auf einen bestimmten Winkel (oder eine vordefinierte Umdrehungsanzahl) zu begrenzen. Ist allerdings das von dem Feedback-Aktuator bereitgestellte Sperrmoment begrenzt, kann der Fahrer das Lenkrad über den Endanschlag hinaus drehen. In diesem Fall werden die Räder nicht weiter eingelenkt und es kommt zu einer Unterbrechung der logischen Verbindung bzw. der Übersetzung zwischen Lenkradwinkel und Lenkwinkeleinschlag der Räder.In steer-by-wire steering systems there is no direct mechanical coupling between the steering wheel and the steering linkage and the vehicle wheels are moved directly with the help of a servo motor. The maximum steering angle of the steering wheel is therefore no longer defined via mechanical stops in the steering gear. However, the maximum steering angle of the wheels is limited in steer-by-wire systems. The driver must therefore be informed when a maximum steering angle is reached. A feedback actuator, which is arranged on the steering wheel or the steering column and imparts a steering feel to the steering handle, can be used to limit the maximum steering angle of the steering wheel to a certain angle (or a predefined number of revolutions). However, if the locking torque provided by the feedback actuator is limited, the driver can turn the steering wheel beyond the end stop. In this case, the wheels are no longer steered and there is an interruption in the logical connection or the translation between the steering wheel angle and the steering angle of the wheels.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steer-by-Wire-Lenksystem anzugeben, das stets ein sicheres und für den Fahrer angenehmes Lenkgefühl bereitstellt.It is an object of the present invention to provide a steer-by-wire steering system which always provides a safe and comfortable steering feel for the driver.

Diese Aufgabe wird durch einen Steer-by-Wire-Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einem Feedback-Aktuator für ein solches Steer-by-Wire-Lenksystem gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.This object is achieved by a steer-by-wire steering system with the features of claim 1 and by a feedback actuator for such a steer-by-wire steering system. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims.

Im Folgenden wird unter niedrigen und hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten unterschieden. Dabei werden unter niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten vorzugsweise zum Parkieren benötigte Geschwindigkeiten verstanden, welche bevorzugt in einem Bereich zwischen 0-35 km/h liegen. Hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten sind hingegen Fahrzeuggeschwindigkeiten in einem Bereich zwischen 35km/h und 250km/h. Der Bereich der hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten schließt sich dabei nahtlos an den Bereich der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten an. Weiterhin wird zwischen kleinen und großen Lenkradwinkeln unterschieden, deren Bereiche ebenfalls nahtlos aneinander liegen. Kleine Lenkradwinkeln sind dabei vorzugsweise Lenkradwinkel in einem Bereich zwischen 0° und 180°, insbesondere 0° und 90°.In the following, a distinction is made between low and high vehicle speeds. Low vehicle speeds are preferably understood to mean speeds required for parking, which are preferably in a range between 0-35 km / h. In contrast, high vehicle speeds are vehicle speeds in a range between 35 km / h and 250 km / h. The area of high vehicle speeds seamlessly follows the area of low vehicle speeds. A further distinction is made between small and large steering wheel angles, the areas of which also lie seamlessly against one another. Small steering wheel angles are preferably steering wheel angles in a range between 0 ° and 180 °, in particular 0 ° and 90 °.

Es ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfassend einen auf gelenkte Räder wirkenden, in Abhängigkeit eines am Lenkrad aufgebrachten Lenkradlenkwinkel elektronisch geregelten Lenksteller, der mittels eines Lenkgetriebes die gelenkten Räder um einen Radlenkwinkel verschwenkt, vorgesehen, wobei das Lenksystem weiterhin einen Rückwirkungen der Straße auf eine mit dem Lenkrad verbundene Lenkwelle übertragenden Feedback-Aktuator umfasst, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem wenigstens zwei Kennlinien für eine Lenkübersetzung zwischen dem Radlenkwinkel und dem Lenkradwinkel aufweist, wobei die wenigstens zwei Kennlinien eine Kennlinie für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten und eine Kennlinie für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten aufweist, wobei die Kennlinie für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten linear und die Kennlinie für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten nichtlinear ist. Es ist auch denkbar und möglich, dass die Kennlinie für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten nicht linear ist und die Kennlinie für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten linear ist. Dabei ist es bevorzugt, wenn die nichtlineare Kennlinie für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten bei kleinen Lenkradwinkeln langsam ansteigt und bei großen Lenkradwinkeln stärker ansteigt, wobei die Steigung bei großen Lenkradwinkeln größer ist als bei der linearen Kennlinie für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten. Die nichtlineare Kennlinie für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten nimmt vorzugsweise bei einem Maximalwert des Radlenkwinkels einen maximalen Wert des Lenkradwinkels ein. Der gesamte Lenkbereich steht dem Fahrer somit auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten trotz indirekter Lenkübersetzung zur Verfügung. Es ist bevorzugt, wenn der maximale Wert des Lenkradwinkels durch einen Endanschlag an der Lenkwelle vorgegeben ist. Vorzugsweise werden zwischen zwei und sechzehn Kennlinien verwendet. Besonders bevorzugt werden acht Kennlinien verwendet. Der Endanschlag wird bevorzugt durch Interpolation der Kennlinien ermittelt.A steer-by-wire steering system for a motor vehicle is provided, comprising a steering actuator which acts on steered wheels and is electronically controlled as a function of a steering wheel steering angle applied to the steering wheel and which swivels the steered wheels by a steering wheel angle by means of a steering gear, the steering system also having one Reactions of the road to a feedback actuator transmitting a steering shaft connected to the steering wheel, wherein the steer-by-wire steering system has at least two characteristic curves for a steering ratio between the wheel steering angle and the steering wheel angle, the at least two characteristic curves for low vehicle speeds and has a characteristic curve for high vehicle speeds, the characteristic curve for low vehicle speeds being linear and the characteristic curve for high vehicle speeds being non-linear. It is also conceivable and possible that the characteristic curve for low vehicle speeds is not linear and the characteristic curve for high vehicle speeds is linear. It is preferred if the nonlinear characteristic curve for high vehicle speeds increases slowly with small steering wheel angles and increases more strongly for large steering wheel angles, the slope being greater for large steering wheel angles than for the linear characteristic curve for low vehicle speeds. The non-linear characteristic curve for high vehicle speeds preferably assumes a maximum value of the steering wheel angle at a maximum value of the wheel steering angle. The entire steering range is therefore available to the driver even at high vehicle speeds despite indirect steering ratio. It is preferred if the maximum value of the steering wheel angle is predetermined by an end stop on the steering shaft. Between two and sixteen characteristic curves are preferably used. Eight characteristic curves are particularly preferably used. The end stop is preferably determined by interpolation of the characteristic curves.

In einer vorteilhaften Ausführungsform stellt der Feedback-Aktuator den Endanschlag an der Lenkwelle bereit. In diesem Fall kann der Endanschlag durch Kraftaufbringung am Lenkrad durch den Fahrer überwunden werden. Es sind auch noch andere Endanschläge denkbar, bei denen der Fahrer allesamt das Lenkrad über den Endanschlag hinaus drehen kann. Für diese Fälle ist bevorzugt eine weitere Kennlinie vorgesehen, die eine Lenkübersetzung für das Zurücklenken von einer Lenkradposition aus, die sich hinter dem Endanschlag befindet, bereitstellt.In an advantageous embodiment, the feedback actuator provides the end stop on the steering shaft. In this case, the driver can overcome the end stop by applying force to the steering wheel. Other end stops are also conceivable, in which the driver can all turn the steering wheel beyond the end stop. For these cases, a further characteristic curve is preferably provided, which provides a steering ratio for steering back from a steering wheel position which is located behind the end stop.

Dem Fahrer wird durch die weitere Kennlinie vorzugsweise immer eine Reaktion auf seine Lenkeingabe durch Einschlagen der Räder vermittelt. Diese weitere Kennlinie ist in einer ersten möglichen Ausführungsform linear und weist eine konstante Steigung auf.The further characteristic curve always gives the driver a reaction to his steering input by turning the wheels. In a first possible embodiment, this further characteristic curve is linear and has a constant slope.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die weitere Kennlinie nichtlinear und vorzugsweise stetig. Die Nichtlinearität vermittelt dem Fahrer ein angenehmeres Ansprechverhalten. Dabei ist die Steigung der Lenkübersetzung für größere Lenkradwinkel geringer als für kleinere Lenkradwinkel. Die Kennlinie flacht bevorzugt für große Lenkradwinkel ab und nähert sich dem Maximalwert des Radlenkwinkels langsam. Für kleine Lenkradwinkel ist die Kennlinie bevorzugt linear. In a preferred embodiment, the further characteristic curve is non-linear and preferably continuous. The non-linearity gives the driver a more pleasant response. The gradient of the steering ratio is smaller for larger steering wheel angles than for smaller steering wheel angles. The characteristic curve flattens preferably for large steering wheel angles and slowly approaches the maximum value of the wheel steering angle. The characteristic curve is preferably linear for small steering wheel angles.

Vorzugweise verlaufen alle Kennlinien durch den Ursprung des Koordinatensystems, so dass eine Geradeausstellung der Räder einer Mittenposition des Lenkrades entspricht. Die Kennlinien sind weiterhin über den gesamten Wertebereich vorzugsweise stetig und weisen keine Unstetigkeiten auf.All characteristic curves preferably run through the origin of the coordinate system, so that a straight position of the wheels corresponds to a central position of the steering wheel. The characteristic curves are preferably continuous over the entire value range and have no discontinuities.

Das Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst bevorzugt eine Steuereinheit, in der die wenigstens zwei Kennlinien zur Ansteuerung des Lenkstellers hinterlegt sind.The steer-by-wire steering system preferably comprises a control unit in which the at least two characteristic curves for controlling the steering actuator are stored.

Weiterhin ist ein Feedbackaktuator für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeuges vorgesehen, der wie zuvor beschrieben, den Endanschlag bereitstellt und eine Steuereinheit aufweist, die die wenigstens zwei Kennlinien umfasst.Furthermore, a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle is provided, which, as described above, provides the end stop and has a control unit which comprises the at least two characteristic curves.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Für gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung einer Steer-by-Wire Lenkung,
  • 2: einen Graphen eines Verlaufs eines Radlenkwinkels aufgetragen gegen einen Lenkradwinkel mit Erreichen eines Endanschlages des Feedback-Aktuators,
  • 3: eine schematische Darstellung eines Verlaufs eines Radlenkwinkels aufgetragen gegen einen Lenkradwinkel beim Zurücklenken von einer Position aus, die hinter dem Endanschlag liegt,
  • 4: einen Graphen mit einer linearen Übersetzung zwischen Radlenkwinkel und Lenkradwinkel für den Fall des Zurücklenkens,
  • 5: einen weiteren Graphen für den Fall des Zurücklenkens mit einer nichtlinearen Übersetzung zwischen Radlenkwinkel und Lenkradwinkel,
  • 6: einen linearen Verlauf einer Lenkübersetzung für niedrige und hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten, sowie
  • 7: einen weiteren Verlauf einer Lenkübersetzung für niedrige und hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten bei Lenkbewegungen bis zum Endanschlag.
Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. The same reference numerals are used in all drawings for identical or functionally identical elements. Show it:
  • 1 : a schematic representation of a steer-by-wire steering,
  • 2 a graph of a course of a wheel steering angle plotted against a steering wheel angle when an end stop of the feedback actuator is reached,
  • 3 1 shows a schematic representation of a course of a wheel steering angle plotted against a steering wheel angle when steering back from a position which lies behind the end stop,
  • 4 : a graph with a linear translation between wheel steering angle and steering wheel angle in the event of the steering back,
  • 5 : another graph for the case of back steering with a non-linear translation between wheel steering angle and steering wheel angle,
  • 6 : a linear course of a steering ratio for low and high vehicle speeds, as well
  • 7 : a further course of a steering ratio for low and high vehicle speeds during steering movements up to the end stop.

In der 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 Lenkradwinkel (SWA) erfasst. Es kann aber zusätzlich oder alternativ 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 5 auf das Lenkrad 3 zu simulieren und somit dem Fahrer eine Rückmeldung über das Lenk- und Fahrverhalten des Fahrzeugs zu geben. Der Fahrerlenkwunsch wird über den vom Drehwinkelsensor gemessenen Drehwinkel der Lenkwelle 2 über Signalleitungen 6 an eine Steuereinheit 7 übertragen. Die Steuereinheit 7 überträgt den Fahrerlenkwunsch über eine Signalleitung 8 an einen elektrischen Lenksteller 9, welcher die Stellung der gelenkten Räder 10 steuert. Der Lenksteller 9 wirkt über ein Lenkstangen-Lenkgetriebe 11, wie beispielsweise einem Zahnstangen-Lenkgetriebe, sowie über Spurstangen 12 und anderen Bauteilen mittelbar auf die gelenkten Räder 10, die um einen Radlenkwinkel (RWA) verschwenkt sind. Die Steuereinheit 7 übernimmt bevorzugt auch die Ansteuerung des Feedback-Aktuators 4 über eine Signalleitung 13. Der Feedback-Aktuator 4 ist dazu ausgebildet, beim Überschreiten eines vordefinierten Verdrehwinkels der Lenkwelle 2 ein Verdrehen der Lenkwelle 2 zu blockieren. Der Feedback-Aktuator 4 stellt somit einen Endanschlag für die Lenkwelle bzw. das Lenkrad bereit. Die Steuereinheit 7 ist bevorzugt integral mit dem Feedback-Aktuator 4 ausgebildet. Die Steuereinheit 7 umfasst Kennlinien, die eine Lenkübersetzung zwischen dem Radlenkwinkel RWA und dem Lenkradwinkel SWA definieren. Auf diese Kennlinien wird im Folgenden im Detail eingegangen.In the 1 a steer-by-wire steering system 1 is shown. On a steering shaft 2 is attached a rotation angle sensor, not shown, which by rotating a steering input means 3 , which in the example is designed as a steering wheel, detects applied steering wheel angle (SWA). However, a steering torque can also be recorded additionally or alternatively. Furthermore is on the steering shaft 2 a feedback actuator 4 attached, which serves the repercussions of the road 5 on the steering wheel 3 to simulate and thus give the driver feedback on the steering and driving behavior of the vehicle. The driver's steering request is based on the angle of rotation of the steering shaft measured by the angle of rotation sensor 2 via signal lines 6 to a control unit 7 transfer. The control unit 7 transmits the driver's steering request via a signal line 8th to an electric steering actuator 9 which the position of the steered wheels 10 controls. The steering plate 9 works via a steering rod steering gear 11 , such as a rack and pinion steering gear, as well as tie rods 12 and other components indirectly on the steered wheels 10 that are pivoted by a wheel steering angle (RWA). The control unit 7 also preferably controls the feedback actuator 4 via a signal line 13 , The feedback actuator 4 is designed to exceed a predefined angle of rotation of the steering shaft 2 a turning of the steering shaft 2 to block. The feedback actuator 4 thus provides an end stop for the steering shaft or the steering wheel. The control unit 7 is preferably integral with the feedback actuator 4 educated. The control unit 7 includes characteristics that define a steering ratio between the wheel steering angle RWA and the steering wheel angle SWA. These characteristics are discussed in detail below.

2 zeigt einen Verlauf des Radlenkwinkels der lenkbaren Räder RWA in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel SWA. Wird an dem Lenkrad der von dem Feedback-Aktuator bereitgestellte Endanschlag 14 überschritten, führt dies zu keiner Änderung des Radlenkwinkels. Die logische Verknüpfung zwischen dem Lenkradwinkel SWA und dem Radlenkwinkel RWA geht verloren. 2 shows a course of the wheel steering angle of the steerable wheels RWA as a function of the steering wheel angle SWA. If the end stop provided by the feedback actuator is on the steering wheel 14 exceeded, this does not lead to a change in the wheel steering angle. The logical link between the steering wheel angle SWA and the wheel steering angle RWA is lost.

3 zeigt einen Fall in dem die lineare Übersetzung zwischen Radlenkwinkel RWA und Lenkradwinkel SWA auch beim Zurücklenken von einer Lenkradposition, die hinter dem Endanschlag liegt (der Endanschlag wurde überschritten), beibehalten wird. Zwar werden beim Zurücklenken bis zum Endanschlag die Räder entsprechend der Kennlinie bewegt, was für den Fahrer als Rückmeldung für die Lenkeingabe wichtig ist, aber es kommt zu einem ungewünschten Offset 15 zwischen Geradeausstellung der Räder und Mittenposition des Lenkrades. Die Kennlinie verläuft nicht durch den Ursprung des Koordinatensystems, d. h. die Räder sind in Geradeausstellung und das Lenkrad ist um den Offset eingeschlagen und befindet sich nicht in der Mittenposition. 3 shows a case in which the linear translation between wheel steering angle RWA and steering wheel angle SWA is maintained even when steering back from a steering wheel position which is behind the end stop (the end stop has been exceeded). While steering back to the end stop, the wheels are moved according to the characteristic curve, which is important for the driver as feedback for the steering input, but there is an undesired offset 15 between the straight position of the wheels and the center position of the steering wheel. The characteristic curve does not run through the origin of the coordinate system, ie the wheels are in the straight-ahead position and the steering wheel is turned by the offset and is not in the center position.

Der Radlenkwinkel der lenkbaren Räder wird daher in Abhängigkeit des Lenkradwinkels so gesteuert, dass der Fahrer bei einer Lenkbewegung über dem Endanschlag hinaus keine Änderung des Radlenkwinkels bewirkt und bei Erreichen der Mittenposition des Lenkrades sich die Räder in Geradeausstellung befinden. Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, erfolgt dies durch Anpassung der Übersetzung zwischen Radlenkwinkel und Lenkradwinkel, wobei die Übersetzung das Verhältnis von Radlenkwinkel zu Lenkradwinkel angibt.The wheel steering angle of the steerable wheels is therefore controlled as a function of the steering wheel angle so that the driver does not change the wheel steering angle when the steering movement is beyond the end stop and the wheels are in the straight-ahead position when the steering wheel reaches the center position. As in the 4 and 5 is shown, this is done by adjusting the translation between the wheel steering angle and the steering wheel angle, the translation indicating the ratio of the wheel steering angle to the steering wheel angle.

4 zeigt die Abhängigkeit des Radlenkwinkels vom Lenkradwinkel bei einem Zurücklenken des Lenkrades von einem Punkt aus, der hinter dem Endanschlag 14 liegt. Die lineare Übersetzung wird dabei so angepasst, dass in der Mittenposition des Lenkrades die lenkbaren Räder in der Geradeausstellung sind. Zudem werden durch die durchgehende lineare Abhängigkeit die Räder entsprechend der Übersetzung auch beim Zurücklenken bis zum Endanschlag bewegt, was dem Fahrer auch über dem Endanschlag hinaus eine Rückmeldung für die Lenkeingabe vermittelt. 4 shows the dependence of the wheel steering angle on the steering wheel angle when the steering wheel is turned back from a point behind the end stop 14 lies. The linear translation is adjusted so that the steerable wheels are in the straight-ahead position in the middle position of the steering wheel. In addition, due to the continuous linear dependency, the wheels are moved according to the translation even when steering back to the end stop, which provides the driver with feedback for the steering input even beyond the end stop.

5 zeigt eine nichtlineare Änderung des Radlenkwinkels in Abhängigkeit des Lenkradwinkels. Diese nichtlineare Übersetzung erhöht den Fahrkomfort. 5 shows a non-linear change in the wheel steering angle as a function of the steering wheel angle. This non-linear translation increases driving comfort.

Für kleine Lenkradwinkel ist die Übersetzung nahezu linear und flacht dann ab, um sich dem Grenzwert des maximalen Radlenkwinkels langsam anzunähern. Bei kleinen Lenkradwinkeln ist die Übersetzung daher größer als bei großen Lenkradwinkeln. Bei einem Zurücklenken von einer Position aus, die hinter dem Endanschlag liegt, führt eine Änderung des Lenkradwinkels zu einer geringen Änderung des Radlenkwinkels, die für den Fahrer jedoch spürbar ist. Befindet sich das Lenkrad wieder in einem Normalbereich vor dem Endanschlag, ist die Übersetzung bevorzugt wieder linear und die Lenkübersetzung direkt. Zudem ist die Kennlinie so angepasst, dass in der Mittenposition des Lenkrades sich die lenkbaren Räder in der Geradeausstellung befinden.For small steering wheel angles, the gear ratio is almost linear and then flattens out in order to slowly approach the limit value of the maximum wheel steering angle. With small steering wheel angles, the translation is therefore greater than with large steering wheel angles. When steering back from a position that lies behind the end stop, a change in the steering wheel angle leads to a slight change in the wheel steering angle, which, however, is perceptible to the driver. If the steering wheel is again in a normal range before the end stop, the translation is preferably linear again and the steering ratio is direct. In addition, the characteristic curve is adjusted so that the steerable wheels are in the straight-ahead position in the center position of the steering wheel.

In der 6 ist eine lineare Änderung des Radlenkwinkels in Abhängigkeit des Lenkradwinkels für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten 16 und hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten 17 dargestellt. Für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten ist es wünschenswert, dass die Übersetzung im Gegensatz zu niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten niedriger ist und somit eine Änderung des Lenkradwinkels zu einer geringeren Änderung des Radlenkwinkels führt. Die Lenkung bzw. die Lenkübersetzung wird dadurch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten indirekter und es kann ein nervöses Lenkverhalten mit kleinen Lenkbewegungen der Räder reduziert werden, was den Fahrkomfort erhöht. Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten wird hingegen eine ausreichende Agilität bereitgestellt. Problematisch ist, dass bei der dargestellten linearen Übersetzung bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein Endanschlag des Feedback-Aktuators 14 erreicht wird, bevor die Räder ihren maximalen Radlenkwinkel 18 einnehmen. Dieser Zustand ist unerwünscht, da dem Fahrer nur ein Teil des Lenkbereichs der Räder zur Verfügung steht.In the 6 is a linear change in the wheel steering angle as a function of the steering wheel angle for low vehicle speeds 16 and high vehicle speeds 17 shown. For high vehicle speeds, it is desirable that the gear ratio is lower in contrast to low vehicle speeds, and thus a change in the steering wheel angle leads to a smaller change in the wheel steering angle. The steering or the steering ratio becomes more indirect at high vehicle speeds and nervous steering behavior can be reduced with small steering movements of the wheels, which increases driving comfort. On the other hand, sufficient agility is provided at low vehicle speeds. The problem is that in the linear translation shown, an end stop of the feedback actuator at high vehicle speeds 14 is reached before the wheels reach their maximum wheel steering angle 18 take in. This condition is undesirable because the driver has only part of the steering range of the wheels.

7 zeigt eine Kennlinie für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten 16 und eine Kennlinie für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten 17. Die Übersetzung für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten entspricht der linearen Übersetzung der 6. Für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten ist die Übersetzung hingegen nichtlinear. Das Verhältnis zwischen Radlenkwinkel und Lenkradwinkel für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten ist für kleine Winkel in etwa linear und steigt dann stark an, so dass beim maximalen Radlenkwinkel 18 der Endanschlag des Lenkrades 14 erreicht wird. Eine Änderung des Lenkradwinkels bei kleinen Lenkradwinkeln führt zu einer geringeren Änderung des Radlenkwinkels als bei großen Lenkradwinkeln. Bei großen Lenkradwinkeln ab etwa 180° endet der lineare Bereich und die Übersetzung steigt bis zum Endanschlag 14 an. 7 shows a characteristic curve for low vehicle speeds 16 and a characteristic curve for high vehicle speeds 17 , The translation for low vehicle speeds corresponds to the linear translation of the 6 , However, the translation is non-linear for high vehicle speeds. The ratio between wheel steering angle and steering wheel angle for high vehicle speeds is approximately linear for small angles and then increases sharply, so that at the maximum wheel steering angle 18 the end stop of the steering wheel 14 is achieved. A change in the steering wheel angle with small steering wheel angles leads to a smaller change in the wheel steering angle than with large steering wheel angles. At large steering wheel angles from around 180 °, the linear range ends and the ratio increases to the end stop 14 on.

Claims (14)

Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfassend einen auf gelenkte Räder (10) wirkenden, in Abhängigkeit eines am Lenkrad aufgebrachten Lenkradwinkel (SWA) elektronisch geregelten Lenksteller (9), der mittels eines Lenkgetriebes (11) die gelenkten Räder (10) um einen Radlenkwinkel (RWA) verschwenkt, und einen Rückwirkungen der Straße auf eine mit dem Lenkrad (3) verbundene Lenkwelle (2) übertragenden Feedback-Aktuator (4), wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem wenigstens zwei Kennlinien für eine Lenkübersetzung zwischen dem Radlenkwinkel (RWA) und dem Lenkradwinkel (SWA) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kennlinien eine Kennlinie für niedrige Geschwindigkeiten (16) und eine Kennlinie für hohe Geschwindigkeiten (17) aufweisen, wobei die Kennlinie für niedrige Geschwindigkeiten (16) linear und die Kennlinie für hohe Geschwindigkeiten (17) nichtlinear ist.Steer-by-wire steering system for a motor vehicle, comprising a steering actuator (9) which acts on steered wheels (10) and is electronically controlled as a function of a steering wheel angle (SWA) applied to the steering wheel, which uses a steering gear (11) to control the steered wheels (10). pivoted by a wheel steering angle (RWA), and a reaction of the road to a feedback actuator (4) transmitting a steering shaft (2) connected to the steering wheel (3), the steer-by-wire steering system having at least two characteristics for a steering ratio between the wheel steering angle (RWA) and the steering wheel angle (SWA), characterized in that the at least two characteristic curves have a characteristic curve for low speeds (16) and a characteristic curve for high speeds (17), the characteristic curve for low speeds (16) being linear and the characteristic curve for high speeds (17) is non-linear. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Kennlinie für hohe Geschwindigkeiten (17) bei kleinen Lenkradwinkeln (SWA) langsam ansteigt und bei großen Lenkradwinkeln (SWA) stärker ansteigt, wobei die Steigung bei großen Lenkradwinkeln (SWA) größer ist als bei der linearen Kennlinie für niedrige Geschwindigkeiten (16).Steer-by-wire steering system Claim 1 , characterized in that the non-linear characteristic for high speeds (17) at small steering wheel angles (SWA) slowly increases and increases with large steering wheel angles (SWA), the slope being greater with large steering wheel angles (SWA) than with the linear characteristic curve for low speeds (16). Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Kennlinie für hohe Geschwindigkeiten (17) bei einem Maximalwert des Radlenkwinkels (18) einen maximalen Wert des Lenkradwinkels (14) einnimmt.Steer-by-wire steering system Claim 1 or 2 , characterized in that the non-linear characteristic curve for high speeds (17) assumes a maximum value of the steering wheel angle (14) at a maximum value of the wheel steering angle (18). Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Wert des Lenkradwinkels (14) durch einen Endanschlag an der Lenkwelle (2) vorgegeben ist.Steer-by-wire steering system Claim 3 , characterized in that the maximum value of the steering wheel angle (14) is predetermined by an end stop on the steering shaft (2). Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Feedback-Aktuator (4) den Endanschlag an der Lenkwelle (2) bereitstellt.Steer-by-wire steering system Claim 4 , characterized in that the feedback actuator (4) provides the end stop on the steering shaft (2). Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kennlinien eine weitere Kennlinie umfassen, die eine Lenkübersetzung für das Zurücklenken von einer Lenkradposition aus, die sich hinter dem Endanschlag (14) befindet, bereitstellt.Steer-by-wire steering system Claim 4 or 5 , characterized in that the at least two characteristic curves comprise a further characteristic curve which provides a steering ratio for steering back from a steering wheel position which is located behind the end stop (14). Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kennlinie linear ist und eine konstante Steigung aufweist.Steer-by-wire steering system Claim 6 , characterized in that the further characteristic is linear and has a constant slope. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kennlinie nichtlinear ist und stetig ist.Steer-by-wire steering system Claim 6 , characterized in that the further characteristic curve is non-linear and is continuous. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der weiteren Kennlinie für große Lenkradwinkel geringer ist als für kleine Lenkradwinkel.Steer-by-wire steering system Claim 8 , characterized in that the slope of the further characteristic curve is smaller for large steering wheel angles than for small steering wheel angles. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kennlinie für große Lenkradwinkel abflacht und sich dem Maximalwert des Radlenkwinkels (18) langsam annähert.Steer-by-wire steering system Claim 8 or 9 , characterized in that the further characteristic curve flattens for large steering wheel angles and slowly approaches the maximum value of the wheel steering angle (18). Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kennlinie für kleine Lenkradwinkel linear ist.Steer-by-wire steering system according to one of the Claims 8 to 10 , characterized in that the further characteristic curve for small steering wheel angles is linear. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kennlinien durch den Ursprung des Koordinatensystems verlaufen.Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two characteristic curves run through the origin of the coordinate system. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem eine Steuereinheit (7) umfasst, in der die wenigstens zwei Kennlinien (16,17) zur Ansteuerung des Lenkstellers (9) hinterlegt sind.Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the steer-by-wire steering system comprises a control unit (7) in which the at least two characteristic curves (16, 17) for controlling the steering actuator (9) are deposited. Feedback-Aktuator (4) für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeuges nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Feedback actuator (4) for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle according to one of the preceding claims.
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