Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit elektrischen Steuereinrichtungen Steering device for vehicles with electrical control devices
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit elektrischen Steuereinrichtungen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a steering device for vehicles with electrical control devices according to the preamble of claim 1.
Es sind Lenkvorrichtungen für Fahrzeuge bekannt, bei denen zwischen Lenkrad und den lenkbaren Fahrzeugrädern keine mechanische Kopplung besteht. Die am Lenkrad ausgeführten Lenkbewegungen werden mittels Winkelsensoren oder in anderer Weise elektronisch erfaßt und über elektrische Steuereinrichtungen in entsprechende Lenkbewegungen an den lenkbaren Fahrzeugrädern umgesetzt. Derartige Lenkvorrichtungen sind unter dem Begriff „Steer by Wire Systeme" bekannt.Steering devices for vehicles are known in which there is no mechanical coupling between the steering wheel and the steerable vehicle wheels. The steering movements carried out on the steering wheel are electronically recorded by means of angle sensors or in some other way and converted into corresponding steering movements on the steerable vehicle wheels by means of electrical control devices. Steering devices of this type are known under the term “steer by wire systems”.
Aus der DE 195 39 101 C1 ist eine derartige Lenkvorrichtung mit elektrischen Steuereinrichtungen bekannt, bei der eine Rückstellfederanordnung als Teil eines Rückwirkungssimulators an der Lenkstange des Lenkrades angreift. Die Rückstellfederanordnung hat den Zweck, daß beim Auslenken des Lenkrades aus seiner Geradeausposition eine Gegenkraft erzeugt wird, die dem Fahrer ein Lenkgefühl wie bei herkömmlichen Lenkungen geben soll. An der Rückstellfederanordnung sind zu diesem Zweck außerdem verstellbare Wiederlager angeordnet, um eine gewünschte Rückwirkungssimulation am Lenkrad zu erreichen. Im Fahrbetrieb vermag das auf das Lenkrad wirkende Rückstellmoment bei losgelassenem Lenkrad dieses weitestgehend in die gerade Ausstellung zurückzustellen. Bei stehendem Fahrzeug ist eine selbsttätige Rückstellung des Lenkrads durch das Rückstellmoment nicht möglich.Such a steering device with electrical control devices is known from DE 195 39 101 C1, in which a return spring arrangement acts as part of a reaction simulator on the steering rod of the steering wheel. The return spring arrangement has the purpose that when the steering wheel is deflected from its straight-ahead position, a counterforce is generated which is intended to give the driver a steering feeling as in conventional steering systems. For this purpose, adjustable abutments are also arranged on the return spring arrangement in order to achieve a desired reaction simulation on the steering wheel. When the steering wheel is released, the restoring torque acting on the steering wheel is able to largely return it to the current exhibition. When the vehicle is stationary, the steering wheel cannot be automatically reset by the restoring torque.
Bei einer Hilfskraftlenkung mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung, wie sie aus der DE 197 17 796 A1 bekannt ist, können nach einem Loslassen des Lenkrades nach einem Lenkvorgang die lenkbaren Fahrzeugräder und das Lenkgetriebe mit hydraulischer Unterstützung zurückgestellt werden. Ein Elektromotor wird für diese Hilfskraftlenkung nicht verwendet, da die hydraulische Hilfskraftunterstützung ausschließlich von einer Servopumpe geliefert wird. Bei abgestelltem Fahrzeug lassen sich somit die lenkbaren Fahrzeugräder nicht mehr in eine gewünschte Position ausrichten.
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit elektrischen Steuereinrichtungen zu schaffen, die bei abgestelltem Fahrzeugmotor eine selbsttätige Ausrichtung der lenkbaren Fahrzeugrader in eine gewünschte Grundstellung ermöglichtIn the case of power steering with hydraulic power assistance, as is known from DE 197 17 796 A1, the steerable vehicle wheels and the steering gear can be reset with hydraulic support after the steering wheel is released after a steering operation. An electric motor is not used for this power steering since the hydraulic power assist is only supplied by a servo pump. When the vehicle is parked, the steerable vehicle wheels can no longer be aligned in a desired position. The invention has for its object to provide a steering device for vehicles with electrical control devices, which allows the steering of the steerable vehicle wheels in a desired basic position when the vehicle engine is turned off
Die Losung dieser Aufgabe erhalt man durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale. Bei oder kurz nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs richtet ein elektrischer Lenkmotor die lenkbaren Fahrzeugrader in eine vorgegebene Grundstellung aus. Die Grundstellung muß dabei nicht unbedingt die Geradeausstellung sein Wird das Fahrzeug auf einer Straße mit starkem Gefalle abgestellt, so kann eine Grundstellung der Fahrzeugrader zweckmäßig sein, bei der die lenkbaren Fahrzeugrader seitlich zur Bordsteinkante hin ausgerichtet sind.The solution to this problem is obtained by the features listed in claim 1. When or shortly after the motor vehicle is parked, an electric steering motor aligns the steerable vehicle wheels into a predetermined basic position. The basic position does not necessarily have to be the straight-ahead position. If the vehicle is parked on a road with a steep slope, a basic position of the vehicle wheels may be expedient, in which the steerable vehicle wheels are aligned laterally towards the curb.
Besonders vorteilhaft ist es, die von den lenkbaren Fahrzeugradem eingenommene Grundstellung in Form einer Richtungsanzeige dem Fahrer anzuzeigen. Der Fahrer kann dann entscheiden, ob er diese Grundstellung beibehalten oder andern mochte. Das Anzeigen der Grundstellung hat außerdem Vorteile beim Ausparken, da der Fahrer die Ausgangsstellung der Fahrzeugrader kennt und entsprechende Lenkbewegungen zum Ausparken gezielt vornehmen kann. Die Stellung der lenkbaren Fahrzeugrader kann dabei auch standig angezeigt werdenIt is particularly advantageous to show the driver the basic position assumed by the steerable vehicle wheels in the form of a direction indicator. The driver can then decide whether to maintain this basic position or change it. Displaying the home position also has advantages when parking, since the driver knows the starting position of the vehicle wheels and can make appropriate steering movements for parking. The position of the steerable vehicle wheels can also be displayed continuously
Um für die lenkbaren Fahrzeugrader beim Abstellen des Fahrzeugs eine gewünschte Grundstellung einstellen zu können, kann an dem vom Fahrer erreichbaren Bedienfeld ein Einstellelement angeordnet sein. Das Einstellelement kann ein einfacher Drehknopf oder die Tastatur eines Bordcomputers sein Die jeweils eingegebene Grundstellung wird von einer Steuereinheit erfaßt, die in Verbindung mit weiteren elektrischen Steuereinrichtungen die gewünschte Ausrichtung der lenkbaren Fahrzeugrader dann beim Abstellen des Fahrzeugs veranlaßtIn order to be able to set a desired basic position for the steerable vehicle wheels when the vehicle is parked, an adjustment element can be arranged on the control panel accessible by the driver. The setting element can be a simple rotary knob or the keyboard of an on-board computer. The basic position entered in each case is recorded by a control unit which, in conjunction with further electrical control devices, then causes the desired orientation of the steerable vehicle wheels when the vehicle is parked
Die Lenkvorrichtung kann zusätzlich mit einer Federeinrichtung, die an der Lenkstange des Lenkrads angreift, ausgestattet sein Die Federeinrichtung erzeugt bei Ausrichtung des Lenkrades aus der Geradeausstellung ein auf das Lenkrad wirkendes Gegenmoment, welches das losgelassene Lenkrad selbsttätig in die Geradeausstellung zurückdrehen kann Die lenkbaren Fahrzeugrader werden über die elektrischen Steuereinrichtungen der Lenkradstellung entsprechend nachgefuhrt, so daß die lenkbaren Fahrzeugrader ebenfalls wie das Lenkrad die Geradeausstellung selbsttätig einnehmen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The steering device can also be equipped with a spring device that acts on the steering rod of the steering wheel the electrical control devices tracked the steering wheel position accordingly, so that the steerable vehicle wheels, like the steering wheel, automatically assume the straight-ahead position The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing.
Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild der Lenkvorrichtung, die über einen elektrischen Lenkmotor 1 die lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 eines Fahrzeugs steuert.The drawing shows a block diagram of the steering device which controls the steerable vehicle wheels 2, 3 of a vehicle via an electric steering motor 1.
Die Position des Lenkrades 4 wird von einem Sensor 5 an eine Steuereinheit 6 gemeldet, die ausgangsseitig mit dem elektrischen Lenkmotor 1 in Verbindung steht und diesen entsprechend der Winkelposition des Lenkrades 4 steuert. Es besteht somit keine mechanische Kopplung zwischen Lenkrad 4 und den lenkbaren Fahrzeugrädern 2, 3.The position of the steering wheel 4 is reported by a sensor 5 to a control unit 6, which is connected on the output side to the electric steering motor 1 and controls it in accordance with the angular position of the steering wheel 4. There is therefore no mechanical coupling between the steering wheel 4 and the steerable vehicle wheels 2, 3.
An der Lenkstange 7 des Lenkrades 4 greift außerdem eine Federeinrichtung 8 an, die bei Auslenkung des Lenkrades 4 aus der Grundposition ein Rückstellmoment über die Lenkstange 7 auf das Lenkrad 4 ausübt. Die Lenkstange 7 ist mit einem Elektromotor 9 gekoppelt, der eine Korrektur des von der Federeinrichtung 8 erzeugten Rückstellmoments vornehmen kann. Der Elektromotor 9 ermöglicht auch eine beliebige Ausrichtung des Lenkrades 4 beim Abstellen des Fahrzeugs. Der Elektromotor 9 kann von der Steuereinheit 6 so beaufschlagt werden, daß bei abgestelltem Fahrzeug das Lenkrad 4 exakt die Winkelposition hat, die der Lenkposition der lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 entspricht.A spring device 8 also acts on the steering rod 7 of the steering wheel 4 and exerts a restoring torque on the steering wheel 4 via the steering rod 7 when the steering wheel 4 is deflected from the basic position. The handlebar 7 is coupled to an electric motor 9, which can correct the restoring torque generated by the spring device 8. The electric motor 9 also enables any orientation of the steering wheel 4 when the vehicle is parked. The electric motor 9 can be acted upon by the control unit 6 so that when the vehicle is parked the steering wheel 4 has exactly the angular position which corresponds to the steering position of the steerable vehicle wheels 2, 3.
Über ein Einstellelement 10, welches beispielsweise ein Drehknopf oder die Tastatur eines Bordcomputers sein kann, ist die Eingabe einer gewünschten Grundstellung für die lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 möglich. Die gewünschte Grundstellung wird über das Einstellelement 10 an die Steuereinheit 6 weitergegeben, die bei oder nach dem Abstellen des Fahrzeugs dann eine entsprechende Ausrichtung der lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 vornimmt.A desired basic position for the steerable vehicle wheels 2, 3 can be entered via an adjusting element 10, which can be, for example, a rotary knob or the keyboard of an on-board computer. The desired basic position is passed on to the control unit 6 via the setting element 10, which then performs a corresponding alignment of the steerable vehicle wheels 2, 3 when or after the vehicle is parked.
Die Eingabe der Grundstellung für die lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 kann aber auch über einen Programmiereingang direkt an der Steuereinheit 6 erfolgen, so daß werkseitig eine bestimmte Grundstellung vorgegeben werden kann. Ein vom Fahrer zu bedienendes Einstellelement könnte dann gegebenenfalls auch entfallen.The entry of the basic position for the steerable vehicle wheels 2, 3 can, however, also take place via a programming input directly on the control unit 6, so that a certain basic position can be preset in the factory. A setting element to be operated by the driver could then possibly also be omitted.
Das Einstellelement 10 ist mit einer Richtungsanzeige 11 gekoppelt, die dem Fahrer die jeweils aktuelle Position der lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 anzeigt. Die
Richtungsanzeige 11 kann im einfachsten Fall auch ein Drehknopf sein, der zur Einstellung der Grundstellung für die lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 dient, so daß anhand der Stellung des Drehknopfes die Grundstellung ersichtlich ist.
The setting element 10 is coupled to a direction indicator 11, which shows the driver the current position of the steerable vehicle wheels 2, 3. The Direction indicator 11 can in the simplest case also be a rotary knob which serves to set the basic position for the steerable vehicle wheels 2, 3, so that the basic position can be seen from the position of the rotary knob.
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SIGN LIST
LenkmotorSteering motor
FahrzeugraderVehicle wheels
Lenkradsteering wheel
Sensorsensor
SteuereinheitControl unit
LenkstangeHandlebar
FedereinrichtungSpring device
ElektromotorElectric motor
EinstellelementAdjustment element
Richtungsanzeige
Direction display