DE10021903A1 - Lenksystem für ein Fahrzeug - Google Patents
Lenksystem für ein FahrzeugInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einer von einem Fahrzeugführer betätigbaren Lenkhandhabe, mit mindetens einem lenkbaren Fahrzeugrad, das in Abhängigkeit von Betätigungen der Lenkhandhabe betätigt wird, mit einer Steuerung, die einen Betrieb des Lenksystems in einer Steerby-Wire-Ebene und in einer Rückfallebene ermöglicht und die zumindest im Notfall von der Steer-by-Wire-Ebene in die Rückfallebene umschaltet, mit einer elektrischen und/oder elektronischen Kopplungseinrichtung, die in der Steer-by-Wire-Ebene die Lenkhandhabe mit dem lenkbaren Fahrzeugrad koppelt, und mit einer hydraulischen und/oder mechanischen Kopplungseinrichtung, die in der Rückfallebene die Lenkhabe mit dem lenkbaren Fahrzeugrad koppelt. DOLLAR A Um bei einem derartigen Lenksystem die Fahrzeugsicherheit zu erhöhen, wird das Lenksystem so ausgebildet, daß die Kopplung zwischen Lenkhandhabe und lenkbarem Fahrzeugrad in der Steer-by-Wire-Ebene in Abhängigkeit von wenigstens einem ersten Kopplungskoeffizienten und in der Rückfallebene in Abhängigkeit von wenigstens einem zweiten Kopplungskoeffizienten erfolgt, wobei die Kopplungskoeffizienten jeweils als Funktion von wenigstens einem Betriebsparameter des Fahrzeuges und/oder des Lenksystems ausgebildet sind und wobei diese Funktionen so ausgebildet sind, daß eine Differenz zwischen den Kopplungskoeffizienten ab einem Grenzwert des Betriebsparameters kleiner ist als eine Grenzdifferenz.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug, das
zumindest zwei Betriebsebenen aufweist, nämlich eine Steer-by-
Wire-Ebene und eine Rückfallebene.
Ein derartiges Lenksystem ist mit einer von einem
Fahrzeugführer betätigbaren Lenkhandhabe, z. B. Lenkhandrad,
ausgestattet, an der ein Lenkhandhaben-Winkel einstellbar ist.
Außerdem besitzt das mit dem Lenksystem ausgestattete Fahrzeug
wenigstens ein lenkbares Fahrzeugrad, an dem in Abhängigkeit
von Betätigungen der Lenkhandhabe Fahrzeugrad-Winkel
eingestellt werden, wobei entsprechende Stellaggregate
vorgesehen sind. Das Lenksystem weist eine Steuerung auf, die
einen Betrieb des Lenksystems in der Steer-by-Wire-Ebene und
in der Rückfallebene ermöglicht. Im Normalfall betreibt die
Steuerung das Lenksystem in der Steer-by-Wire-Ebene, da diese
regelmäßig einen komfortableren Lenkbetrieb und
Fahrzeugbetrieb ermöglicht. Die Steuerung überprüft permanent
die ordnungsgemäße Funktion der Systembestandteile des
Lenksystems und schaltet im Notfall von der Steer-by-Wire-
Ebene in die Rückfallebene um.
Ein solches Lenksystem weist für seine Steer-by-Wire-Ebene
eine elektrische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung,
z. B. eine Regelstrecke, auf, die im Steer-by-Wire-Betrieb die
Lenkhandhabe mit dem lenkbaren Fahrzeugrad koppelt. Für die
Rückfallebene ist eine hydraulische und/oder mechanische
Kopplungseinrichtung, z. B. eine sogenannte hydraulische Stange
oder eine zuschaltbare Lenksäule, vorgesehen, die im
Notbetrieb die Lenkhandhabe mit dem lenkbaren Fahrzeugrad
koppelt.
Die Vorzüge einer Steer-by-Wire-Lenkung werden mit Bezug auf
den Fahrkomfort vor allem darin gesehen, daß aufgrund der
fehlenden oder unwirksamen mechanischen oder hydraulischen
Zwangskopplung zwischen Lenkhandhabe und lenkbarem Fahrzeugrad
nahezu beliebige Übertragungsfunktionen realisierbar sind.
Dabei können diese Übertragungsfunktionen mit
Kopplungskoeffizienten beschrieben werden, die von
Betriebsparametern des Fahrzeuges bzw. des Lenksystems
abhängen. Beispielsweise kann eine Lenkübersetzung als
Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder des Lenkwinkels
ausgebildet sein. Das bedeutet, daß beispielsweise bei
kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten eine andere
Lenkübersetzung vorliegt als bei höheren Geschwindigkeiten.
Ebenso kann bei einem kleineren Lenkwinkel eine andere
Lenkübersetzung vorliegen als bei größeren Lenkwinkeln.
Außerdem ist es von Vorteil, eine Servounterstützung zur
Verminderung der vom Fahrzeugführer beim Einstellen und Halten
eines Lenkwinkels an der Lenkhandhabe aufzubringenden Kräfte
und Momente als Funktion von wenigstens einem
Betriebsparameter des Fahrzeuges, wie z. B.
Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel, auszubilden. Auf diese
Weise kann eine relativ starke Servounterstützung für einen
Rangierbetrieb und eine relativ schwache Servounterstützung
für einen Fahrbetrieb realisiert werden. Es ist klar, daß
diese funktionalen Zusammenhänge der Kopplungskoeffizienten in
Abhängigkeit der Betriebsparameter grundsätzlich einen
beliebigen sinnvollen Verlauf aufweisen können. Die
beispielhaft genannten Kopplungskoeffizienten, nämlich
Lenkübersetzung und Servounterstützung, sowie die beispielhaft
aufgezählten Betriebsparameter, nämlich
Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel, sind nicht im Sinne
einer Beschränkung zu verstehen, vielmehr sind beliebige
Kopplungskoeffizienten vorstellbar, die als Funktion von
beliebigen Betriebsparametern ausgestaltet sein können.
Im Unterschied zu diesen vielfältigen Möglichkeiten einer
Steer-by-Wire-Lenkung können derartige funktionale
Zusammenhänge zwischen Lenkhandhabe und lenkbarem Fahrzeugrad
bei einer mechanischen und/oder hydraulischen Zwangskopplung
zwischen Lenkhandhabe und lenkbarem Fahrzeugrad nicht oder nur
stark eingeschränkt realisiert werden. Diese
Komforteinschränkungen können jedoch für einen Notbetrieb in
Kauf genommen werden. Bei einem Lenksystem der eingangs
genannten Art liegen somit zwei grundsätzlich unterschiedliche
funktionale Zusammenhänge zwischen Lenkhandhabe und lenkbarem
Fahrzeugrad vor, nämlich einerseits für die Steer-by-Wire-
Ebene und andererseits für die Rückfallebene. Wenn nun die
Steuerung im Notfall von der Steer-by-Wire-Ebene in die
Rückfallebene umschaltet, kann es bei einem
Kopplungskoeffizienten z. B. Lenkübersetzung oder
Servounterstützung, zu einem Sprung im funktionalen
Zusammenhang kommen, der sich nachteilig auf die
Fahrzeugsicherheit auswirken kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für ein Lenksystem der eingangs genannten Art eine
Ausführungsform anzugeben, die eine verbesserte
Fahrzeugsicherheit gewährleistet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Lenksystem mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die
grundsätzlich unterschiedlichen funktionalen Zusammenhänge
zwischen Lenkhandhabe und lenkbarem Fahrzeugrad einerseits bei
der Steer-by-Wire-Ebene und andererseits bei der Rückfallebene
so aneinander anzugleichen, daß die Kopplungskoeffizienten ab
einem bestimmten Grenzwert des Betriebsparameters so nahe
beieinander liegen, daß ein Umschalten zwischen den
Betriebsebenen des Lenksystems nur einen kleinen tolerierbaren
oder keinen Sprung in der Abhängigkeit zwischen
Kopplungskoeffizienten und Betriebsparameter erzeugt. Somit
kann eine Differenz zwischen dem Kopplungskoeffizienten der
Steer-by-Wire-Ebene und dem Kopplungskoeffizienten der
Rückfallebene unterhalb des genannten Grenzwerts für den
Betriebsparameter relativ groß sein, während diese Differenz
oberhalb des genannten Grenzwerts erfindungsgemäß relativ
klein ist. Die Größe dieser Differenz wird dabei durch eine
vorbestimmte Grenzdifferenz definiert. Auf diese Weise können
gefährliche Fahrsituationen beim Umschalten in die
Rückfallebene vermieden werden, wodurch sich die
Fahrzeugsicherheit erhöht.
Beispielsweise können eine Lenkübersetzung zwischen
Lenkhandhaben-Winkel und Fahrzeugrad-Winkel und/oder eine
Servounterstützung zur Verminderung der vom Fahrzeugführer
beim Einstellen und Halten eines Lenkwinkels an der
Lenkhandhabe aufzubringenden Kräfte bzw. Momente jeweils einen
solchen Kopplungskoeffizienten bilden, der als Funktion von
wenigstens einem Betriebsparameter des Fahrzeuges bzw. des
Lenksystems ausgebildet ist. Bevorzugt werden funktionale
Zusammenhänge mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der
Fahrzeugbeschleunigung und/oder dem Lenkwinkel als
Betriebsparameter des Fahrzeugs. Auf diese Weise kann
beispielsweise die Lenkübersetzung als Funktion der
Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt werden.
Zweckmäßigerweise kann die oberhalb des Grenzwerts zwischen
den Kopplungskoeffizienten herrschende Grenzdifferenz so klein
gewählt werden, daß ein Sprung des Kopplungskoeffizienten beim
Umschalten zwischen Steer-by-Wire-Ebene und Rückfallebene zwar
eine vom Fahrzeugführer z. B. an der Lenkhandhabe spürbare
Störung verursacht, die jedoch innerhalb eines beim üblichen
Fahrbetrieb des Fahrzeuges zulässigen Toleranzbereichs liegt.
Auch beim üblichen Fahrbetrieb kann es zu Störungen kommen,
wenn beispielsweise eine Fahrbahnunebenheit überfahren wird,
was jedoch regelmäßig zu einer vom Fahrzeugführer
beherrschbaren Fahrsituation führt. Das Maß der durch den
Sprung des Kopplungskoeffizienten verursachten Störung wird
bei dieser Variante daher regelmäßig so bemessen sein, daß sie
vom Fahrzeugführer beherrschbar ist. Bevorzugt wird jedoch
eine Ausführungsform, bei der die Grenzdifferenz etwa oder
genau den Wert Null aufweist. Das Umschalten von der Steer-by-
Wire-Ebene in die Rückfallebene erfolgt dann ohne Sprung im
Verlauf des Kopplungskoeffizienten, so daß an der Lenkhandhabe
keine Störung spürbar wird. Die Gefahr einer kritischen
Fahrsituation wird dadurch nochmals reduziert.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Lenksystems kann die Steuerung beim Grenzwert des
Betriebsparameters unabhängig von einem Notfall von der Steer-
by-Wire-Ebene in die Rückfallebene umschalten. Auf diese Weise
wird gewährleistet, daß ein gezieltes Umschalten in die
Rückfallebene dann erfolgt, wenn aufgrund der herrschenden
Betriebszustände und aufgrund der vorliegenden
Betriebsparameter keine Gefahrensituation entstehen kann. Wenn
dann oberhalb des Grenzwertes bei einem kritischen
Betriebsparameter ein Notfall auftritt, wird das Lenksystem
bereits in seiner Rückfallebene betrieben, so daß kein
Umschaltvorgang erforderlich ist, wodurch ein kritischer
Sprung im Verlauf des jeweiligen. Kopplungskoeffizienten
vermieden wird. Beispielsweise kann das Lenksystem so
ausgebildet sein, daß ab einer bestimmten
Fahrzeuggeschwindigkeit stets die Rückfallebene vorliegt.
Bei einer anderen Ausführungsform können mehrere Grenzwerte
mit zunehmender Größe vorhanden sein, denen Grenzdifferenzen
mit abnehmender Größe zugeordnet sind. Auf diese Weise kann
beispielsweise eine Ausführungsform realisiert werden, bei der
die Kopplungskoeffizienten der Steer-by-Wire-Ebene und der
Rückfallebene bei einer relativ kleinen Geschwindigkeit eine
relativ große Differenz aufweisen, bei einer mittleren
Fahrzeuggeschwindigkeit eine relativ kleine Differenz besitzen
und bei größeren Fahrzeuggeschwindigkeiten etwa gleich groß
sind.
Insbesondere kann durch den Grenzwert des Betriebsparameters
ein Rangierbetrieb von einem Fahrbetrieb getrennt werden,
wodurch sich ein besonders komfortables Lenkverhalten für das
Fahrzeug ergibt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Lenksystem mit
Mitteln zur Durchführung von Lenkungseingriffen ausgestattet
sein, wobei diese Mittel unabhängig vom Fahrzeugführer, jedoch
abhängig von Fahrsituationen Lenkeingriffe zur Stabilisierung
des Fahrzeuges erzeugen. Bei einem derartigen Lenksystem
erfolgen diese Lenkeingriffe ab dem Grenzwert des
Betriebsparameters so, daß die Grenzdifferenz zwischen den
Kopplungskoeffizienten eingehalten wird. Auf diese Weise wird
gewährleistet, daß ein Notfall und somit das damit verbundene
Umschalten auf die Rückfallebene auch dann keine
unbeherrschbare Fahrsituation erzeugt, wenn dies genau zu
einem Zeitpunkt stattfindet, zu dem die genannten Mittel einen
Lenkungseingriff zur Stabilisierung des Fahrzeuges
durchführen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den
Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die
nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der
jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den
Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines mit
dem erfindungsgemäßen Lenksystem ausgestatteten
Kraftfahrzeuges,
Fig. 2 ein erstes Diagramm, das für ein erfindungsgemäßes
Lenksystem den Verlauf eines Kopplungskoeffizienten in
Abhängigkeit eines Betriebsparameters in einer Steer
by-Wire-Ebene und in einer Rückfallebene zeigt,
Fig. 3 ein Diagramm wie in Fig. 1, jedoch bei einer anderen
Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 besitzt ein im übrigen nicht näher dargestelltes
Fahrzeug ein vom Fahrer zu betätigendes Lenkhandrad 1 sowie
davon gesteuerte Fahrzeuglenkräder 2. Das Lenkhandrad 1
betätigt einen Sollwertgeber 3, dessen Signale die an den
Fahrzeuglenkrädern 2 einzustellenden Lenkwinkeln wiedergeben.
Diese Sollwertsignale werden einem Sollwerteingang einer
Steuerung 4 zugeleitet. Ein Istwerteingang der Steuerung 4 ist
mit einem Istwertgeber 5 verbunden, dessen Signale die
jeweiligen Istwerte des Lenkwinkels der Fahrzeuglenkräder 2
wiedergeben. In Abhängigkeit von einem Soll-Ist-Vergleich
steuert die Steuerung 4 ein beispielsweise elektromotorisches
Stellaggregat 6, welches mit den Fahrzeuglenkrädern 2 über ein
herkömmliches Lenkgetriebe - beispielsweise Ritzel,
Zahnstange, Spurstangen - antriebsmäßig verbunden ist und die
Lenkbetätigung der Fahrzeuglenkräder 2 übernimmt. Im Ergebnis
wird auf diese Weise der Istwert des Lenkwinkels der
Fahrzeuglenkräder 2 dem Sollwert nachgeführt, der mittels des
Lenkhandrades 1 am Sollwertgeber 3 eingestellt wird.
Sollwertgeber 3, Steuerung 4, Istwertgeber 5 und Stellaggregat
6 bilden hierbei eine elektrische und/oder elektronische
Kopplungseinrichtung, die in einer Steer-by-Wire-Ebene das
Lenkhandrad 1 mit den Fahrzeuglenkrädern 2 koppelt.
Das Lenkhandrad 1 ist bei der hier dargestellten
Ausführungsform außerdem antriebsmäßig mit einem Elektromotor
7 verbunden, der als Handkraftsteller dienen kann und
dementsprechend eine am Lenkhandrad 1 fühlbare Handkraft
steuert, so daß am Lenkhandrad 1 ähnlich wie bei einer
herkömmlichen Fahrzeuglenkung mit mechanischem Durchtrieb
zwischen Lenkhandrad 1 und Fahrzeuglenkrädern 2 eine
Rückstellkraft sowie ein Stellwiderstand fühlbar sind.
Darüber hinaus ist eine mechanische Lenksäule 8 vorgesehen,
die eine Zwangskopplung zwischen dem Lenkhandrad 1 und den
Fahrzeuglenkrädern 2 ermöglicht. Dabei enthält diese Lenksäule
8 eine von der Steuerung 4 betätigbare Kupplung 9, die für die
Steer-by-Wire-Ebene geöffnet ist und für eine Rückfallebene
geschlossen werden kann. Lenksäule 8 und Kupplung 9 bilden
somit eine mechanische Kopplungseinrichtung, die für den
Notfall in der Rückfallebene das Lenkhandrad 1 mit den
Fahrzeuglenkrädern 2 zwangskoppelt. Ebenso kann eine
hydraulische Zwangskopplung zur Realisierung der Rückfallebene
vorgesehen sein.
Die Steuerung 4 ist dabei so ausgebildet, daß sie im
Normalbetrieb des Fahrzeuges das Lenksystem in seiner Steer
by-Wire-Ebene betreibt und dabei ständig das Lenksystem auf
eine ordnungsgemäße Funktion seiner Bestandteile hin
überwacht. Sobald die Steuerung 4 einen Notfall feststellt,
schaltet sie in die Rückfallebene um, was durch das Schließen
der Kupplung 9 bewirkt wird. In dieser Rückfallebene können je
nach Notfall das Stellaggregat 6 oder der Elektromotor 7 als
Servomotor zur Erzielung einer Servounterstützung betätigt
werden.
Sowohl in der Steer-by-Wire-Ebene als auch in der
Rückfallebene besitzt die Kopplung zwischen dem Lenkhandrad 1
und den Fahrzeuglenkrädern 2 wenigstens einen
Kopplungskoeffizienten k, der beispielsweise durch die
Lenkübersetzung zwischen Lenkhandrad 1 und Fahrzeuglenkrädern
2 gebildet ist. Die Lenkübersetzung repräsentiert dabei das
Verhältnis zwischen einer Lenkwinkeländerung am Lenkhandrad 1
und der damit gekoppelten Lenkwinkeländerung an den
Fahrzeuglenkrädern 2. Ebenso kann der Kopplungskoeffizient
z. B. durch die Servounterstützung gebildet werden, die zur
Verminderung der vom Fahrzeugführer beim Einstellen und Halten
eines Lenkwinkels am Lenkhandrad 1 aufzubringenden Kräfte
und/oder Momente dient.
Entsprechend den Fig. 2 und 3 kann dieser Kopplungskoeffizient
k einen funktionellen Zusammenhang bezüglich eines
Betriebsparameters p des Fahrzeuges und/oder des Lenksystems
aufweisen. Ein Betriebsparameter p des Fahrzeuges kann
beispielsweise durch die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die
Fahrzeugbeschleunigung gebildet werden. Ein Betriebsparameter
p des Lenksystems kann beispielsweise durch den Lenkwinkel
oder die Lenkwinkelgeschwindigkeit gebildet sein.
In den Diagrammen der Fig. 2 und 3 ist jeweils zum einen der
Verlauf eines der Steer-by-Wire-Ebene zugeordneten ersten
Kopplungskoeffizienten kI als Funktion kI(p) des
Betriebsparameters p und zum anderen der Verlauf eines der
Rückfallebene zugeordneten zweiten Kopplungskoeffizienten kII
als Funktion kII(p) des Betriebsparameters p dargestellt. Gemäß
Fig. 2 besitzt der Kopplungskoeffizient k der Rückfallebene,
also der zweite Kopplungskoeffizient kII beispielsweise einen
konstanten Wert, während der Kopplungskoeffizient k der Steer
by-Wire-Ebene, also der erste Kopplungskoeffizient kII einen
mit zunehmendem Betriebsparameter p zunehmenden Wert aufweist.
Die Verläufe kI(p) und kII(p) sind somit in Bezug auf den
Betriebsparameter p unterschiedlich ausgestaltet, so daß die
Kopplungskoeffizienten kI und kII eine Differenz aufweisen
können. Bei einem bestimmten Grenzwert p0 des
Betriebsparameters p besitzen die beiden Koeffizienten kI und
kII eine Grenzdifferenz Δ. Bei Betriebsparametern p kleiner als
der Grenzwert p0, also unterhalb des Grenzwerts p0 ist die
Differenz zwischen den Kopplungskoeffizienten kI und kII größer
als die Grenzdifferenz Δ. Erfindungsgemäß ist die Differenz
zwischen den Kopplungskoeffizienten kI und kII ab dem Grenzwert
p0 des Betriebsparameters p kleiner als die Grenzdifferenz Δ.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 bleibt die Differenz
zwischen den Koeffizienten kI und kII stets innerhalb eines mit
einer geschweiften Klammer gekennzeichneten Bandes K, das sich
oberhalb und unterhalb des Verlaufs kII(p) des zweiten
Koeffizienten kII der Rückfallebene mit einem Abstand
erstreckt, der der Grenzdifferenz Δ entspricht.
Im Unterschied dazu nähern sich bei der Variante gemäß Fig. 3
die beiden Verläufe der Kopplungskoeffizienten kI(p) und kII(p)
auch nach Überschreiten des Grenzwertes p0 des
Betriebsparameters weiter aneinander an. Ab einem zweiten
Grenzwert pI des Betriebsparameters p1 weisen die beiden
Koeffizienten kI und kII den selben Verlauf auf.
Die Grenzdifferenz Δ ist so gewählt, daß ein Umschalten
zwischen der Steer-by-Wire-Ebene und der Rückfallebene stets
zu einer regelmäßig beherrschbaren Fahrsituation führt. Die
Grenzdifferenz Δ kann beispielsweise auch den Wert Null
einnehmen, so daß kein Unterschied zwischen den
Kopplungskoeffizienten kI und kII besteht. Dies ist
beispielsweise in Fig. 3 ab dem zweiten Grenzwert pI der Fall.
Sofern sich die Grenzdifferenz vom Wert Null unterscheidet,
ist sie jedoch mindestens so klein gewählt, daß ein Sprung des
Kopplungskoeffizienten k beim Umschalten zwischen der Steer-
by-Wire-Ebene und der Rückfallebene zwar eine vom
Fahrzeugführer am Lenkhandrad 2 spürbare Störung verursacht,
jedoch liegt diese innerhalb eines beim üblichen Fahrbetrieb
des Fahrzeuges zulässigen Toleranzbereichs. Auf diese Weise
kann ein Umschalten zwischen der Steer-by-Wire-Ebene und der
Rückfallebene keine kritische Fahrsituation auslösen.
Durch den Grenzwert p0 des Betriebsparameters p kann
beispielsweise ein normaler Fahrbetrieb von einem
Langsamfahrbetrieb, z. B. bis 50 km/h oder bis 30 km/h oder bis
15 km/h, oder von einem Rangierbetrieb getrennt werden.
Es ist klar, daß bei mehreren verschiedenen
Kopplungskoeffizienten k die jeweils von demselben
Betriebsparameter p abhängig sind, unterschiedliche Grenzwerte
p0 und unterschiedliche Grenzdifferenzen Δ vorgesehen sein
können.
Claims (10)
1. Lenksystem für ein Fahrzeug,
mit einer von einem Fahrzeugführer betätigbaren Lenkhandhabe, z. B. Lenkhandrad (1), an der ein Lenkhandhaben-Winkel einstellbar ist,
mit mindestens einem lenkbaren Fahrzeugrad (2), an dem in Abhängigkeit von Betätigungen der Lenkhandhabe (1) Fahrzeugrad-Winkel eingestellt werden,
mit einer Steuerung (4), die einen Betrieb des Lenksystems in einer Steer-by-Wire-Ebene und in einer Rückfallebene ermöglicht und die zumindest im Notfall von der Steer-by- Wire-Ebene in die Rückfallebene umschaltet,
mit einer elektrischen und/oder elektronischen Kopplungseinrichtung (3, 4, 5, 6), die in der Steer-by-Wire- Ebene die Lenkhandhabe (1) mit dem lenkbaren Fahrzeugrad (2) koppelt,
mit einer hydraulischen und/oder mechanischen Kopplungseinrichtung (8, 9), die in der Rückfallebene die Lenkhandhabe (1) mit dem lenkbaren Fahrzeugrad (2) koppelt,
wobei die Kopplung zwischen Lenkhandhabe (1) und lenkbarem Fahrzeugrad (2) in der Steer-by-Wire-Ebene in Abhängigkeit von wenigstens einem ersten Kopplungskoeffizienten (kI) und in der Rückfallebene in Abhängigkeit von wenigstens einem zweiten Kopplungskoeffizienten (kII) erfolgt,
wobei die Kopplungskoeffizienten (kI, kII) jeweils als Funktion von wenigstens einem Betriebsparameter (p) des Fahrzeuges und/oder des Lenksystems ausgebildet sind,
wobei die Funktionen so ausgebildet sind, daß eine Differenz zwischen den Kopplungskoeffizienten (kI, kII) ab einem Grenzwert (p0) des Betriebsparameters (p) kleiner ist als eine Grenzdifferenz (Δ)
mit einer von einem Fahrzeugführer betätigbaren Lenkhandhabe, z. B. Lenkhandrad (1), an der ein Lenkhandhaben-Winkel einstellbar ist,
mit mindestens einem lenkbaren Fahrzeugrad (2), an dem in Abhängigkeit von Betätigungen der Lenkhandhabe (1) Fahrzeugrad-Winkel eingestellt werden,
mit einer Steuerung (4), die einen Betrieb des Lenksystems in einer Steer-by-Wire-Ebene und in einer Rückfallebene ermöglicht und die zumindest im Notfall von der Steer-by- Wire-Ebene in die Rückfallebene umschaltet,
mit einer elektrischen und/oder elektronischen Kopplungseinrichtung (3, 4, 5, 6), die in der Steer-by-Wire- Ebene die Lenkhandhabe (1) mit dem lenkbaren Fahrzeugrad (2) koppelt,
mit einer hydraulischen und/oder mechanischen Kopplungseinrichtung (8, 9), die in der Rückfallebene die Lenkhandhabe (1) mit dem lenkbaren Fahrzeugrad (2) koppelt,
wobei die Kopplung zwischen Lenkhandhabe (1) und lenkbarem Fahrzeugrad (2) in der Steer-by-Wire-Ebene in Abhängigkeit von wenigstens einem ersten Kopplungskoeffizienten (kI) und in der Rückfallebene in Abhängigkeit von wenigstens einem zweiten Kopplungskoeffizienten (kII) erfolgt,
wobei die Kopplungskoeffizienten (kI, kII) jeweils als Funktion von wenigstens einem Betriebsparameter (p) des Fahrzeuges und/oder des Lenksystems ausgebildet sind,
wobei die Funktionen so ausgebildet sind, daß eine Differenz zwischen den Kopplungskoeffizienten (kI, kII) ab einem Grenzwert (p0) des Betriebsparameters (p) kleiner ist als eine Grenzdifferenz (Δ)
2. Lenksystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Lenkübersetzung zwischen Lenkhandhaben-Winkel und
Fahrzeugrad-Winkel und/oder eine Servounterstützung zur
Verminderung der vom Fahrzeugführer beim Einstellen und Halten
eines Lenkwinkels an der Lenkhandhabe (1) aufzubringenden
Kräfte und/oder Momente jeweils einen Kopplungskoeffizienten
(k) bildet.
3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die
Fahrzeugbeschleunigung und/oder der Lenkwinkel jeweils einen
Betriebsparameter (p) bildet.
4. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Grenzdifferenz (Δ) so klein gewählt ist, daß ein
Sprung des Kopplungskoeffizienten (k) beim Umschalten zwischen
der Steer-by-Wire-Ebene und der Rückfallebene keine vom
Fahrzeugführer spürbare Störung verursacht.
5. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Grenzdifferenz (Δ) so klein gewählt ist, daß ein
Sprung des Kopplungskoeffizienten (k) beim Umschalten zwischen
der Steer-by-Wire-Ebene und der Rückfallebene eine vom
Fahrzeugführer spürbare Störung verursacht, die innerhalb
eines beim üblichen Fahrbetrieb des Fahrzeuges zulässigen
Toleranzbereichs liegt.
6. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet,
daß die Grenzdifferenz Δ etwa oder genau den Wert Null
aufweist.
7. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung (4) beim Grenzwert (p0) des
Betriebsparameters (p) unabhängig von einem Notfall von der
Steer-by-Wire-Ebene in die Rückfallebene umschaltet.
8. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Grenzwerte (p0, p1) mit zunehmender Größe vorhanden
sind, denen Grenzdifferenzen (Δ) mit abnehmender Größe
zugeordnet sind.
9. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Grenzwert (p0) des Betriebsparameters (p) einen
Rangierbetrieb von einem Fahrbetrieb des Fahrzeuges trennt.
10. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lenksystem Mittel zur Durchführung von
Lenkungseingriffen aufweist, die unabhängig vom Fahrzeugführer
und abhängig von Fahrsituationen sowie zur Stabilisierung des
Fahrzeuges erfolgen, wobei die Lenkungseingriffe ab dem
Grenzwert (p0) des Betriebsparameters (p) so erfolgen, daß die
Grenzdifferenz (Δ) zwischen den Kopplungskoeffizienten (kI, kII)
eingehalten wird.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10021903A DE10021903A1 (de) | 2000-05-05 | 2000-05-05 | Lenksystem für ein Fahrzeug |
GB0110684A GB2361899B (en) | 2000-05-05 | 2001-05-01 | Steering system for a vehicle |
US09/849,249 US6612395B2 (en) | 2000-05-05 | 2001-05-07 | Steering system for a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE10021903A1 true DE10021903A1 (de) | 2001-11-15 |
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