Die Erfindung betrifft ein Lenksystem nach der im
Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a steering system according to the
The preamble of claim 1 defined in more detail.
Lenksysteme, die nach dem steerby-wire-Prinzip arbei
ten, unterscheiden sich von konventionellen Lenksystemen
dadurch, daß keine mechanische Verbindung zwischen dem
Lenkhandrad und dem gelenkten Rad besteht. Durch die Auf
trennung des Lenksystems fällt das von den konventionellen
Lenksystemen über die Lenksäule an das Lenkhandrad gelie
ferte Drehmoment weg. Das bisher von der Fahrbahn, den Rei
fen, dem Fahrwerk und dem Übertragungsverhalten des Lenksy
stems bestimmte Lenkgefühl wird ersatzweise durch einen
Lenkradaktuator erzeugt. Die durch einen oder mehrere
Kraft-/Drehmomentsensoren erfaßten Kräfte oder Drehmomente
im Lenkgestänge der gelenkten Räder werden an eine zentrale
Steuereinheit weitergeleitet. Über einen Lenkradaktuator
wird dem Fahrer in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebszu
standes eine Rückwirkung weitergegeben, die ähnlich den bei
einem konventionellen Lenksystem auftretenden Kräften und
Drehmomenten ist.Steering systems that work according to the steerby wire principle
differ from conventional steering systems
in that no mechanical connection between the
Steering handwheel and the steered wheel. By the up
separation of the steering system falls from the conventional
Steering systems via the steering column to the steering handwheel
removed torque. So far from the road, the Rei
fen, the chassis and the transmission behavior of the Lenksy
stems certain steering feel is replaced by a
Steering wheel actuator generated. The one or more
Force / torque sensors detected forces or torques
in the steering linkage of the steered wheels are connected to a central
Control unit forwarded. Via a steering wheel actuator
is dependent on the respective company
a retroactive effect that is similar to that in
a conventional steering system and
Torques is.
Im Fahrbetrieb liefern Kraft-/Drehmomentsensoren im Lenkge
stänge der gelenkten Räder Kraftsignale, die proportional
zu den an den gelenkten Rädern auftretenden Lenkkräften
sind. Die auftretenden Kräfte/Drehmomente werden erfaßt,
von einer Steuereinheit ausgewertet und an den Lenkhandrad
aktuator zur Drehmomenterzeugung am Lenkhandrad weiterge
leitet. Die Ansteuerung des Lenkhandradaktuators erfolgt
derart, daß der vom Fahrer wahrgenommene Drehwiderstand
bzw. Drehmomentverlauf demjenigen entspricht, der von einem
konventionellen Lenksystem bei gleicher Kraft-/Drehmoment
einwirkung im Lenkgestänge hervorgerufen worden wäre. Dazu
weist der Lenkhandradaktuator mindestens einen Elektromotor
auf, der durch das Fehlen der mechanischen Verbindung zwi
schen dem Lenkhandrad und den gelenkten Rädern zur Erzeu
gung eines künstlichen Lenkgefühls verwendet wird. Dadurch
ist, zumindest theoretisch, jede Lenkübersetzung zwischen
Lenkhandrad und gelenkten Rädern darstellbar.Force / torque sensors deliver in the steering wheel when driving
rods of the steered wheels force signals that are proportional
to the steering forces occurring on the steered wheels
are. The forces / torques that occur are recorded,
evaluated by a control unit and to the steering handwheel
Actuator for torque generation on the steering handwheel
passes. The steering handwheel actuator is activated
such that the rotational resistance perceived by the driver
or torque curve corresponds to that of a
conventional steering system with the same power / torque
action in the steering linkage would have been caused. To
the steering handwheel actuator has at least one electric motor
due to the lack of mechanical connection between
between the steering wheel and the steered wheels
an artificial steering feel is used. Thereby
is, at least theoretically, every steering ratio between
Steering handwheel and steered wheels can be represented.
Aus dem Stand der Technik ist die DE 36 04 396 C2 be
kannt, die ein elektrisches Servolenksystem beschreibt, bei
dem beim Lenken in der Nähe des maximalen Lenkwinkels das
durch einen Elektromotor erzeugte Hilfsdrehmoment reduziert
wird, um eine Beschädigung des Elektromotors zu vermeiden.
Dazu weist das Servolenksystem eine elektromagnetische
Kupplungseinrichtung zur Übertragung des vom Elektromotor
erzeugten Hilfsdrehmomentes und ein Untersetzungsgetriebe
zur Übertragung des vom Elektromotor erzeugten Hilfsdrehmo
mentes auf die elektromagnetische Kupplungseinrichtung auf,
um deren Drehzahl zu verringern.DE 36 04 396 C2 is known from the prior art
knows that describes an electric power steering system, at
that when steering near the maximum steering angle
auxiliary torque generated by an electric motor is reduced
to avoid damaging the electric motor.
For this purpose, the power steering system has an electromagnetic one
Coupling device for the transmission of the electric motor
generated auxiliary torque and a reduction gear
to transfer the auxiliary torque generated by the electric motor
mentes on the electromagnetic coupling device,
to reduce their speed.
Nachteilig ist hierbei, daß der Endanschlag mechanisch
ausgebildet ist, so daß er sich nicht ohne weiteres auf
geänderte Anforderungen einstellen läßt. Des weiteren benö
tigt dieser mechanische Endanschlag relativ viel Einbauraum
und ist durch die Vielzahl an Einzelteilen hinsichtlich
Dauerfestigkeit und Zuverlässigkeit als kritisch einzustu
fen.The disadvantage here is that the end stop is mechanical
is trained so that it is not easy on
can adjust changed requirements. Furthermore,
This mechanical end stop requires a relatively large amount of installation space
and is due to the large number of individual parts
Fatigue strength and reliability are critical
fen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Lenksystem darzustellen, das ohne mechanischen Endan
schlag auskommt und individuell an die Erfordernisse von
verschiedenen Fahrern ohne großen Aufwand angepaßt werden
kann.
The present invention is based on the object
to represent a steering system that has no mechanical end
gets along and individually to the requirements of
can be adapted to different drivers without much effort
can.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch
ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs
aufweisendes, gattungsgemäßes Lenksystem gelöst.The object underlying the invention is achieved by
a, also the characteristic features of the main claim
having a generic steering system solved.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt insbesondere dadurch,
daß der mechanische Lenkanschlag durch einen von einem
Elektromotor erzeugten, künstlichen Lenkanschlag ersetzt
wird. Dadurch ist jede gewünschte Lenkübersetzung zwischen
Lenkhandrad und gelenkten Rädern darstellbar.
Somit ist auch möglich, für jeden Fahrer individuelle
Lenkübersetzungen einzustellen, wodurch sich eine unter
schiedliche Anzahl von Lenkhandradumdrehungen vom Lenkan
schlag der einen Seite zum Lenkanschlag der anderen Seite
ergeben. Um diese individuellen Einstellmöglichkeiten nicht
einzuschränken, wird auf einen mechanischen Lenkanschlag
des Lenkhandrades verzichtet. Damit bleibt die Freiheit
erhalten, für jeden Fahrer oder für jedes Fahrverhalten
eine unterschiedliche Lenkübersetzung zu wählen. Um dem
Fahrer das gleiche Gefühl wie bei einer konventionellen
Lenkung zu vermitteln, wird zum Lenkanschlag hin das
Drehmoment am Lenkhandrad so weit wie möglich abgesenkt.
Der Lenkanschlag zeichnet sich durch einen steilen Anstieg
des Drehmomentgradienten am Lenkhandrad aus. Das Drehmoment
am Lenkhandrad muß innerhalb von maximal 10 Grad Verdreh
winkel am Lenkhandrad auf das volle Drehmoment des Elektro
motors ansteigen. Entscheidend für die richtige Umsetzung
des künstlich erzeugten Lenkanschlags ist ein maximaler
Sprung des Drehmomentes des Lenkhandrades am Lenkanschlag
sowie das Ansteigen des Drehmomentes am Lenkhandrad inner
halb von maximal 10 Grad Verdrehwinkel am Lenkhandrad auf
das maximale Drehmoment des Elektromotors.
The problem is solved in particular by
that the mechanical steering stop by one of one
Electric motor-generated, artificial steering stop replaced
becomes. This means that every desired steering ratio is between
Steering handwheel and steered wheels can be represented.
It is therefore also possible for each driver to be individual
Adjust steering ratios, creating an under
different number of turns of the steering wheel from the steering
hit one side to the steering stop on the other side
result. Not about these individual setting options
restrict is to a mechanical steering stop
of the steering wheel. That leaves freedom
received, for every driver or for every driving behavior
to choose a different steering ratio. To that
Driver has the same feeling as a conventional one
Conveying steering becomes the steering stop
Reduced torque on the steering wheel as far as possible.
The steering stop is characterized by a steep rise
of the torque gradient on the steering handwheel. The torque
the steering handwheel must be turned within a maximum of 10 degrees
angle on the steering handwheel to the full torque of the electric
motors rise. Crucial for the correct implementation
of the artificially generated steering stop is a maximum
Jump in the torque of the steering wheel at the steering stop
as well as the increase in torque on the steering handwheel inside
half of a maximum of 10 degrees of rotation on the steering handwheel
the maximum torque of the electric motor.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert.The invention is based on an embodiment
explained in more detail.
Bei einem erfindungsgemäßen Lenksystem wird im steer
by-wire-Betrieb über einen Lenkwinkel am Lenkhandrad ein
Soll-Radeinschlag vorgegeben und durch ein separates Stell
glied am gelenkten Rad umgesetzt, so daß das Fahrzeug dem
vom Fahrer vorgegebenen Lenkwunsch folgt und die gewünschte
Fahrtrichtung einschlägt. Erreicht das Lenkhandrad den
künstlich erzeugten Lenkanschlag, wird der Soll-Radein
schlag nicht weiter erhöht, selbst wenn das Lenkhandrad
entgegen dem zunehmenden Widerstand des Elektromotors wei
tergedreht wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß unzu
lässig große Radeinschlagswinkel entstehen.In a steering system according to the invention is steer
by-wire operation via a steering angle on the steering handwheel
Target wheel lock set and by a separate setting
member implemented on the steered wheel, so that the vehicle
Follow the steering request specified by the driver and the desired
Direction of travel. Reaches the steering wheel
artificially generated steering stop, the target wheel is
do not raise further, even if the steering wheel
against the increasing resistance of the electric motor white
is rotated. In this way it is prevented that too
casually large wheel lock angles arise.