DE102005057938A1

DE102005057938A1 - Verfahren zum Betreiben einer Hilfskraftlenkung

Info

Publication number: DE102005057938A1
Application number: DE200510057938
Authority: DE
Inventors: Dietmar Hiller
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2007-06-06

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben einer Hilfskraftlenkung bei einem Kraftfahrzeug, wobei ein über eine Lenkhandhabe eingeleitetes manuelles Lenkmoment über ein Lenkgetriebe zum Auslenken von lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs auf dieselben übertragen wird und wobei das manuelle Lenkmoment durch einen Elektromotor (11) unterstützt wird. Zur Kompensation eines Schiefziehens insbesondere bei starkem Beschleunigen des Kraftfahrzeugs wird bei der Bestimmung des abzugebenden Sollunterstützungsmoments (M¶MD¶) des Elektromotors (11) ein zusätzliches Kompensationsmoment (M¶KOMP¶) addiert, welches bei vorgegebenen fahrzeugspezifischen Geometriedaten einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens des Abgabemoments (M¶FZGM¶) des Fahrzeugmotors des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hilfskraftlenkung bei einem Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Aus der DE 100 52 275 A1 ist eine elektrische Hilfskraftlenkung bzw. Servolenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei eine als Lenkrad ausgebildete Lenkhandhabe zur Verschwenkung eines lenkbaren Rades dient. Das Rad ist gelenkig in bekannter Weise mit Radlenkhebeln und pro Stange mit einem verlagerbaren Bauelement, wie etwa einer Schub- oder Zahnstange, eines Getriebes, wie etwa einem Kugelumlaufgetriebe, verbunden. Ein elektrischer Servomotor ist antriebsmäßig mit dem verlagerbaren Bauelement des Getriebes verbunden. Zur spielfreien Verbindung des elektrischen Servomotors mit dem Getriebe dient eine Riemenscheibe an der Motorwelle des Servomotors, welche mit einer eingangsseitigen Riemenscheibe an dem Getriebe über einen Zahnriemen wirkverbunden ist.

Des weiteren sind aus dem Stand der Technik weitere elektrische Hilfskraftlenkungen bekannt, wobei die Übertragung der Unterstützungskraft auf die Zahnstange auch über ein Lenkritzel oder z. B. über ein separates Ritzelgetriebe erfolgt.

Aus der DE 100 13 711 A1 ist ein Lenksystem bekannt, das unter anderem einen Servoantrieb zur Momentenunterstützung (Servolenkung) aufweist. Der Servoantrieb kann hierbei elektrisch oder hydraulisch arbeiten.

Frontgetriebene Fahrzeuge, in welchen das Fahrzeuggetriebe mit den Antriebswellen asymmetrisch ausgebildet ist, zeigen bei starkem Beschleunigen, insbesondere während des Anfahrens, häufig ein Schiefziehen. Der Grund hierfür liegt in den unterschiedlichen Winkelverhältnissen der linken und rechten Antriebswelle mit Kardangelenken.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Fahrzeugen die Fahrstabilität, insbesondere bei starkem Beschleunigen während des Anfahrens, zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird bei Kraftfahrzeugen mit einer Hilfskraftlenkung ein Schiefziehen der Räder beim Beschleunigen wirksam verhindert, indem bei der Bestimmung des abzugebenden Sollunterstützungsmoments des Elektromotors des Servoantriebs der Hilfskraftlenkung ein zusätzliches Kompensationsmoment addiert wird, welches bei vorgegebenen fahr zeugspezifischen Geometriedaten einer Antriebsachse des Fahrzeugs in Abhängigkeit wenigstens des Abgabemoments des Fahrzeugmotors des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Mit der Kenntnis des Abgabemoments des Fahrzeugmotors, beispielsweise über den CAN-Bus aus dem Motorsteuergerät, und der Kenntnis der Geometriedaten der Antriebsachse des Kraftfahrzeugs kann das Steuergerät der Hilfskraftlenkung bzw. ein darauf ablaufendes Verfahren bzw. Computerprogramm oder auch ein externes Steuergerät ein Kompensationsmoment bzw. ein Offsetmoment zu dem Unterstützungsmoment des Elektromotors berechnen, das die Kräfte, welche für das Schiefziehen verantwortlich sind, kompensiert. Somit kann ein sehr genauer Geradeauslauf des Kraftfahrzeugs beim Beschleunigen gewährleistet werden.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass das zusätzliche Kompensationsmoment des weiteren in Abhängigkeit der Fahrzeugmotordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder des Lenkwinkels bestimmt wird.

Durch die Berücksichtigung dieser weiteren Fahrzeuggrößen bei der Ermittlung des Kompensationsmoments kann dieses in vorteilhafter Weise noch genauer bestimmt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Hilfskraftlenkung bei einem Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem Steuergerät der Hilfskraftlenkung realisiert. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des Steuergeräts gespeichert. Durch die Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts wird das Verfahren ausgeführt.

Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts übertragen werden. Ein derartiges Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt mit Progammcodemitteln ist in Anspruch 3 bzw. Anspruch 4 angegeben.

Anspruch 5 betrifft eine Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Hilfskraftlenkung; und
2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nachfolgend ist die Erfindung beispielhaft anhand einer elektrischen Hilfskraftlenkung beschrieben. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei hydraulischen Hilfskraftlenkungen, Überlagerungslenksystemen oder dergleichen angewendet werden.
1 zeigt einen Teil eines Kraftfahrzeugs 1, welches eine elektrische Hilfskraftlenkung 2 aufweist. Die sehr vereinfacht dargestellte elektrische Hilfs kraftlenkung 2 wiederum weist eine im vorliegenden Fall als Lenkrad ausgebildete Lenkhandhabe 3 auf, welche über eine Lenksäule 4 mit einem Lenkgetriebe 5 verbunden ist. Das Lenkgetriebe 5 dient in an sich bekannter Weise dazu, einen durch einen Lenkradwinkel δ_S der Lenkhandhabe 3 vorgegebenen Drehwinkel der Lenksäule 4 in einen Lenkwinkel δ_Fm von lenkbaren Rädern 6a und 6b des Kraftfahrzeugs 1 umzusetzen. Hierzu weist das Lenkgetriebe 5 eine über jeweilige Spurstangen 7a und 7b mit den Rädern 6a und 6b verbundene Zahnstange 8 und ein Ritzel 9 auf, an welches die Lenksäule 4 angreift.
Zur Unterstützung der von einem nicht dargestellten Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 auf die Lenkhandhabe 3 aufgebrachten Kraft bzw. dem sogenannten manuellen Lenkmoment weist die elektrische Hilfskraftlenkung 2 einen elektrischen Servoantrieb 10 auf, welcher wiederum einen Elektromotor 11 und ein Riemengetriebe 12 aufweist, welches zum Beispiel über ein nicht dargestelltes Kugelumlaufgetriebe mit der Zahnstange 8 der elektrischen Hilfskraftlenkung 2 verbunden ist. Prinzipiell spielt es jedoch keine Rolle, wie das manuelle Lenkmoment durch den Elektromotor 11 unterstützt wird. Des weiteren ist ein elektronisches Steuergerät 13 zur Steuerung und Regelung des Elektromotors 11 zur Realisierung der Lenkfunktionalitäten vorgesehen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Kraftfahrzeug 1 einen Frontantrieb auf, wobei das Fahrzeuggetriebe mit den Antriebswellen asymmetrisch ausgebildet ist (nicht dargestellt).
Auf dem elektronischen Steuergerät 13 läuft ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben der Hilfskraftlenkung 2 bei dem Kraftfahrzeug 1 ab. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dazu im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Computerprogramm realisiert und auf einem nicht dargestellten Speicherelement des Steuergeräts 13 abgespeichert.
Zur Kompensation eines Schiefziehens des Kraftfahrzeugs 1 bzw. der lenkbaren Räder 6a, 6b, insbesondere bei starkem Beschleunigen, insbesondere während des Anfahrens wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie aus 2 ersichtlich, bei der Bestimmung des abzugebenden Sollunterstützungsmoments M_MD des Elektromotors 11 ein zusätzliches Kompensationsmoment M_KOMP addiert bzw. zu dem abzugebenden Sollunterstützungsmoment M_MD, welches sich aus den herkömmlichen Lenkfunktionalitäten, wie etwa eine geschwindigkeitsabhängige Momentenunterstützung, der Hilfskraftlenkung 2 ergibt, hinzuaddiert. In 2 sind derartige Lenkfunktionalitäten LFKTN₁ und LFKTN₂ beispielhaft angedeutet. Das zusätzliche Kompensationsmoment M_KOMP ergibt sich bei vorgegebenen fahrzeugspezifischen Geometriedaten der Antriebsachse des Kraftfahrzeugs 1 aus einer Funktion f, d. h. in Abhängigkeit des Abgabemoments M_FZGM eines nicht dargestellten Fahrzeugmotors des Kraftfahrzeugs 1, der Fahrzeugmotordrehzahl U_FZGM, der Fahrzeuggeschwindigkeit V_X des Kraftfahrzeugs und des Lenkwinkels δ_Fm bestimmt wird. Diese Größen U_FZGM, V_X, δ_Fm können beispielsweise über einen CAN-Bus von einem nicht dargestellten Motorsteuergerät des Fahrzeugmotors abgefragt werden und werden über entsprechende nicht dargestellte Sensoren erfasst.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann das zusätzliche Kompensationsmoment M_KOMP auch lediglich in Abhängigkeit des Abgabemoments M_FZGM des Fahrzeugmotors bestimmt werden. Eine Kombination des Abgabemoments M_FZGM mit einer oder mehreren der oben genannten weiteren Größen U_FZGM, V_X, δ_Fm ist ebenfalls denkbar.
Das zusätzliche Kompensationsmoment M_KOMP wird sozusagen als Offsetmoment dazu verwendet, die Kräfte, die für das Schiefziehen des Kraftfahrzeugs verantwortlich sind, zu kompensieren. Somit erfolgt in einfacher und vorteilhafter Weise ein sauberer bzw. genauer Geradeauslauf des Kraftfahrzeugs 1 insbesondere bei starkem Beschleunigen.

1: Kraftfahrzeug
2: Hilfskraftlenkung
3: Lenkhandhabe
4: Lenksäule
5: Lenkgetriebe
6a, b: Räder
7a, b: Spurstangen
8: Zahnstange
9: Ritzel
10: Servoantrieb
11: Elektromotor
12: Riemengetriebe
13: elektronisches Steuergerät
M_FZGM: Abgabemoment des Fahrzeugmotors
M_MD: Sollunterstützungsmoment
V_X: Fahrzeuggeschwindigkeit
δ_S: Lenkradwinkel
δ_Fm: Lenkwinkel der lenkbaren Räder
U_FZGM: Umdrehungszahl des Fahrzeugmotors
LFKTN₁: herkömmliche Lenkfunktionalität
LFKTN₂: herkömmliche Lenkfunktionalität
M_KOMP: zusätzliches Kompensationsmoment

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Hilfskraftlenkung bei einem Kraftfahrzeug, wobei ein über eine Lenkhandhabe eingeleitetes manuelles Lenkmoment über ein Lenkgetriebe zum Auslenken von lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs auf dieselben übertragen wird, und wobei das manuelle Lenkmoment durch einen Elektromotor unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation eines Schiefziehens insbesondere bei starkem Beschleunigen des Kraftfahrzeugs (1) bei der Bestimmung des abzugebenden Sollunterstützungsmoments (M_MD) des Elektromotors (11) ein zusätzliches Kompensationsmoment (M_KOMP) addiert wird, welches bei vorgegebenen fahrzeugspezifischen Geometriedaten einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs (1) in Abhängigkeit wenigstens des Abgabemoments (M_FZGM) des Fahrzeugmotors des Kraftfahrzeugs (1) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Kompensationsmoment (M_KOMP) zusätzlich in Abhängigkeit der Fahrzeugmotordrehzahl (U_FZGM), der Fahrzeuggeschwindigkeit (V_X) und/oder des Lenkwinkels (δ_Fm) bestimmt wird.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren zum Betreiben einer Hilfskraftlenkung (2) bei einem Kraftfahrzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem Steuergerät (13) der Hilfskraftlenkung (2), ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren zum Betreiben einer Hilfskraftlenkung (2) bei einem Kraftfahrzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem Steuergerät (13) der Hilfskraftlenkung (2), ausgeführt wird.
Hilfskraftlenkung (2) eines Kraftfahrzeugs (1), mit: 5.1. einer Lenkhandhabe (3) zur Vorgabe eines Lenkradwinkels (δ_S) als Maß für einen gewünschten Lenkwinkel (δ_Fm) für wenigstens ein lenkbares Rad (6a, 6b) des Kraftfahrzeugs (1); 5.2. einem Servoantrieb (10) mit einem Elektromotor (11) zur Realisierung der Lenkunterstützung; und 5.3. einem elektronischen Steuergerät (13) zur Ansteuerung und Regelung des Elektromotors (11), dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (13) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 eingerichtet ist.