DE102006017010B4

DE102006017010B4 - Verfahren zur Steuerung einer Servolenkung sowie Servolenkung

Info

Publication number: DE102006017010B4
Application number: DE102006017010.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Fehlings Dieter; Mathias Seidel; Steffen Wethmar
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: DE102006017010A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Servolenkung (10), bei dem ein Antriebsmotor vorgesehen ist, dessen Leistungsabgabe für die Höhe einer von der Servolenkung (10) bereitgestellten Lenkunterstützungskraft mindestens mitbestimmend ist, wobei erfaßt wird, ob die Servolenkung (10) eine Lenkunterstützungskraft statisch in einer Richtung aufbringen muß, und wobei dann, wenn ein solcher Bedarfszustand erfaßt wird, die Leistungsabgabe des Antriebsmotors erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß erfaßt wird, ob der Bedarfszustand über einen unplausibel langen Zeitraum vorliegt, und daß, falls dies der Fall ist, eine Fehlfunktionswarnung aktiviert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Servolenkung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Servolenkung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Aus dem Stand der Technik sind hydraulische Servolenksysteme mit elektromotorisch angetriebener hydraulischer Versorgung bekannt. Diese weisen eine variable Momentenunterstützung auf, die dadurch erreicht wird, daß die hydraulische Versorgung (und somit die Unterstützung) in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit sowie der Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß einem Kennfeld gesteuert wird. Derartige Systeme sind so ausgelegt, daß bei geringen Geschwindigkeiten, etwa beim Rangieren, der Kraftaufwand zur Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer möglichst gering ist. Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt die vom Fahrer aufzubringende Kraft zu. Auf diese Weise ist das Lenksystem bei niedrigen Geschwindigkeiten besonders leichtgängig, ohne jedoch bei höheren Geschwindigkeiten ein kritisches Lenkverhalten nach sich zu ziehen. Da bei solchen bekannten Systemen die Anpassung der Lenkunterstützungskraft von der Lenkgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt, reagieren diese Systeme lediglich auf vom Fahrer aufgebrachte dynamische Lenkkräfte. Ein derartiges System ist zum Beispiel aus der DE 10 2005 000 701 A1 bekannt.
Die DE 100 56 588 A1 beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren zur Steuerung einer Servolenkung, bei dem zur Steuerung des die Hydraulikpumpe antreibenden Elektromotors als Steuergrößen die Lenkwinkelgeschwindigkeit, die Stand-By-Drehgeschwindigkeit der Hydraulikpumpe sowie der Eingangsstrom des Elektromotors herangezogen werden, die jeweils in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert werden.
Die DE 40 40 003 A1 wiederum offenbart eine elektrohydraulische Servolenkung, bei der im Sensorbereich bis zur Feinsteuerung eines eine Hydraulikpumpe antreibenden Elektromotors elektrisch/elektronisch gearbeitet wird, während die Kraftbeaufschlagung im Lenksäulen/Spurstangenbereich über hydraulische Steller erfolgt, die mit einem von dem antreibenden Elektromotor mitbestimmten hydraulischen Druck beaufschlagt werden.
Demgegenüber schafft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Servolenkung sowie eine Servolenkung, die für eine weitere Entlastung des Fahrers und somit für einen erhöhten Fahrkomfort sorgen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zur Steuerung einer Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird erfaßt, ob die Servolenkung eine Lenkunterstützungskraft statisch in einer Richtung aufbringen muß, und dann, wenn ein solcher Bedarfszustand erfaßt wird, wird die Leistungsabgabe des Antriebsmotors erhöht. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt also auch in Fällen, in denen der Fahrer statische Lenkkräfte in einer Richtung aufbringen muß, um z. B. bei stetem starken Seitenwind oder bei dauerhafter seitlicher Straßenneigung gegenzusteuern, eine entsprechend erhöhte Lenkunterstützungskraft zur Verfügung. Dadurch wird der Fahrer entlastet und der Fahrkomfort erhöht. Es wird zudem erfaßt, ob der Bedarfszustand über einen unplausibel langen Zeitraum vorliegt, und es wird, falls dies der Fall ist, eine Fehlfunktionswarnung aktiviert. Ein solcher unplausibel langer Zeitraum kann beispielsweise vorliegen, wenn über eine weite Fahrstrecke und über mehrere Zündungszyklen hinweg ein erhöhter Hydraulikdruck bzw. eine erhöhte Stromaufnahme des Elektromotors detektiert wird. Dies sind Anzeichen dafür, daß das System beschädigt, beispielsweise die Spur des Fahrzeugs verstellt ist. In einem solchen Fall wird der Fahrer aufgefordert, das System überprüfen zu lassen.
Gemäß einer bevorzugten Variante handelt es sich bei dem Antriebsmotor um einen Elektromotor, der eine Hydraulikpumpe antreibt. Bei einem solchen System führt eine dauerhafte Seitenkraft, bedingt durch Seitenwind oder Fahrbahnneigung, zu einem dauerhaft angehobenen Hydraulikdruck und damit auch zu einer erhöhten Stromaufnahme des antreibenden Elektromotors. Beides kann auf einfache Weise durch geeignete Sensoren erfaßt und somit auf einen vorliegenden Bedarfszustand rückgeschlossen werden. Weitere Größen wie Lenkwinkel, Fahrzeugneigung u. ä. können zusätzlich erfaßt werden und geben dann weitere Informationen zum Bedarfszustand.
Da speziell die Temperatur einen großen Einfluß auf den Hydraulikdruck und auf die Stromaufnahme des Elektromotors hat, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die durch die Sensoren erfaßten Signale entsprechend korrigiert werden. Um darüber hinaus sicherzustellen, daß nicht auch normale Lenkaktivitäten als Seitenwind oder seitliche Straßenneigung interpretiert werden, sollte das erfindungsgemäße Verfahren vorsehen, daß die durch die Sensoren registrierten Signale wenigstens für eine vorbestimmte Zeitspanne innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegen. Dieser kann z. B. als Kennfeld in einer Steuerung abgelegt sein.
Vorteilhaft wird die Drehzahl des Elektromotors erhöht, wenn der Bedarfszustand erfaßt wird. Auf diese Weise wird die durch die Servolenkung bereitgestellte Lenkunterstützungskraft erhöht, um dem Fahrer einen Teil des statischen Lenkmoments abzunehmen. Insbesondere ist dabei die Anhebung der Unterstützung proportional zur erkannten Last.
Um den Fahrer nicht mit unstetem Lenkverhalten zu überraschen, sollte die Drehzahl des Elektromotors gleitend erhöht werden.
Entsprechend kann die Drehzahl des Elektromotors gleitend verringert werden, wenn erfaßt wird, daß der Bedarfszustand nicht mehr vorliegt.
Ein weiterer Vorteil, den das erfindungsgemäße Verfahren bietet, besteht darin, daß bei konstanter Kurvenfahrt die gleichen Signale wie etwa bei starkem Seitenwind oder dauerhafter seitlicher Straßenneigung an die Steuerung übermittelt werden. Auch hierfür kann folglich die Servounterstützung angepaßt werden, um den Fahrer auch in dieser Situation zu entlasten.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Servolenkung, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert wird.
Die Figur zeigt eine Servolenkung 10 eines Kraftfahrzeugs, die durch das erfindungsgemäße Verfahren gesteuert wird. Die Servolenkung 10 weist ein Lenkrad 12 auf, das über einen Servoantrieb 14 mit integrierter Stelleinrichtung mit einem Lenkgetriebe 16 verbunden ist. Das Lenkgetriebe 16 ist mit den lenkbaren Rädern 18 des Fahrzeugs gekoppelt. Zur hydraulischen Versorgung des Servoantriebs 14 ist ein Elektromotor 20 vorgesehen, der eine Hydraulikpumpe 22 antreibt. Der Elektromotor 20 wird in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einem in einer Steuerung 24 hinterlegten, frei programmierten Kennfeld angesteuert. Die bisher beschriebene Servolenkung ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Erfindungsgemäß sind bei der Servolenkung 10 ein erster Sensor 26, der den momentan herrschenden Hydraulikdruck erfaßt, und/oder ein zweiter Sensor 28, der die Stromaufnahme durch den Elektromotors 20 überwacht, vorgesehen. Darüber hinaus kann die Servolenkung 10 weitere Sensoren zur Erfassung der Temperatur (nicht dargestellt) aufweisen. Sämtliche Sensoren stehen mit der Steuerung 24 in Verbindung.
Tritt nun eine Fahrsituation ein, bei der der Fahrer über längere Zeit Lenkkräfte statisch in einer Richtung aufbringen muß, etwa bei stetem starken Seitenwind, dauerhafter seitlicher Straßenneigung oder auch konstanter Kurvenfahrt, so erhöht sich der Hydraulikdruck im Servoantrieb 14 dauerhaft und damit auch die Stromaufnahme durch den Elektromotor 20. Dies wird vom Sensor 26 und/oder vom Sensor 28 erfaßt. In der Steuerung 24 werden die Signale des bzw. der Sensoren 26 und 28 gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Temperatur korrigiert. Zudem wird überprüft, ob die von den Sensoren 26 bzw. 28 übermittelten Signale zumindest für eine vorbestimmte Zeitspanne innerhalb eines bestimmten Wertebereichs liegen, der einer dauerhaften Seitenkraft entspricht.
Ist dies der Fall, wird in der Steuerung 24 ein Bedarfszustand erfaßt und die Drehzahl des Elektromotors 20 erhöht. Dies geschieht gleitend, um den Fahrer nicht mit unstetem Lenkverhalten zu überraschen. Die Drehzahl des Elektromotors 20, die eine höhere Leistung der Hydraulikpumpe 22 bewirkt, bleibt so lange erhöht, bis in der Steuerung 24 festgestellt wird, daß der Bedarfszustand nicht mehr vorliegt. Dies geschieht ebenfalls mit Hilfe des bzw. der Sensoren 26 und 28, deren Signale ständig erfaßt und ausgewertet werden. Liegt der Bedarfszustand nicht länger vor, verringert die Steuerung 24 die Drehzahl des Elektromotors 20 wiederum gleitend.
Wird über weite Fahrstrecken und über mehrere Zündungszyklen hinweg ein erhöhter Hydraulikdruck bzw. eine erhöhte Stromaufnahme des Elektromotors 20 detektiert, so wird hieraus geschlossen, daß das System beschädigt ist. Die Steuerung 24 gibt eine Fehlfunktionswarnung aus, die den Fahrer informiert und zu entsprechenden Abhilfemaßnahmen auffordert.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Servolenkung (10), bei dem ein Antriebsmotor vorgesehen ist, dessen Leistungsabgabe für die Höhe einer von der Servolenkung (10) bereitgestellten Lenkunterstützungskraft mindestens mitbestimmend ist, wobei erfaßt wird, ob die Servolenkung (10) eine Lenkunterstützungskraft statisch in einer Richtung aufbringen muß, und wobei dann, wenn ein solcher Bedarfszustand erfaßt wird, die Leistungsabgabe des Antriebsmotors erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß erfaßt wird, ob der Bedarfszustand über einen unplausibel langen Zeitraum vorliegt, und daß, falls dies der Fall ist, eine Fehlfunktionswarnung aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Antriebsmotor um einen Elektromotor (20) handelt, der eine Hydraulikpumpe (22) antreibt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Elektromotors (20) erhöht wird, wenn der Bedarfszustand erfaßt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Elektromotors (20) gleitend erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Elektromotors (20) gleitend verringert wird, wenn erfaßt wird, daß der Bedarfszustand nicht mehr vorliegt.
Servolenkung mit einem Elektromotor (20), der eine Hydraulikpumpe (22) zur Versorgung eines hydraulischen Servoantriebs (14) antreibt, sowie wenigstens einem Sensor (26, 28) zur Erfassung eines Hydraulikdrucks im hydraulischen Servoantrieb (14) und/oder einer Stromaufnahme durch den Elektromotor (20), dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlfunktionswarnung aktiviert wird, wenn über einen unplausibel langen Zeitraum ein erhöhter Hydraulikdruck bzw. eine erhöhte Stromaufnahme des Elektromotors (20) detektiert wird.