DE102006025790A1 - Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems (1) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe (2) ein Lenkradwinkel (delta<SUB>S</SUB>) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (delta<SUB>Fm</SUB>) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, bei welchem zur Realisierung eines variablen Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel (delta<SUB>S</SUB>) und dem Radlenkwinkel (delta<SUB>Fm</SUB>) ein Zusatzwinkel (delta<SUB>M</SUB>) generiert und ein Eingangswinkel (delta<SUB>G</SUB>) eines Lenkgetriebes (4) des Servolenksystems (1) aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels (delta<SUB>S</SUB>) mit dem Zusatzwinkel (delta<SUB>M</SUB>) erzeugt wird, bei welchem der Eingangswinkel (delta<SUB>G</SUB>) des Lenkgetriebes (4) in einen Radlenkwinkel (delta<SUB>Fm</SUB>) für das wenigstens eine lenkbare Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird und bei welchem ein elektrischer Servoantrieb (12) verwendet wird. Abhängig von einem momentanen Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs wird der Zusatzwinkel (delta<SUB>M</SUB>) bei einem gegenüber einer mechanischen Grundübersetzung des Servolenksystems (1) direkteren variablen Übersetzungsverhältnis derart angepasst, dass das variable Übersetzungsverhältnis weniger direkt eingestellt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein derartiges Verfahren durchzuführen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.
• Stand der Technik
• Ein Lenksystem mit Überlagerungsmitteln ist aus der DE 197 51 125 A1 bekannt. Dort wird die Bewegung (Zusatzwinkel bzw. Motorwinkel) eines Stellantriebs, d. h. eines Elektromotors mittels eines Überlagerungsgetriebes (beispielsweise ein Planetengetriebe) mit dem Lenkradwinkel überlagert. Mit Hilfe der Überlagerungsmittel ist es möglich, einen von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel zur Erhöhung der Fahrstabilität bzw. des Komforts mit einem Zusatzwinkel zu überlagern, so dass sich fahrdynamikabhängig bzw. komfortabhängig ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und mittlerem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs einstellt. Dadurch ist es sicherheitstechnisch z. B. möglich, ein Kraftfahrzeug, welches auszubrechen droht, durch eine entsprechende Korrektur des Radlenkwinkels wieder in eine stabile Fahrsituation zurückzuführen. Die Überlagerungsmittel können andere Fahrdynamiksysteme (z. B. ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder ein Antiblockiersystem (ABS)) unterstützen. Komforttechnisch ist es auch möglich, einem Lenkradwinkel beispielsweise einen geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkel zu überlagern. Dadurch kann bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, d. h. eine relativ kleine Drehung der Lenkhandhabe führt zu einem relativ großen Lenkwinkel der Räder (gegenüber der mechanischen Grundübersetzung direkteres Übersetzungsverhältnis). Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann dagegen ein relativ großes Übersetzungsverhältnis (gegenüber der mechanischen Grundübersetzung indirekteres Übersetzungsverhältnis) eingestellt werden, damit sich die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöht. Auch das erfindungsgemäße elektrische Servolenksystem weist Überlagerungsmittel auf.
• Außerdem ist aus der DE 100 13 711 A1 ein Lenksystem bekannt, das unter anderem einen Servoantrieb zur Momentenunterstützung (Servolenkung) aufweist. Der Grad der Momentenunterstützung ist bei dem beschriebenen Lenksystem abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Während bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit die Momentenunterstützung größer ist (z. B. um beim Rangieren des Fahrzeugs das Lenkrad ohne großen Kraftaufwand betätigen zu können), wird die Momentenunterstützung bei höheren Geschwindigkeiten (z. B. um die Fahrstabilität bei einer Autobahnfahrt zu erhöhen) gesenkt. Der Servoantrieb kann hydraulisch oder – wie bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Servolenksystem – elektrisch arbeiten.
• Das in der DE 100 13 711 A1 beschriebene Lenksystem weist neben dem Servoantrieb auch Überlagerungsmittel auf, welche einen Zusatzwinkel erzeugen und den von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel mit diesem Zusatzwinkel überlagern.
• In Kraftfahrzeugen werden zumeist elektrische Servolenksysteme bzw. elektromechanische Servosteller (electronic power steering, EPS) eingesetzt. Wünschenswert bzw. bekannt ist jedoch auch die vorstehend bereits angesprochene Kombination eines elektrischen Servolenksystems mit einer Überlagerungslenkung bzw. einem Überlagerungswinkelsteller (active steering, AS), um sowohl ein variables Unterstützungsmoment als auch ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und mittlerem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder der Kraftfahrzeuge funktional realisieren zu können.
• Das Übersetzungsverhältnis wird vorliegend als Quotient zwischen Lenkradwinkeländerung und entsprechender Änderung des mittleren Radlenkwinkels der lenkbaren Räder definiert. Ein durch das Lenkgetriebe vorgegebenes mechanisches Grundverhältnis kann beispielsweise bei 18:1 liegen, d. h. ein Grad Winkeländerung am lenkbaren Rad erfordern 18 Grad Winkeländerung am Lenkrad. Ein kleineres bzw. direkteres Übersetzungsverhältnis (beispielsweise 10:1) bewirkt, dass am Lenkrad weniger gedreht werden muss, die lenkbaren Räder jedoch weiter einschlagen. Dies ist bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten, im Stadtverkehr oder auf kurvenreichem Terrain vorteilhaft. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, etwa bei der Autobahnfahrt, ist ein größeres bzw. indirekteres Übersetzungsverhältnis (beispielsweise 25:1) von Vorteil.
• Wie vorstehend bereits ausgeführt, wird etwa bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten eine direktere Lenkübersetzung und ein geringes Lenkmoment vom Fahrer als komfortabel empfunden. Je geringer die Lenkübersetzung eingestellt wird, desto höher ist bei gleicher Lenkradbewegung die Zahnstangengeschwindigkeit. Zugleich sind bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Zahnstangenkräfte hoch. Beides zusammen führt zu einer erhöhten Leistungsanforderung an das Bordnetz gegenüber einem herkömmlichen Servolenksystem. Wird dabei die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes überschritten, steigt das Lenkmoment ungewollt an. Es kommt in nachteiliger Weise zu einer für den Fahrer unangenehmen Verhärtung der Lenkung. Dementsprechend führt eine Leistungsauslegung eines derartigen Überlagerungslenksystems zu einer Erhöhung der Anforderungen an die Energieversorgung. Bei einem hydraulischen Servolenksystem, muss der Ölstrom entsprechend dem Verhältnis der erreichbaren Lenkgeschwindigkeiten erhöht werden. Dadurch erhöht sich die erforderliche Pumpengröße bei gleichzeitig erhöhter Verlustleistung, was wiederum weitere Sondermaßnahmen (z. B. Ölkühler, Pumpen mit variablem Ölstrom, etc.) erforderlich macht, welche mit Mehrkosten verbunden sind. Bei einem elektrischen Servolenksystem, müssen sowohl der Elektromotor des Servoantriebs als auch die Endstufen des Steuergeräts entsprechend größer dimensioniert werden, was einerseits zu Mehrkosten führt, andererseits auch die Bauraumanforderungen erhöht. Gleichzeitig erhöht sich der Maximalstrom, welcher dem Bordnetz entnommen werden muss. Da dieser jedoch im Allgemeinen begrenzt ist, führt dies wiederum zu weiteren mit der Stabilisierung des Bordnetzes verbundenen Mehrkosten.
• Die DE 103 53 084 A1 betrifft ein hilfskraftunterstütztes Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Lenkgetriebe zur Umsetzung des vom Fahrer mit seiner Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkwunsches in eine Verschiebebewegung von den lenkbaren Rädern zugeordneten Spurstangen, sowie mit einer Überlagerungseinheit, mit der dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel ein gleichgerichteter oder gegengerichteter Zusatzlenkwinkel hinzugefügt werden kann, so dass das Übersetzungsverhältnis zwischen der Lenkwinkelvorgabe des Fahrers und dem Hub des Spurstangen-Anlenkpunktes am Lenkgetriebe gegenüber einem durch das Lenkgetriebe vorgegebenen Übersetzungsverhältnis veränderbar ist. Mit Überschreiten eines Leistungs-Grenzwertes für das die Hilfskraftunterstützung bereit stellende System oder eines Grenzwertes für die Lenkwinkelvorgabe wird zumindest unter zeitlicher Betrachtungsweise das Übersetzungsverhältnis zwischen der Lenkwinkelvorgabe des Fahrers und dem Hub des Spurstangen-Anlenkpunktes am Lenkgetriebe gegenüber dem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis indirekter eingestellt. Diese Vorgehensweise bezieht sich jedoch lediglich auf einen Arbeitsbereich des Lenksystems bei welchem das Übersetzungsverhältnis gegenüber dem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis, d. h. der mechanischen Grundübersetzung, indirekter eingestellt ist, also bei einem größeren Übersetzungsverhältnis.
• Offenbarung der Erfindung
• Technische Aufgabe
• Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt und ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche einen Betrieb des Servolenksystems derart ermöglichen, dass unabhängig von den vorgegebenen Lenkbewegungen des Fahrers die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes bei einem gegenüber der mechanischen Grundübersetzung direkter eingestellten Übersetzungsverhältnis nicht überschritten wird.
• Technische Lösung
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Die Aufgabe wird bezüglich des Computerprogramms durch Anspruch 6, bezüglich des Computerprogrammprodukts durch Anspruch 7 und bezüglich des Servolenksystems durch Anspruch 8 gelöst.
• Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Lenksystem in vorteilhafter Weise derart geführt, dass unabhängig von der Lenkbewegung des Fahrers die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes auch bei einer direkteren Lenkübersetzung nicht überschritten wird. Dazu wird die Lenkübersetzung derart angepasst, dass die aufgenommene Leistung des Servolenksystems die Leistungsgrenze des Bordnetzes nicht überschreitet. Sonach sind die funktionalen Vorteile eines AS-Lenksystems auch in Verbindung mit einem Servoantrieb trotz begrenzter Bordnetzleistung darstellbar. In keiner Fahrsituation tritt eine ungewollte Verhärtung der Lenkung auf. Darüber hinaus kann der Servoantrieb in Kombination mit einem AS-Lenksystem im Wesentlichen unverändert bleiben. Durch eine geeignete Regelungsstrategie wird somit die Dimensionierung des Servolenksystems reduziert, wodurch eine Kostensenkung und eine Senkung des Bauraumbedarfs erzielt wird. Darüber hinaus wird auch der Einsatzbereich des Servolenksystems bei gegebenem elektrischen Bordnetz um höhere Fahrzeugklassen bzw. technische Anforderungen erweitert.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Zusatzwinkel zeitlich begrenzt angepasst.
• Des weiteren kann die Lenkübersetzung derart angepasst werden, dass die Leistungsaufnahme bzw. die Stromaufnahme des elektrischen Servolenksystems aus dem Bordnetz einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt.
• Sehr vorteilhaft ist es, wenn zu einer weniger direkten Einstellung des variablen Übersetzungsverhältnisses der Zusatzwinkel reduziert wird. Insbesondere bei kurzzeitigen hohen Lenkgeschwindigkeiten wird der Zusatzwinkel bzw. Überlagerungswinkel derart angepasst, dass die Maximalleistung des Systems nicht überschritten wird. Dazu wird bei Überschreitung der maximal erreichbaren Lenkgeschwindigkeit, eine Abweichung zwischen dem aus dem jeweiligen Arbeitspunkt erforderlichen und dem real gestellten Lenkwinkel zugelassen, so dass es zu keiner für den Fahrer spürbaren Beschränkung der Lenkgeschwindigkeit kommt. Diese Winkelabweichung wird durch geeignete Regelalgorithmen in Form von nachträglicher Kompensation der Winkelabweichung bzw. auch präventiver Voreilung bei Annäherung an den Grenzbereich für den Fahrer unmerklich bzw. verträglich kompensiert.
• Der momentane Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs wird fortlaufend überwacht und eine Abweichung von einem geforderten und einem stellbaren Zusatzwinkel bewertet.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem Steuergerät des Servolenksystems realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen, wie beispielsweise auf Steuergeräten übergeordneter Fahrzeugsysteme. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des Steuergeräts gespeichert. Durch 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 Programmcodemitteln ist in Anspruch 6 bzw. Anspruch 7 angegeben.
• Anspruch 8 betrifft ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.
• Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Es zeigt:
• 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Servolenksystems, welches von einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird; und
• 2 ein vereinfachtes Schaubild einer von einem erfindungsgemäßen Servolenksystem erzeugbaren variablen Lenkübersetzung. Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
• 1 zeigt ein elektrisches Servolenksystem 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Das elektrische Servolenksystem 1 weist eine als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Gelenkwelle bzw. Lenksäule 3 mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu, einen Drehwinkel der Lenksäule 3 in einen Radlenkwinkel δ_Fm, von lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Das Lenkgetriebe 4 weist eine Zahnstange 6 und ein Ritzel 7 auf, an welches die Lenksäule 3 angreift. Das elektrisches Servolenksystem 1 umfasst darüber hinaus Überlagerungsmittel 8, die einen als Elektromotor 9 ausgebildeten Stellantrieb bzw. Zusatzwinkelsteller und ein von diesem angetriebenes Überlagerungsgetriebe 10 aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe 10 ist als Planetengetriebe ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte das Überlagerungsgetriebe 10 auch als Wellgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Durch das Lenkrad 2 wird ein Lenkradwinkel δ_S als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δ_Fm, der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Mit Hilfe des Elektromotors 9 wird dann ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel δ_M generiert und durch das Überlagerungsgetriebe 10 mit dem Lenkradwinkel δ_S bzw. dem Drehwinkel der Lenksäule 3 überlagert. Der Zusatzwinkel δ_M wird grundsätzlich zur Verbesserung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs bzw. des Komforts, insbesondere zur Bereitstellung einer variablen Lenkübersetzung bzw. einem variablen Übersetzungsverhältnis i_v zwischen Lenkradwinkel δ_S und Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b erzeugt. Die Summe aus Lenkradwinkel δ_S und Zusatzwinkel δ_M ergibt den Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4 bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ritzelwinkel δ_G.
• Die Überlagerungsmittel 8 weisen ein elektronisches Steuergerät 11 auf, welches unter anderem der Regelung des Zusatzwinkels δ_M und des abgegebenen Moments des Elektromotors 9 dient. Auf dem elektronischen Steuergerät 11 läuft dazu ein Regelungsverfahren ab, welches als Regelungsstruktur bzw. als Computerprogramm auf einem nicht dargestellten Mikroprozessor des Steuergeräts 11 ausgeführt ist. Der Elektromotor 9 wird mit einem elektrischen Ansteuersignal δ_Md, welches dem Sollwert des von dem Elektromotor 9 zu erzeugenden Zusatzwinkels δ_M entspricht, angesteuert. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 9 erfolgt üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, d. h. das variable Übersetzungsverhältnis i_v zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Ritzelwinkel δ_G bzw. dem Radlenkwinkel δ_Fm der Räder 5a, 5b wird durch die Überlagerung des Lenkradwinkels δ_S mit verschiedenen, geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkeln δ_M in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt (siehe 2). In dem in 2 dargestellten Schaubild ist horizontal die Fahrzeuggeschwindigkeit v und vertikal das zugehörige Übersetzungsverhältnis i aufgetragen. Die Kurve i_v stellt das variable Übersetzungsverhältnis i_v dar. Stark vereinfacht sind verschiedene Konfigurationen 1', 1'' und 1''' des elektrischen Servolenksystems 1 mit unterschiedlichen variablen Übersetzungsverhältnissen i_v dargestellt. Die mechanische Grundübersetzung des Lenkgetriebes 4 wird mit i_Grund bezeichnet. Die Konfiguration 1' wird bei einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit v eingesetzt und gibt ein relativ kleines bzw. direktes Übersetzungsverhältnis i_{v min} (z. B. 10:1) vor. Dies wird dadurch erreicht, dass der überlagerte Zusatzwinkel δ_M zu dem Lenkradwinkel δ_S des Fahrers gleichsinnig ausgebildet ist (in 2 durch den Pfeil 16a angedeutet). Eine relativ geringe Drehung des Lenkrads 2 führt zu einem relativ großen Radlenkwinkel δ_Fm der Räder 5a, 5b. Die Konfiguration 1'' wird bei einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit v (z. B. hier: 60 km/h) eingesetzt und gibt im vorliegenden Ausführungsbeispiel die mechanische Grundübersetzung i_Grund als Übersetzungsverhältnis (z. B. 18:1) vor. Dies wird dadurch erreicht, dass insbesondere kein geschwindigkeitsabhängiger Zusatzwinkel δ_M zu dem Lenkradwinkel δ_S des Fahrers überlagert wird. Die Konfiguration 1''' wird bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit v, insbesondere aus Stabilitätsgründen, eingesetzt und gibt ein relativ großes bzw. indirektes Übersetzungsverhältnis i_{v max} (z. B. 25:1) vor. Dies wird dadurch erreicht, dass der überlagerte Zusatzwinkel δ_M zu dem Lenkradwinkel δ_S des Fahrers gegensinnig ausgebildet ist (in 2 durch den Pfeil 16b angedeutet). Damit die vorstehend angeführten Steuerungs- bzw. Regelungsfunktionen ausgeführt werden können, erhält das Steuergerät 11 unter anderem als Eingangssignal die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. über den CAN-Bus des Kraftfahrzeugs).
• Wie wiederum aus 1 ersichtlich, weist das elektrische Servolenksystem 1 den Überlagerungsmitteln 8 nachgeordnet einen elektrischen Servoantrieb 12 auf, welcher unter anderem der variablen Momentenunterstützung dient. Der elektrische Servoantrieb 12 weist einen Elektromotor 13 zur Realisierung der Momentenunterstützung über ein Riemengetriebe 14 auf. Das Riemengetriebe 14 weist ein Antriebsritzel und eine Riemenscheibe zur Übertragung der Momentenunterstützung über ein Kugelumlaufgetriebe (nicht dargestellt) auf die Zahnstange 6 des elektrischen Servolenksystems 1 auf. Des weiteren ist ein elektronisches Steuergerät 15 zur Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 13 vorgesehen.
• Die Erfindung wird anhand eines elektrischen Servolenksystems 1 mit einem Riemengetriebe 14 und einem separaten Kugelumlaufgetriebe zur Übertragung der Unterstützungskraft auf die Zahnstange 6, wie beispielsweise aus der DE 100 52 275 bekannt, beschrieben. Für weitere elektrische und hydraulische Servolenksystemtechnologien mit Momenten- bzw. Lenkunterstützung lassen sich jedoch mit geringfügigen Änderungen gleiche erfindungsgemäße Umsetzungen erzielen.
• Erfindungsgemäß wird nun abhängig von einem momentanen Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs der Zusatzwinkel δ_M, vorzugsweise zeitlich begrenzt bzw. in zeitlicher Betrachtungsweise, bei einem gegenüber der mechanischen Grundübersetzung i_Grund des Lenkgetriebes 4 des elektrischen Servolenksystems 1 direkteren variablen Übersetzungsverhältnis i_v, d. h. in dem schraffierten Bereich 17 derart angepasst, dass das variable Übersetzungsverhältnis i_v weniger direkt eingestellt wird. Dadurch führt die Leistungsaufnahme durch das elektrische Servolenksystem 1 nicht zu einer Überschreitung der maximal verfügbaren Leistungsfähigkeit des Bordnetzes. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Lenksystem in vorteilhafter Weise derart geführt, dass unabhängig von der Lenkbewegung des Fahrers die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes auch bei einer direkten Lenkübersetzung i nicht überschritten wird. Zu einer weniger direkten Einstellung des variablen Übersetzungsverhältnisses i_v wird der Zusatzwinkel δ_M entsprechend reduziert. Insbesondere bei kurzzeitigen hohen Lenkgeschwindigkeiten wird der Zusatzwinkel bzw. Überlagerungswinkel δ_M derart angepasst, dass die Maximalleistung des Systems nicht überschritten wird. Hierzu kann ein bestimmter Grenzwert für die Leistungsaufnahme bzw. die Stromaufnahme des elektrischen Servolenksystems 1 aus dem Bordnetz vorgegeben werden, welcher nicht überschritten werden darf.
• Der momentane Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs wird fortlaufend überwacht und eine Abweichung von einem geforderten und einem stellbaren Zusatzwinkel bewertet.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des elektrischen Servolenksystems 1 ist als Computerprogramm auf dem Steuergerät 11 des Servolenksystems 1 realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem nicht dargestellten Speicherelement des Steuergeräts 11 gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem ebenfalls nicht dargestellten Mikroprozessor des Steuergeräts 11 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 11 übertragen werden.

1, 1', 1'',1'''

Überlagerungslenksystem

2

Lenkrad

3

Gelenkwelle/Lenksäule

4

Lenkgetriebe

5a, 5b

lenkbare Räder

6

Zahnstange

7

Ritzel

8

Überlagerungsmittel

9

Zusatzwinkelsteller/Elektromotor

10

Überlagerungsgetriebe

11

elektronisches Steuergerät der Überlagerungsmittel

12

elektrischer Servoantrieb

13

Elektromotor

14

Riemengetriebe

15

Steuergerät des Servoantriebs

16a, 16b

Pfeile

17

Bereich mit direktem Übersetzungsverhältnis

δ_Fm

Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkel

δ_G

Ritzelwinkel

δ_S

Lenkradwinkel

δ_M

Zusatzwinkel

δ_Md

Sollwert des Zusatzwinkels

i_v

variables Übersetzungsverhältnis

i

Übersetzungsverhältnis

i_Grund

mechanische Grundübersetzung des Lenkgetriebes

Claims (9)

1. Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems (1) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe (2) ein Lenkradwinkel (δ_S) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δ_Fm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, bei welchem zur Realisierung eines variablen Übersetzungsverhältnisses (i_v) zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm) ein Zusatzwinkel (δ_M) generiert und ein Eingangswinkel (δ_G) eines Lenkgetriebes (4) des Servolenksystems (1) aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels (δ_S) mit dem Zusatzwinkel (δ_M) erzeugt wird, bei welchem der Eingangswinkel (δ_G) des Lenkgetriebes (4) in einen Radlenkwinkel (δ_Fm) für das wenigstens eine lenkbare Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird und bei welchem ein elektrischer Servoantrieb (12) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einem momentanen Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs der Zusatzwinkel (δ_M) bei einem gegenüber einer mechanischen Grundübersetzung (i_Grund) des Servolenksystems (1) direkteren variablen Übersetzungsverhältnis (i_v) derart angepasst wird, dass das variable Übersetzungsverhältnis (i_v) weniger direkt eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwinkel (δ_M) zeitlich begrenzt angepasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme des Servolenksystems (1) aus dem Bordnetz einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer weniger direkten Einstellung des variablen Übersetzungsverhältnisses (i_v) der Zusatzwinkel (δ_M) reduziert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der momentane Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs fortlaufend überwacht und eine Abweichung von einem geforderten und einem stellbaren Zusatzwinkel bewertet wird.
6. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem Steuergerät (11) eines Servolenksystems (1), ausgeführt wird.
7. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem Steuergerät (11) eines Servolenksystems (1), ausgeführt wird.
8. Servolenksystem (1) eines Kraftfahrzeugs, mit – einer Lenkhandhabe (2) zur Vorgabe eines Lenkradwinkels (δ_S) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δ_Fm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs, – einem Lenkgetriebe (4), welches den Lenkradwinkel (δ_S) in den Radlenkwinkel (δ_Fm) des wenigstens einen lenkbaren Rades (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umsetzt, – einem elektrischen Servoantrieb (12), und – Überlagerungsmitteln (8) zur Erzeugung eines Zusatzwinkels (δ_M) durch einen Zusatzwinkelsteller (9) und zur Erzeugung eines Eingangswinkels (δ_G) des Lenkgetriebes (4) aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels (δ_S) mit dem Zusatzwinkel (δ_M), wobei der Zusatzwinkelsteller (9) durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 angesteuert werden.
9. Servolenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwinkelsteller (9) durch ein Steuergerät (11) angesteuert wird, auf welchem das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt wird.