DE102007027948A1 - Servolenkung sowie Verfahren zur Beeinflussung der Dämpfung einer Servolenkung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Servolenkung (10) mit einer elektronischen Steuerungseinheit (12), die einen Sollwert für ein Dämpfungsmoment in der Servolenkung (10) bestimmt, einem mit der Steuerungseinheit (12) verbundenen ersten Sensor (14) zur Vorzeichenbestimmung eines Lenkwinkels (alpha) und einem mit der Steuerungseinheit (12) verbundenen zweiten Sensor (16) zur Vorzeichenbestimmung einer Lenkwinkelgeschwindigkeit (omega), wobei die Steuerungseinheit (12) den Sollwert für das Dämpfungsmoment bei gleichen Vorzeichen des Lenkwinkels (alpha) in der Lenkwinkelgeschwindigkeit (omega) mit einem vorgegebenen ersten Dämpfungsmultiplikator (D1) und bei unterschiedlichen Vorzeichen des Lenkwinkels (alpha) und der Lenkwinkelgeschwindigkeit (omega) mit einem vorgegebenen zweiten Dämpfungsmultiplikator (D2) ermittelt. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beeinflussung der Dämpfung einer solchen Servolenkung (10).
Description
- Die Erfindung betrifft eine Servolenkung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Beeinflussung der Dämpfung einer Servolenkung.
- Servolenkungen, die dem Fahrer bei Lenkmanövern eine Lenkunterstützungskraft zur Verfügung stellen, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Hinsichtlich des Dämpfungsverhaltens einer Servolenkung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, aktiv vom Fahrer aufgebrachte Lenkkräfte aus einer Lenkrad-Mittenposition heraus nur schwach oder gar nicht zu dämpfen, und demgegenüber einen selbsttätigen Rücklauf des Lenkrads in seine Mittenposition (bei fahrerseitig weitgehend freigegebenem Lenkrad) stärker zu dämpfen. Da das Lenkverhalten durch die schwache oder nicht vorhandene Dämpfung sehr direkt ist, bekommt der Fahrer bei seinen eigenen Lenkbewegungen ein sicheres Lenkgefühl vermittelt. Gibt der Fahrer das Lenkrad für eine selbsttätige Rückstellung in die Lenkrad-Mittenposition frei, findet hingegen eine starke Dämpfung äußerer Anregungen, wie z. B. Bodenwellen, statt. Dadurch werden die Rücklaufeigenschaften der Lenkung sowie die Fahrzeugsicherheit insgesamt verbessert.
- Die
DE 39 29 176 C2 beschreibt bereits eine Servolenkung, bei der je nach Betätigungsrichtung des Lenkrads unterschiedliche Dämpfungswerte vorgesehen werden können. Unter Betätigungsrichtung der Lenkung ist dabei zum einen das Einschlagen der Räder, d. h. also von der Geradeausfahrt zur Kurvenfahrt, und zum anderen das Rückstellen der Räder, also von der Kurvenfahrt zur Geradeausfahrt, zu verstehen. Als Eingangsgrößen dienen dabei die Lenkwinkelgeschwindigkeit und das Lenkmoment, welche dann in einem komplexen Verfahren in ein entsprechend angepaßtes Dämpfungsmoment umgesetzt werden. - Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren zur Beeinflussung der Dämpfung einer Servolenkung zu vereinfachen sowie eine Servolenkung zu schaffen, die abhängig von der jeweiligen Lenksituation mit geringem Aufwand unterschiedliche Dämpfungsmomente bereitstellt.
- Gelöst wird die Aufgabe durch eine erfindungsgemäße Servolenkung, mit einer elektronischen Steuerungseinheit, die einen Sollwert für ein Dämpfungsmoment in der Servolenkung bestimmt, einem mit der Steuerungseinheit verbundenen ersten Sensor zur Vorzeichenbestimmung eines Lenkwinkels, und einem mit der Steuerungseinheit verbundenen zweiten Sensor zur Vorzeichenbestimmung einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, wobei die Steuerungseinheit den Sollwert für das Dämpfungsmoment bei gleichen Vorzeichen des Lenkwinkels und der Lenkwinkelgeschwindigkeit mit einem vorgegebenen ersten Dämpfungsmultiplikator und bei unterschiedlichen Vorzeichen des Lenkwinkels und der Lenkwinkelgeschwindigkeit mit einem vorgegebenen zweiten Dämpfungsmultiplikator ermittelt. Als Eingangsgrößen für die lenksituationsabhängige Bestimmung eines Sollwerts für das Dämpfungsmoment müssen hierbei lediglich die Vorzeichen des Lenkwinkels und der Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt werden. Dies ist mittels einfacher Sensoren unter geringem Aufwand möglich. Jeder Vorzeichenkombination ist im folgenden ein Dämpfungsmultiplikator zugeordnet, der in die Berechnung des Sollwerts für das Dämpfungsmoment eingeht. Somit ist über die Vorzeichenbestimmung der leicht ermittelbaren Eingangsgrößen Lenkwinkel und Lenkwinkelgeschwindigkeit sowie die Bildung einer Vorzeichenkombination eine sehr einfache Beeinflussung der Dämpfung einer Servolenkung möglich.
- Vorzugsweise ist der erste Dämpfungsmultiplikator dabei kleiner als der zweite Dämpfungsmultiplikator. Dadurch ist sichergestellt, daß der Sollwert für das Dämpfungsmoment bei einer aktiven Lenkbewegung des Fahrers von der Geradeausfahrt in eine Kurvenfahrt kleiner als der Sollwert für das Dämpfungsmoment beim selbsttätigen Rücklauf des Lenkrads von einer Kurvenfahrt zu einer Geradeausfahrt ist.
- Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Beeinflussung der Dämpfung einer Servolenkung, welches folgende Verfahrensschritte aufweist:
- a) es wird das Vorzeichen eines Lenkwinkels bestimmt;
- b) es wird das Vorzeichen einer Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt;
- c) es wird ein vorgegebener erster Dämpfungsmultiplikator gewählt, falls die Vorzeichen des Lenkwinkels oder Lenkwinkelgeschwindigkeit gleich sind, oder ein vorgegebener zweiter Dämpfungsmultiplikator, falls die Vorzeichen unterschiedlich sind; und
- d) es wird mit Hilfe des gewählten Dämpfungsmultiplikators ein Sollwert für ein Dämpfungsmoment in der Servolenkung ermittelt.
- Besonders bevorzugt ist der erste Dämpfungsmultiplikator dabei kleiner als der zweite Dämpfungsmultiplikator. Durch dieses einfache Verfahren wird über leicht ermittelbare Eingangsgrößen abhängig von der Fahrsituation des Fahrzeugs ein größeres oder kleineres Dämpfungsmoment bereitgestellt.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
-
1 eine Schemaskizze einer erfindungsgemäßen Servolenkung; und -
2 ein Diagramm zur Ermittlung eines Dämpfungsmultiplikators, abhängig von den Vorzeichen eines Lenkwinkels und einer Lenkwinkelgeschwindigkeit. - Die
1 zeigt eine als Zahnstangenlenkung ausgebildete Servolenkung10 mit einer elektronischen Steuerungseinheit12 , die einen Sollwert für ein Dämpfungsmoment in der Servolenkung10 bestimmt, einem mit der Steuerungseinheit12 verbundenen ersten Sensor14 zur Vorzeichenbestimmung eines Lenkwinkels α, und einem mit der Steuerungseinheit12 verbundenen zweiten Sensor16 zur Vorzeichenbestimmung einer Lenkwinkelgeschwindigkeit ω. - Ferner ist in
1 ein Lenkrad18 und ein Lenkgestänge20 dargestellt, welches über eine Servoventileinrichtung22 mit einer Zahnstange24 der Fahrzeuglenkung in Verbindung steht. - Die elektronische Steuerungseinheit
12 ermittelt aus verschiedenen Parametern einen Sollwert für ein Dämpfungsmoment in der Servolenkung, welcher dann an die Servoventileinrichtung22 weitergegeben wird. Zwei dieser Parameter sind die Daten des ersten Sensors14 und des zweiten Sensors16 . In einigen Ausführungsformen können zur Sollwertermittlung noch weitere Parameter, wie z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit herangezogen werden. Durch die Servoventileinrichtung22 wird daraufhin ein Hydraulikstrom in die Arbeitskammern einer Zylinder/Kolben-Einheit26 so gesteuert, daß das gewünschte Dämpfungsmoment in der Servolenkung10 erreicht wird. - Obwohl in
1 eine hydraulische Servolenkung10 mit Servoventileinrichtung22 und Zylinder/Kolben-Einheit26 gezeigt ist, läßt sich der Erfindungsgedanke analog auch auf elektromechanische Servolenkungen übertragen. Statt der Servoventileinrichtung22 steuert die elektronische Steuerungseinheit12 dann einen Elektromotor an, der über das Lenkgestänge20 die Zahnstange24 bewegt. - Die
2 zeigt ein Diagramm, bei dem der Lenkwinkel α über der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω (entspricht dα/dt) aufgetragen ist. Dieses Diagramm wird verwendet, um Dämpfungsmultiplikatoren D1, D2 zu bestimmen, mittels denen der Sollwert für das Dämpfungsmoment der Servolenkung10 ermittelt wird. Da jedem Quadrant des Diagramms ein fester Dämpfungsmultiplikator D1, D2 zugeordnet ist, kommt es bei den jeweiligen Wertepaaren lediglich auf die Vorzeichen und nicht auf die genauen Zahlenwerte des Lenkwinkels α und der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω an. Über die Sensordaten des ersten Sensors14 und des zweiten Sensors16 läßt sich im Diagramm der2 ein Quadrant bestimmen, in dem das Wertepaar liegt. Hierfür wird zunächst eine Drehrichtung des Lenkrads18 , z. B. eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn, als positiv definiert. Dies bedeutet, daß der Lenkwinkel α eines (bezüglich der Lenkrad-Mittenposition) im Uhrzeigersinn verdrehten Lenkrads18 sowie eine Drehung des Lenkrads18 im Uhrzeigersinn als positiv gelten. Ist das Lenkrad bezüglich seiner Mittenposition entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht, so ist der Lenkwinkel α entsprechend negativ definiert, genau wie die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω bei einer Drehung des Lenkrads18 entgegen dem Uhrzeigersinn. - Die Vorzeichenkombinationen im ersten und dritten Quadranten (Lenkwinkel α und Lenkwinkelgeschwindigkeit ω beide positiv oder beide negativ) sind einem ersten Dämpfungsmultiplikator D1 zugeordnet, und die Vorzeichenkombinationen im zweiten und vierten Quadranten (Lenkwinkel α positiv und Lenkwinkelgeschwindigkeit ω negativ oder umgekehrt) sind dem zweiten Dämpfungsmultiplikator D2 zugeordnet. Bei gleichen Vorzeichen ist das Lenkrad
18 bereits im Uhrzeigersinn verdreht und wird weiter im Uhrzeigersinn gedreht oder es ist entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht und wird weiter entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Hieraus läßt sich auf eine aktive Lenkbewegung des Fahrers schließen, bei der lediglich eine geringe oder gar keine Dämpfung erwünscht ist. - Unterschiedliche Vorzeichen weisen darauf hin, daß das Lenkrad
18 bereits im Uhrzeigersinn verdreht ist und entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird oder, daß das Lenkrad18 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht ist und im Uhrzeigersinn gedreht wird. Dies läßt auf einen Rücklauf des Lenkrads18 in seine Mittenposition für eine Geradeausfahrt schließen, bei dem eine hohe Dämpfung der Servolenkung10 erwünscht ist. - Der erste Dämpfungsmultiplikator D1 ist daher kleiner als der zweite Dämpfungsmultiplikator D2 gewählt. Die Dämpfungsmultiplikatoren D1, D2 sind vorgegebene Werte, die in eine Berechnung des Sollwerts für ein Dämpfungsmoment in der Servolenkung
10 eingehen. Für den Grenzfall, daß der Lenkwinkel α und/oder die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω den Wert Null annehmen, kann dem entsprechenden Wertepaar der erste Dämpfungsmultiplikator D1, der zweite Dämpfungsmultiplikator D2 oder ein geeigneter dritter Dämpfungsmultiplikator D3 gewählt werden, der ebenfalls in der elektronischen Steuerungseinheit12 vorgegeben und von den ersten beiden Dämpfungsmultiplikatoren D1, D2 verschieden ist. - Im folgenden wird kurz auf das Verfahren zur Beeinflussung der Dämpfung der Servolenkung
10 eingegangen. Zunächst wird kontinuierlich das Vorzeichen des Lenkwinkels α mittels des ersten Sensors14 bestimmt und an die elektronische Steuerungseinheit12 weitergeleitet. Gleichzeitig wird das Vorzeichen der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω mittels des zweiten Sensors16 bestimmt und ebenfalls an die elektronische Steuerungseinheit12 weitergeleitet. In einem weiteren Verfahrensschritt wählt die elektronische Steuerungseinheit12 den in der Steuerungseinheit12 gespeicherten ersten Dämpfungsmultiplikator D1 aus, falls die Vorzeichen des Lenkwinkels α und der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω gleich sind, oder den in der Steuerungseinheit12 gespeicherten zweiten Dämpfungsmultiplikator D2, falls die Vorzeichen des Lenkwinkels α und der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω unterschiedlich sind. Mit dem gewählten ersten oder zweiten Dämpfungsmultiplikator D1, D2 wird in der Steuerungseinheit12 in einem weiteren Verfahrensschritt der Sollwert für das Dämpfungsmoment in der Servolenkung10 ermittelt. In diese Sollwertermittlung können auch weitere Eingangsparameter, wie z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit eingehen. Die elektronische Steuerungseinheit12 gibt den Sollwert für das Dämpfungsmoment in der Servolenkung dann an einen Servoantrieb weiter, der das gewünschte Lenkverhalten der Servolenkung10 sicherstellt. Dieser Servoantrieb kann bei elektromechanischen Servolenkungen10 ein Elektromotor und bei hydraulischen Servolenkungen10 eine Hydraulikpumpe mit gekoppelter Zylinder/Kolben-Einheit26 sein. Da der erste Dämpfungs multiplikator D1 kleiner als der zweite Dämpfungsmultiplikator D2 ist, bietet dieses Verfahren eine sehr einfache Möglichkeit, die Servolenkung10 beim selbsttätigen Rücklauf stärker zu dämpfen als bei einer entgegengesetzten, vom Fahrer aufgebrachten Lenkradbewegung. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3929176 C2 [0003]
Claims (4)
- Servolenkung mit einer elektronischen Steuerungseinheit (
12 ), die einen Sollwert für ein Dämpfungsmoment in der Servolenkung (10 ) bestimmt, einem mit der Steuerungseinheit (12 ) verbundenen ersten Sensor (14 ) zur Vorzeichenbestimmung eines Lenkwinkels (α), und einem mit der Steuerungseinheit (12 ) verbundenen zweiten Sensor (16 ) zur Vorzeichenbestimmung einer Lenkwinkelgeschwindigkeit (ω), wobei die Steuerungseinheit (12 ) den Sollwert für das Dämpfungsmoment bei gleichen Vorzeichen des Lenkwinkels (α) und der Lenkwinkelgeschwindigkeit (ω) mit einem vorgegebenen ersten Dämpfungsmultiplikator (D1) und bei unterschiedlichen Vorzeichen des Lenkwinkels (α) und der Lenkwinkelgeschwindigkeit (ω) mit einem vorgegebenen zweiten Dämpfungsmultiplikator (D2) ermittelt. - Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dämpfungsmultiplikator (D1) kleiner als der zweite Dämpfungsmultiplikator (D2) ist.
- Verfahren zur Beeinflussung der Dämpfung einer Servolenkung (
10 ), das folgende Verfahrenschritte aufweist: a) es wird das Vorzeichen eines Lenkwinkels (α) bestimmt; b) es wird das Vorzeichen einer Lenkwinkelgeschwindigkeit (ω) bestimmt; c) es wird ein vorgegebener erster Dämpfungsmultiplikator (D1) gewählt, falls die Vorzeichen des Lenkwinkels (a) und der Lenkwinkelgeschwindigkeit (ω) gleich sind, oder ein vorgegebener zweiter Dämpfungsmultiplikator (D2), falls die Vorzeichen unterschiedlich sind; und d) es wird mithilfe des gewählten Dämpfungsmultiplikators (D1, D2) ein Sollwert für ein Dämpfungsmoment in der Servolenkung (10 ) ermittelt. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dämpfungsmultiplikator (D1) kleiner als der zweite Dämpfungsmultiplikator (D2) ist.
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