DE102008001179A1

DE102008001179A1 - Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102008001179A1
Application number: DE102008001179A
Authority: DE
Inventors: Alexander Gaedke; Roland Greul; Stefan Kanngiesser
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: DE102008001179B4

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Fahrzeug mit Überlagerungslenkgetriebe wird für den Fall des Untersteuerns ein Überlagerungslenkwinkel erzeugt, der einer Zunahme des vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkels entgegengerichtet ist und diese zumindest teilweise kompensiert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE 196 01 826 A1 ist ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, umfassend eine über ein Lenkrad zu betätigende Lenksäule, ein Lenkgetriebe, über das der vom Fahrer vorgegebene Lenkradwinkel auf ein Lenkgestänge übertragen wird, das an den lenkbaren Rädern einen gewünschten Radlenkwinkel einstellt, sowie ein Servounterstützungssystem, welches in das Lenkgetriebe eingreift und ein lenkkraftunterstützendes Moment erzeugt. Des Weiteren ist im Lenksystem ein Überlagerungsgetriebe angeordnet, über das fahrzustandsabhängig ein Überlagerungslenkwinkel einstellbar ist, welcher dem vom Fahrer vorgegeben Radlenkwinkel überlagert wird. Das Überlagerungsgetriebe erlaubt es, fahrerunabhängig einen Eingriff in den Fahrzustand des Fahrzeugs durchzuführen, beispielsweise um das Handling des Fahrzeuges zu verbessern oder um Eingriffe in die Fahrdynamik durchzuführen, insbesondere zur Stabilisierung des Fahrzeuges. Derartige Eingriffe werden über Fahrdynamikregelsysteme durchgeführt, welche beispielsweise in Abhängigkeit der aktuellen Gierrate verschiedene Aktoren im Fahrzeug beaufschlagen, um eine Fahrzustandstabilisierung zu erreichen. Zu diesen Aktoren kann auch das Überlagerungsgetriebe gehören, wobei ein vom Überlagerungsgetriebe erzeugter Überlagerungslenkwinkel zu dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkel hinzuaddiert wird, so dass sich eine entsprechend unterschiedliche Einstellung der Radlenkwinkel ergibt.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Fahrstabilität bei Fahrzeugen, die mit einem Überlagerungslenkgetriebe ausgestattet sind, insbesondere im Fall von Untersteuern zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Fahrzeug kann mithilfe eines Überlagerungslenkgetriebes ein Zusatz- bzw. Überlagerungslenkwinkel erzeugt werden, der dem Lenkradwinkel überlagerbar ist, welcher vom Fahrer über das Lenkrad auf die Lenksäule vorgegeben wird. Der Lenkradwinkel des Fahrers und der Überlagerungslenkwinkel addieren sich und werden über das Lenkgetriebe und das Lenkgestänge in einen entsprechenden Radlenkwinkel an den lenkbaren Rädern des Fahrzeuges umgesetzt.
Um insbesondere bei einer Kurvenfahrt ein Untersteuern des Fahrzeuges zu verhindern oder zumindest zu reduzieren, muss zunächst der Fahrzustand Untersteuern erkannt werden. Diese Fahrzustandserkennung erfolgt durch einen stetigen Vergleich von gemessener Fahrzeug-Istgierrate und einer Sollgierrate, welche dem Sollkurs des Fahrzeugs entspricht. Die Sollgierrate wird zweckmäßig in der Weise bestimmt, dass die Seitenführungskraft an den gelenkten Rädern zumindest annähernd im optimal übertragbaren Bereich liegt.
Sofern bei dem Gierratenvergleich festgestellt wird, dass der Betrag der Istgierrate kleiner ist als der Betrag der Sollgierrate, liegt ein Untersteuern des Fahrzeugs vor. Wenn darüber hinaus die absolute Differenz von Istgierrate und Sollgierrate einen vorgegebenen Aktivierungsschwellenwert überschreitet, wird zur Vermeidung des Untersteuerns bzw. eines zunehmenden Untersteuerns ein Überlagerungslenkwinkel im Überlagerungslenkgetriebe generiert, der einer Zunahme des vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkels entgegengerichtet ist und diesen zumindest teilweise, zweckmäßigerweise aber vollständig kompensiert. Auf diese Weise wird für den Fall eines Untersteuerns des Fahrzeuges einer Fahrerreaktion entgegengewirkt, bei der der Fahrer weiter in Richtung der zu durchfahrenden Kurve einschlägt, was jedoch zu einem verstärkten Untersteuern führen würde, da mit zunehmendem Lenkeinschlag die gelenkten Räder nur noch eine geringere Seitenführungskraft aufnehmen können. Dem zunehmenden Lenkradwinkel, der vom Fahrer vorgegeben wird, wird automatisch und selbsttätig die Kompensation durch den Überlagerungslenkwinkel entgegengesetzt, der dem Lenkeinschlag des Fahrers entgegengerichtet ist. In zweckmäßiger Ausführung ist vorgesehen, dass der Lenkradwinkel über den gesamten Bereich kompensiert wird, in welchem die Istgierrate betragsmäßig kleiner ist als die Sollgierrate.
Um sicherzustellen, dass auch bei einer geänderten Geschwindigkeit die maximal übertragbare Seitenführungskraft an den lenkbaren Rädern übertragen wird, wird zweckmäßigerweise bei jeder Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit auch der Radlenkwinkel durch eine Anpassung des Überlagerungslenkwinkels geändert. Da bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten höhere Seitenführungskräfte übertragen werden können, sind dementsprechend auch größere Radlenkwinkel möglich. Umgekehrt werden bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten die Radlenkwinkel reduziert, um die maximal möglichen Seitenführungskräfte übertragen zu können und ein zunehmendes Untersteuern zu verhindern.
Die Anpassung des Überlagerungslenkwinkels als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt vorzugsweise über die Berechnung einer so genannten charakteristischen Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Istgierrate, der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit, des aktuellen Radlenkwinkels und des Achsabstandes. Daraus wird eine Sollfunktion für den Radlenkwinkel ermittelt, wobei der Überlagerungslenkwinkel durch eine Betätigung des Überlagerungslenkgetriebes in der Weise gesteuert wird, dass die Sollfunktion des Radlenkwinkels erfüllt ist.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Lenkkraftunterstützungseinrichtung im Lenksystem, über die ein lenkunterstützendes Moment erzeugbar ist, einen elektrischen Servomotor umfasst, der ein Anschlagmoment zur Generierung eines Lenkradendanschlags erzeugt, falls der Lenkradwinkel einen Lenkrad-Maximalwinkel erreicht. Auf diese Weise kann durch eine Softwaresteuerung ein Anschlagmoment erzeugt werden, das einem in herkömmlichen Lenksystemen vorhandenen mechanischen Anschlag entspricht. Das Anschlagmoment, welches vom elektrischen Servomotor erzeugt wird, stellt sicher, dass der Fahrer nur über den physikalisch sinnvollen Winkelbereich einen Lenkradwinkel aufbringen kann. Auf Grund der Winkelkompensation über das Überlagerungslenkgetriebe könnte andernfalls der Fahrer ohne Begrenzung das Lenkrad einschlagen und beliebig hohe Lenkradwinkel vorgeben. Dies könnte zu einer Schädigung des Lenkradwinkelsensors führen, der üblicherweise über eine Wickelfeder mit der Lenksäule verbunden ist. Außerdem werden durch die Begrenzung des Lenkwinkeleinschlages Irritationen des Fahrers vermieden.
Es kann zweckmäßig sein, den Lenkrad-Maximalwinkel, der den Grenzwert für den Lenkradeinschlag bildet, fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig festzulegen, und zwar vorteilhafterweise über ein geschwindigkeitsabhängiges Lenkübersetzungsverhältnis von Lenkrad- zu Radlenkwinkel. Hintergrund dieser geschwindigkeitsabhängigen Begrenzung ist, dass üblicherweise bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten ein indirekteres und bei kleineren Geschwindigkeiten ein direkteres Lenkverhalten erwünscht ist. Dem wird auch über eine entsprechend geänderte Winkelposition des Endanschlages Rechnung getragen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird die Kompensation über den Überlagerungslenkwinkel deaktiviert, sobald sich die Istgierrate der Sollgierrate bis auf einen vorgegebenen Deaktivierungsschwellenwert annähert. Der Deaktivierungsschwellenwert ist vorzugsweise ein konstanter Wert, ebenso wie der Aktivierungsschwellenwert, wobei der Deaktivierungsschwellenwert einen kleineren Wert einnimmt als der Aktivierungsschwellenwert, um einen ständigen Wechsel zwischen Funktionsaktivierung und -Deaktivierung bei einem Fahrzustand in der Nähe des Aktivierungsschwellenwertes zu verhindern.
Mit der Deaktivierung der Lenkradwinkelkompensationsfunktion wird der zur Fahrzeugstabilisierung benötigte Überlagerungslenkwinkel wieder auf den Wert Null zurückgeführt, sodass nur noch der zur variablen Lenkübersetzung benötigte Überlagerungslenkwinkel vorhanden ist, um die Differenz zwischen aktuellem Radlenkwinkel und Fahrerwunschradlenkwinkel zu eliminieren. Um jedoch einen sprunghaften Übergang im Radlenkwinkel bei der Deaktivierung der Kompensationsfunktion zu verhindern, erfolgt die Rückführung vorteilhafterweise nicht sprungartig, sondern gleichmäßig gemäß einer vorgegebenen Funktion, beispielsweise einer Rampenfunktion. Diese kann zusätzlich mit einer Gewichtsfunktion beaufschlagt werden, welche abhängig von der Lenkradwinkelgeschwindigkeit ist. Dies bedeutet, dass bei niedrigen Lenkradwinkelgeschwindigkeiten auch die Rückführung des Überlagerungslenkwinkels langsamer durchgeführt wird als bei höheren Lenkradwinkelgeschwindigkeiten, um den Fahrer vor Irritationen zu bewahren.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein aktives Lenksystem,
2 ein Ablaufdiagramm, welches eine Lenkradwinkelkompensation im Falle des Untersteuern des Fahrzeuges darstellt.
Das in 1 dargestellte aktive Lenksystem 1 in einem Kraftfahrzeug umfasst eine als Lenkrad 2 ausgeführte Lenkhandhabe, über die der Fahrer einen Lenkradwinkel δ_L vorgibt, der über ein Lenkgetriebe 6, das ein konstantes Lenkübersetzungsverhältnis aufweist, und ein Lenkgestänge 7 auf die lenkbaren Vorderräder 8 übertragen wird, in denen sich daraufhin ein Radlenkwinkel δ_RL einstellt. Zur Lenkunterstützung ist eine Lenkkraftunterstützungseinrichtung 9 vorgesehen, die vorteilhafterweise einen elektrischen Servomotor EPS (Electric Power Steering) umfasst, der ein unterstützendes Moment in das Lenkgetriebe 6 einspeist.
Das Lenksystem 1 ist außerdem mit einem Überlagerungslenkgetriebe 4 ausgestattet, das in die zweigeteilte Lenksäule 3 integriert ist und einen elektrischen Stellmotor 5 umfasst, bei dessen Betätigung ein Überlagerungslenkwinkel δ_M erzeugt wird. Dieser Überlagerungslenkwinkel δ_M wird dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkel δ_L additiv überlagert, woraufhin sich ein Gesamtlenkwinkel δ'_L einstellt, der über das Lenkgetriebe in den Radlenkwinkel δ_RL umgesetzt wird.
In 2 wird der Ablauf des Verfahrens zur Lenkradwinkelkompensation beschrieben. In diesem Ablaufdiagramm beschreiben alle bis auf die mit ^komp gekennzeichneten Signale/Variablen den jeweils aktuellen, eingelesenen Wert. Die Verfahrensschritte 20 bis 22 stellen die Untersteuererkennung dar, die Voraussetzung für den Start der Lenkradwinkelkompensation und der Lenkradwinkelbegrenzung ist. In einem ersten Verfahrensschritt 20 werden zunächst die Ist- und Sollwerte ψ ._ist und ψ ._soll der Gierrate bestimmt. Die Kenntnis dieser Werte ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwingend erforderlich, wobei die Istgierrate ψ ._ist aus Sensordaten im Fahrzeug ermittelt und die Sollgierrate ψ ._soll zweckmäßigerweise so bestimmt wird, dass die Seitenführungskraft an den gelenkten Rädern des Fahrzeugs zumindest annähernd im optimalen Bereich liegt und gegebenenfalls maximal wird.
Im folgenden Block 21, der die einzelnen Verfahrensschritte 21a, 21b und 21c umfasst, wird überprüft, ob sich das Fahrzeug im Zustand des Untersteuerns befindet, was ebenfalls Voraussetzung für die Aktivierung der Untersteuerkompensation ist. Untersteuern liegt vor, wenn die Istgierrate ψ ._ist betragsmäßig kleiner ist als die Sollgierrate ψ ._soll. Um ungeachtet der aktuellen Lenkrichtung ein Untersteuern feststellen zu können, wird zunächst gemäß Verfahrensschritt 21a das Vorzeichen der Sollgierrate ψ ._soll abgefragt: ψ .soll ≥ 0.
Sofern die Sollgierrate ψ ._soll größer oder gleich Null ist, wird der ja-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 21a fortgefahren, in welchem überprüft wird, ob die Sollgierrate ψ ._soll größer ist als die Istgierrate ψ ._ist. Trifft dies zu, wird zum nächsten Verfahrensschritt 22 fortgefahren, andernfalls zum Verfahrensschritt 20 zurückgekehrt und in zyklischen Abständen eine erneute Überprüfung gestartet.
Ergibt die Abfrage im Verfahrensschritt 21a, dass die Sollgierrate ψ ._soll kleiner als Null ist, wird der nein-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 21c fortgefahren, in welchem aufgrund der entgegen gesetzten Lenkrichtung überprüft wird, ob die Sollgierrate ψ ._soll kleiner ist als die Istgierrate ψ ._ist. Trifft dies zu, wird ebenfalls zum nächsten Verfahrensschritt 22 fortgefahren, andernfalls zum Verfahrensschritt 20 zurückgekehrt. Sofern die Bedingungen 21b oder 21c erfüllt sind, liegt ein Untersteuern des Fahrzeuges vor.
Im Verfahrensschritt 22 erfolgt eine Abfrage, ob der Betrag der Differenz von Istgierrate ψ ._ist und Sollgierrate ψ ._soll größer gleich einem Aktivierungsschwellenwert Δψ ._akt ist: |ψ .ist – ψ .soll| ≥ Δψ .akt.
Diese Ungleichung stellt die Aktivierungsbedingung dar, bei deren Erfüllung die Lenkradwinkelkompensation gemäß den nachfolgenden Verfahrensschritten gestartet wird. Ist die Bedingung gemäß Verfahrensschritt 22 nicht erfüllt, wird der nein-Verzweigung folgend wieder zum Beginn zurückgekehrt und im nächsten Zeitschritt das Verfahren von Neuem gestartet, andernfalls zum nächsten Verfahrensschritt 23 fortgefahren.
Der Verfahrensschritt 23 stellt die Initialisierung für die Lenkradwinkelkompensation dar. Es werden Kompensationswerte δ komp / L für den Lenkradwinkel, ψ .kompist für die Istgierrate und v komp / x für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit berechnet. Diese Größen stellen Initialwerte bzw. Parameter dar, die man durch Überschreibung mit den in diesem Zeitschritt gültigen Werten erhält und die für die folgenden Verfahrensschritte 24 bis 31 auch bei fortschreitenden Zeitschritten Gültigkeit behalten.
Desweiteren wird im Verfahrensschritt 23 eine charakteristische Geschwindigkeit v komp / ch ermittelt, die als Parameter aus der kompensierenden Istgierrate ψ .kompist , der kompensierenden Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v komp / x, dem kompensierenden Lenkradwinkel δ komp / L und der entsprechenden geschwindigkeitsabhängigen Lenkübersetzung i(vkompx ) unter Berücksichtigung des Achsabstandes l gemäß
berechnet wird. Auch die charakteristische Geschwindigkeit v komp / ch stellt einen für die folgenden Verfahrensschritte 24 bis 31 gültigen Parameter dar.
Im Verfahrensschritt 24 wird der Lenkrad-Maximalwinkel δ max / L aus dem Lenkübersetzungsverhältnis i und einem Radlenk-Maximalwinkel δ max / RL gemäß folgender Funktion bestimmt: δmaxL = i(vx)·δmaxRL ,wobei das Lenkübersetzungsverhältnis i, mit dem die Lenkübersetzung von Lenkrad- zu Radlenkwinkel bezeichnet ist, als eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x abhängige Funktion darstellbar ist: i = f(vx).
Der Radlenk-Maximalwinkel δ max / RL wird durch die Mechanik des Lenksystems vorgegeben.
In den Verfahrensschritten 25 und 26 wird ein so genannter Softwareendanschlag generiert, bei dem durch Ansteuerung des Servomotors der Lenkkraftunterstützungseinrichtung ein Anschlagmoment M_Anschlag zur Begrenzung des Lenkradwinkels δ_L auf einen Lenkrad-Maximalwinkel δ max / L erzeugt wird. Gemäß Verfahrensschritt 25 erfolgt eine Abfrage, ob der Betrag des Lenkradwinkels δ_L den Lenkrad-Maximalwinkel δ max / L erreicht bzw. überschritten hat: |δL| ≥ δmaxL .
Sofern diese Bedingung erfüllt ist, hat der Fahrer über die Lenkhandhabe einen Lenkradwinkel δ_L vorgegeben, der in den Begrenzungsbereich hinein läuft, woraufhin der ja-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 26 fortgefahren und über den elektrischen Servomotor der Lenkkraftunterstützungseinrichtung ein Anschlagmoment M_Anschlag zur Darstellung eines Lenkradendanschlags vorgegeben wird. Ist dagegen die Abfrage gemäß Verfahrensschritt 25 nicht erfüllt, wird der nein-Verzweigung folgend ohne Vorgabe eines begrenzenden Momentes zum nächsten Verfahrensschritt 27 fortgefahren.
In den Verfahrensschritten 27 bis 30 erfolgt die Lenkradwinkelkompensation. Zunächst wird im Verfahrensschritt 27 der aktuelle, kompensierende bzw. zu haltende Lenkradwinkel δ komp / L,akt gemäß der Funktion
berechnet. Hierin bezeichnet l den Achsabstand und v komp / ch die im Verfahrensschritt 23 berechnete charakteristische Geschwindigkeit. Im nächsten Verfahrensschritt 28 erfolgt die Abfrage, ob der aktuelle Lenkradwinkel δ_L betragsmäßig noch unterhalb des aktuellen, kompensierenden bzw. zu haltenden Lenkradwinkels δ komp / L,akt liegt. Sofern dies nicht zutrifft, hat der Fahrer über den optimalen Lenkpunkt hinaus gelenkt, woraufhin der nein-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 30 fortgefahren und durch Betätigung des Überlagerungslenkgetriebes ein Überlagerungslenkwinkel δ_M eingestellt wird, der sich aus der Differenz von aktuellem, kompensierendem bzw. zu haltendem Lenkradwinkel und aktuellem Lenkradwinkel δ_L berechnet: δM = δkompL,akt – δL.
Andernfalls wird der ja-Verzweigung folgend der Überlagerungslenkwinkel δ_M auf Null gesetzt; in diesem Fall hat der Fahrer wieder in die Gegenrichtung gelenkt.
Im folgenden Verfahrensschritt 31 wird überprüft, ob die Bedingung für eine Deaktivierung der Kompensationsfunktion vorliegt. Dies ist der Fall, wenn die Betragsdifferenz von Istgierrate ψ ._ist und Sollgierrate ψ ._soll einen Deaktivierungsschwellenwert Δψ ._deakt unterschreitet: |ψ .ist – ψ .soll| < Δψ .deakt.
Der Deaktivierungsschwellenwert Δψ ._deakt ist zweckmäßigerweise ebenso wie der Aktivierungsschwellenwert Δψ ._akt eine Konstante, jedoch mit kleinerem Wert als der Aktivierungsschwellenwert. Sofern die Bedingung in Verfahrensschritt 31 erfüllt ist, wird die Kompensationsfunktion deaktiviert und der ja-Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt 32 fortgefahren. Andernfalls bleibt die Kompensationsfunktion aktiviert und es wird der nein-Verzweigung folgend wieder zum Verfahrensschritt 24 zurückgekehrt und die Kompensationsfunktion für den nächsten Zeitschritt durchgeführt.
Im Verfahrensschritt 32 erfolgt das Rückführen des zur Fahrzeugstabilisierung benötigten Überlagerungslenkwinkels δ_M auf den Wert Null, sodass nur noch der zur variablen Lenkübersetzung benötigte Überlagerungslenkwinkel vorhanden ist. Die Rückführung des Überlagerungslenkwinkels δ_M erfolgt nicht schlag- bzw. sprungartig, sondern gemäß einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit der Lenkradwinkelgeschwindigkeit δ ._L: δM = f(δ .L).
Die Abhängigkeit von der Lenkradwinkelgeschwindigkeit δ ._L hat zur Folge, dass bei höheren Lenkradwinkelgeschwindigkeiten die Rückführung schneller und bei niedrigeren Lenkradwinkelgeschwindigkeiten langsamer erfolgt.
Nach Beendigung des Verfahrens wird der gesamte Ablauf für den nächsten Zeitschritt von Neuem gestartet.

1: Lenksystem
2: Lenkrad
3: Lenksäule
4: Überlagerungslenkgetriebe
5: Stellmotor
6: Lenkgetriebe
7: Lenkgestänge
8: Vorderrad
9: Lenkkraftunterstützungseinrichtung
20 bis 32: Verfahrensschritt
δ_L: Lenkradwinkel
δ ._L: Lenkradwinkelgeschwindigkeit
δ'_L: Gesamtlenkwinkel
δ_M: Überlagerungslenkwinkel
δ_RL: Radlenkwinkel
δ max / L: Lenkrad-Maximalwinkel
δ max / RL: Radlenk-Maximalwinkel
ψ ._soll: Sollgierrate
ψ ._ist: Istgierrate
Δψ ._akt: Aktivierungsschwellenwert
Δψ ._deakt: Deaktivierungsschwellenwert
v_x: Fahrzeuggeschwindigkeit
v_ch: charakteristische Geschwindigkeit
l: Achsabstand
i: Lenkübersetzungsverhältnis
M_Anschlag: Anschlagmoment
δ komp / L,akt: aktueller, kompensierender bzw. zu haltender Lenkradwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19601826 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems in einem Fahrzeug, wobei das Lenksystem (1) eine Lenkhandhabe (2), eine Lenksäule (3), ein Lenkgetriebe (6) und ein Lenkgestänge (7) zur Übertragung eines vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkels (δ_L) in einen Radlenkwinkel (δ_RL) an den lenkbaren Rädern (8) des Fahrzeugs aufweist, mit einer Lenkkraftunterstützungseinrichtung (9) zur Erzeugung eines lenkunterstützenden Moments und mit einem Überlagerungslenkgetriebe (4) zur Erzeugung eines Überlagerungslenkwinkel (δ_M), der dem Lenkradwinkel (δ_L) überlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollgierrate (ψ ._soll) und eine Istgierrate (ψ ._ist) ermittelt werden und für den Fall, dass die Differenz von Istgierrate (ψ ._ist) und Sollgierrate (ψ ._soll) einen vorgegebenen Aktivierungsschwellenwert (Δψ ._akt) überschreitet und das Fahrzeug untersteuert, der Überlagerungslenkwinkel (δ_M) einer Zunahme des vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkels (δ_L) entgegen gerichtet ist und diese zumindest teilweise kompensiert, wobei die Lenkkraftunterstützungseinrichtung (9) im Lenksystem (1) über einen elektrischen Servomotor (EPS) ein die Lenkbewegung begrenzendes Anschlagmoment (M_Anschlag) erzeugt, wenn der Lenkradwinkel (δ_L) einen Lenkrad-Maximalwinkel (δmaxL ) erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollgierrate (ψ ._soll) in der Weise bestimmt wird, dass die Seitenführungskraft an den gelenkten Rädern (8) zumindest annähernd im optimalen Bereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit (v_x) der Radlenkwinkel (δ_RL) durch eine Anpassung des Überlagerungslenkwinkels (δ_M) zur Beibehaltung der maximal übertragbaren Seitenführungskraft geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlagerungslenkwinkel (δ_M) aus der Differenz von einem aktuellen, kompensierenden bzw. zu haltenden Lenkradwinkel (δkompL,akt ) und aktuellem Lenkradwinkel (δ_L) berechnet wird: δM = δkompL,akt – δL,wobei der kompensierende bzw. zu haltende Lenkradwinkel (δkompL,akt ) aus der Funktion
in Abhängigkeit der Istgierrate (ψ ._ist), des Achsabstands (l), der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit (v_x), der geschwindigkeitsabhängigen Lenkübersetzung (i(v_x)) und einer charakteristischen Geschwindigkeit (vkompch ) berechnet wird, die gemäß
aus dem kompensierenden Lenkradwinkel δ komp / L, der entsprechenden geschwindigkeitsabhängigen Lenkübersetzung i(vkompx ) und aus Initialwerten für die Istgierrate (ψ .kompist ) und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit (vkompx ) und unter Berücksichtigung des Achsabstandes (l) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkrad-Maximalwinkel (δmaxL ) als vom Lenkübersetzungsverhältnis (i) von Lenkrad- zu Radlenkwinkel und von einem Radlenk-Maximalwinkel (δmaxRL ) abhängige Funktion gemäß δm m a a xL = i·δmaxRL berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkübersetzungsverhältnis (i) von Lenkrad- zu Radlenkwinkel als Funktion (f) der Fahrzeuggeschwindigkeit (v_x) bestimmt wird: i = f(vx)
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensation über den Überlagerungslenkwinkel (δ_M) deaktiviert wird, wenn die sich die Istgierrate (ψ .) der Sollgierrate (ψ ._soll) bis auf einen vorgegebenen Deaktivierungsschwellenwert (Δψ ._deakt) annähert.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deaktivierungsschwellenwert (Δψ ._deakt) kleiner ist als der Aktivierungsschwellenwert (Δψ ._akt).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivierungsschwellenwert (Δψ ._akt) und/oder der Deaktivierungsschwellenwert (Δψ ._deakt) konstant ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Deaktivierung der Lenkradwinkelkompensation der zur Fahrzeugstabilisierung benötigte Überlagerungslenkwinkel (δ_M) auf den Wert Null zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführungsfunktion des Überlagerungslenkwinkels (δ_M) als Rampe realisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführungsfunktion des Überlagerungslenkwinkels (δ_M) von der Lenkradwinkelgeschwindigkeit (δ ._L) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlagerungslenkwinkel (δ_M) bei höherer Lenkradwinkelgeschwindigkeit (δ ._L) schneller und bei niedrigerer Lenkradwinkelgeschwindigkeit (δ ._L) langsamer zurückgeführt wird.
Lenksystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13.