DE102008059906A1

DE102008059906A1 - Elektromechanische Lenkung

Info

Publication number: DE102008059906A1
Application number: DE102008059906A
Authority: DE
Inventors: Carsten Busse
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-03
Also published as: DE102008059906B4

Abstract

Eine elektromechanische Lenkung umfasst einen Elektromotor (9), über den in Abhängigkeit eines fahrerseitigen Lenkbefehls ein Hilfsmoment MM in die Lenkung einbringbar ist, Mittel zur differenzierten Erkennung einer periodischen und einer nicht-periodischen fahrbahnseitigen Anregung der Lenkung, und Mittel zur Generierung eines ein Kompensationsmoment MK repräsentierenden Signals in Abhängigkeit der erkannten fahrbahnseitigen Anregung, das einem Stellsignal des Elektromotors (9) aufgeschaltet ist, derart, dass eine nicht-periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung durch den Elektromotor (9) verstärkt, eine periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung hingegen vermindert wird. Hierdurch wird das Fahrbahngefühl bei elektromechanischen Lenkungen verbessert und trotz der Massenträgheiten des Elektromotors (9) eine sportliche Lenkungsabstimmung ermöglicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Lenkung, umfassend einen Elektromotor, über den in Abhängigkeit eines fahrerseitigen Lenkbefehls ein Hilfsmoment in die Lenkung einbringbar ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Lenkung.
Derartige Lenkungen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und werden unter anderem in der DE 103 17 991 A1 , der DE 103 60 582 A1 und der DE 10 2005 003 180 A1 beschrieben.
Bei elektromechanischen Lenkungen wird beim Lenken durch einen Elektromotor ein Hilfsmoment zur Unterstützung des Fahrers erzeugt. Elektromotoren weisen bauartbedingt verhältnismäßig hohe Massenträgheiten auf. Diese Massenträgheiten dämpfen eine fahrbahnseitige Kraftanregung, welche über Spurstangen, Lenkgetriebe und Lenksäule an ein Lenkrad übertragen wird. Hierbei wirken die Massenträgheiten des Elektromotors gewissermaßen wie ein Schwungrad. Bei Fahrzeugen, die vorwiegend unter Komfortgesichtspunkten ausgelegt werden, ist eine solche Dämpfung der fahrbahnseitigen Kraftanregung grundsätzlich begrüßenswert, um Lenkradstöße zu vermeiden. Allerdings erfährt der Fahrer so lediglich wenig Rückmeldung von der Fahrbahn. Bei Fahrzeugen mit eher sportlichem Charakter kann dies bisweilen störend wirken. Hier wird vielmehr eine größtmögliche Fahrbahnrückmeldung gewünscht, um insbesondere in Grenzsituationen das Fahrzeug sicher beherrschen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, bei einer elektromechanischen Lenkung für ein sportlich ausgeprägtes Fahrzeug das Fahrbahngefühl zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine elektromechanische Lenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lenkung umfasst einen Elektromotor, über den in Abhängigkeit eines fahrerseitigen Lenkbefehls ein Hilfsmoment in die Lenkung einbringbar ist, Mittel zur differenzierten Erkennung einer periodischen und einer nicht-periodischen fahrbahnseitigen Anregung der Lenkung, und Mittel zur Generierung eines ein Kompensationsmoment repräsentierenden Signals in Abhängigkeit der erkannten fahrbahnseitigen Anregung, das einem Stellsignal des Elektromotors aufgeschaltet ist, derart, dass eine nicht-periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung durch den Elektromotor verstärkt, eine periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung hingegen vermindert wird.
Erfindungsgemäß werden nicht-periodische Anregungen, welche von der Fahrbahn erzeugt werden und normalerweise durch die Massenträgheiten des Elektromotors weggedämpft würden, durch Einbeziehung in die Ansteuerung des Elektromotors für den Fahrer am Lenkrad spürbar, da mittels des Elektromotors der Fahrbahnanregung entsprechende Momente am Lenkrad dargestellt werden.
Um zu vermeiden, dass Radunwuchten und dergleichen, welche in der Regel eine periodische fahrbahnseitige Anregung erzeugen, ebenfalls verstärkt werden, wird die fahrbahnseitige Anregung im Hinblick auf periodische und nicht-periodische Komponenten analysiert und lediglich die nicht-periodische Komponente verstärkt, die periodische Komponente hingegen mittels des Elektromotors vermindert.
Hierdurch ergibt sich eine elektromechanische Lenkung mit ausgeprägter Rückmeldung über den Fahrbahnzustand, ohne dass sich Radunwuchten und dergleichen störend bemerkbar machen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Mittel zur Generierung eines das Kompensationsmoment repräsentierenden Signals derart konfiguriert, um in Abhängigkeit der Winkelstellung und/oder der Winkelgeschwindigkeit und/oder der Winkelbeschleunigung des Elektromotors eine Momentengröße zu erzeugen und in Abhängigkeit von eine Fahrsituation charakterisierenden Parametern eine Fahrsituationsgröße zu erzeugen. Beide Größen gehen in das das Kompensationsmoment repräsentierende Signal ein. Hierdurch lässt sich die Fahrbahnrückmeldung sehr präzise gestalten.
Vorzugsweise wird die Fahrsituationsgröße anhand interner Signale der Lenkung und/oder einer ESP-Lenkwinkelsensorik ermittelt, so dass sich diese ohne apparativen Mehraufwand softwaretechnisch, beispielsweise im Lenkungssteuergerät, bestimmen lässt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden für die periodische Komponente der Anregung und für die nicht-periodische Komponente der Anregung jeweils eine eigene Größe, nämlich ein Bedämpfungsmoment und ein Verstärkungsmoment erzeugt. Das ermittelte Bedämpfungsmoment und das ermittelte Verstärkungsmoment sind mittels einer vorgegebenen Entscheidungslogik zu der Momentengröße verknüpft. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass bei einer kombinierten fahrbahnseitigen Anregung über den Elektromotor gleichzeitig periodische Komponenten vermindert, nicht-periodische Komponenten, welche die Fahrbahnrückmeldung repräsentieren, hingegen verstärkt werden.
Die Entscheidungslogik kann beispielsweise derart konfiguriert sein, dass in Abhängigkeit der ermittelten fahrbahnseitigen Anregung, für die zwischen einer periodischen Anregung, einer nicht-periodischen Anregung und einer kombinierten periodisch/nicht-periodischen Anregung unterschieden wird, zwischen einer Bedämpfung, einer Verstärkung und einer kombinierten Bedämpfung und Verstärkung geschaltet wird. Jedoch kann die Verknüpfung eines Bedämpfungsmoments und eines Verstärkungsmoments zu der obengenannten Momentengröße auch in anderer Weise vorgenommen sein.
Für den Fall einer kombinierten Anregung wird bevorzugt eine kombinierte Bedämpfungs-Verstärkungs-Momentengröße bereitgestellt, die in vorteilhafter Ausgestaltung zusätzlich mittels eines Bandpassfilters gefiltert wird.
Weiterhin kann das Bedämpfungsmoment abschaltbar ausgebildet werden, um eine Fehlerdiagnose zu ermöglichen. Alternativ ist es auch denkbar, zu Analysezwecken eine Auslesemöglichkeit für das Bedämpfungsmoment vorzusehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Überschreiten eines Schwellwertes oder eines gewichteten Zeitintegrals für das Bedämpfungsmoment ein Warnsignal erzeugt, so dass größere Radunwuchten und ähnliche Störungen schnell erkannt werden.
Weiterhin kann die Lenkung Mittel zur Unterscheidung zwischen einer fahrbahnseitigen Anregung und einer lenkradseitigen Anregung der Lenkung aufweisen. Hierdurch lässt sich sicherstellen, dass ausschließlich durch den Fahrbahnkontakt verursachte Anregungen verstärkt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Mittel zur Unterscheidung zwischen einer fahrbahnseitigen Anregung und einer lenkradseitigen Anregung der Lenkung als Softwarealgorithmus ausgebildet, der als Eingangsgrößen vorzugsweise interne Signale der Lenkung und/oder einer ESP-Lenkwinkelsensorik nutzt, welche am Fahrzeug ohnehin zur Verfügung stehen.
Insbesondere können die Mittel zur Unterscheidung zwischen einer fahrbahnseitigen Anregung und einer lenkradseitigen Anregung einen Fuzzy-Logikalgorithmus umfassen, in dem folgende Eingangsgrößen berücksichtigt sind, nämlich ein Handlenkmoment und/oder die zeitliche Änderung des Handlenkmoments, die Winkellage des Elektromotors und/oder die Winkelgeschwindigkeit des Elektromotors, ein Soll-Hilfsmoment, ein ESP-Lenkwinkel und/oder eine ESP-Lenkwinkelgeschwindigkeit und gegebenenfalls eine Temperatur der Lenkung.
Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine fahrbahnseitige Anregung der Lenkung erfasst und im Hinblick auf eine periodische Komponente und eine nicht-periodische Komponente analysiert wird, und anhand der periodischen Komponente und der nicht-periodischen Komponente ein ein Kompensationsmoment repräsentierendes Signal generiert wird, das einem Stellsignal des Elektromotors aufmoduliert wird, derart, dass die nicht-periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung durch den Elektromotor verstärkt, eine periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung hingegen vermindert wird.
Hierdurch ergeben sich die oben bereits erläuterten Vorteile einer Optimierung der haptischen Lenkungseigenschaften, einer Erhöhung der Fahrbahnrückmeldung sowie der Dämpfung von periodischen Schwingungen und Störsignalen wie zum Beispiel einer Radunwucht.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels für eine elektromechanische Lenkung nach der Erfindung,
2 eine schematische Blockdarstellung des Wirkprinzips der Lenkung, und in
3 eine schematische Darstellung einer softwaretechnischen Umsetzung des Wirkprinzips.
Das Ausführungsbeispiel in 1 zeigt eine elektromechanische Lenkung 1 für ein Personenkraftfahrzeug. Die Lenkung 1 umfasst ein Lenkrad 2, über das von einem Fahrer ein Handlenkmoment M_F eingebracht werden kann. Dieses Handlenkmoment M_F wird von dem Lenkrad 2 über eine Lenksäule 3 an ein Lenkgetriebe 4 überfragen. Das Lenkgetriebe 4 weist eine Zahnstange auf, die an ihren Enden jeweils über ein Gelenk 5 mit einer Spurstange 6 gekoppelt ist. Jede Spurstange 6 greift an einem gegenüber dem Fahrzeugaufbau abgestützten Radträger 7 an, an dem ein Fahrzeugrad 8 gelagert ist. Über das Lenkgetriebe 4 wird das Handlenkmoment M_F des Fahrers in Form einer Lenkkraft längs der Zahnstange an den Spurstangen 6 und letztlich an den Fahrzeugrädern 8 zur Wirkung gebracht.
An geeigneter Stelle, bei dem Ausführungsbeispiel an dem Lenkgetriebe 4, wird ein Hilfsmoment M_M in die Lenkung 1 eingeleitet, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen. Dieses Hilfsmoment M_M wird bei einer elektromechanischen Lenkung 1 durch einen Elektromotor 9 erzeugt, der beispielsweise achsparallel zu der Zahnstange angeordnet werden kann. Der Elektromotor 9 kann hierbei entweder koaxial um die Zahnstange oder seitlich versetzt neben der Zahnstange eingebaut werden. Es ist auch möglich, den Motor an anderer Stelle anzuordnen oder einen Kraftangriff an der Lenksäule 3 vorzusehen. Über das Hilfsmoment des Elektromotors M_M wird somit eine weitere Kraftkomponente an der Zahnstange bzw. an den Spurstangen 6 bereitgestellt.
Das Hilfsmoment M_M wird in Abhängigkeit des vom Fahrer aufgebrachten Handlenkmoments M_F eingestellt. Dieses Handlenkmoment M_F kann beispielsweise durch einen Drehwinkelsensor 10 an der Lenksäule 3 gemessen werden.
In die Berechnung des Hilfsmoments M_M fließen gegebenenfalls weitere Fahrzeugparameter mit ein, die aus einem Antiblockiersystem oder einem elektronischen Stabilitätsprogramm bekannt sind, wie beispielsweise die aktuellen Raddrehzahlen und Bremsdrücke, die Fahrgeschwindigkeit, die Gierrate des Fahrzeugs oder ein Lenkwinkel desselben. Ferner kann die Lenkwinkelgeschwindigkeit am Lenkrad 2 berücksichtigt werden. Anhand dieser Kenngrößen wird in an sich bekannter Art und Weise mittels einer in einem Steuergerät 11 abgelegten Unterstützungskennlinie oder nach einer dort vorgegebenen Berechnungsvorschrift für die jeweilige Fahrsituation zu einem Handlenkmoment M_F des Fahrers ein Hilfsmoment M_M ermittelt und in Form eines geeigneten Stellsignals an den Elektromotor 9 übertragen, der dann ein entsprechendes Moment generiert. An der Lenkung kommen somit beide Momente M_F und M_M zur Wirkung. Da die Unterstützung kontinuierlich und stetig erfolgt, ist die Unterstützung am Lenkrad 2 nicht fühlbar. Jedoch kann das Ausmaß der Unterstützung je nach Fahrsituation variieren.
Neben dem Handlenkmoment M_F des Fahrers und dem Hilfsmoment M_M des Elektromotors greifen an der Lenkung 1 weitere Kräfte an, die unter anderem aus dem Abrollen der Fahrzeugräder 8 auf der Fahrbahn resultieren und über die Spurstange 6, das Lenkgetriebe 4 und die Lenksäule 3 an das Lenkrad 2 übertragen werden können. Die Anregung durch die Fahrbahn erfolgt mit verhältnismäßig hohen Frequenzen, jedoch eher geringen Amplituden. Bei einer elektromechanischen Lenkung der vorstehend erläuterten Art wirken der Elektromotor 9 und einem diesem zugeordnete Getriebestufe aufgrund ihrer trägen Massen jedoch als Dämpfer, so dass die fahrbahnseitigen Anregungen weitestgehend in der Lenkung geschluckt werden und das Lenkrad 2 nicht erreichen. Für den Fahrer ist hierdurch sehr wenig Rückmeldung von der Fahrbahn spürbar. Bei einer sportlichen Fahrwerksauslegung ist dies bisweilen unerwünscht.
Deswegen wird hier vorgeschlagen, durch die Lenkung gedämpfte fahrbahnseitige Anregungen mittels des Elektromotors 9 zu verstärken und so für den Fahrer am Lenkrad 2 fühlbar zu machen. Unter Nutzung von lenkungsinternen Signalen und Signalen einer ESP-Lenkwinkelsensorik wird mittels eines Softwarealgorithmus detektiert, ob ein fahrerseitiger Lenkbefehl oder eine fahrbahnseitige Anregung vorliegt. Bei erkannter fahrbahnseitiger Anregung wird ein Verstärkungsmoment M_Verstärkung generiert, derart, dass die Fahrbahnanregung durch den Elektromotor 9 fahrsituationsabhängig verstärkt wird und die Fahrbahnrückmeldung an das Lenkrad 2 gelangt. Hingegen werden periodische Störsignale wie zum Beispiel Radunwuchten kompensiert bzw. ausgeblendet, so dass eine solche Anregung nicht an das Lenkrad 2 gelangt.
Wie 2 zeigt, wird zunächst zwischen fahrerseitigen und fahrbahnseitigen Anregungen unterschieden, da für eine verbesserte Fahrbahnrückmeldung lediglich durch den Kontakt zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrbahn ursächliche Anregungen nützlich sind. Die Lenkung 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels weist hierzu entsprechend ausgebildete Mittel in Form eines Softwarealgorithmus auf, welcher als Eingangsgrößen interne Signale der Lenkung und einer ESP-Lenkwinkelsensorik nutzt. Insbesondere werden als Eingangsgrößen der Lenkradwinkel φ_L, die Lenkradwinkelgeschwindigkeit dφ_L/dt, das Handlenkmoment M_F, die zeitliche Änderung des Handlenkmoments dM_F/dt, ein berechneter Lenkwinkel der Lenkung sowie die berechnete Lenkwinkelgeschwindigkeit, das Soll-Hilfsmoment M_M und gegebenenfalls die Temperatur T der Lenkung verwendet. Ferner kann die Winkellage φ_Motor des Elektromotors 9 und/oder die Winkelgeschwindigkeit dφ_Motor/dt des Elektromotors 9 berücksichtigt werden. Der Softwarealgorithmus kann, wie in 3 angedeutet, auf Fuzzy-Logik beruhen. Wird mittels des Algorithmus festgestellt, dass keine fahrbahnseitige Anregung vorliegt, erfolgt keine weitere Aktion.
Wird hingegen eine fahrbahnseitige Anregung erkannt, wird in einem weiteren Schritt geprüft, ob die fahrbahnseitige Anregung periodisch oder nicht-periodisch ist. Auch dies kann, wie in 3 beispielhaft dargestellt, mit Hilfe von Fuzzy-Logik erfolgen. Jedoch können entsprechende Anregungen auch mit anderen Methoden im Hinblick auf eine periodische und eine nicht-periodische Komponente analysiert werden. Die Lenkung umfasst weiterhin Mittel zur Generierung eines ein Kompensationsmoment M_K repräsentierenden Signals in Abhängigkeit der erkannten fahrbahnseitigen Anregung. Dieses Signal wird einem Stellsignal des Elektromotors 9 aufgeschaltet bzw. dem das Soll-Hilfsmoment M_M repräsentierenden Signal überlagert. Das Kompensationsmoment M_K wird dabei so eingestellt, dass eine nicht-periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung durch den Elektromotor 9 verstärkt, eine periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung durch den Elektromotor 9 vermindert wird.
Wird eine nicht-periodische fahrbahnseitige Anregung festgestellt, so wird zunächst eine Momentengröße in Form eines Verstärkungsmoments M_Verstärkung für die Fahrbahnanregung berechnet. Das Verstärkungsmoment M_Verstärkung kann, wie in 3 dargestellt, auf der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit dφ_Motor/dt und der Winkelbeschleunigung d²φ_Motor/dt² des Elektromotors 9 ermittelt werden, wobei die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigung gegebenenfalls mit vorgegebenen Faktoren V1 und V2 gewichtet sind.
Weiterhin wird in Abhängigkeit von für eine Fahrsituation charakteristischen Fahrzeugparametern eine Fahrsituationsgröße F generiert, mit der eine Adaption des berechneten Verstärkungsmoments an eine Fahrsituation beispielsweise eine Autobahnfahrt, das Fahren auf einer Landstraße, in der Stadt oder im Gelände oder ein Parkieren erfolgt.
Sowohl die Momentengröße, das heißt hier das Verstärkungsmoment M_Verstärkung als auch die Fahrsituationsgröße F gehen in das das Kompensationsmoment M_K repräsentierende Signal ein. Vorzugsweise sind beide Größen multiplikativ miteinander verknüpft.
Wird hingegen eine nicht-periodische fahrbahnseitige Anregung festgestellt, so wird zunächst eine Momentengröße in Form eines Bedämpfungsmoments M_Bedämpfung für periodische Störsignale berechnet. Das Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung kann ebenfalls auf der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit dφ_Motor/dt und der Winkelbeschleunigung d²φ_Motor/dt² des Elektromotors 9 ermittelt werden, wobei die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigung mit vorgegebenen Faktoren B1 und B2 gewichtet sind.
Das Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung wird zudem mittels der vorstehend bereits genannten Fahrsituationsgröße F an die jeweilige Fahrsituation angepasst, so dass das Kompensationsmoment M_K als eine aus beiden Größen verknüpfte Momentengröße dem Soll-Hilfsmoment M_M aufgeschaltet wird.
Wie bereits oben ausgeführt, wird mittels einer softwaretechnisch implementierten Entscheidungslogik zwischen einer periodischen und einer nicht-periodischen fahrbahnseitigen Anregungskomponente unterschieden und dementsprechend ein Verstärkungsmoment M_Verstärkung oder ein Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung generiert. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel gestattet die Entscheidungslogik zudem eine individuelle Reaktion auf kombinierte periodisch/nicht-periodische fahrbahnseitige Anregungen, so dass gleichzeitig eine gute Fahrbahnrückmeldung sowie eine Unterdrückung von periodischen Störsignalen wie Radunwuchten erzielt werden kann. Hierzu wird eine kombinierte Bedämpfungs-Verstärkungs-Momentengröße generiert, für die zunächst aus der periodischen Komponente der Anregung ein Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung und aus der nicht-periodischen Komponente ein Verstärkungsmoment M_Verstärkung berechnet werden. Beide Größen werden anschließend summiert und mittels eines Bandpassfilters gefiltert. Die gefilterte Momentengröße wird anschließend mittels der Fahrsituationsgröße F an die entsprechende Fahrsituation angepasst und das entsprechende Signal dem Stellsignal für das Soll-Hilfsmoment M_M des Elektromotors 9 aufmoduliert. Die in 3 dargestellte Entscheidungsmatrix gestattet somit das Schalten zwischen drei verschiedenen Zuständen im Hinblick auf die Aufschaltung eines Kompensationsmoment M_K. Für den Fall, dass keine fahrbahnseitige Anregung vorliegt, unterbleibt eine Korrektur des Soll-Hilfsmoment M_M.
Periodische fahrbahnseitige Anregungen haben ihre Ursache in der Regel in Störungen am Fahrzeug, wie beispielsweise Radunwuchten. Diese verursachen ein Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung. Durch ein Auslesen des Bedämpfungsmoments M_Bedämpfung lassen sich somit Störungen am Fahrzeug erkennen. Diese können dem Fahrer angezeigt werden, beispielsweise dadurch, dass bei Überschreiten eines Schwellwertes oder eines gewichteten Zeitintegrals für das Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung ein Warnsignal erzeugt wird.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.

1: elektromechanische Lenkung
2: Lenkrad
3: Lenksäule
4: Lenkgetriebe
5: Spurstangengelenk
6: Spurstange
7: Radträger
8: Fahrzeugrad
9: Elektromotor
10: Drehwinkelsensor
11: Steuergerät
F: Fahrsituationsgröße
M_Bedämpfung: Bedämpfungsmoment
M_F: Handlenkmoment
M_K: Kompensationsmoment
M_M: Hilfsmoment des Elektromotors
^MVerstärkung: Verstärkungsmoment

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 10317991 A1 [0002]
- DE 10360582 A1 [0002]
- DE 102005003180 A1 [0002]

Claims

Elektromechanische Lenkung, umfassend: – einen Elektromotor (9), über den in Abhängigkeit eines fahrerseitigen Lenkbefehls ein Hilfsmoment M_M in die Lenkung einbringbar ist, – Mittel zur differenzierten Erkennung einer periodischen und einer nicht-periodischen fahrbahnseitigen Anregung der Lenkung, und – Mittel zur Generierung eines ein Kompensationsmoment M_K repräsentierenden Signals in Abhängigkeit der erkannten fahrbahnseitigen Anregung, das einem Stellsignal des Elektromotors (9) aufgeschaltet ist, derart, dass eine nicht-periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung durch den Elektromotor (9) verstärkt, eine periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung hingegen vermindert wird.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Generierung eines ein Kompensationsmoment M_K repräsentierenden Signals derart konfiguriert sind, um in Abhängigkeit der Winkelstellung und/oder der Winkelgeschwindigkeit und/oder der Winkelbeschleunigung des Elektromotors (9) eine Momentengröße zu erzeugen, sowie in Abhängigkeit von eine Fahrsituation charakterisierenden Parametern eine Fahrsituationsgröße zu erzeugen, wobei die Momentengröße und die Fahrsituationsgröße in das das Kompensationsmoment repräsentierende Signal eingehen.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrsituationsgröße F anhand interner Signale der Lenkung und/oder einer ESP-Lenkwinkelsensorik ermittelt wird.
Elektromechanische Lenkung einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die periodische Komponente der Anregung und für die nicht-periodische Komponente der Anregung jeweils eine eigene Größe, nämlich ein Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung und ein Verstärkungsmoment M_Verstärkung erzeugt werden, die mittels einer vorgegebenen Entscheidungslogik zu der Momentengröße verknüpft werden.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidungslogik derart konfiguriert ist, dass in Abhängigkeit der ermittelten fahrbahnseitigen Anregung, für die zwischen einer periodischen Anregung, einer nicht-periodischen Anregung und einer kombinierten periodisch/nicht-periodischen Anregung unterschieden wird, zwischen einer Bedämpfung, einer Verstärkung und einer kombinierten Bedämpfungs-Verstärkungs-Momentengröße geschaltet wird.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Bedämpfungs-Verstärkungs-Momentengröße mittels eines Bandpassfilters gefiltert wird.
Elektromechanische Lenkung einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung abschaltbar ist.
Elektromechanische Lenkung einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines Schwellwertes oder eines Zeitintegrals für das Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung ein Warnsignal erzeugt wird.
Elektromechanische Lenkung einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Unterscheidung zwischen einer fahrbahnseitigen Anregung und einer lenkradseitigen Anregung der Lenkung.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Unterscheidung zwischen einer fahrbahnseitigen Anregung und einer lenkradseitigen Anregung der Lenkung als Softwarealgorithmus ausgebildet sind und als Eingangsgrößen interne Signale der Lenkung und/oder einer ESP-Lenkwinkelsensorik nutzen.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Unterscheidung zwischen einer fahrbahnseitigen Anregung und einer lenkradseitigen Anregung einen Fuzzy-Logikalgorithmus umfassen, in dem folgende Eingangsgrößen berücksichtigt sind: eine Handlenkmoment und/oder die zeitliche Änderung des Handlenkmoments, die Winkellage des Elektromotors und/oder die Winkelgeschwindigkeit des Elektromotors, ein Soll-Hilfsmoment, ein ESP-Lenkwinkel und/oder eine ESP-Lenkwinkelgeschwindigkeit und gegebenenfalls eine Temperatur der Lenkung.
Verfahren zum Betrieb einer elektromechanische Lenkung mit einem Elektromotor (9), über den in Abhängigkeit eines fahrerseitigen Lenkbefehls ein Hilfsmoment M_M in die Lenkung einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine fahrbahnseitige Anregung der Lenkung erfasst und im Hinblick auf eine periodische Komponente und eine nicht-periodische Komponente analysiert wird, und anhand der periodischen Komponente und der nicht-periodischen Komponente ein ein Kompensationsmoment M_K repräsentierenden Signals generiert wird, das einem Stellsignal für das Hilfsmoment M_M des Elektromotors (9) aufmoduliert wird, derart, dass die nicht-periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung durch den Elektromotor (9) verstärkt, die periodische Komponente der fahrbahnseitigen Anregung hingegen durch den Elektromotor (9) vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Winkelstellung und/oder der Winkelgeschwindigkeit und/oder der Winkelbeschleunigung des Elektromotors (9) eine Momentengröße erzeugt wird und in Abhängigkeit von eine Fahrsituation charakterisierenden Parametern eine Fahrsituationsgröße F erzeugt wird, und dass beide Größen in das das Kompensationsmoment M_K repräsentierende Signal eingehen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass für die periodische Komponente der Anregung und für die nicht-periodische Komponente der Anregung jeweils eine eigene Größe, nämlich ein Bedämpfungsmoment M_Bedämpfung und ein Verstärkungsmoment M_Verstärkung erzeugt werden, die mittels einer vorgegebenen Entscheidungslogik zu der Momentengröße verknüpft werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidungslogik derart konfiguriert ist, dass in Abhängigkeit der ermittelten fahrbahnseitigen Anregung, für die zwischen einer periodischen Anregung, einer nicht-periodischen Anregung und einer kombinierten periodisch/nicht-periodischen Anregung unterschieden wird, zwischen einer Bedämpfung, einer Verstärkung und einer kombinierten Bedämpfungs-Verstärkungs-Momentengröße geschaltet wird.