DE102009015365A1 - Electrical servo steering device for steering motor vehicle, has electric motor for generating support steering moment and detection unit for detecting energy requirement of electric motor - Google Patents

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    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

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Abstract

The electrical servo steering device has an electric motor for generating a support steering moment. A detection unit is provided, which detects an energy requirement of the electric motor during the generation of the support guidance moment. A regulating unit is provided at a steering wheel.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch unterstützte Servolenkeinrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to an electrically assisted Power steering device for steering a motor vehicle according to the Preamble of claim 1.

Aus der DE 198 22 170 A1 ist eine gattungsgemäße elektrisch unterstützte Servolenkeinrichtung zur Erzeugung einer Lenkunterstützung in Reaktion auf ein Lenksteuersignal bekannt. Diese weist einen Lenkdrehmomentensensor auf, der zur Erzeugung eines einem aufgebrachten Lenkdrehmoment entsprechenden Drehmomentsignals betriebsmäßig mit einem Fahrzeuglenkrad verbunden ist. Ein Elektromotor-Steuermodul ist dabei mit dem Drehmomentensensor und mit einem Elektromotor verbunden und weist zugleich eine Steuerungseinrichtung für eine Außenschleife zum Erzeugen eines gewünschten Drehmomentensignals auf, das auf das aufgebrachte Lenkdrehmoment anspricht. Die Steuerungseinrichtung ihrerseits weist ein Phasenverzögerungsnetz auf, das in Reihe mit einem Netz zweiter Ordnung zum Ausgleich des gewünschten Drehmomentsignals geschaltet ist. Des Weiteren weist das Elektromotor-Steuermodul eine Steuerungseinrichtung für eine Innenschleife zum Erzeugen eines Motorantriebssignals auf, wobei über die Innenschleife das Motorantriebssignal an den Elektromotor angelegt wird, um ein gewünschtes Unterstützungsdrehmoment zu erzeugen. Mit dieser Servolenkeinrichtung soll ein Lenksystem geschaffen werden, welches Stabilität, Vibrationsarmut und einen geringen Kraftstoffverbrauch aufweist.From the DE 198 22 170 A1 is a generic electrically assisted power steering device for generating a steering assistance in response to a steering control signal known. This has a steering torque sensor which is operatively connected to a vehicle steering wheel for generating a torque signal corresponding to an applied steering torque. An electric motor control module is connected to the torque sensor and to an electric motor and at the same time has an outer loop control device for generating a desired torque signal responsive to the applied steering torque. The controller in turn has a phase delay network connected in series with a second order network for balancing the desired torque signal. Further, the electric motor control module includes an inner loop controller for generating a motor drive signal, the inner loop applying the motor drive signal to the electric motor to produce a desired assist torque. With this power steering device, a steering system is to be created, which has stability, low vibration and low fuel consumption.

Aus der DE 10 2004 047 545 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer haptischen Fahrerrückmeldung bekannt, mit Fahrzustandserfassungsmitteln, die den Ist-Fahrzustand des Fahrzeugs erfassen, der dann in einer Auswerteeinheit ausgewertet wird. Eine Rückmeldeeinrichtung wird in Abhängigkeit vom Auswerteergebnis durch die Auswerteeinheit angesteuert und ruft eine die haptische Fahrerrückmeldung erzeugende Erregungsgröße mit sinusförmigem zeitlichem Verlauf hervor.From the DE 10 2004 047 545 A1 a device for generating a haptic driver feedback is known, with driving condition detecting means which detect the actual driving state of the vehicle, which is then evaluated in an evaluation unit. A feedback device is controlled by the evaluation unit as a function of the evaluation result and produces an excitation variable generating the haptic driver feedback with a sinusoidal time profile.

Schließlich ist aus der DE 10 2005 008 875 A1 ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers bei der Ansteuerung einer Zielposition bekannt. Hierbei wird dem Fahrzeugsführer durch eine haptische Rückkopplung vermittelt, ob er sich entlang einer vorab ermittelten Solltrajektorie zur Erreichung der Zielposition von der aktuellen Fahrzeugposition aus bewegt, wobei über veränderliche Hilfskräfte am Lenkrad signalisiert wird, ob sich das Fahrzeug entlang der Solltrajektorie bewegt, in dem die zur Betätigung des Lenkrads von dem Fahrzeugsführer aufzubringende Kräfte zunehmend größer wird, je weiter sich das Fahrzeug von der Solltrajektorie wegbewegt und entgegengesetzt.Finally, out of the DE 10 2005 008 875 A1 a method for assisting a vehicle driver in the control of a target position known. Here, the driver is given a haptic feedback whether he moves along a previously determined target trajectory to achieve the target position of the current vehicle position, being signaled via variable auxiliary forces on the steering wheel, whether the vehicle moves along the desired trajectory in which the For applying the steering wheel of the driver to be applied forces is increasingly greater, the further the vehicle moves away from the target trajectory and opposite.

Insbesondere bei so genannten „Steer-By-Wire”-Lenkungen, welche keine direkte Lenkverbindung zwischen einer Lenkhandhabe und den gelenkten Fahrzeugrädern haben, wird dem Fahrer über eine entsprechende Stelleinrichtung ein Gegenlenkmoment an der Lenkhandhabe aufgebracht, welches jedoch üblicherweise konstant ist, um zumindest einen gewissen Lenkwiderstand zu simulieren. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass das konstant auf die Lenkhandhabe aufgebrachte Gegenlenkmoment keinerlei realen Bezug zur tatsächlichen Fahr- oder Lenksituation besitzt.Especially in so-called "steer-by-wire" steering, which no direct steering connection between a steering handle and the steered vehicle wheels, is the driver over a corresponding adjusting device a counter-steering torque on the steering handle applied, but which is usually constant to at least to simulate a certain steering resistance. adversely However, this is that the constant applied to the steering handle Countersteering moment no real relation to the actual driving or steering situation possesses.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine elektrisch unterstützte Servolenkung der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine reales Lenkverhalten auszeichnet.The The present invention therefore deals with the problem of for an electrically assisted power steering of the generic type, an improved or to provide at least one alternative embodiment, the is characterized in particular by a real steering behavior.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand des abhängigen Anspruchs.This Problem is inventively by the subject of the independent claim 1 solved. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claim.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einer Lenkhandhabe in einem Kraftfahrzeug ein realitätsnahes Gegenlenkmoment zu erzeugen, welches zumindest an einen tatsächlichen Lenkwiderstand angenähert ist. Eingesetzt wird dies in elektrisch unterstützten Servolenkungen mit einem Elektromotor zum Erzeugen eines Unterstützungslenkmoments. Dem Elektromotor ist dabei erfindungsgemäß eine Erfassungseinrichtung zugeordnet, die einen Energiebedarf des Elektromotors beim Erzeugen des Unterstützungslenkmoments erfasst. An der Lenkhandhabe der Servolenkeinrichtung ist eine Stelleinrichtung vorgesehen, die ein haptisch von einem Fahrer erkennbares Gegenlenkmoment an der Lenkhandhabe erzeugt und zwar in Abhängigkeit des Energieverbrauchs des Elektromotors beim Erzeugen des Unterstützungslenkmoments.The The present invention is based on the general idea, on a Steering handle in a motor vehicle a realistic To generate counter-steering torque, which at least to an actual Steering resistance is approximated. This is used in electrically assisted power steering with an electric motor for generating an assist steering torque. The electric motor is according to the invention associated with a detection device, which detects an energy requirement of the electric motor when generating the Stützlenkmoments. At the steering handle of the power steering device is an adjusting device provided, which is a haptic recognizable by a driver countersteering torque generated on the steering handle, and in response to the Energy consumption of the electric motor when generating the Stützlenkmoments.

Hierdurch kann insbesondere ein Lenken gegen ein Hindernis, bspw. gegen einen Randstein, haptisch direkt dem Fahrer gemeldet werden. Ebenso kann eine Haftreibung der Straße dem Fahrer mitgeteilt werden, so dass dieser den fahrerisch noch vertretbaren Grenzbereich haptisch ertasten kann. Bei zunehmend glatter werdender Fahrbahn reduziert sich dabei das vom Elektromotor aufzubringende Unterstützungslenkmoment und dadurch dessen Stromverbrauch, wodurch wiederum auch das von der Stelleinrichtung an der Lenkhandhabe erzeugte Gegenlenkmoment reduziert wird, so dass der Fahrer aufgrund des sich verringernden Lenkwiderstands an der Lenkhandhabe erkennen kann, wie die Fahrbahn beschaffen ist und insbesondere ab wann der Verlust der Bodenhaftung zu befürchten ist.hereby In particular, a steering against an obstacle, for example. Against one Curb, haptic directly reported to the driver. Likewise a stiction of the road is communicated to the driver so that this haptically acceptable to the driverally acceptable border area can feel. Reduced with increasingly smoother road surface this is the applied by the electric motor Stützungslenkmoment and thereby its power consumption, which in turn also from the Setting device on the steering handle generated Gegenlenkmoment reduced will, so the driver due to the decreasing steering resistance can recognize on the steering handle, as the roadway is designed and in particular from when to fear the loss of traction is.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist eine Größe des von der Stelleinrichtung an der Lenkhandhabe erzeugten Gegenlenkmoments proportional zum erfassten Energieverbrauch des Elektromotors. Die Proportionalität zwischen Energieverbrauch des Elektromotors und erzeugtem Gegenlenkmoment an der Lenkhandhabe verbessert die haptische Wahrnehmung der jeweiligen Lenksituation durch den Fahrer erheblich, wodurch das Fahren insbesondere mit so genannten Steer-By-Wire-Lenkungen sicherer wird.at an advantageous embodiment of the invention Solution, is a size of the actuator on the steering handle generated Gegenlenkmoments proportional to recorded energy consumption of the electric motor. Proportionality between energy consumption of the electric motor and generated counter-steering torque on the steering handle improves the haptic perception of each Steering situation by the driver considerably, which makes driving in particular with steer-by-wire steering becomes safer.

Eine elektrische Überlagerungslenkung, insbesondere eine elektrische Überlagerungslenkung mit Notlenkfunktion, die vorzugsweise bei Vier-Achs-Fahrzeugen Verwendung findet, weist entgegen der „Steer-By-Wire”-Lenkungen eine direkte Lenkverbindung – einen mechanischen Durchgriff – zwischen der Lenkhandhabe und den gelenkten Fahrzeugrädern auf. Mithin ist insbesondere bei einer Überlagerungslenkung mit Notlenkfunktion eine Verringerung des Motormoments des Elektromotors ausreichend, um eine erhöhte Lenkkraft zu erzielen, wobei die Proportionalität zwischen Energieverbrauch des Elektromotors und erzeugtem Gegenlenkmoment an der Lenkhandhabe durch eine haptische Rückmeldung eine deutliche Unterscheidung zwischen Komfortlenken und Notlenken ermöglicht.A electrical superposition steering, in particular an electrical superposition steering with Emergency steering function, which is preferably used in four-axle vehicles finds contrary to the steer-by-wire steering a direct steering connection - a mechanical penetration - between the steering handle and the steered vehicle wheels on. Thus, especially in a superposition steering with emergency steering function a reduction of the engine torque of the electric motor is sufficient, in order to achieve an increased steering force, the proportionality between energy consumption of the electric motor and generated counter-steering torque at the steering handle by a haptic feedback one clear distinction between comfort steering and emergency steering allows.

Generell weist die erfindungsgemäße Servolenkeinrichtung den großen Vorteil auf, dass das an der Lenkhandhabe erzeugte Gegenlenkmoment in einem realen Bezug zur tatsächlichen Lenksituation, bspw. zum Lenken gegen ein Hindernis, steht. Durch die unmittelbare haptische Rückmeldung durch das an der Lenkhandhabe erzeugte Gegenlenkmoment kann dem Fahrer ein besonders wirklichkeitsgetreues Lenkverhalten simuliert werden, was zu einer erhöhten Fahrsicherheit beiträgt.As a general rule has the power steering device according to the invention the great advantage that the generated at the steering handle Gegenlenkmoment in a real relation to the actual Steering situation, for example, to steer against an obstacle, stands. By the immediate haptic feedback by the at the steering handle generated counter-steering torque can the driver a particularly realistic Steering behavior can be simulated, resulting in increased driving safety contributes.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19822170 A1 [0002] - DE 19822170 A1 [0002]
  • - DE 102004047545 A1 [0003] - DE 102004047545 A1 [0003]
  • - DE 102005008875 A1 [0004] DE 102005008875 A1 [0004]

Claims (2)

Elektrisch unterstützte Servolenkeinrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges mit einem Elektromotor zum Erzeugen eines Unterstützungslenkmomentes dadurch gekennzeichnet, dass – eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, die einen Energiebedarf des Elektromotors beim Erzeugen des Unterstützungslenkmomentes erfasst, – an einer Lenkhandhabe eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die an der Lenkhandhabe ein Gegenlenkmoment oder ein zumindest vermindertes Moment in Abhängigkeit des Energieverbrauchs des Elektromotors erzeugt.Electrically assisted power steering device for steering a motor vehicle with an electric motor for generating a Stützungslenkmomentes characterized in that - a detection device is provided which detects an energy demand of the electric motor when generating the Stützlenkdreomentes, - is provided on a steering handle an adjusting device on the steering handle a Gegenlenkmoment or generates an at least reduced torque depending on the power consumption of the electric motor. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe des von der Stelleinrichtung an der Lenkhandhabe erzeugten Gegenlenkmoments proportional zum erfassten Energieverbrauch des Elektromotors ist.Power steering device according to claim 1, characterized that is a size of the actuator the steering handle generated Gegenlenkmoments proportional to the detected Energy consumption of the electric motor is.
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