DE102009029638A1

DE102009029638A1 - Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems

Info

Publication number: DE102009029638A1
Application number: DE200910029638
Authority: DE
Inventors: Besir Idrizi; Ralf Redemann; Mathias Wahl
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2011-03-24

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (10) und ein solches Lenksystem (10) vorgestellt. Das vorgestellte Verfahren dient zum Betreiben eines Lenksystems (10) in einem Kraftfahrzeug, bei dem eine Einrichtung (22) zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung und eine Einrichtung (20) zur Bereitstellung einer Aktivlenkung zum Einsatz kommen. Die Einrichtung (22) zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung gibt dabei eine Information zu ihrer Auslastung an die Einrichtung (20) zur Bereitstellung einer Aktivlenkung weiter, die wiederum bedarfsweise Gegenmaßnahmen einleitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems, ein Lenksystem sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Lenksystemen, unterschiedliche Einrichtungen zur Unterstützung der Lenkung bereitzustellen.
Zur Reduzierung der Kraft, die zur Betätigung des Lenkrads eines Kraftfahrzeugs beim Lenken im Stand, beim Rangieren oder bei geringen Fahrgeschwindigkeiten nötig ist, verfügen heute viele Fahrzeuge über eine sogenannte Hilfskraftlenkung bzw. Servolenkung, bspw. eine EPS (electric power steering). Die Hilfskraftlenkung unterstützt den Fahrer beim Lenken, indem die vom Fahrer aufgebrachte Kraft zum Lenken durch eine Hydraulikpumpe oder einen Elektromotor verstärkt wird. Dabei wird dem vom Fahrer aufgebrachten Handmoment ein zusätzliches Motormoment überlagert.
Weiterhin ist eine sogenannte Aktivlenkung (AFS: active front steering) bekannt, die eine spezielle Lenkung für Kraftfahrzeuge darstellt, die u. a. ihre Lenkübersetzung an die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anpasst.
Die Aktivlenkung ermöglicht bei niedrigen und mittleren Geschwindigkeiten (u. a. auch beim Parken) einen großen Lenkwinkel bei einem verhältnismäßig kleinen Lenkradeinschlag.
Dies führt bei mittleren Geschwindigkeiten zu einer sportlich-direkten Lenkung, beim Parken zu weniger Lenkarbeit. Bei hohen Geschwindigkeiten, zum Beispiel auf der Autobahn, ist der Lenkeinschlag im Vergleich zum Lenkradeinschlag klein, so wird die Lenkung indirekt und komfortabel. Außerdem kann hierdurch die Lenkempfindlichkeit beeinflusst werden.
Bei einem neben einer Bordsteinkante geparkten Fahrzeug kann es durch falsche Lenkradwinkelvorgaben zu dem sogenannten Bordstein-Abdrücken kommen. In diesem Zustand wirken hohe Kräfte auf das betroffene Rad. Werden nicht rechtzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet, kann es zu unnötigen Beschädigungen des Reifens und der Felge kommen.
Das beschriebene Verfahren dient zum Betreiben eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug, bei dem eine Einrichtung zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung und eine Einrichtung zur Bereitstellung einer Aktivlenkung zum Einsatz kommen. Dabei ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung eine Information zu ihrer Auslastung an die Einrichtung zur Bereitstellung einer Aktivlenkung weitergibt, die bedarfsweise Gegenmaßnahmen einleitet.
Die EPS wirkt somit in einer Schutzfunktion und verwendet die AFS dazu, fehlerhafte Fahrerlenkeingriffe zu kompensieren. Mit der AFS kann in solchen Fällen als Gegenmaßnahme bspw. die Übersetzung so indirekt gestaltet werden, dass es zu keinen weiteren Vorderradwinkeländerungen kommt.
In Ausgestaltung des Verfahrens wird die Auslastung der Einrichtung zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung durch ein neben einem Fahrzeugrad befindliches Hindernis, bspw. durch eine Bordsteinkante, erhöht.
Üblicherweise wird das Verfahren bei Stillstand des Fahrzeugs oder bei geringen Geschwindigkeiten, wie diese beim Parken typisch sind, durchgeführt.
Damit eine Interaktion zwischen EPS und AFS stattfindet, bedarf es eines Informationsaustausches zwischen diesen beiden elektrischen Hilfssystemen. Weiterhin ist zu beachten, dass das AFS-System die Schutzfunktion nur so lange erfüllen kann, bis es in die Nähe des vollen Lenkeinschlags gelangt.
In einer Ausführung des Verfahrens werden die Informationen zu der Auslastung über ein Bussystem weitergegeben.
Hierzu kann ein CAN-Bussystem (CAN: controller area network) und/oder ein FlexRay-Bussystem eingesetzt werden.
In der Regel liegt die Information zur EPS-Auslastung bereits auf dem Fahrzeug-Bus, bspw. dem Fahrzeug-CAN-Bus, vor. In Kombination mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und ggf. weiteren Informationen kann dann der Zustand „Abdrücken vom Bordstein” erkannt werden. In diesem Zustand wird das AFS-System mit negativem Motorwinkel dafür sorgen, dass sich in Summe keine signifikanten Ritzelwinkeländerungen ergeben. In Folge dessen nehmen die EPS-Zahnstangenkräfte ab.
Es wird weiterhin ein Lenksystem mit einer Einrichtung zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung und einer Einrichtung zur Bereitstellung einer Aktivlenkung vorgestellt Die Einrichtung zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung gibt dabei eine Information zu ihrer Auslastung an die Einrichtung zur Bereitstellung einer Aktivlenkung weiter, die bedarfsweise Gegenmaßnahmen einleitet.
In Ausgestaltung sind die Einrichtung zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung und die Einrichtung zur Bereitstellung einer Aktivlenkung über ein Bussystem miteinander verbunden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere einem Steuergerät des Lenksystems, ausgeführt wird.
Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger, wie bspw. Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB Memory Stick oder ähnliches, oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts übertragen werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführung des beschriebenen Lenksystems.
2 zeigt zwei Diagramme zur Verdeutlichung des beschrieben Verfahrens.
In 1 ist eine Ausführungsform eines Lenksystems, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen, schematisch dargestellt. Dieses umfasst eine Lenkhandhabe 12, eine Lenkstange 14 und eine Zahnstange 16, über die zwei dargestellte Vorderräder 18 angelenkt werden.
Das Lenksystem 10 umfasst zusätzlich eine Einrichtung 20 zur Bereitstellung einer Aktivlenkung (AFS) und eine Einrichtung 22 zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung (EPS). Die Aktivlenkung bewirkt eine Winkelüberlagerung, die Hilfskraftlenkung verursacht eine Momentenüberlagerung.
Die Einrichtung 20 für die Aktivlenkung umfasst ein Getriebe 24 und einen Motor 26 zur Bereitstellung eines Überlagerungswinkels δ_M (Pfeil 28), der mit Hilfe des Getriebes 24 einem an der Lenkhandhabe 12 eingestellten Lenkradwinkel 8s (Pfeil 30) überlagert wird. Hieraus ergibt sich der Ritzelwinkel δ_G (Pfeil 32), der an die Zahnstange 16 gegeben wird.
Es gilt: δ_G = δ_S + δ_M (Gleichung 1)
Die Einrichtung 22 für die EPS bringt je nach Bedarf ein Zusatzmoment auf, so dass eine Kraft F_G (Pfeil 34) auf die Zahnstange 16 übertragen wird.
Die Einrichtung 20 und die Einrichtung 22 sind über ein Bussystem 36 miteinander verbunden, so dass Informationen ausgetauscht werden können, um flexibel auf unterschiedliche Fahrbedingungen reagieren zu können.
Ist bspw. das Fahrzeug derart geparkt, dass ein angelenktes Vorderrad an eine Bordsteinkante anstößt, führt dies zu einer erheblichen Erhöhung der Auslastung der EPS. Eine Information hierzu wird dem AFS-System zur Verfügung gestellt, das daraufhin geeignete Gegenmaßnahmen, bspw. die Vorgabe eines negativen Motorwinkels, einleiten kann.
In 2 sind zwei Diagramme zur Verdeutlichung des Verfahrens dargestellt.
Im oberen Diagramm sind über der Zeit t (Abszisse 50) Verläufe der Größen aus Gleichung 1 dargestellt. Eine erste Kurve 52 zeigt den Verlauf des Ritzelwinkels δ_G. Eine weitere Kurve 54 gibt den Verlauf des Motorwinkels δ_M wieder. Eine dritte Kurve 56 zeigt den Verlauf des Lenkradwinkels δ_S.
Das Diagramm zeigt, dass zu einem ersten Zeitpunkt 58 der Lenkradwinkel 8s erhöht wird, so dass sich auch ein Anstieg des Ritzelwinkels δ_G und des Motorwinkels δ_M ergibt. Zu einem zweiten Zeitpunkt 60 übersteigt die Auslastung der EPS einen vorgegeben Wert. Daraufhin wird der Motorwinkel δ_M reduziert. Trotz steigendem Lenkradwinkel 8s bleibt dann der Ritzelwinkel δ_G konstant.
Dies wird im unteren Diagramm der 2 verdeutlicht. In diesem ist über der Zeit (Abszisse 70) der Verlauf des EPS-Moments (Kurve 72) gezeigt. Zu erkennen ist der Anstieg des EPS-Moments nach dem ersten Zeitpunkt 58 bis zum zweiten Zeitpunkt 60. Nach Einleiten der Gegenmaßnahme durch das AFS-System, in diesem Fall die Verringerung des Motorwinkels δ_M, sinkt die Auslastung bzw. die Belastung der EPS wieder auf einen konstanten Wert zum Zeitpunkt 74 ab.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (10) in einem Kraftfahrzeug, bei dem eine Einrichtung (22) zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung und eine Einrichtung (20) zur Bereitstellung einer Aktivlenkung zum Einsatz kommen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (22) zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung eine Information zu ihrer Auslastung an die Einrichtung (20) zur Bereitstellung einer Aktivlenkung weitergibt, die bedarfsweise Gegenmaßnahmen einleitet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Auslastung der Einrichtung (22) zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung durch ein neben einem Fahrzeugrad (18) befindliches Hindernis erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das bei Stillstand des Fahrzeugs durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Information zu der Auslastung über ein Bussystem (36) weitergegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein CAN-Bussystem eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem in Kombination mit der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Situation erkannt wird, die das Einleiten von Gegenmaßnahmen erforderlich macht.
Lenksystem mit – einer Einrichtung (22) zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung, und – einer Einrichtung (20) zur Bereitstellung einer Aktivlenkung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (22) zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung eine Information zu ihrer Auslastung an die Einrichtung (20) zur Bereitstellung einer Aktivlenkung weitergibt, die bedarfsweise Gegenmaßnahmen einleitet.
Lenksystem nach Anspruch 7, bei dem die Einrichtung (22) zur Bereitstellung einer Hilfskraftlenkung und die. Einrichtung (20) zur Bereitstellung einer Aktivlenkung über ein Bussystem (36) miteinander verbunden sind.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (10) bei einem Kraftfahrzeug durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere in einem Steuergerät eines Lenksystems (10) nach Anspruch 7 oder 8, ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbarem Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (10) bei einem Kraftfahrzeug durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere in einem Steuergerät eines Lenksystems (10) nach Anspruch 7 oder 8, ausgeführt wird.