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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Demonstration der zusätzlichen Funktionalität eines elektronisch geregelten Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein derartiges Verfahren durchzuführen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektronisches Regel- und Steuergerät eines Kraftfahrzeugs.
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Der Unterschied zwischen in Kraftfahrzeugen verbauten elektronisch geregelten Servolenksystemen, wie beispielsweise aktiven Lenksystemen bzw. Überlagerungslenksystemen, Dynamiklenkungen, Elektrolenksystemen bzw. EPS(Electronic Power Steering)-Lenksysteme, insbesondere mit zusätzlichen Funktionalitäten oder Steer by Wire-Lenksystemen einerseits und konventionellen mechanischen oder hydraulischen Servolenksystemen andererseits kann von technisch unerfahrenen Fahrern oder Endkunden zumeist nicht direkt wahrgenommen werden. Dies erschwert es, einem Endkunden die Gründe für Mehrkosten für derartige elektronisch geregelten Servolenksystemen plausibel zu machen. Bisher sind keine Maßnahmen für eine derartige Systemveranschaulichung bzw. Demonstration bekannt.
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Ein Lenksystem mit Überlagerungsmitteln ist aus der
DE 197 51 125 A1 bekannt. Dort wird die Bewegung (Zusatzwinkel bzw. Motorwinkel) eines Stellantriebs, d. h. eines Elektromotors mittels eines Überlagerungsgetriebes (beispielsweise ein Planetengetriebe) mit dem Lenkradwinkel überlagert. Mit Hilfe der Überlagerungsmittel ist es möglich, einen von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel zur Erhöhung der Fahrstabilität bzw. des Komforts mit einem Zusatzwinkel zu überlagern, so dass sich fahrdynamikabhängig bzw. komfortabhängig ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und mittlerem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs einstellt. Dadurch ist es sicherheitstechnisch z. B. möglich, ein Kraftfahrzeug, welches auszubrechen droht, durch eine entsprechende Korrektur des Radlenkwinkels wieder in eine stabile Fahrsituation zurückzuführen. Die Überlagerungsmittel können andere Fahrdynamiksysteme (z. B. ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder ein Antiblockiersystem (ABS)) unterstützen.
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Komforttechnisch ist es auch möglich, einem Lenkradwinkel beispielsweise einen geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkel zu überlagern. Dadurch kann bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, d. h. eine relativ kleine Drehung der Lenkhandhabe führt zu einem relativ großen Lenkwinkel der Räder (gegenüber der mechanischen Grundübersetzung direkteres Übersetzungsverhältnis). Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann dagegen ein relativ großes Übersetzungsverhältnis (gegenüber der mechanischen Grundübersetzung indirekteres Übersetzungsverhältnis) eingestellt werden, damit sich die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Demonstrationsmöglichkeit für ein elektronisch geregeltes Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Demonstration der zusätzlichen Funktionalität eines elektronisch geregelten Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs gelöst, bei welchem nach einer Aktivierung mittels des elektronisch geregelten Servolenksystems eine gezielte Verdrehung der Lenkhandhabe des elektronisch geregelten Servolenksystems, mit welcher ein Lenkradwinkel als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel für wenigstens ein lenkbares Rad des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, automatisch durchgeführt wird.
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Durch diese Maßnahme wird es in einfacher und vorteilhafter Weise ermöglicht, insbesondere über eine einfache manuelle Bedienung durch den Endkunden bzw. Fahrer, den funktionellen Unterschied zwischen einem elektronisch geregelten Servolenksystem mit Zusatzfunktionalitäten und herkömmlichen Lenkungen offensichtlich darzustellen. Eine Veranschaulichung des komplexen elektronisch geregelten Servolenksystems mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erregt eine entsprechende Aufmerksamkeit für derartige Lenksysteme. Bei dem Endkunden wird das Interesse geweckt, sich mit den zusätzlichen Funktionalitäten, welche dauerhaft im Fahrbetrieb aktiv sind, auseinander zu setzen. Eventuell für solche Lenksysteme anfallende Mehrkosten können somit dem Endkunden plausibel gemacht werden.
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Die gezielte Verdrehung der Lenkhandhabe kann um einen vorgegebenen Lenkradwinkel von vorzugsweise ±30 Grad, insbesondere abwechselnd mit einer einstellbaren Frequenz erfolgen.
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Die Aktivierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann über die Betätigung eines Schalters, insbesondere einer Selbsttesttaste oder Check-Taste des Kraftfahrzeugs und/oder über die Bedienung einer Mensch/Maschine-Schnittstelle des Kraftfahrzeugs durch einen Benutzer bzw. den Fahrer erfolgen.
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In vorteilhafter Weise kann für die Aktivierung der Demofunktion im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine bei vielen Kraftfahrzeugen bereits vorhandene sogenannte ”Check”- oder Selbsttesttaste verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar die Aktivierung über eine Mensch/Maschine-Schnittstelle eines weiteren Fahrzeugsystems durchzuführen.
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Aus Sicherheitsgründen sollte das erfindungsgemäße Verfahren nur im Stand bzw. bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von null km/h durchgeführt werden.
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Nach der Durchführung der Demonstration kann eine Diagnosemeldung, insbesondere auf einer Anzeigevorrichtung, insbesondere der Mensch/Maschine-Schnittstelle, des Kraftfahrzeugs, ausgegeben werden. Außerdem kann die Lenkhandhabe wieder in eine vorgegebene Position, insbesondere in Geradeausstellung oder in ihre Ausgangsposition verdreht werden.
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Das elektronisch geregelte Servolenksystem kann als Überlagerungslenksystem ausgebildet sein, bei welchem ein Zusatzwinkel mittels eines ermittelten einzuregelnden Soll-Zusatzwinkels generiert und ein Eingangswinkel eines Lenkgetriebes des elektronisch geregelten Servolenksystems aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels mit dem Zusatzwinkel erzeugt wird, wobei der Eingangswinkel des Lenkgetriebes in den Radlenkwinkel für das wenigstens eine lenkbare Rad des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird, und wobei die gezielte Verdrehung der Lenkhandhabe um einen vorgegebenen Lenkradwinkel durch die Generierung eines entsprechenden Zusatzwinkels erfolgt.
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Des Weiteren kann das elektronisch geregelte Servolenksystem ein Electric Power Steering-Lenksystem oder ein Steer by Wire-Lenksystem sein. Bei einem Electric Power Steering-Lenksystem kann die gezielte Verdrehung der Lenkhandhabe um einen vorgegebenen Lenkradwinkel durch ein Verdrehen des wenigstens einen lenkbaren Rades des Kraftfahrzeugs mittels des elektrischen Servoantriebs erfolgen. Bei einem Steer by Wire-Lenksystem ist eine von den lenkbaren Rädern unabhängige gezielte Bewegung des Lenkrads möglich
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem Regel- und Steuergerät des Kraftfahrzeugs realisiert, welches wiederum entsprechende Anweisungen an ein Regel- und Steuergerät des elektronisch geregelten Servolenksystems geben kann. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des Regel- und Steuergeräts gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Regel- und Steuergeräts wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Regel- und Steuergeräts übertragen werden. Ein derartiges Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln ist in Anspruch 9 bzw. Anspruch 10 angegeben.
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Anspruch 11 betrifft ein Elektronisches Regel- und Steuergerät eines Kraftfahrzeugs.
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Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Überlagerungslenksystem, bei welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einsatz kommt.
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1 zeigt ein als Überlagerungslenksystem ausgebildetes elektronisch geregeltes bzw. elektronisches Servolenksystem 1 eines gestrichelt angedeuteten Kraftfahrzeugs 20. Das elektronische Servolenksystem 1 weist eine als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Gelenkwelle bzw. Lenksäule 3 mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu, einen Drehwinkel δLS der Lenksäule 3 in einen Radlenkwinkel δFm von lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Das Lenkgetriebe 4 weist eine Zahnstange 6 und ein Ritzel 7 auf, an welches die Lenksäule 3 angreift. Das elektronische Servolenksystem 1 umfasst darüber hinaus Überlagerungsmittel 8, die einen als Elektromotor 9 ausgebildeten Stellantrieb bzw. Zusatzwinkelsteller und ein von diesem angetriebenes Überlagerungsgetriebe 10 aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe 10 ist als Planetengetriebe ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte das Überlagerungsgetriebe 10 auch als Wellgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Durch das Lenkrad 2 wird ein Lenkradwinkel δS als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δFm der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Mit Hilfe des Elektromotors 9 wird dann ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel δM generiert und durch das Überlagerungsgetriebe 10 mit dem Lenkradwinkel δS bzw. dem Drehwinkel δLS der Lenksäule 3 überlagert. Der Zusatzwinkel δM wird grundsätzlich zur Realisierung von ein oder mehreren Nutzfunktionen, insbesondere zur Verbesserung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs bzw. des Komforts, insbesondere durch Bereitstellung einer variablen Lenkübersetzung bzw. einem variablen Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel δS und Radlenkwinkel δFm der lenkbaren Räder 5a, 5b, erzeugt. Die Summe aus Lenkradwinkel δS und Zusatzwinkel δM ergibt den Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4 bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ritzelwinkel δG.
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Die Überlagerungsmittel 8 weisen ein elektronisches Regel- bzw. Steuergerät 11 auf, welches unter anderem der Regelung des Zusatzwinkels δM und des abgegebenen Moments des Elektromotors 9 dient. Auf dem elektronischen Regel- und Steuergeräts 11 läuft dazu ein Regelungsverfahren ab, welches als Regelungsstruktur bzw. als Computerprogramm auf einem nicht dargestellten Mikroprozessor des Regel- und Steuergeräts 11 ausgeführt ist. Der Elektromotor 9 wird mit einem elektrischen Ansteuersignal δMd, welches dem Sollwert des von dem Elektromotor 9 zu erzeugenden Zusatzwinkels δM, also dem Soll-Zusatzwinkel entspricht, angesteuert. Der Soll-Zusatzwinkel δMd ergibt sich dabei in der Regel durch eine Summierung von Teilsoll-Zusatzwinkeln unterschiedlicher Nutzfunktionen (z. B. der variablen Lenkübersetzung) des elektronischen Servolenksystems 1. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 9 erfolgt dabei üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit vx des Kraftfahrzeugs, d. h. das durch eine Nutzfunktion bereitgestellte variable Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel δS und dem Ritzelwinkel δG bzw. dem Radlenkwinkel δFm der Räder 5a, 5b wird durch die Überlagerung des Lenkradwinkels δS mit verschiedenen, geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkeln δM in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit vx bzw. dem aktuellen Lenkradwinkel δS eingestellt. Damit die vorstehend angeführten Steuerungs- bzw. Regelungsfunktionen ausgeführt werden können, erhält das Regel- und Steuergerät 11 unter anderem die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit vx (z. B. über den CAN-Bus des Kraftfahrzeugs) und den Lenkradwinkel δS als Eingangssignale. Den Überlagerungsmitteln 8 nachgeordnet, weist das elektronische Servolenksystem 1 einen elektrischen Servoantrieb 12 auf, welcher unter anderem der variablen Momentenunterstützung dient. Der elektrische Servoantrieb 12 kann einen Elektromotor zur Realisierung der Momentenunterstützung über ein Riemengetriebe aufweisen (nicht dargestellt). Das Riemengetriebe kann ein Antriebsritzel und eine Riemenscheibe zur Übertragung der Momentenunterstützung über ein Kugelumlaufgetriebe (ebenfalls nicht dargestellt) auf die Zahnstange 6 des elektrischen Servolenksystems 1 aufweisen. Des Weiteren könnte ein weiteres elektronisches Regel- und Steuergerät (nicht dargestellt) zur Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors des Servoantriebs 12 vorgesehen sein. Der Servoantrieb 12 könnte jedoch auch von dem Regel- und Steuergerät 11 der Überlagerungsmittel 8 angesteuert werden.
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Darüber hinaus weist das Kraftfahrzeug 20 in dem vom Fahrer direkt bedienbaren Bereich des Fahrzeuginnenraums, beispielsweise am Armaturenbrett (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs 20 eine Check-Taste bzw. Selbsttesttaste 21, welche mit einem Regel- und Steuergerät 22 verbunden ist und/oder eine Mensch/Maschine-Schnittstelle 23 bzw. deren Steuergerät (gestrichelt angedeutet, z. B. ein Radio- bzw. Navigationssystem, ein Bordcomputer oder dergleichen), auf. Das Regel- und Steuergerät 22 und/oder die Mensch/Maschine-Schnittstelle 23 sind – sozusagen als übergeordnete Fahrzeugsysteme – mit dem Regel- und Steuergerät 11 des elektronischen Servolenksystems 1 verbunden.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Demonstration der zusätzlichen Funktionalität des elektronisch geregelten Servolenksystems 1 des Kraftfahrzeugs 20, bei welchem nach einer Aktivierung bzw. Anforderung mittels des elektronisch geregelten Servolenksystems 1 eine gezielte Verdrehung der Lenkhandhabe 2 des elektronisch geregelten Servolenksystems 1, mit welcher ein Lenkradwinkel δS als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δFm für wenigstens ein lenkbares Rad 5a, 5b des Kraftfahrzeugs 20 vorgegeben wird, automatisch durchgeführt.
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Die gezielte Verdrehung der Lenkhandhabe 2 erfolgt um einen vorgegebenen Lenkradwinkel δS von vorzugsweise ±30 Grad, insbesondere abwechselnd mit einer einstellbaren Frequenz.
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Die Aktivierung erfolgt über die Betätigung der Selbsttesttaste oder Check-Taste 21 des Kraftfahrzeugs 20 und/oder über die Bedienung einer Mensch/Maschine-Schnittstelle 23 des Kraftfahrzeugs 20 durch einen Benutzer bzw. den Fahrer. Aus Sicherheitsgründen wird das erfindungsgemäße Verfahren nur bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit vx von null km/h durchgeführt. Nach der Durchführung der Demonstration wird eine Diagnosemeldung, insbesondere auf einer Anzeigevorrichtung, insbesondere der Mensch/Maschine-Schnittstelle 23, des Kraftfahrzeugs 20, ausgegeben. Des Weiteren wird nach der Demonstration die Lenkhandhabe 2 wieder in eine vorgegebene Position, insbesondere in Geradeausstellung oder in ihre Ausgangsposition verdreht.
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Die gezielte Verdrehung der Lenkhandhabe 2 um einen vorgegebenen Lenkradwinkel δS erfolgt durch die Generierung eines entsprechenden Zusatzwinkels δM. Zur Einstellung des vorgegebenen Lenkradwinkels δS an der Lenkhandhabe 2 wird mittels des Zusatzwinkels δM ein Lenksäulenwinkel bzw. Drehwinkel δLS der Lenksäule 3 des elektrischen Servolenksystems 1 unabhängig von dem Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4, d. h. dem Ritzelwinkel δG des elektrischen Servolenksystems 1 eingestellt. Der Zusatzwinkelsteller 9 kann die kinematische Entkopplung des Lenksäulensystems bewirken, indem durch den Zusatzwinkel δM der Drehwinkel δLS der Lenksäule 3 unabhängig von dem Ritzelwinkel δG gewählt werden kann. Damit ermöglicht der frei wählbare Drehwinkel δLS der Lenksäule 3 die Vorgabe des Lenkradwinkels δS für den Fahrer bzw. Endkunden an der Lenkhandhabe 2. Der entsprechend zu stellende Zusatzwinkel δM ergibt sich dabei aus der vorgegebenen bzw. bekannten Dreiecksbeziehung zwischen Lenkradwinkel δS, Ritzelwinkel δG und Zusatzwinkel δM. Um zu gewährleisten, dass sich eine Verdrehung der Lenkhandhabe 2 und nicht eine Verstellung der lenkbaren Räder 5a, 5b ergibt, sollte der Fahrer die Lenkhandhabe 2 loslassen, da die aufzubringende Kraft zur Verstellung der Lenkhandhabe 2 ohne Einwirkung des Fahrers geringer ist, als zur Verstellung der lenkbaren Räder 5a, 5b. Dies ist auch aus Sicherheitsgründen ratsam.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Verfahrensschritte auf:
- 1. Der Endkunde betätigt die ”Check”-Taste in dem vom Fahrer direkt bedienbaren Bereich des Fahrzeuginnenraums.
- 2. Damit wird zusätzlich zu den konventionell durchgeführten Systemtests (z. B. Bremssystem, Motor oder dergleichen) zusätzlich das elektronische Servolenksystem 1 aktiviert.
- 3. Durch das elektronische Servolenksystem 1 bzw. die Aktivlenkung wird hier mit einer zusätzlichen Funktionalität eine gewollte Verdrehung des Lenkrads um einen Lenkradwinkel δS von beispielsweise ±30° mit einstellbarer Frequenz generiert.
- 4. Diese Funktion zur Systemveranschaulichung wird aus Systemsicherheitsgründen nur aktiv, wenn die Fahrgeschwindigkeit = 0 km/h beträgt.
- 5. Beendet wird dieser künstliche Test mit der Diagnosemeldung ”Lenkung in Ordnung”, nachdem das Lenkrad 2 wieder in sein Ausgangsposition gestellt wurde.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist als Computerprogramm auf dem Regel- und Steuergerät 22 realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des Regel- und Steuergeräts 22 gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Regel- und Steuergeräts 22 wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem nicht dargestellten computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Regel- und Steuergeräts 22 übertragen werden. Das Regel- und Steuergerät 22 weist dann das Regel- und Steuergerät 11 zur Generierung des entsprechenden Zusatzwinkel δM an.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf dem Regel- und Steuergerät 11 oder der Mensch/Maschine-Schnittstelle 23 bzw. verteilt auf den Regel- und Steuergeräten 11, 22, 23 ausgeführt werden.
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Die Erfindung wird anhand des elektronischen Servolenksystems 1 mit Überlagerungsmitteln 8 und dem elektrischen Servoantrieb 12 zur Übertragung der Unterstützungskraft auf die Zahnstange 6 beschrieben. Für weitere elektrische Servolenksystemtechnologien mit Momenten- bzw. Lenkunterstützung, insbesondere Electric Power Steering-Lenksysteme oder Steer by Wire-Lenksysteme lassen sich jedoch mit geringfügigen Änderungen gleiche erfindungsgemäße Umsetzungen erzielen. Dies trifft ebenso auf Kombinationen von elektrischen Servolenksystemen mit Hydrauliklenkungen zu.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektronisches Servolenksystem
- 2
- Lenkrad
- 3
- Gelenkwelle/Lenksäule
- 4
- Lenkgetriebe
- 5a, 5b
- lenkbare Räder
- 6
- Zahnstange
- 7
- Ritzel
- 8
- Überlagerungsmittel
- 9
- Zusatzwinkelsteller/Elektromotor
- 10
- Überlagerungsgetriebe
- 11
- elektronisches Regel- und Steuergerät der Überlagerungsmittel
- 12
- Servoantrieb
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Check-Taste
- 22
- Regel- und Steuergerät
- 23
- Mensch/Maschine-Schnittstelle
- δFm
- Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkel
- δG
- Ritzelwinkel
- δS
- Lenkradwinkel
- vx
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- δM
- Zusatzwinkel
- δMd
- Sollwert des Zusatzwinkels
- δLS
- Drehwinkel der Lenksäule
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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