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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Lenksystems eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1 und ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 8, wobei das Lenksystem Mittel zur Lenkunterstützung umfasst.
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Lenksysteme mit Mitteln zur Lenkunterstützung (Servolenksysteme) sind hinreichend bekannt. In derartigen Servolenksystemen wird ein Unterstützungsmoment mittels eines Aktors auf eine Lenksäule oder vorzugsweise eine Zahnstange des Lenksystems aufgebracht. Hierdurch reduziert sich ein durch einen Kraftfahrzeugführer z.B. mittels einer Lenkhandhabe aufzubringendes manuelles Lenkmoment. Weit verbreitet sind hierbei elektromechanische Servomotoren zur Erzeugung des Unterstüzungsmoments. Auch bekannt sind hydraulische Aktoren zur Erzeugung des Unterstützungsmoments.
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Eine resultierende Lenkkraft an der Zahnstange des Lenksystems ist in einem Servolenksystem abhängig von dem durch den Kraftfahrzeugführer aufgebrachten manuellen Lenkmoment und dem von dem Aktor aufgebrachten Unterstützungsmoment. Hierbei ist das Unterstützungsmoment bzw. eine Größe des Unterstützungsmoments in der Regel abhängig von einer Größe des manuellen Lenkmoments. Vereinfacht ausgedrückt gilt, dass, je höher ein manuelles Lenkmoment, desto höher das von dem Aktor aufgebrachte Unterstützungsmoment. Hohe resultierende Lenkkräfte können zur Beschädigung der Zahnstange und somit des Lenksystems führen, insbesondere dann, wenn ein Auslenken der Räder blockiert ist. Ein solches Szenario tritt z.B. beim so genannten Bordsteinabdrücken auf, wobei trotz einer an der Zahnstange anliegenden hohen Lenkkraft die Auslenkung eines Rades des Kraftfahrzeuges durch den Bordstein blockiert wird. Hierbei werden hohe Gegenkräfte erzeugt, die zu einer Verbiegung der Zahnstange führen können. Selbstverständlich gilt dies auch für andere Arten einer Blockierung der Auslenkung.
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Aus der
DE 10 2005 047 935 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Hilfskraftlenkung bei einem Kraftfahrzeug bekannt. Hierbei wird ein über eine Lenkhandhabe eingeleitetes manuelles Lenkmoment über ein Lenkgetriebe zum Auslenken von Rädern des Kraftfahrzeuges auf dieselben übertragen. Weiter wird das manuelle Lenkmoment durch einen Elektromotor unterstützt. Bei Überschreiten einer bestimmten auf die Lenkhandhabe aufgebrachten Kraft in einem Zustand, in dem ein gelenktes Rad an einem festen Hindernis anschlägt und ein Fahrer eine hohe Kraft auf eine Lenkhandhabe aufbringt, wird die Lenkunterstützung durch den Elektromotor reduziert. Weiter wird offenbart, dass das Verfahren nur im stehenden Zustand des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Weiter wird offenbart, dass das Verfahren nur dann durchgeführt wird, wenn eine Lenkgeschwindigkeit geringer als ein einstellbarer Wert ist.
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Die gattungsgemäße
DE 102 61 001 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems mit einer Lenkunterstützung und ein Lenksystem. Die Lenkkraft an der Zahnstange resultiert aus einem manuellen Lenkmoment und einem Unterstützungsmoment der Lenkunterstützung. Das Unterstützungsmoment wird reduziert, sobald die Lenkkraft an der Zahnstange einen Schwellenwert überschreitet.
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Es stellt sich das technische Problem, ein Lenksystem und ein Verfahren zum Betreiben des Lenksystems zu entwickeln, welche eine verbesserte Vermeidung einer Beschädigung des Lenksystems durch hohe Lenkkräfte ermöglicht.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie dem Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs mit einer Lenkunterstützung. Hierbei resultiert eine resultierende Lenkkraft an einer Zahnstange des Lenksystems aus einem manuellen Lenkmoment und einem Unterstützungsmoment. Das manuelle Lenkmoment wird über eine Lenkhandhabe, beispielsweise ein Lenkrad, in das Lenksystem eingeleitet. Hierbei kann das manuelle Lenkmoment beispielsweise über eine Lenksäule und ein Getriebe auf die Zahnstange aufgebracht werden. Durch das Getriebe erfolgt eine Umwandlung des Lenkmoments in einen ersten Teil der resultierenden Lenkkraft. Das Unterstützungsmoment wird von einem Aktor in das Lenksystem eingeleitet. Hierbei kann z.B. angenommen werden, dass sich die Größe eines Unterstützungsmoments proportional zur Größe des manuellen Lenkmoments bestimmt, beispielsweise über eine Kennlinie, die einen Zusammenhang zwischen manuellem Lenkmoment und Unterstützungsmoment angibt. Beispielsweise kann das Unterstützungsmoment mittels eines elektromechanischen Servomotors oder eines hydraulischen Aktors über ein weiteres Getriebe auf die Zahnstange oder auf die Lenksäule aufgebracht werden. Mittels des weiteren Getriebes erfolgt hierbei eine Umwandlung des Unterstützungsmoments in einen zweiten Teil der resultierenden Lenkkraft. Die resultierende Lenkkraft setzt sich aus dem ersten und dem zweiten Teil zusammen.
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Weiter wird das Unterstützungsmoment reduziert, falls das manuelle Lenkmoment größer als ein vorbestimmter Schwellwert des Lenkmoments ist.
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Alternativ oder kumulativ ist vorstellbar, dass das Unterstützungsmoment reduziert wird, falls die resultierende Lenkkraft größer als ein vorbestimmter Schwellwert der resultierenden Lenkkraft ist, wobei z.B. mittels einer Auswerteeinheit die resultierende Lenkkraft aus dem manuellen Lenkmoment und dem Unterstützungsmoment bestimmt, beispielsweise mittels einer Berechnungsvorschrift berechnet, wird.
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Erfindungsgemäß wird das Unterstützungsmoment allerdings nur dann reduziert, falls zusätzlich ein Spurstangenwinkel um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einem vorbestimmten Spurstangenwinkel abweicht und eine Lenkbeschleunigung kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Lenkbeschleunigung ist. Die Reduktion des Unterstützungsmoments ist somit abhängig von zwei Bedingungen. Eine erste Bedingung ist erfüllt, falls der Spurstangenwinkel um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einem vorbestimmten Spurstangenwinkel abweicht. Der Spurstangenwinkel bezeichnet hierbei einen Winkel zwischen der Zahnstange des Lenksystems und einer Spurstange des Lenksystems, wobei die Spurstange eine mechanische Verbindung zwischen der Zahnstange und einem Radträger des Kraftfahrzeugs herstellt. In der Regel ist hierbei eine Spurstange über ein Gelenk, beispielsweise ein Kugelkopfgelenk, mit dem Ende der Zahnstange mechanisch gekoppelt. Je nach Lage des Radträgers relativ zum Kraftfahrzeug und somit zum Lenksystem kann hierbei eine Lage der Spurstange relativ zur Zahnstange variieren. Hierbei existiert ein fahrzeugspezifischer optimaler Spurstangenwinkel, wobei der vorbestimmte Spurstangenwinkel dieser optimale Spurstangenwinkel sein kann. Dieser optimale Spurstangenwinkel bestimmt sich hierbei in Abhängigkeit einer Reifenart, eines Fahrwerks, einer Motorisierung, einer Federung und weiteren Eigenschaften des Kraftfahrzeugs. Je größer eine Abweichung des Spurstangenwinkels von diesem optimalen Spurstangenwinkel ist, desto höher sind eine mechanische Belastung der Zahnstange bewirkende Radialkräfte, die auftreten, falls eine hohe Lenkkraft an der Zahnstange anliegt und die Auslenkung des an den Radträger gekoppelten Rades blockiert ist. Statt des optimalen Spurstangenwinkels kann die erste Bedingung auch erfüllt sein, wenn der Spurstangenwinkel von einem vorbestimmten Spurstangenwinkel um mehr als ein vorbestimmtes Maß abweicht, wobei der vorbestimmte Spurstangenwinkel ein fester Bezugswinkel ist.
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Ein Spurstangenwinkel kann hierbei z.B. mittels geeigneter Sensorik direkt erfasst werden.
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Eine zweite Bedingung ist erfüllt, wenn eine Lenkbeschleunigung kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Lenkbeschleunigung ist. Ist die zweite Bedingung erfüllt, so kann davon ausgegangen werden, dass sich ein Rad des Kraftfahrzeuges nicht oder nur schwer auslenken lässt. Als Lenkbeschleunigung kann hierbei eine Beschleunigung der Zahnstange verstanden werden. Diese kann z.B. direkt mittels eines geeigneten Sensors erfasst werden. Auch ist vorstellbar, eine Lenkbeschleunigung mittels eines Rotorlagesensors zu bestimmen, wobei der Rotorlagesensor eine Rotorlage z.B. eines elektromechanischen Servomotors erfasst. Aus der Rotorlage lässt sich hierbei eine Beschleunigung des Rotors berechnen und, da der Rotor über ein mechanisches Getriebe annähernd starr mit der Zahnstange mechanisch gekoppelt ist, auch eine Lenkbeschleunigung ableiten. Auch kann eine Lenkbeschleunigung z.B. aus einem Lenkwinkel bestimmt werden, wobei der Lenkwinkel mittels eines geeigneten Lenkwinkelsensors erfasst werden kann. Der Lenkwinkel bezeichnet hierbei in der Regel eine Auslenkung der Lenkhandhabe, wodurch eine Beschleunigung der Lenkhandhabe z.B. mittels zweifachen Differenzierens aus dem Lenkwinkel berechnet werden kann. Sind die Lenkhandhabe und die Zahnstange annähernd starr mechanisch gekoppelt, z.B. über ein Getriebe, so kann die Lenkbeschleunigung annähernd genau aus dem Lenkwinkel bestimmt werden.
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Die Auswertung einer Lenkbeschleunigung erlaubt hierbei eine zuverlässigere und schnellere Detektion einer Blockade oder Behinderung der Auslenkung eines Rades als eine Auswertung einer Lenkgeschwindigkeit.
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Alternativ oder kumulativ kann die zweite Bedingung auch dann erfüllt sein, wenn eine Lenkgeschwindigkeit kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Lenkgeschwindigkeit ist. Als Lenkgeschwindigkeit kann hierbei eine Geschwindigkeit der Zahnstange verstanden werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, schädigende resultierende Lenkkräfte frühzeitig zu erkennen und somit eine Schädigung, insbesondere eine Schädigung von mechanischen Elementen des Lenksystems, aufgrund einer unzulässigen Kraftüberhöhung zu verhindern. Insbesondere ergibt sich hiermit die Möglichkeit, ein so genanntes Bordsteinabdrücken zu erkennen und geeignete Maßnahmen zur Vermeidung von mechanischen Schäden zu ergreifen.
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In einer weiteren Ausführungsform weicht der Spurstangenwinkel um mehr als ein vorbestimmtes Maß von dem vorbestimmten Spurstangenwinkel ab, falls ein Lenkwinkel außerhalb eines vorbestimmten Lenkwinkelintervalls liegt. Das Unterstützungsmoment wird also nur dann reduziert, falls ein Lenkwinkel außerhalb eines vorbestimmten Lenkwinkelintervalls liegt und die Lenkbeschleunigung kleiner als der vorbestimmte Schwellwert der Lenkbeschleunigung ist. Hierbei wird in einer Näherung davon ausgegangen, dass eine Abweichung des Spurstangenwinkels von dem vorbestimmten Spurstangenwinkel abhängig von einem Lenkwinkel ist. Insbesondere bei großen Lenkwinkeln, also großen Abweichungen des Lenkwinkels von einem Null- oder Geradeausfahrwinkel, treten hohe Abweichungen zwischen den bei diesen großen Lenkwinkeln auftretenden Spurstangenwinkeln und dem vorbestimmten Spurstangenwinkel auf. Somit ist ein zentraler Lenkwinkel des vorbestimmten Lenkintervalls vorzugsweise der Null- oder Geradeausfahrwinkel des Lenksystems. Ein unterer Grenzwert und ein oberer Grenzwert des vorbestimmten Lenkintervalls bestimmt sich hierbei in Abhängigkeit der mechanischen Ausgestaltung des Lenksystems sowie weiteren fahrzeugspezifischen Eigenschaften (z.B. abhängig von einer Radaufhängung, einer Motorisierung, einer Federung). Da in aller Regel in vorhandenen Lenksystemen mit einer Lenkunterstützung ein Lenkwinkel zur Regelung des Unterstützungsmoments erfasst wird, kann hierdurch in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Verfahren mit bereits vorhandenen Elementen realisiert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Reduktion des Unterstützungsmoments abhängig von einem Einfederweg. Ein Einfederweg bezeichnet hierbei einen von einer Federung der Aufhängung abhängigen Weg zwischen dem Rad bzw. dem Radträger und dem Kraftfahrzeug, wobei das Lenksystem mechanisch starr am Kraftfahrzeug angeordnet ist. Mit einem Einfederweg verändert sich auch die relative Lage der Spurstange zur Zahnstange. Auch hierdurch wird eine Abweichung des Spurstangenwinkels von dem vorbestimmten Spurstangenwinkel erzeugt. Beispielsweise kann eine Abweichung des Spurstangenwinkels von dem vorbestimmten Spurstangenwinkel ansteigen, je kleiner ein Einfederweg, also desto stärker eingefedert das Fahrzeug, ist. Hierbei kann ein Einfederweg z.B. mittels geeigneter Sensorik erfassbar sein. Auch ist vorstellbar, bei Fahrzeugen mit einer automatischen so genannten Niveauverstellung, den so eingestellten Einfederweg über ein Fahrzeugkommunikationssystem, z.B. einen CAN-Bus, abzufragen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine verbesserte Bestimmung des Spurstangenwinkels, da dieser zusätzlich vom Lenkwinkel auch vom Einfederweg abhängig ist.
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Selbstverständlich erkennt der Fachmann, dass weitere Größen zur Verbesserung der Schätzung des Spurstangenwinkels geeignet sind, das erfindungsgemäße Verfahren qualitativ zu verbessern.
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In einer weiteren Ausführungsform wird das Unterstützungsmoment nur dann reduziert, wenn zusätzlich eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Geschwindigkeit ist. Hierbei kann der vorbestimmte Schwellwert der Geschwindigkeit klein gewählt werden, z.B. kann der vorbestimmte Schwellwert 1 km/h, 2 km/h ... 5 km/h betragen. Auch kann das Verfahren nur angewendet werden, wenn das Fahrzeug still steht, also eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 0 km/h aufweist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass eine Reduktion der Lenkunterstützung nicht bei einem fahrenden Fahrzeug erfolgt, wodurch irritierende Fahrzustände auftreten können. Da die vorhergehend genannten Szenarien, z.B. das Bordsteinabdrücken, zumeist im Stillstand oder im Quasi-Stillstand des Fahrzeugs auftreten, ist somit eine sinngemäße Anwendung des Verfahrens gewährleistet.
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In einer weiteren Ausführungsform wird das Unterstützungsmoment in einer vorbestimmten Zeitdauer um einen vorbestimmten Faktor reduziert, wobei die Reduktion linear oder exponentiell oder gestuft erfolgen kann. Selbstverständlich sind auch weitere Verläufe der Reduktion vorstellbar. Vorzugsweise wird das Unterstützungsmoment in einer vorbestimmten Zeitdauer linear auf einen Wert reduziert, der einer Multiplikation des maximalen Unterstützungsmoments oder des aktuellen Unterstützungsmoments mit einem vorbestimmten Faktor, z.B. 0,7, 0,8 oder 0,9, entspricht. Auch kann das Unterstützungsmoment auf einen fest vorbestimmten Wert des Unterstützungsmoments reduziert werden. Hierbei kann die vorbestimmte Zeitdauer an eine Differenz zwischen dem aktuellen Unterstützungsmoment und dem dann reduzierten Unterstützungsmoment angepasst werden. Insbesondere ist bei sehr hohen Lenkkräften eine rasche Reduktion des Unterstützungsmoments, also eine kleine vorbestimmte Zeitdauer, notwendig. Jedoch kann eine rasche Reduktion des Unterstützungsmoments irritierend vom Kraftfahrzeugführer aufgefasst werden, da sich das Ansprechverhalten des Lenksystems ändert. Hierbei ist also ein Ausgleich zwischen einem Ansprechverhalten des Lenksystems und einer Notwendigkeit einer Reduktion erforderlich. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Reduktion des Unterstützungsmoments variabel auslegbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform wird das Unterstützungsmoment nur dann reduziert, falls die Lenkbeschleunigung für eine vorbestimmte Zeitdauer kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Lenkbeschleunigung ist und der Spurstangenwinkel für die vorbestimmte Zeitdauer um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einem vorbestimmten Spurstangenwinkel abweicht. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass das Unterstützungsmoment erst dann reduziert wird, wenn mit einer hohen Sicherheit davon ausgegangen werden kann, dass die Auslenkung eines Rades blockiert ist und ein ungünstiger Spurstangenwinkel vorliegt. Beispielsweise kann somit eine Rauschempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens reduziert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Reduktion des Unterstützungsmoments abhängig von einer Höhe der Abweichung des Spurstangenwinkels von einem vorbestimmten Spurstangenwinkel und/oder abhängig von einer Höhe der Differenz zwischen der Lenkbeschleunigung und dem vorbestimmten Schwellwert der Lenkbeschleunigung. Selbstverständlich kann die Reduktion des Unterstützungsmoments auch abhängig von einer Abweichung des Lenkwinkels von dem zentralen Lenkwinkel des vorbestimmten Lenkintervalls gemacht werden. Insbesondere ist sicherzustellen, dass bei sehr hohen Abweichungen des Spurstangenwinkels vom vorbestimmten Spurstangenwinkel und bei einer sehr geringen Beschleunigung eine Reduktion des Unterstützungsmoments schnell und vom Betrag her ausreichend, insbesondere um einen hohen Betrag, reduziert wird. Treten geringere Abweichungen zwischen dem Spurstangenwinkel und dem vorbestimmten Spurstangenwinkel sowie größere Lenkbeschleunigungen auf, so kann eine Reduktion des Unterstützungsmoments weniger schnell und vom Betrag her weniger hoch erfolgen. Dies vermeidet in vorteilhafter Weise Irritationen des Kraftfahrzeugführers durch ein verändertes Ansprechverhalten des Lenksystems.
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Weiter vorgeschlagen wird ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Lenkunterstützung. Das Lenksystem umfasst hierbei mindestens eine Lenkhandhabe zur Aufbringung eines manuellen Lenkmoments, mindestens einen Aktor zur Aufbringung eines Unterstützungsmoments, mindestens eine Auswerteeinheit, mindestens eine Zahnstange und mindestens eine Spurstange. Weiter kann das System Sensoren zur Erfassung eines Lenkwinkels und einer Rotorlage umfassen. Auch kann das Lenksystem Sensoren zur Erfassung eines Lenkmoments umfassen. Hierbei ist eine resultierende Lenkkraft an der Zahnstange des Lenksystems aus einem manuellen Lenkmoment und einem Unterstützungsmoment bestimmbar, wobei das manuelle Lenkmoment über die Lenkhandhabe in das Lenksystem einleitbar ist und das Unterstützungsmoment von dem Aktor in das Lenksystem einleitbar ist. Mittels der Auswerteeinheit ist das manuelle Lenkmoment und/oder alternativ die resultierende Lenkkraft an der Zahnstange bestimmbar, wobei das Unterstützungsmoment z.B. durch geeignete Regelvorschriften reduzierbar ist, falls das manuelle Lenkmoment größer als ein vorbestimmter Schwellwert des Lenkmoments und/oder die resultierende Lenkkraft größer als ein vorbestimmter Schwellwert der resultierenden Lenkkraft ist.
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Erfindungsgemäß ist mittels der Auswerteeinheit ein Spurstangenwinkel und eine Lenkbeschleunigung bestimmbar, wobei das Unterstützungsmoment nur dann reduziert wird, falls ein Spurstangenwinkel um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einem vorbestimmten Spurstangenwinkel abweicht und eine Lenkbeschleunigung kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Lenkbeschleunigung ist. Hierbei wird unter Bestimmen das Erfassen, Berechnen oder Schätzen der jeweiligen Größen verstanden. Beispielsweise kann die resultierende Lenkkraft aus einem erfassten manuellen Lenkmoment und einem berechneten Unterstützungsmoment berechnet werden.
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Mittels des vorgeschlagenen Lenksystems ist vorteilhafterweise eines der vorhergehend erläuterten Verfahren ausführbar. Insbesondere ist in einer weiteren Ausführungsform mittels der Auswerteeinheit zusätzlich ein Lenkwinkel bestimmbar, z.B. über einen Lenkwinkelsensor, wobei das Unterstützungsmoment nur dann reduziert wird, falls ein Lenkwinkel außerhalb eines vorbestimmten Lenkwinkelintervalls liegt und die Lenkbeschleunigung kleiner als der vorbestimmte Schwellwert der Lenkbeschleunigung ist. Hierbei kann das vorbestimmte Lenkwinkelintervall auch als Mittenbereich des Lenkwinkels bezeichnet werden. Hierbei wird insbesondere angenommen, dass der Spurstangenwinkel um mehr als ein vorbestimmtes Maß von einem vorbestimmten Spurstangenwinkel abweicht, falls der Lenkwinkel außerhalb eines vorbestimmten Lenkwinkelintervalls liegt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist mittels der Auswerteeinheit zusätzlich ein Einfederweg bestimmbar, wobei eine Reduktion des Unterstützungsmoment abhängig von dem Einfederweg ist.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung von mechanischen Elementen eines Lenksystems und
- 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Lenksystems.
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Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften.
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In 1 ist eine schematische Darstellung von mechanischen Elementen eines in 2 dargestellten Lenksystems 10 dargestellt. Hierbei umfasst das Lenksystem 10 eine Lenksäule 1, die über ein Getriebe 2 mit einer Zahnstange 3 des Lenksystems gekoppelt ist. Beide Enden der Zahnstange 3 sind hierbei über Kugelgelenke 4 mit Spurstangen 5 mechanisch gekoppelt. Die nicht mit der Zahnstange 3 gekoppelten Enden der Spurstange 5 sind über weitere Kugelgelenke 6 mit Radträgern 7 gekoppelt.
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Ein Spurstangenwinkel α ist hierbei ein Winkel zwischen einer zentralen Längsachse 8 der Zahnstange 3 und einer zentralen Längsachse 9 der Spurstange 5. Der Spurstangenwinkel α kann hierbei z.B. auch als Winkel zwischen einer Projektion der zentralen Längsachse 8 der Zahnstange 3 und einer Projektion der zentralen Längsachse 9 der Spurstange 5 in einer Projektionsebene bestimmt werden, wobei ein Normalenvektor der Projektionsebene parallel zu einer Fahrzeuglängsachse verläuft. In der Projektionsebene liegt hierbei z.B. die so genannte Gierachse des Fahrzeugs.
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2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Lenksystems 10. Hierbei ist ein Lenkrad 11 mit einer Lenksäule 1 mechanisch gekoppelt. Ein Lenkwinkelsensor 12 erfasst einen mittels des Lenkrads 11 eingestellten Lenkwinkel. Die Lenksäule 1 ist mittels eines Getriebes 2 mit einer Zahnstange mechanisch gekoppelt. Das Getriebe 2 umfasst hierbei einen Lenkmomentsensor, der ein mittels des Lenkrads 11 durch einen Kraftfahrzeugführer aufgebrachtes manuelles Lenkmoment erfasst. Weiter umfasst das Lenksystem 10 eine Regeleinheit 13, einen Servomotor 14 und ein weiteres Getriebe 15. Die Regeleinheit 13 ist hierbei datentechnisch mit dem Lenkwinkelsensor 12 und dem nicht dargestellten Lenkmomentsensor verbunden. Die Regeleinheit 13 kann hierbei z.B. in Abhängigkeit des erfassten Lenkmoments ein Eingangssignal für den Servomotor 14 gemäß einer Regelvorschrift bestimmen. Als Eingangssignal kann hierbei z.B. ein Eingangsstrom des Servomotors 14 bestimmt werden. Der Servomotor 14 bringt hierbei ein Unterstützungsmoment mittels des weiteren Getriebes 15 auf die Zahnstange 3 auf. Weiter ist eine Fahrzeugkarosserie 16 dargestellt, wobei die Zahnstange 3, die Lenksäule 1, der Servomotor 14, das Getriebe 15, das Getriebe 2, die Regeleinheit 13, der Lenkwinkelsensor 12 und das Lenkrad 11 starr mit der Fahrzeugkarosserie 16 gekoppelt sind, wodurch sich eine relative Lage der vorhergehend genannten Elemente zur Fahrzeugkarosserie 16 nicht ändert. An die Fahrzeugkarosserie 16 ist mittels eines Stoßdämpfers 17 ein Radträger 7 mechanisch gekoppelt. Die Fahrzeugkarosserie 16 umfasst hierbei Elemente zur Einstellung eines Einfederweges x des Stoßdämpfers 17, also der relativen Lage des Radträgers 7 zur Fahrzeugkarosserie 16. Hierbei können der Regeleinheit 13 Informationen über den Einfederweg x datentechnisch übertragen werden. Die Regeleinheit 13 kann hierbei mittels der Eingangsgröße des Servomotors 14 das Unterstützungsmoment des Servomotors 14 reduzieren, falls das mittels des Lenkmomentsensors 12 erfasste Lenkmoment größer als ein vorbestimmter Schwellwert des Lenkmoments ist und eine Lenkbeschleunigung kleiner als ein vorbestimmter Wert der Lenkbeschleunigung ist. Die Lenkbeschleunigung bestimmt sich hierbei aus einer Beschleunigung eines Rotors 18 des Servomotors, die z.B. aus Informationen eines nicht dargestellten Rotorlagesensors berechnet werden kann. Die Regeleinheit 13 reduziert hierbei das Unterstützungsmoment, falls der mittels des Lenkwinkelsensors 12 erfasste Lenkwinkel außerhalb eines vorbestimmten Lenkwinkelintervalls liegt. Hierbei wird die Reduktion des Unterstützungsmoments auch in Abhängigkeit des datentechnisch übertragenen Einfederweges x durchgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenksäule
- 2
- Getriebe
- 3
- Zahnstange
- 4
- Kugelgelenk
- 5
- Spurstange
- 6
- Kugelgelenk
- 7
- Radträger
- 8
- zentrale Längsachse der Zahnstange
- 9
- zentrale Längsachse der Spurstange
- 10
- Lenksystem
- 11
- Lenkrad
- 12
- Lenkwinkelsensor
- 13
- Regeleinheit
- 14
- Servomotor
- 16
- Fahrzeugkarosserie
- 17
- Stoßdämpfer
- 18
- Rotor
- α
- Spurstangenwinkel
