DE102010033616A1 - Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung - Google Patents

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Timo Dobberphul
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
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    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0463Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input

Abstract

Eine elektromechanische Lenkung eines Kraftfahrzeugs wird dahingehend betrieben, dass die Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit (vFZG) des Kraftfahrzeuges sowie eines an einer Lenkungshandhabe aufgebrachten fahrerseitigen Handmoments (MHand) eingestellt wird, wobei bei der Einstellung der Lenkkraftunterstützung (FLKU*) weiterhin der Lenkwinkel (φ) berücksichtigt wird. Dadurch ist es möglich, das Lenkgefühl sehr fein abzustimmen. Insbesondere können durch mechanische Komponenten der Lenkung und das Fahrwerk bedingte Inhomogenitäten kompensiert werden. Beispielsweise kann ein gleichmäßiges Lenkgefühl über den gesamten Lenkungshub eingestellt werden. Weiterhin wird eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Lenkung angegeben.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet elektromechanischer Lenkungen, bei denen eine Lenkkraftunterstützung durch einen Elektromotor bereitgestellt wird.
  • Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges sowie eines an einer Lenkungshandhabe aufgebrachten Handmoments eingestellt wird.
  • Aus der DE 10 2006 017 714 B4 ist ein Verfahren zur Einstellung der Lenkkraftunterstützung bekannt. Bei diesem Verfahren erfolgt eine kennlinien- oder kennfeldabhängige Einstellung eines seitens des Fahrers über ein Lenkrad aufzubringenden Handmoments. Die bei diesem Verfahren berücksichtigte Kennlinie bzw. das durch dieses Verfahren berücksichtigte Kennfeld dient dazu, temporär deutlich erhöhte oder deutlich abgesenkte Lenkmomente bereitzustellen, wobei die Phase ausgeprägter Veränderungen der Unterstützungscharakteristik zeitlich begrenzt ist und sich nach Ablauf dieser Phase eine weniger ausgeprägte Unterstützung ergibt. Durch dieses Konzept wird es möglich, bei einer entsprechenden Lenkung die Wahrnehmbarkeit einer fahrerseitig vorgenommenen Umschaltung aus einem Komfortbetriebsmodus in einen Sportbetriebsmodus zu verbessern und nach einer gewissen Zeit eine für den entsprechenden Modus passende, jedoch etwas weniger ausgeprägte Unterstützungsfunktion zu bieten.
  • Aus EP 1 481 876 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung der Lenkkraftunterstützung bei einem Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem die Einstellung eines Lenkhilfsmoments unter Berücksichtigung der momentanen Fahrgeschwindigkeit, des Lenkradeinschlagwinkels sowie des momentanen Betriebsumfelds des Fahrzeuges erfolgt. Bei Fahrten mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Lenkdynamik, z. B. bei Autobahnfahrten, ergeben sich relativ hohe erforderliche Handmomente am Lenkrad, wohingegen bei Lenkvorgängen bei niedriger Geschwindigkeit und großer Lenkdynamik fahrerseitig nur geringe Handmomente aufzubringen sind, so dass die Lenkung im letztgenannten Betriebszustand eine ausgeprägte Lenkkraftunterstützungsfunktion bietet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, durch welche es möglich wird, eine elektromechanische Lenkung derart zu betreiben, dass sich bei einem hiermit ausgestatteten Kraftfahrzeug bei Lenkoperationen, die sich über einen größeren Lenkwinkelbereich erstrecken, eine vom Fahrer als stimmig und hochkomfortabel wahrnehmbare Lenkcharakteristik ergibt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung eines Kraftfahrzeugs wird die Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges sowie eines an einer Lenkungshandhabe aufgebrachten fahrerseitigen Handmoments eingestellt, wobei bei der Einstellung der Lenkkraftunterstützung weiterhin der Lenkwinkel berücksichtigt wird.
  • Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, bei der Einstellung der Lenkkraftunterstützung bauartbedingten Eigenschaften der Lenkung und des Fahrwerks Rechnung zu tragen, ohne dass hierzu durch die entsprechenden mechanischen Komponenten begründete Schwankungen des Handmomentes als Regelabweichungen erfasst werden müssen. Der Regelungsbedarf reduziert sich damit im Wesentlichen auf die durch äußere dynamische Einflüsse begründeten Einwirkungen auf die Lenkung. Mit dem Lenkwinkel korrelierende Änderungen der erforderlichen Unterstützungskräfte können direkt anhand des momentanen Lenkwinkels berücksichtigt werden.
  • Hierdurch kann beispielsweise gewährleistet werden, dass der Fahrer bei gleich bleibender Winkelgeschwindigkeit die Lenkung von Endanschlag zu Endanschlag mit konstantem Handmoment durchlenken kann. Dies wäre ohne eine Berücksichtigung des Lenkwinkels bei der Einstellung der Lenkunterstützung nicht möglich. Sowohl seitens etwaiger Lenkwellengelenke verursachte Schwankungen bei dem erforderlichen Handmoment, als auch beispielsweise durch das Aufbäumen des Fahrzeuges verursachte Kraftbeiträge können hierbei derart kompensiert werden, dass sich dem Fahrer eine höchst ansprechende Lenkcharakteristik bietet.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
  • Vorzugsweise wird bei der Einstellung der Lenkkraftunterstützung der Lenkwinkel durch einen für den jeweiligen Lenkwinkel vorgegebenen spezifischen Übertragungsbeiwert berücksichtigt. Dies gestattet die Bestimmung der Lenkkraftunterstützung auf herkömmliche Weise aus dem Handmoment und der Fahrgeschwindigkeit, während durch die mechanischen Komponenten sowie das Fahrwerk bedingte lenkwinkelabhängige Einflüsse in einer separaten Größe berücksichtigt werden, mit welcher der zunächst ermittelte Wert der Lenkkraftunterstützung modifiziert wird.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Lenkkraftunterstützung in einem Schritt mittels einer am Fahrzeug vorgehaltenen Berechnungsvorschrift oder einem dreidimensionalen Kennfeld zu bestimmen, wobei jeweils das Handmoment, die Fahrgeschwindigkeit und der Lenkwinkel als Eingangsgrößen dienen.
  • Der Übertragungsbeiwert kann beispielsweise aus einem in der Steuereinrichtung hinterlegten Kennfeld oder über eine Kennlinie ausgelesen werden und ist so bestimmt, dass dieser einen der Lenkung aufgrund ihres mechanischen Aufbaus innewohnenden Zusammenhang zwischen den zur Einstellung eines Radeinschlages erforderlichen Kräften und dem momentanen Lenkwinkel abbildet.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Übertragungsbeiwert zur Kompensation der von den mechanischen Komponenten der Lenkung und dem Fahrwerk verursachten Ungleichförmigkeiten durch eine Kennlinie bereitgestellt. Diese Kennlinie kann in der Lenkung beispielsweise in einem EPROM der Steuereinrichtung hinterlegt sein. Es ist auch möglich, diese Kennlinie im Rahmen eines Teachmodus zu generieren oder sukzessive im Rahmen des Einsatzes eines entsprechenden Kraftfahrzeuges in das Steuersystem einzulesen. So ist es beispielsweise möglich, während der Durchführung von Lenkoperationen fortlaufend den Lenkmomentbedarf zu erfassen und dabei feststellbare direkte Zusammenhänge zwischen dem Lenkwinkel und dem zur Einstellung desselben erforderlichen Handmoments zu erfassen und über eine Kennlinie abzubilden. Diese Kennlinie kann bei weiteren Lenkoperationen berücksichtigt werden, so dass unter Rückgriff auf diese Kennlinie Einstellungen der Lenkkraftunterstützung bei niedrigeren Regelabweichungen des Handmomentes erreicht werden. Das erfindungsgemäße System kann so ausgelegt werden, dass langfristig auch alterungsbedingte Zuwächse des bei der Änderung eines Radeinschlags auftretenden Stellkraftbedarfs zumindest weitgehend kompensiert werden. Hierdurch wird es möglich, ein Lenksystem zu schaffen, bei welchem über einen großen Einsatzzeitraum eines entsprechenden Fahrzeuges hinweg sichergestellt ist, dass eine geforderte Lenkkraftunterstützung bei niedriger Regelabweichung erreicht wird.
  • Alternativ zur Berücksichtigung des Übertragungsbeiwerts in Form einer eindimensionalen Kennlinie ist es auch möglich, auf ein komplexeres Modell, insbesondere ein Kennfeld zurückzugreifen, aus welchem die für den momentanen Lenkradeinschlagwinkel passenden Übertragungsbeiwerte ausgelesen werden können. Über dieses Kennfeld können dann auch Einflüsse der momentanen Fahrgeschwindigkeit auf das Übertragungsverhalten erfasst, und bei der Einstellung der Lenkkraftunterstützung berücksichtigt werden.
  • Wie bereits angesprochen, können über die erfindungsgemäß berücksichtigte Kennlinie oder das Kennfeld Ungleichförmigkeiten durch Kardangelenke zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe kompensiert werden. Weiterhin können über die Kennlinie oder das Kennfeld Nichtlinearitäten bei Gegenkräften vom Fahrwerk kompensiert werden.
  • In besonders vorteilhafter Weise können durch die Kennlinie oder das Kennfeld Lenkkraftunterstützungswerte errechnet werden, die es ermöglichen, den bei Lenkoperationen in der Nähe des Endanschlages durch das Aufbäumen des Fahrzeuges ansteigenden Lenkkraftbedarf zu kompensieren.
  • Die Berücksichtigung des systembedingt mit dem momentanen Lenkwinkel korrelierenden Lenkkraftbedarfs kann auch unter Rückgriffnahme auf weitere Systemzustände wie z. B. die momentane Fahrgeschwindigkeit erfolgen. Hierzu kann beispielsweise die vorgenannte Kennlinie in Verbindung mit einem zusätzlichen und dabei geschwindigkeitsabhängigen Verstärkungsfaktor berücksichtigt werden. Weiterhin kann auch das Kennfeld so abgestimmt sein, dass auf Grundlage der hieraus entnehmbaren Werte Kräfte kompensiert werden, die sich aus den Eigenschaften der Lenkung ergeben und zudem noch von der momentanen Fahrgeschwindigkeit abhängen.
  • Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine elektromechanische Lenkung gemäß Patentanspruch 8 gelöst, welche besonders zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens geeignet ist und die dort genannten Vorteile bietet. Die erfindungsgemäße Lenkung umfasst ein Lenkgetriebe, einen Lenkhilfsmotor, der mit dem Lenkgetriebe gekoppelt ist, eine Lenkungshandhabe, über die fahrerseitig ein Handmoment einsteuerbar ist, eine Lenksäule, die die Lenkungshandhabe mit dem Lenkgetriebe koppelt, eine Sensoreinrichtung zur Erfassung des an der Lenkungshandhabe anliegenden Handmoments, und eine Steuereinrichtung zur Bereitstellung eines die Lenkkraftunterstützung repräsentierenden Stellsignals an den Lenkhilfsmotor in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit und des fahrerseitigen Handmoments. Die Lenkung zeichnet sich dadurch aus, dass für die Bestimmung des die Lenkkraftunterstützung repräsentierenden Stellsignals in der Steuereinrichtung ferner der Lenkwinkel berücksichtigt wird.
  • Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Lenkgefühl über den gesamten Lenkungshub. Lenkwinkelabhängige Störungen durch die mechanischen Komponenten der Lenkung sowie das Fahrwerk können recht einfach kompensiert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Lenkung weist die Steuereinrichtung erste Mittel zur Vorgabe einer Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit und des fahrerseitigen Handmoments sowie weiterhin zweite Mittel zur Vorgabe eines spezifischen Übertragungsbeiwerts in Abhängigkeit des Lenkwinkels auf, wobei der spezifische Übertragungsbeiwert einen der Lenkung immanenten Zusammenhang zwischen den zur Einstellung eines Radeinschlags erforderlichen Kräften mit dem momentanen Lenkwinkel abbildet und das Stellsignal durch Modifikation der aus den ersten Mitteln gewonnenen Lenkkraftunterstützung mittels des spezifischen Übertragungsbeiwerts der zweiten Mittel gebildet ist. Dies gestattet eine einfache und effiziente Bestimmung des Stellsignals für den Lenkhilfsmotor.
  • Vorzugsweise weisen die zweiten Mittel zur Vorgabe eines spezifischen Übertragungsbeiwerts ferner die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit als Eingangsgröße auf. Die ermöglicht eine noch genauere Abbildung bzw. Kompensation der lenkwinkelabhängigen Störungen und erweitert die Abstimmungsmöglichkeiten in Bezug auf die Lenkkraftunterstützung.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
  • 1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit vom Lenkwinkel modifiziert wird;
  • 2 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit vom Lenkwinkel und der momentanen Fahrgeschwindigkeit modifiziert wird;
  • 3 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit vom Handmoment, Lenkwinkel und der momentanen Fahrgeschwindigkeit bestimmt wird;
  • 4 eine schematische Darstellung einer elektromechanischen Lenkung nach der Erfindung.
  • Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine elektromechanische Lenkung eines Kraftfahrzeugs. Die umfasst ein Lenkgetriebe 1 mit einer Zahnstange, welche über Spurstangen mit den Radträgern einer gelenkten Fahrzeugachse gekoppelt ist, um einen fahrerseitigen Lenkbefehl an den Fahrzeugrädern 8 zur Wirkung zu bringen.
  • Die Lenkung umfasst ferner einen Lenkhilfsmotor 2, der mit dem Lenkgetriebe 1 gekoppelt ist, um den Fahrer beim Lenken zu Unterstützen.
  • Die Lenkunterstützung erfolgt unter anderem in Abhängigkeit eines fahrerseitig an einer Lenkungshandhabe 3 aufgebrachten Handmoments MHand. Die Lenkungshandhabe 3 ist beispielsweise ein Lenkrad und über eine Lenksäule 4 mit dem Lenkgetriebe 1 gekoppelt.
  • Das vom Fahrer eingesteuerte Handmoment MHand wird mittels einer Sensoreinrichtung 9 erfasst.
  • Weiterhin ist eine Steuereinrichtung 5 vorgesehen, welche ein Stellsignal s für den Lenkhilfsmotor 2 bereitstellt. Erfindungsgemäß liegen an der Steuereinrichtung 5 als Eingangsgrößen Signale bezüglich der momentanen Fahrgeschwindigkeit vFZG, des fahrerseitigen Handmoments MHand und des Lenkwinkels φ an. Auf der Grundlage dieser drei Eingangsgrößen wird mittels in der Steuereinrichtung 5 vorgehaltener Algorithmen und/oder Kennfelder die Lenkkraftunterstützung FLKU* bzw. ein diese repräsentierendes Stellsignal generiert. Letzteres wird dem Lenkhilfsmotor 2 übermittelt.
  • Die Lenkkraftunterstützung FLKU* ist vorliegend als der Lenkunterstützungsanteil der zu stellenden Zahnstangenkraft zu verstehen. Dieser können gegebenenfalls weitere Kräfte anderer Funktionalitäten hinzuaddiert werden, um so die Zahnstangensollkraft zu erhalten.
  • Zur Bestimmung der Lenkkraftunterstützung FLKU* weist die Steuereinrichtung 5 erste Mittel 6 zur Vorgabe einer Lenkkraftunterstützung FLKU in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit vFZG und des fahrerseitigen Handmoments MHand auf. Ferner weist diese zweite Mittel 7 zur Vorgabe eines spezifischen Übertragungsbeiwerts g in Abhängigkeit des Lenkwinkels φ auf. Dabei bildet der spezifische Übertragungsbeiwert g einen der Lenkung immanenten Zusammenhang zwischen den zur Einstellung eines Radeinschlags erforderlichen Kräften mit dem momentanen Lenkwinkel ab, um eine Kompensation von Inhomogenitäten der Übertragungseigenschaften zu kompensieren. Beide Größen FLKU und g werden vorliegend multipliziert, um eine modifizierte der Lenkkraftunterstützung FLKU* zu erhalten, welche die entscheidende Größe für die Ansteuerung des Lenkhilfsmotors 2 darstellt.
  • In einer ersten Variante wird der Übertragungsbeiwert g als Funktion des Lenkwinkels, d. h. als eindimensionale Kennlinie vorgehalten. In einer zweiten Variante ist der Übertragungsbeiwert g in Abhängigkeit zweier Eingangsgrößen, nämlich in Abhängigkeit des Lenkwinkels und der momentanen Fahrgeschwindigkeit vFZG bestimmt, beispielsweise durch ein Kennfeld oder eine mathematische Funktion. Die entsprechenden Verfahren zur Einstellung der Lenkkraftunterstützung FLKU* werden nachfolgend anhand der 1 und 2 näher erläutert.
  • In 1 ist in Form eines Blockdiagramms die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung bzw. Abstimmung der Lenkkraftunterstützung dargestellt. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine zur Lenkunterstützung vorgesehene Lenkkraft FLKU durch ein zwei-dimensionales Kennfeld ermittelt. Die Lenkkraft FLKU ist dabei abhängig von der Fahrgeschwindigkeit vFZG und dem Handmoment MHand (Fahrerwunsch).
  • Die zunächst ermittelte Lenkkraft FLKU wird erfindungsgemäß unter Berücksichtigung einer Kennlinie g (φ) modifiziert, wobei diese Kennlinie eine Korrelation zwischen dem Lenkwinkel und dem durch die Lenkmechanik bedingten Lenkkraftunterstützungsbedarf beschreibt. Durch dieses Konzept wird es möglich, lenkwinkelabhängige Einflüsse, z. B. vom Fahrwerk (Heben und Senken des Vorderwagens) oder der Koppelungsmechanik zwischen Lenkungshandhabe 3 bzw. Lenkrad und Lenkgetriebe 1 zu berücksichtigen. Daher unterliegt das Handmoment, welches der Fahrer an der Lenkungshandhabe 3 aufbringen muss, um eine Lenkbewegung zu vollbringen, deutlich geringeren Schwankungen (Regelabweichungen) als bei herkömmlichen Lenkungen.
  • Gegebenenfalls gewünschte Rückstelleffekte können bei dem erfindungsgemäßen Konzept weiterhin realisiert und unter geringen Schwankungen auf einem gewünschten Niveau gehalten werden. Durch das erfindungemäße Konzept wird erreicht, dass der Fahrer eines mit einer erfindungsgemäßen Lenkung ausgestatteten Fahrzeuges bei gleichbleibender Lenkgeschwindigkeit das Lenkrad von Endanschlag zu Endanschlag, mit einem konstanten Handmoment durchlenken kann.
  • Durch das erfindungsgemäße Konzept können insbesondere folgende Phänomene kompensiert werden:
    • – Ausgleich von Ungleichförmigkeiten aufgrund von Kardangelenken zwischen Lenkungshandhabe 3 und Lenkgetriebe 1,
    • – Ausgleich von Nichtlinearitäten bei Gegenkräften vom Fahrwerk, und
    • – Ausgleich von Kräften bedingt durch das Aufbäumen des Fahrzeugs in Endanschlagsnähe.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich gezielt ein gewünschtes Lenkgefühl in Abhängigkeit vom momentanen Lenkwinkel φ erzeugen, um zum Beispiel einen gezielten Kraftanstieg in Endanschlagsrichtung mit Ausgleich des hier angedeuteten kardanischen Fehlers zu erzeugen.
  • In 2 ist eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, die eine Erweiterung der Abstimmungsmöglichkeiten der Lenkwinkelgeschwindigkeit bei entsprechender Fahrgeschwindigkeit auszuprägen oder zu unterdrücken.
  • Hierzu wird, wie bei der ersten Variante zuerst die erforderliche Lenkkraft FLKU auf der Grundlage einer die Fahrgeschwindigkeit VFZG das Handmoment MHand als Eingansgrößen verwendeten Berechnungsvorschrift oder eines Kennfeldes bestimmt und anschließend wiederum durch einen Übertragungsbeiwert g modifiziert. Im Unterschied zu der ersten Variante wird der Beiwert g mittels einer Berechnungsvorschrift oder einem Kennfeld bestimmt, die bzw. das den Lenkwinkel φ und die Fahrgeschwindigkeit vFZG als Eingangsgrößen verwendet. Während die erste Variante auf lediglich einer Eingangsgröße basiert, verwendet die zweite Variante zwei Eingangsgrößen. Es ist jedoch auch denkbar, weitere Fahrzeugbetriebsparameter in die Bestimmung des Übertragungsbeiwerts einzubeziehen.
  • Bei dem in 2 dargestellten Beispiel wird die zunächst ermittelte Lenkkraft FLKU unter Berücksichtigung eines zweidimensionalen Kennfeldes g (φ, vFZG) modifiziert. Bei diesem Verfahren φ repräsentiert das Kennfeld die Abhängigkeit der Lenkkraftunterstützung vom Lenkwinkel und der Fahrgeschwindigkeit vFZG. Durch dieses Kennfeld wird es möglich, auch geschwindigkeitsabhängige Einflüsse auf die Abhängigkeit der Lenkkraftunterstützung vom Lenkwinkel φ zu berücksichtigen. Eine analoge Erweiterung ist auch durch ein 2-dimensionales Kennfeld mit Lenkwinkel und Handmoment möglich.
  • Das Kennfeld des Übertragungsbeiwerts g (φ, vFZG) repräsentiert eine Größe, durch welche lenkwinkelabhängige Inhomogenitäten der Übertragungseigenschaften der mechanischen Komponenten der Lenkung und des Fahrwerks fahrgeschwindigkeitsabhängig kompensiert werden. Insbesondere können seitens der Lenkwellenmechanik verursachte Kardangelenkeinflüsse als auch durch Anhebung des Fahrzeuges generierte Gegenkräfte unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit vFZG kompensiert werden.
  • In dem gezeigten Blockdiagramm entspricht die Ausgangsgröße FLKU* wiederum dem Lenkunterstützungsanteil der zu stellenden Zahnstangenkraft. Dieser werden weitere Kräfte anderer Funktionalitäten hinzuaddiert, um so die Zahnstangensollkraft zu erhalten.
  • 3 zeigt eine dritte Verfahrensvariante, bei der die Lenkkraftunterstützung FLKU* bzw. das entsprechende Stellsignal s für den Lenkhilfsmotor durch eine einheitliche dreidimensionale Berechnungsvorschrift oder ein entsprechendes Kennfeld bereitgestellt wird. Als Eingangsgrößen dienen in diesem Fall die Fahrgeschwindigkeit vFZG des Kraftfahrzeuges, das an der Lenkungshandhabe 3 aufgebrachte fahrerseitige Handmoments MHand und der Lenkwinkel (φ). Die Bestimmung der Lenkkraftunterstützung FLKU* erfolgt in diesem Fall ohne die Zwischenschritte der Bestimmung einer Basis-Lenkunterstützungskraft FLKU und Modifikation mit einem Übertragungsbeiwert g. Vielmehr ist die Modifikation zur Kompensation der oben beschriebenen Störeinflüsse in diesem Fall bereits in die Berechnungsvorschrift bzw. ein entsprechendes dreidimensionales Kennfeld implementiert.
  • Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, das Lenkgefühl einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung feiner abzustimmen.
  • Hierdurch kann beispielsweise ein gleichmäßiges Lenkgefühl über den gesamten Lenkungshub eingestellt werden.
  • Beispielsweise ist eine Abstimmung dahingehend möglich, dass sich bei kontinuierlicher Lenkoperation die Lenkungshandhabe von Endanschlag zu Endanschlag mit hoher Gleichförmigkeit durchlenken lässt.
  • Es ist jedoch auch möglich, andere Charakteristiken zu realisieren, wobei insbesondere durch einen Übertragungsbeiwert auf sehr einfache Art und Weise eine Basisgröße für die zu stellende Lenkkraftunterstützung modifiziert werden kann.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie verschiedener Varianten näher erläutert. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Ansprüche definierten Ausgestaltungen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Lenkgetriebe
    2
    Lenkhilfsmotor
    3
    Lenkungshandhabe
    4
    Lenksäule
    5
    Steuereinrichtung
    6
    erste Mittel zur Vorgabe einer Lenkkraftunterstützung FLKU
    7
    zweite Mittel zur Vorgabe eines spezifischen Übertragungsbeiwerts g
    8
    Fahrzeugrad
    9
    Sensoreinrichtung
    FLKU
    Lenkkraftunterstützung allein aus Fahrgeschwindigkeit vFZG und Handmoment MHand
    FLKU*
    Lenkkraftunterstützung
    g
    Übertragungsbeiwert
    MHand
    Handmoment
    s
    Stellsignal
    vFZG
    Fahrgeschwindigkeit
    φ
    Lenkwinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006017714 B4 [0003]
    • EP 1481876 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit (vFZG) des Kraftfahrzeuges sowie eines an einer Lenkungshandhabe aufgebrachten fahrerseitigen Handmoments (MHand) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Einstellung der Lenkkraftunterstützung (FLKU*) weiterhin der Lenkwinkel (φ) berücksichtigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Einstellung der Lenkkraftunterstützung (FLKU*) der Lenkwinkel (φ) durch einen für den jeweiligen Lenkwinkel (φ) vorgegebenen spezifischen Übertragungsbeiwert (g) berücksichtigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Übertragungsbeiwert (g) ein der Lenkung immanentes mechanisches Übertragungsverhalten in Abhängigkeit des Lenkwinkels (φ) abbildet.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Übertragungsbeiwert (g) in Abhängigkeit des Lenkwinkels (φ) und der momentanen Fahrgeschwindigkeit (vFZG) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Übertragungsbeiwert (g) derart vorgegeben ist, dass auf dessen Grundlage Ungleichförmigkeiten im Bereich der Lenkwellenmechanik, insbesondere durch Kardangelenke zwischen der Lenkungshandhabe und einem Lenkgetriebe kompensiert werden.
  6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Übertragungsbeiwert (g) derart vorgegeben ist, dass Nichtlinearitäten bei Gegenkräften vom Fahrwerk kompensiert werden.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Übertragungsbeiwert (g) derart vorgegeben ist, dass Kräfte kompensiert werden, die sich bei Lenkoperationen im Bereich eines Endanschlags bei Aufbäumen des Kraftfahrzeugs ergeben.
  8. Elektromechanische Lenkung, umfassend: – ein Lenkgetriebe (1), – einen Lehkhilfsmotor (2), der mit dem Lenkgetriebe (1) gekoppelt ist, – eine Lenkungshandhabe (3), über die fahrerseitig ein Handmoment (MHand) einsteuerbar ist, – eine Lenksäule (4), die die Lenkungshandhabe (3) mit dem Lenkgetriebe (1) koppelt, – eine Sensoreinrichtung (9) zur Erfassung des an Lenkungshandhabe (3) anliegenden Handmoments (MHand), – eine Steuereinrichtung (5) zur Bereitstellung eines die Lenkkraftunterstützung repräsentierenden Stellsignals (s) an den Lenkhilfsmotor (2) in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit (vFZG) und des Handmoments (MHand), dadurch gekennzeichnet, dass – für die Bestimmung des die Lenkkraftunterstützung (FLKU*) repräsentierenden Stellsignals (s) in der Steuereinrichtung (5) ferner der Lenkwinkel (φ) berücksichtigt wird.
  9. Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) erste Mittel (6) zur Vorgabe einer Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit (vFZG) und des fahrerseitigen Handmoments (MHand) sowie zweite Mittel (7) zur Vorgabe eines spezifischen Übertragungsbeiwerts (g) in Abhängigkeit des Lenkwinkels (φ) umfasst, wobei der spezifische Übertragungsbeiwert (g) einen der Lenkung immanenten Zusammenhang zwischen den zur Einstellung eines Radeinschlags erforderlichen Kräften mit dem momentanen Lenkwinkel abbildet und das Stellsignal (s) durch Modifikation der aus den ersten Mitteln (6) gewonnenen Lenkkraftunterstützung mittels des spezifischen Übertragungsbeiwerts (g) der zweiten Mittel (7) gebildet ist.
  10. Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (7) zur Vorgabe eines spezifischen Übertragungsbeiwerts (g) ferner die momentane Fahrgeschwindigkeit (vFZG) als Eingangsgröße aufweisen.
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