-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Soll-Lenkmoments für ein Lenkmittel einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Lenkvorrichtungen für Fahrzeuge insbesondere für Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt. Ebenso bekannt ist es, dass ein Soll-Lenkmoment für ein Lenkmittel der Lenkvorrichtung vorgegeben werden kann. Auch die Ermittlung eines Fahrermoments ist bekannt.
-
Aus der
DE 10 2009 000 638 A1 ist bekannt, dass das Soll-Lenkmoment in Abhängigkeit von Einzelkomponenten gebildet wird.
-
Aus der
DE 10 2009 000 165 A1 ist die Ermittlung des Fahrermoments bekannt, das aus einem Drehstabmoment berechnet wird, indem die Einflüsse des Lenkrads kompensiert werden.
-
Das gemessene Ist-Lenkmoment bzw. Drehstabmoment setzt sich aus dem vom Fahrzeugführer auf das Lenkrad aufgebrachte Moment, also dem Fahrermoment, dem Reibmoment oberhalb des Drehstabes und dem sich aus der Lenkradträgheit und der Lenksäulenträgheit ergebenden Trägheitsmoment zusammen. Bei dynamischen Lenkvorgängen und einer hohen Lenkradträgheit werden am Drehstab auch bei freiem Lenkrad hohe Momente eingeprägt. Dies hat zur Folge, dass besonders bei dynamischen Lenkvorgängen anhand des Drehstabmoments und des Lenkradwinkels nicht mehr zwischen einem geführten und einem nicht geführten, d.h. freiem Lenkrad unterschieden werden kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zu schaffen, bei der Berechnung des Soll-Lenkmomentes zwischen geführtem und nicht geführtem Lenkrad unterscheiden zu können.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung eines Soll-Lenkmoments für ein Lenkmittel einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale befinden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig seien können, ohne dass nochmals explizit hierauf hingewiesen wird.
-
Für die Generierung eines Soll-Lenkmoments ist es vorteilhaft, zwischen einem geführten und einem nicht geführten Lenkmittel zu unterscheiden, um das Lenkgefühl bei geführtem Lenkmittel und das Rückstellverhalten bei freiem Lenkmittel optimal vorzugeben. Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass durch die Ermittlung des Soll-Lenkmoments in Abhängigkeit von dem Fahrermoment eine Reaktionszeit verkürzt werden kann. Insbesondere bei dynamischen Lenkvorgängen ermöglicht die beanspruchte Erfindung, dass sich ein verbessertes Lenkverhalten bei freiem Lenkrad ergibt und sich ein besseres Lenkgefühl für den Fahrzeugführer einstellt.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Fahrermoment einer Funktion für den aktiven Rücklauf des Lenkmittels in die Geradeausstellung zugeführt. Die Funktion für den aktiven Rücklauf beeinflusst das Soll-Lenkmoment in Abhängigkeit von dem Fahrermoment. Da mittels des Fahrermoments der Übergang vom geführten Lenkrad zum freien Lenkrad insbesondere bei dynamischen Lenkvorgängen schnell erkannt werden kann, kann früh auf die aktive Rückstellung des freien Lenkmittels in die Geradeausstellung übergegangen werden, wodurch sich ein verbessertes Rücklaufverhalten des Lenkmittels ergibt. Des Weiteren kann durch die Berücksichtigung des Fahrermomentes der Einfluss der aktiven Rücklauffunktion auf das Lenkgefühl bzw. Soll-Lenkmoment für die meisten aktiv geführten Lenkvorgänge deutlich reduziert oder ganz vermieden werden. Dadurch wird für das aktive Lenken durch den Fahrzeugführer das Lenkgefühl deutlich verbessert.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Fahrermoment einer Funktion für die aktive Dämpfung des Lenkmittels zugeführt. Die Funktion für die aktive Dämpfung des Lenkmittels beeinflusst das Soll-Lenkmoment in Abhängigkeit von dem Fahrermoment. Die aktive Dämpfung kann beispielsweise frühzeitig eingeschaltet oder deren Einfluss auf das Soll-Lenkmoment erhöht werden, wenn erkannt wird, dass das Lenkrad nicht vom Fahrzeugführer geführt wird. Dadurch wird erreicht, dass die für ein gewünschtes Rückstellverhalten des freien Lenkmittels benötigte hohe Dämpfung appliziert und gestellt werden kann, diese hohe Dämpfung sich aber bei geführtem Lenkmittel nicht störend auf das Lenkgefühl auswirkt. Hierdurch verbessert sich das Lenkgefühl deutlich.
-
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es werden für funktionsäquivalente Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
-
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
-
1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug;
-
2 ein schematisches Blockdiagramm mit einer Applikationsfunktion; und
-
3 ein schematisches Zeitdiagramm mit einem Verlauf eines Fahrermoments und mit einem Verlauf eines Ist-Lenkmoments.
-
In 1 ist ein Lenksystem 1 eines Fahrzeugs dargestellt, das eine Lenkvorrichtung 2 und ein Steuergerät 3 umfasst. In dem Steuergerät 3 ist ein Mikroprozessor 4 angeordnet, der über eine Datenleitung, beispielsweise ein Bussystem, mit einem Speichermedium 5 verbunden ist. In dem Speichermedium 5 sind Speicherbereiche ausgebildet, in denen Funktionsmittel zu Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise in Form eines Computerprogramms, abgespeichert sind. In dem Speichermedium 5 können ferner eine Vielzahl von weiteren Daten, beispielsweise Parameter oder Kennfelder, abgespeichert sein.
-
Über eine Signalleitung 6 ist das Steuergerät 3 mit einem Momentensteller verbunden, der beispielsweise als Elektromotor 7 ausgebildet ist, so dass eine Steuerung des Elektromotors 7 durch das Steuergerät 3 ermöglicht wird. Der Elektromotor 7 wirkt über ein Getriebe 8 auf einen Drehstab 9. An dem Drehstab 9 ist ein Lenkmittel, beispielsweise ein Lenkrad 10 angeordnet. Der Elektromotor 7 weist einen Rotor 15 auf.
-
Die Lenkvorrichtung 2 weist ferner ein Lenkgetriebe 11 auf, das als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildet ist. Das Lenkgetriebe 11 ist über ein Ritzel 12a und eine Zahnstange 12b auf jeder Fahrzeugseite mit einem Lenkgestänge 13, das jeweils mit einem Rad 14 zusammenwirkt, verbunden.
-
Ein Lenkmomentsensor 16 ist über eine Datenleitung 17 mit dem Steuergerät 3 verbunden und ermöglicht das Erfassen eines aktuellen Drehstabmoments. Die Datenleitungen 6, 17 können in vielfältig bekannter Weise ausgeführt sein. Vorzugsweise wird ein Bussystem zur Kommunikation zwischen dem Steuergerät 3 und Sensoren beziehungsweise Aktoren eingesetzt.
-
Die nachstehend beschriebenen Verfahren können als Computerprogramm für ein digitales Rechengerät, insbesondere den Mikroprozessor 4, ausgeführt werden. Das digitale Rechengerät ist dazu geeignet, die nachstehend beschriebenen Verfahren als Computerprogramm auszuführen. Das in 1 gezeigte Lenksystem 1 ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und umfasst das Steuergerät 3. Das Steuergerät 3 umfasst das Speichermedium 5, auf dem das Computerprogramm abgespeichert ist.
-
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild 18 mit einer Applikationsfunktion 20. Die Applikationsfunktion 20 erzeugt ein Soll-Lenkmoment torTBsoll, das mittels des Steuergeräts 3 durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 7 zur Aufbringung des gewünschten Soll-Lenkmoments torTBsoll am Drehstab 9 eingestellt wird. In einer alternativen Ausführung wird durch die Applikationsfunktion 20 lediglich ein Momententeil des Soll-Lenkmoments torTBsoll erzeugt.
-
Der Applikationsfunktion 20 wird ein Fahrermoment torLR zugeführt. Das Fahrermoment torLR wird anhand der nachfolgenden Gleichung 1 ermittelt. Gemäß der Gleichung 1 wird ein Produkt aus einer Lenkradbeschleunigung ∂ .. und einer Lenkradträgheit inertLR von einem Ist-Lenkmoment torTBist subtrahiert. torLR = torTBist – ∂ ..·inertLR (1)
-
Das Ist-Lenkmoment torTBist kann beispielsweise mit dem Lenkmomentsensor 16 ermittelt werden und wird allgemein auch als Drehstabmoment bezeichnet. Die Lenkradbeschleunigung ∂ .. wird aus einem Lenkradwinkel ∂ ermittelt, der mit dem Lenkmomentsensor 16 oder einem anderen geeigneten, in der 1 nicht dargestellten Sensor an dem Drehstab 9 ermittelt wird. Damit ermittelt die Applikationsfunktion 20 das Soll-Lenkmoment torTBsoll in Abhängigkeit von dem Fahrermoment torLR. Selbstverständlich kann das Fahrermoment torLR auch auf jede andere Art und Weise von dem Steuergerät 3 ermittelt werden oder kann beispielsweise auch von einem entsprechend ausgeführten Sensor gemessen und dem Steuergerät 3 zugeführt werden.
-
In einer Ausführungsform ist die Applikationsfunktion 20 eine Funktion für den aktiven Rücklauf des Lenkmittels in eine Geradeausstellung des Lenkmittels. Hierbei beeinflusst die Funktion für den aktiven Rücklauf das Soll-Lenkmoment torTBsoll in Abhängigkeit von dem Fahrermoment torLR. Die Funktion für den aktiven Rücklauf erzeugt das Soll-Lenkmoment torTBsoll in Richtung der Geradeausstellung des Lenkmittels, so dass eine Lenkradgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel ∂ und einer Fahrzeugsgeschwindigkeit geregelt wird. Wird beispielsweise das Loslassen des Lenkrads 10 durch die Beobachtung des Fahrermoments torLR ermittelt, so kann die Funktion für den aktiven Rücklauf aktiviert werden. Der Zeitpunkt des Erkennens des Loslassens des Lenkrads 10 kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass das Fahrermoment torLR einen Losslass-Schwellwert unterschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann die Funktion für den aktiven Rücklauf das Soll-Lenkmoment torTBsoll mittels einer zu 3 näher erläuterten Kennlinie ermitteln.
-
In einer weiteren Ausführung ist die Applikationsfunktion 20 eine Funktion für die aktive Dämpfung des Lenkmittels 10. Hierbei wird das Fahrermoment torLR der Funktion für die aktive Dämpfung des Lenkmittels zugeführt. Die Funktion für die aktive Dämpfung des Lenkmittels beeinflusst das Soll-Lenkmoment torTBsoll in Abhängigkeit von dem Fahrermoment torLR. Durch die Funktion für die aktive Dämpfung wird es beispielsweise ermöglicht, bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer hohen Lenkradgeschwindigkeit ein hohes Dämpfungsmoment entgegen der Richtung der Lenkgeschwindigkeit vorgeben zu können, um die Gefahr eines Überschwingens des Lenkrades zu verringern. Das Dämpfungsmoment ist ein Teilmoment des Soll-Lenkmoments torTBsoll. Durch das Erkennen eines Loslassens des Lenkrads 10 durch den Fahrzeugführer in Abhängigkeit von dem Fahrermoment torLR kann in diesem Fall die Funktion für die aktive Dämpfung aktiviert werden und das Soll-Lenkmoment torTBsoll umgehend mit einem hohen Dämpfungsmoment beaufschlagt werden. Dadurch kann ein Überschwingen des Lenkrads 10 deutlich reduziert oder verhindert werden. Die Funktion für die aktive Dämpfung beaufschlagt damit das Soll-Lenkmoment torTBsoll bei einem niedrigen Fahrermoment torLR mit einem höheren Dämpfungsmoment entgegen der Richtung der Lenkgeschwindigkeit als bei einem hohen Fahrermoment torLR. Selbstverständlich kann die Funktion für die aktive Dämpfung neben der vorstehend erläuterten Funktion für den aktiven Rücklauf vorhanden sein und beispielsweise parallel ausgeführt werden.
-
Die Funktion für die aktive Dämpfung beeinflusst somit bei einem niedrigen Fahrermoment torLR das Soll-Lenkmoment torTBsoll stärker als bei einem hohen Fahrermoment torLR und zwar in der Hinsicht, als dass bei dem niedrigen Fahrermoment torLR das Soll-Lenkmoment torTBsoll ein hohes Dämpfungsmoment entgegen der Richtung der Lenkgeschwindigkeit umfasst und bei dem hohen Fahrermoment torLR das Soll-Lenkmoment torTBsoll ein niedriges Dämpfungsmoment entgegen der Richtung der Lenkgeschwindigkeit umfasst. Beispielsweise wird das Dämpfungsmoment als Teil des Soll-Lenkmoments torTBsoll bei Vorliegen des hohen Fahrermoments torLR durch die näher zu 3 erläuterte Kennlinie kleiner bestimmt als bei Vorliegen des niedrigen Fahrermoments torLR.
-
3 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm 30 mit einem beispielhaften Verlauf des Fahrermoments torLR und mit einem beispielhaften Verlauf des Ist-Lenkmoment torTBist. Das Zeitdiagramm 30 umfasst eine waagrechte Zeitachse t und eine vertikale Momentenachse tor. Entlang der Zeitachse t sind Zeitpunkte t0, t1, tA, t2, t3 und tB aufgetragen. Entlang der Momentenachse tor sind ein erster Schwellwert –L, der Nulldurchgang 0 und ein zweiter Schwellwert +L aufgetragen. Der Nulldurchgang 0 entspricht im Wesentlichen keiner Momentbeaufschlagung des Lenkrads 10.
-
Vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 wird das Lenkrad 10 vom Fahrzeugführer geführt. Ausgehend vom Zeitpunkt t0 verlaufen das Fahrermoment torLR sowie das Ist-Lenkmoment torTBist in einem Bereich um den Nulldurchgang 0 und beginnen dann über den zweiten Schwellwert +L zu steigen.
-
Zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 ist das Lenkrad 10 frei und wird nicht von dem Fahrzeugführer geführt. Das Fahrermoment torLR sinkt ausgehend vom Zeitpunkt t1 und unterschreitet den zweiten Schwellwert +L zum Zeitpunkt tA von oben nach unten. Das Ist-Lenkmoment torTBist unterschreitet den zweiten Schwellwert +L von oben nach unten zu einem späteren Zeitpunkt als der Zeitpunkt tA. Das Ist-Lenkmoment torTBist kehrt zwar zum Nulldurchgang 0 zurück, weist jedoch in Richtung des Zeitpunkts t2 wesentlich größere Überschwinger auf als das Fahrermoment torLR.
-
Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird das Lenkrad 10 vom Fahrzeugführer geführt. Das Fahrermoment torLR sowie das Ist-Lenkmoment torTBist befinden sich im Bereich des Nulldurchgangs 0 und fallen dann nach unten ab unter den ersten Schwellwert –L.
-
Nach dem Zeitpunkt t3 wird das Lenkrad 10 nicht vom Fahrzeugführer geführt und befindet sich damit in seinem freien Zustand. Ausgehend vom Zeitpunkt t3 steigt das Fahrermoment torLR an und überschreitet den ersten Schwellwert –L zum Zeitpunkt tB, um danach Werte im Bereich des Nulldurchgangs aufzuweisen. Ausgehend vom Zeitpunkt t3 überschreitet das Ist-Lenkmoment torTBist den ersten Schwellwert –L zu einem späteren Zeitpunkt als zum Zeitpunkt tB und weist danach Überschwinger um den Nulldurchgang 0 auf, die größer sind als die des Fahrermoments torLR. Ein erster Zustand, in dem der Fahrzeugführer das Lenkrad 10 führt, ist mit einem hohen Fahrermoment torLR verknüpft. Ein zweiter Zustand, in dem der Fahrzeugführer das Lenkrad 10 nicht führt, ist mit einem niedrigen Fahrermoment torLR verknüpft ist. Vorstehende Verknüpfungen können beispielsweise mittels der Kennlinie realisiert sein. Die Kennlinie ordnet dem ermittelten Fahrermoment torLR im Wesentlichen eindeutig eine Wahrscheinlichkeit zu, die das Vorliegen einer Führung des Lenkrads 10 durch den Fahrzeugführer beschreibt. Die Kennlinie bildet das Fahrermoment torLR somit auf die Wahrscheinlichkeit für ein nicht geführtes oder geführtes Lenkrad 10 ab. In Abhängigkeit von dieser Wahrscheinlichkeit kann das Soll-Lenkmoment torTBsoll oder zumindest ein Anteil des Soll-Lenkmoments torTBsoll ermittelt werden.
-
In einer Ausführungsform kann der zweite Zustand des Lenkrads 10, in dem das Lenkrad 10 von dem Fahrzeugführer des Fahrzeugs nicht geführt wird, dann erkannt werden, wenn der Betrag des Fahrermoments torLR den Schwellwert L unterschreitet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009000638 A1 [0003]
- DE 102009000165 A1 [0004]
