DE102012001553B4

DE102012001553B4 - Lenkvorrichtung und Verfahren zur Lenkung eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012001553B4
Application number: DE201210001553
Authority: DE
Inventors: Mathias Dauth
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: DE102012001553A1

Abstract

Lenkvorrichtung (1) für ein Fahrzeug, aufweisend ein Lenkrad (2) zur Vorgabe eines Soll-Lenkwinkels (8) und einen Hilfskraftmotor (3) zur Einstellung des Soll-Lenkwinkels (8) als Ist-Lenkwinkel (9) an mindestens einem Rad (4), wobei der Ist-Lenkwinkel (9) in Abhängigkeit vom Soll-Lenkwinkel (8) zyklisch variiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Lenkwinkel (9) zwischen einer Nullstellung (7) des Lenkrades (2) und einem Zwischenlenkwinkel zyklisch variiert wird, wobei der Zwischenlenkwinkel mit jedem Zyklus weiter von der Nullstellung (7) in Richtung Soll-Lenkwinkel (8) verschoben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit einer solchen Lenkvorrichtung sowie ein Verfahren zur Lenkung eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Diese auch als Servolenkung bezeichnete Lenkvorrichtung ist im Fahrzeugbau ein weit verbreiteter Standard. Die vom Fahrer am Lenkrad aufzubringende Kraft wird durch den Hilfskraftmotor, der beispielsweise elektromechanisch oder hydraulisch arbeitet, deutlich reduziert. Das Lenkrad kann dabei mit den radführenden Bauteilen mittels eines Lenkgetriebes direkt verbunden sein oder den Hilfskraftmotor allein durch elektronische Signale indirekt ansteuern („steer-by-wire”).
Bei zwei- oder mehrachsigen Fahrzeugen mit gelenkter Vorderachse laufen die Vorder- und Hinterräder auf zueinander versetzten Kurvenbahnen. So wird das kurveninnere Hinterrad immer näher am kurveninneren Fahrbahnrand entlanglaufen, als das kurveninnere Vorderrad. Der Fahrer muss für eine möglichst exakte Führung des kurveninneren Hinterrads am kurveninneren Fahrbahnrand ständige Lenkkorrekturen vornehmen, was in der Praxis mehr oder weniger gut gelingt.
Die gattungsbildende GB 2 344 326 A offenbart eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Lenkrad zur Vorgabe eines Soll-Lenkwinkels und einem Hilfskraftmotor zur Einstellung des Soll-Lenkwinkels als Ist-Lenkwinkel an mindestens einem Rad, wobei der Ist-Lenkwinkel in Abhängigkeit vom Soll-Lenkwinkel zyklisch variiert wird.
Weitere gattungsgemäße Lenkvorrichtungen und Verfahren zur Lenkung eines Fahrzeugs sind in den Druckschriften DE 10 2005 019 339 A1 , DE 10 2007 014 345 A1 und DE 199 23 012 A1 gezeigt. Zudem sei auf die DE 695 26 778 T2 und die DE 103 02 559 A1 verwiesen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Lenkvorrichtung und ein Verfahren zur Lenkung eines Fahrzeugs bereitzustellen, mit der sich das Fahrzeug exakter und mit weniger Lenkbewegungen möglichst nah an einem Fahrbahnrand führen lässt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 4 gelöst.
Ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ist in Patentanspruch 7 beansprucht.
Eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug hat ein Lenkrad zur Vorgabe eines Soll-Lenkwinkels und einen Hilfskraftmotor zur Einstellung des Soll-Lenkwinkels als Ist-Lenkwinkel an mindestens einem Rad, wobei der Ist-Lenkwinkel in Abhängigkeit vom Soll-Lenkwinkel zyklisch variiert wird und wobei der Ist-Lenkwinkel zwischen einer Nullstellung des Lenkrades und einem Zwischenlenkwinkel zyklisch variiert wird, wobei der Zwischenlenkwinkel mit jedem Zyklus weiter von der Nullstellung in Richtung Soll-Lenkwinkel verschoben wird.
Indem der Ist-Lenkwinkel in Abhängigkeit von dem am Lenkrad eingestellten Soll-Lenkwinkel zyklisch variiert wird, kann die ungelenkte Fahrzeugachse der gelenkten Fahrzeugachse wesentlich präziser nachgeführt werden. Die Lenkzyklen sind vorzugsweise so einzustellen, dass gelenkte und ungelenkte Fahrzeugachse dieselbe Kurvenbahn beschreiben. Wird ausgehend von der Nullstellung abwechselnd bis zu einem Zwischenlenkwinkel und wieder zur Nullstellung gelenkt, wobei der Zwischenlenkwinkel nach jedem Lenkzyklus weiter Richtung Soll-Lenkwinkel verschoben wird, kann ein besonders sanftes Einlenken in die Kurve realisiert werden. Dazu kann es nötig sein die Regelung des Hilfskraftmotors um Komponenten wie die Drehgeschwindigkeit des Rades, Querbeschleunigung des Fahrzeugs, Umgebungstemperatur oder die Lenkraddrehbeschleunigung zu erweitern. Zudem müssen die Lenkzyklen so schnell aufeinander folgen, dass keine störenden Aufbaubewegungen daraus resultieren.
In einer bevorzugten Ausführung der Lenkvorrichtung wird der Ist-Lenkwinkel nur bei zunehmendem Soll-Lenkwinkel zyklisch variiert. Beim Einlenken in eine Kurve hat das zyklische Lenken den größten Effekt, während beim Zurücklenken in die Nullstellung ein Ist-Lenkwinkel, der dem Soll-Lenkwinkel entspricht, anzustreben ist.
In einer bevorzugten Ausführung der Lenkvorrichtung werden die Zyklen von einem Aktuator ausgeführt, der auf ein radführendes Bauteil wirkt. Das radführende Bauteil kann beispielsweise als Spurstange ausgebildet sein. Der Aktuator führt die Lenkzyklen aus, während der separate Hilfskraftmotor den Ist-Lenkwinkel für alle Räder grob vorgibt. Durch diese Trennung der Aufgaben gelangen keine störenden Einflüsse an das Lenkrad.
Verfahren zur Lenkung eines Fahrzeugs, wobei in Abhängigkeit eines vorgebbaren Soll-Lenkwinkels ein Ist-Lenkwinkel einstellbar ist und wobei der Ist-Lenkwinkel in Abhängigkeit vom Soll-Lenkwinkel zyklisch variiert wird und wobei der Ist-Lenkwinkel zwischen einer Nullstellung und einem Zwischenlenkwinkel zyklisch variiert wird, wobei der Zwischenlenkwinkel mit jedem Zyklus weiter von der Nullstellung in Richtung Soll-Lenkwinkel verschoben wird.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird der Ist-Lenkwinkel nur bei zunehmendem Soll-Lenkwinkel zyklisch variiert.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens mitteln sich die Zyklen zur Erreichung einer aus dem Soll-Lenkwinkel ableitbaren Kurvenbahn aus. Aus dem Soll-Lenkwinkel wird eine ideale Kurvenbahn abgeleitet, woraufhin die Lenkzyklen so eingestellt werden, dass möglichst alle Fahrzeugachsen dieser Kurvenbahn folgen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Lenkvorrichtung;
2 ein Diagramm der Lenkzyklen.
Gemäß der 1 hat eine Lenkvorrichtung 1 ein Lenkrad 2, das ein Fahrer zur Wahl eines Soll-Lenkwinkels in beide Richtungen drehen kann. In der Nullstellung 7 stehen die gelenkten Räder 4 gerade. Der am Lenkrad 2 eingestellte Soll-Lenkwinkel wird von einer Steuereinrichtung 5 erfasst und zu einem Arbeitsbefehl für einen Hilfskraftmotor 3 transformiert, der einen Ist-Lenkwinkel an den Rädern 4 einstellen kann. An den Rädern 4, vorzugsweise an deren Spurstangen, sind eigene Aktuatoren 6 angeordnet, die eine zyklische Variation des Ist-Lenkwinkels in Abhängigkeit des Soll-Lenkwinkels erzeugen. Am Lenkrad 2 ist die zyklische Variation durch die Trennung von Hilfskraftmotor 3 und Aktuatoren 6 nicht spürbar.
Die 2 zeigt eine nicht von der vorliegenden Erfindung beanspruchte zyklische Variation des Ist-Lenkwinkels 9. Dieser pendelt sinusförmig zwischen Nullstellung 7 und Soll-Lenkwinkel 8. Im Mittel ergibt sich dadurch eine Kurvenbahn 10, der die Räder 4 folgen. Der zyklische Verlauf des Ist-Lenkwinkels 9 kann in Abhängigkeit von Raddrehzahl, Drehgeschwindigkeit des Lenkrades 2, etc. angepasst werden.
Bezugszeichenliste

1: Lenkvorrichtung
2: Lenkrad
3: Hilfskraftmotor
4: Rad
5: Steuereinrichtung
6: Aktuator
7: Nullstellung
8: Soll-Lenkwinkel
9: Ist-Lenkwinkel
10: Kurvenbahn

Claims

Lenkvorrichtung (1) für ein Fahrzeug, aufweisend ein Lenkrad (2) zur Vorgabe eines Soll-Lenkwinkels (8) und einen Hilfskraftmotor (3) zur Einstellung des Soll-Lenkwinkels (8) als Ist-Lenkwinkel (9) an mindestens einem Rad (4), wobei der Ist-Lenkwinkel (9) in Abhängigkeit vom Soll-Lenkwinkel (8) zyklisch variiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Lenkwinkel (9) zwischen einer Nullstellung (7) des Lenkrades (2) und einem Zwischenlenkwinkel zyklisch variiert wird, wobei der Zwischenlenkwinkel mit jedem Zyklus weiter von der Nullstellung (7) in Richtung Soll-Lenkwinkel (8) verschoben wird.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Lenkwinkel (9) nur bei zunehmendem Soll-Lenkwinkel (8) zyklisch variiert wird.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyklen von einem Aktuator (6) ausgeführt werden, der auf ein radführendes Bauteil wirkt.
Verfahren zur Lenkung eines Fahrzeugs, wobei in Abhängigkeit eines vorgebbaren Soll-Lenkwinkels (8) ein Ist-Lenkwinkel (9) einstellbar ist, wobei der Ist-Lenkwinkel (9) in Abhängigkeit vom Soll-Lenkwinkel (8) zyklisch variiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Lenkwinkel (9) zwischen einer Nullstellung (7) und einem Zwischenlenkwinkel zyklisch variiert wird, wobei der Zwischenlenkwinkel mit jedem Zyklus weiter von der Nullstellung (7) in Richtung Soll-Lenkwinkel (8) verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Lenkwinkel (9) nur bei zunehmendem Soll-Lenkwinkel (8) zyklisch variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zyklen zur Erreichung einer aus dem Soll-Lenkwinkel (8) ableitbaren Kurvenbahn (10) ausmitteln.
Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.