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Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Hilfskraftlenkung mit einem elektrischen Antriebsmittel nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4.
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Die
EP 0 708 012 beschreibt eine Hilfskraftlenkung, die insbesondere für Nutzfahrzeuge vorgesehen ist und zwei voneinander getrennte Hilfskraftkreise aufweist. Der eine Hilfskraftkreis enthält einen Servomotor mit einem durch die Kraft eines hydraulischen Druckmittels verschiebbaren Kolben. Das hydraulische Druckmittel wird über ein Steuerventil zu und von den beiden Arbeitsräumen des Servomotors gesteuert. Eine Lenkgetriebe, beispielsweise in der Form eines Kugelumlaufgetriebes, wandelt eine Drehbewegung einer Lenkspindel in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens um. Der zweite Hilfskraftkreis enthält einen durch die Kraft eines pneumatischen Druckmittels antreibbaren Servomotor mit einer zugehörigen Steuereinrichtung. Der pneumatische Servomotor kann auf der der Lenkspindel zugewandten Seite des Lenkgetriebes angeordnet sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektromechanische Hilfskraftlenkung mit einem elektrischen Antriebsmittel und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung anzugeben.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem elektrischen Antriebsmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem ersten elektrischen Antriebsmittel ist erfindungsgemäß an einer Lenksäule ein zweites elektrisches Antriebsmittel angeordnet, welches redundant zum ersten elektrischen Antriebsmittel betreibbar ist und eine Lenkkraftunterstützung in die Lenksäule einleitet.
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Beim Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung wird erfindungsgemäß bei einer Deaktivierung, einem Ausfall oder einer Fehlfunktion eines ersten elektrischen Antriebsmittels ein zweites elektrisches Antriebsmittel aktiviert und eine Lenkkraftunterstützung aktuiert.
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Herkömmliche elektrische Hilfskraftlenkungen verfügen über eine sogenannte Selbstdiagnose, welche interne, beispielsweise elektrische, Fehler, Fehlfunktionen oder Defekte erkennt und in einem solchen Falle die elektrische Lenkkraftunterstützung, insbesondere das erste elektrische Antriebsmittel, schlagartig und vollständig abschaltet. Ein solcher vollständiger Verlust der Lenkkraftunterstützung ist für einen Fahrzeugführer sehr unkomfortabel und in Abhängigkeit von einer Fahrsituation unter Umständen sehr gefährlich.
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Mittels der erfindungsgemäßen elektromechanischen Hilfskraftlenkung und des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Deaktivierung, einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des ersten elektrischen Antriebsmittels eine minimierte vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung eingestellt, welche anstehende Fahraufgaben erleichtert und im Vergleich zum vollständigen Verlust der Lenkkraftunterstützung signifikant komfortabler ist.
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Somit kann trotz elektrischem Fehler innerhalb des ersten elektrischen Antriebsmittels ein schlagartiger und vollständiger Ausfall der Lenkkraftunterstützung vermieden und ein Notlaufbetrieb mit minimierter Lenkkraftunterstützung realisiert werden.
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Besonders vorteilhafterweise können zukünftige Fahrzeugklassen und/oder Fahrzeugkonstruktionen mit hohen vom Fahrzeugführer aufzubringenden Lenkmomenten mit einer ausfallsicheren elektromechanischen Hilfskraftlenkung ausgerüstet werden und von damit verbundenen Vorteilen, beispielsweise bezüglich des Verbrauchs und einer Integration von Fahrerassistenzsystemen, profitieren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht die Erfüllung oder Einhaltung bestehender und zukünftiger gesetzlicher Anforderungen.
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Besonders zweckmäßegerweise wird die Sicherheit elektromechanischer Hilfskraftlenkungen signifikant heraufgesetzt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 schematisch eine erfindungsgemäße elektromechanische Hilfskraftlenkung.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße elektromechanische Hilfskraftlenkung
1. Diese elektromechanische Hilfskraftlenkung
1 ist bevorzugt als herkömmliche elektromechanische Hilfskraftlenkung ausgebildet, wie beispielsweise in der
DE 10 2008 031 729 A1 offenbart, und in einem nicht dargestellten Fahrzeug angeordnet.
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Die elektromechanische Hilfskraftlenkung 1 umfasst ein bevorzugt als Lenkrad ausgebildetes Lenkmittel 2, eine Lenksäule 3, ein Lenkgetriebe 4, zumindest eine Spurstange 5 und Achsschenkel 6. Spurstange 5 und Achsschenkel 6 sind mittels eines Lenkbolzens oder eines Kugelgelenks in herkömmlicher Art und Weise schwenkbar miteinander verbunden, wobei die Achsschenkel 6 schwenkbar an einer nicht dargestellten Radaufhängung angeordnet sind und mechanisch mit den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs gekoppelt sind.
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Eine vom Fahrzeugführer am Lenkmittel 2 aktuierte Drehbewegung wird mittels der Lenksäule 3 und des Lenkgetriebes 4 als lineare Bewegung in Fahrzeugquerrichtung an die Spurstange 5 übertragen, woraus eine Schwenkbewegung der Achsschenkel 6 und ein Lenkwinkel an den Rädern resultiert.
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Für eine Lenkkraftunterstützung umfasst die elektromechanische Hilfskraftlenkung 1 ein elektrisches Antriebsmittel 7, beispielsweise einen herkömmlichen Elektromotor, welches mittels eines entsprechenden Getriebes 8 auf die Spurstange 5 einwirkt und ein zusätzliches Lenkmoment LM aufprägt. Größe und Wirkrichtung dieses zusätzlichen Lenkmoments LM werden mittels eines Lenkmomentenreglers 10 ermittelt, wobei die elektromechanische Hilfskraftlenkung 1 zumindest einen Drehmomentsensor 9 zur Steuerung und/oder Regelung eines vom Fahrzeugführer aufzubringenden Lenkmoments und/oder einer daraus resultierenden Lenkkraftunterstützung umfasst.
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Ein solcher herkömmlicher Lenkmomentenregler 10 generiert ein momentanes Soll-Lenkmoment für ein am Lenkmittel 2 des Fahrzeuges anliegendes Lenkmoment aus Fahrzustandsgrößen wie beispielweise einer Fahrgeschwindigkeit und einem Lenkwinkel.
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Um das momentane Soll-Lenkmoment regeln zu können, muss bei derartigen Hilfskraftlenkungen 1 das am Lenkmittel 2 des Fahrzeuges anliegende Lenkmoment erfasst oder gemessen werden. Das bei derartigen Hilfskraftlenkungen 1 am Lenkmittel 2 des Fahrzeuges anliegende Lenkmoment wird dabei auf herkömmliche Weise mittels eines Drehmomentsensors 9 erfasst oder gemessen. Diese Messung erfolgt bevorzugt mittels eines tordierenden Drehstabs am lenkmittelseitigen Lenkgetriebeeingang. Das erfasste Lenkmoment wird direkt dem Lenkmomentenregler 10 zugeleitet.
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Die Ermittlung des Soll-Lenkmoments und des daraus resultierenden zusätzlichen Lenkmoments LM wird durch den Lenkmomentenregler 10 automatisch und beispielsweise fahrsituationsabhängig ausgeführt.
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Der Lenkmomentenregler 10 ist bevorzugt als herkömmliches Steuergerät ausgebildet, in welchem die Ermittlung des Soll-Lenkmoments beispielsweise als Programmablauf auf einem Mikroprozessor ausgebildet ist.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist der Lenkmomentenregler 10 als separater Programmablauf in einem integrierten Steuergerät eines Fahrzeugs ausgebildet, wobei das Steuergerät eine Anzahl von Funktionsmodulen umfasst und beispielsweise die Funktionen einer Verbrennungskraftmaschine, eines Getriebes und/oder eines Fahrerassistenzsystems steuert und/oder regelt.
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Erfindungsgemäß ist an der Lenksäule 3 ein zweites elektrisches Antriebsmittel 11 angeordnet, welches redundant zum ersten elektrischen Antriebsmittel 7 betreibbar ist und eine entsprechende Lenkkraftunterstützung, bevorzugt unter Zwischenschaltung eines Getriebes 12, in die Lenksäule 3 einleitet. Das zweite elektrische Antriebsmittel 11 ist mit dem Lenkmomentenregler 10 elektrisch gekoppelt und von diesem steuer- und/oder regelbar.
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Dabei sind zweites elektrisches Antriebsmittel 11 und das zugeordnete Getriebe 12 bevorzugt als kompakte Antriebseinheit ausgebildet, welche besonders einfach montier- und ansteuerbar ist.
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Zweckmäßigerweise ist eine Baugröße und eine Antriebsleistung des zweiten elektrischen Antriebsmittels 11 im Vergleich zum ersten elektrischen Antriebsmittel 7 verringert, so dass eine mittels des zweiten elektrischen Antriebsmittels 11 aktuierte Lenkkraftunterstützung im Vergleich zu einer mittels des ersten elektrischen Antriebsmtttels 7 aktuierten Lenkkraftunterstützung verringert ist.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsvariante kann das zweite elektrische Antriebsmittel 11 am Getriebe 8 angeordnet sein und derart auf die Spurstangen 5 einwirken.
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Herkömmliche elektrische Hilfskraftlenkungen verfügen über eine sogenannte Selbstdiagnose, welche interne, beispielsweise elektrische, Fehler, Fehlfunktionen oder Defekte erkennt und in einem solchen Falle die elektrische Lenkkraftunterstützung, insbesondere das erste elektrische Antriebsmittel 7, und somit das aufgebrachte zusätzliche Lenkmoment LM schlagartig und vollständig abschaltet. Ein solcher vollständiger Verlust der Lenkkraftunterstützung ist für einen Fahrzeugführer sehr unkomfortabel und in Abhängigkeit von einer Fahrsituation unter Umständen sehr gefährlich.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Deaktivierung, einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des ersten elektrischen Antriebsmittels 7 das zweite elektrische Antriebsmittel 11 aktiviert, mittels dem eine minimierte vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung 1 eingestellt wird, welche anstehende Fahraufgaben erleichtert und im Vergleich zum vollständigen Verlust der Lenkkraftunterstützung komfortabler ist.
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Die Größe der vorgebbaren Lenkkraftunterstützung wird dabei mittels des Lenkmomentenreglers 10 bestimmt und eingestellt und ist insbesondere durch die im Vergleich zum ersten elektrischen Antriebsmittel 7 verringerte Antriebsleistung des zweiten elektrischen Antriebsmittels 11 begrenzt.
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Somit kann trotz Deaktivierung, Ausfall oder Fehlfunktion des ersten elektrischen Antriebsmittels 7 ein schlagartiger und vollständiger Ausfall der Lenkkraftunterstützung vermieden und ein Notlaufbetrieb mit minimierter Lenkkraftunterstützung realisiert werden.
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Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt in den Lenkmomentenregler 10 implementiert. Dazu umfasst der Lenkmomentenregler 10 Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, z. B. Steuer-, Regel-, Auswerte- und/oder Analysemodule, die als Steuerprogramme und/oder Erfassungs- und Analyseprogramme ausgebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektromechanische Hilfskraftlenkung
- 2
- Lenkmittel
- 3
- Lenksäule
- 4
- Lenkgetriebe
- 5
- Spurstange
- 6
- Achsschenkel
- 7
- erstes elektrisches Antriebsmittel
- 8
- Getriebe
- 9
- Drehmomentsensor
- 10
- Lenkmomentenregler
- 11
- zweites elektrisches Antriebsmittel
- 12
- Getriebe
- LM
- zusätzliches Lenkmoment
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0708012 [0002]
- DE 102008031729 A1 [0018]
