-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem Lenkmomentenregler für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Die
EP 1 537 004 B1 beschreibt eine Vorrichtung zur Drehmomentmessung für eine elektromechanische Lenkung, umfassend ein Lenkmittel, welches über einen Drehstab mit einem Eingangs und einem Ausgangswellenteil antriebsmäßig mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, und einen elektrischen Servomotor zum Antreiben des Lenkmechanismus, wobei ein Antrieb durch den Servomotor eine relative Rotationsverschiebung zwischen dem Eingangswellenteil und dem Ausgangswellenteil herbeiführt, wobei die elektromechanische Lenkung eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Lenkwinkels sowie eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Rotorwinkels des Servomotors umfasst und mit einem virtuellen Drehmomentsensor ausgebildet ist, und wobei in dem virtuellen Drehmomentsensor ein Lenkmoment aus dem Lenkwinkel und dem Rotorwinkel ermittelbar ist, wobei das Lenkmoment aus der Differenz zwischen Lenkwinkel und Rotorwinkel ermittelt wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem Lenkmomentenregler für ein Fahrzeug anzugeben.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem Lenkmomentenregler für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Beim Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit einem Lenkmomentenregler für ein Fahrzeug, wobei die elektromechanische Hilfskraftlenkung zumindest einen Drehmomentsensor zur Steuerung und/oder Regelung eines vom Fahrzeugführer aufzubringenden Lenkmoments und/oder einer daraus resultierenden Lenkkraftunterstützung umfasst, wird bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des Drehmomentsensors erfindungsgemäß eine an Hand eines erfassten und/oder ermittelten Lenkwinkelsignals und dessen Verlaufs vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung eingestellt.
-
Herkömmliche elektrische Hilfskraftlenkungen verfügen über eine sogenannte Selbstdiagnose, welche interne, beispielsweise elektrische, Fehler im Drehmomentsensor erkennt und in einem solchen Falle die elektrische Lenkkraftunterstützung 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.
-
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des Drehmomentsensors eine minimierte vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung eingestellt, welche anstehende Fahraufgaben erleichtert und im Vergleich zum vollständigen Verlust der Lenkkraftunterstützung signifikant komfortabler ist.
-
Somit kann trotz elektrischem oder mechanischem Fehler im Drehmomentsensor ein schlagartiger und vollständiger Ausfall der Lenkkraftunterstützung vermieden und ein Notlaufbetrieb mit minimierter Lenkkraftunterstützung realisiert werden.
-
Besonders vorteilhafterweise können zukünftige Fahrzeugklassen und/oder Fahrzeugkonstruktionen mit hohen vom Fahrzeugführer aufzubringenden Lenkmomenten mit einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung ausgerüstet werden und von damit verbundenen Vorteilen, beispielsweise bezüglich des Verbrauchs und einer Integration von Fahrerassistenzsystemen, profitieren.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht die Erfüllung oder Einhaltung bestehender und zukünftiger gesetzlicher Anforderungen.
-
Besonders zweckmäßigerweise wird die Sicherheit elektromechanischer Hilfskraftlenkungen signifikant heraufgesetzt.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
-
Dabei zeigt:
-
1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung
1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung
1 umfasst zumindest eine elektromechanische Hilfskraftlenkung
2. Diese elektromechanische Hilfskraftlenkung
2 ist bevorzugt als herkömmliche elektromechanische Hilfskraftlenkung ausgebildet, wie sie beispielsweise die
DE 10 2008 031 729 A1 offenbart, und in einem nicht dargestellten Fahrzeug angeordnet.
-
Die elektromechanische Hilfskraftlenkung 2 umfasst ein bevorzugt als Lenkrad ausgebildetes Lenkmittel 3, eine Lenksäule 4, ein Lenkgetriebe 5, zumindest eine Spurstange 6 und Achsschenkel 7. Spurstange 6 und Achsschenkel 7 sind mittels eines Lenkbolzens oder eines Kugelgelenks in herkömmlicher Art und Weise schwenkbar miteinander verbunden, wobei die Achsschenkel 7 schwenkbar an einer nicht dargestellten Radaufhängung angeordnet sind und mechanisch mit den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs gekoppelt sind.
-
Eine vom Fahrzeugführer am Lenkmittel 3 aktuierte Drehbewegung wird mittels der Lenksäule 4 und des Lenkgetriebes 5 als lineare Bewegung in Fahrzeugquerrichtung an die Spurstange 6 übertragen, woraus eine Schwenkbewegung der Achsschenkel 7 und ein Lenkwinkel w an den Rädern resultiert.
-
Für eine Lenkkraftunterstützung umfasst die elektromechanische Hilfskraftlenkung 2 ein elektrisches Antriebsmittel 9, beispielsweise einen herkömmlichen Elektromotor, welches mittels eines entsprechenden Getriebes 10 auf die Spurstange 6 einwirkt und ein zusätzliches Lenkmoment LM aufprägt. Größe und Wirkrichtung dieses zusätzlichen Lenkmoments LM werden mittels eines Lenkmomentenreglers 12 ermittelt, wobei die elektromechanische Hilfskraftlenkung 2 zumindest einen Drehmomentsensor 11 zur Steuerung und/oder Regelung eines vom Fahrzeugführer aufzubringenden Lenkmoments und/oder einer daraus resultierenden Lenkkraftunterstützung umfasst.
-
Ein solcher herkömmlicher Lenkmomentenregler 12 generiert ein momentanes Soll-Lenkmoment für ein am Lenkmittel 3 des Fahrzeuges anliegendes Lenkmoment aus Fahrzustandsgrößen wie beispielweise einer Fahrgeschwindigkeit und dem Lenkwinkel w.
-
Um das momentane Soll-Lenkmoment regeln zu können, muss bei derartigen Hilfskraftlenkungen 2 das am Lenkmittel 3 des Fahrzeuges anliegende Lenkmoment erfasst oder gemessen werden. Das bei derartigen Hilfskraftlenkungen 2 am Lenkmittel 3 des Fahrzeuges anliegende Lenkmoment wird dabei auf herkömmliche Weise mittels eines Drehmomentsensors 11 erfasst oder gemessen. Diese Messung erfolgt bevorzugt mittels eines tordierenden Drehstabs am lenkmittelseitigen Lenkgetriebeeingang. Das erfasste Lenkmoment wird direkt dem Lenkmomentenregler 12 zugeleitet.
-
Die Ermittlung des Soll-Lenkmoments und des daraus resultierenden zusätzlichen Lenkmoments LM wird durch den Lenkmomentenregler 12 automatisch und beispielsweise fahrsituationsabhängig ausgeführt.
-
Der Lenkmomentenregler 12 ist bevorzugt als herkömmliches Steuergerät ausgebildet, in welchem die Ermittlung des Soll-Lenkmoments beispielsweise als Programmablauf auf einem Mikroprozessor ausgebildet ist.
-
In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist der Lenkmomentenregler 12 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.
-
Der Lenkwinkel w und dessen Verlauf, insbesondere dessen zeitlicher Verlauf, aus welchem eine Lenkwinkelbeschleunigung ableitbar ist, wird mittels eines herkömmlichen Lenkwinkelsensors 8 erfasst.
-
Der Lenkwinkelsensor 8 kann beispielsweise an der Lenksäule 4, am Lenkgetriebe 5, an einer Spurstange 6 oder einem Achsschenkel 7 angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Lenkwinkelsensor 8 mit dem Lenkmomentenregler 12 elektrisch gekoppelt und leitet ein mit dem Lenkwinkel w und dessen Verlauf korrespondierendes Lenkwinkelsignal an den Lenkmomentenregler 12 weiter.
-
In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung werden Lenkwinkel in Lenkradnähe, beispielsweise an der Lenksäule 4 und zusätzlich in der Nähe zumindest eines Rades, beispielsweise an einer Spurstange 6 ermittelt. Der Vergleich dieser beiden Lenkwinkel, der vorzugsweise im Lenkmomentenregler (12) erfolgt, ermöglicht eine vorteilhafte Regelung des elektrischen Antriebsmittels 9, insbesondere bei Kurvenfahrten mit sich sprunghaft ändernden Reibbeiwerten. Beginnt beispielsweise eine Kurvenfahrt eines Fahrzeugs auf Asphalt und erreicht das Fahrzeug nach einer gewissen zurückgelegten Wegstrecke eine Eisfläche mit entsprechend verringertem Reibbeiwert, unterstützt das elektrische Antriebsmittel (9) beim Auffahren auf die Eisfläche mit einem höheren zusätzlichen Lenkmoment (LM) als eigentlich auf Grund des verringerten Reibbeiwertes benötigt wird. Als Folge davon wird das Fahrzeug überlenkt und es besteht die Gefahr eines unkontrollierten Ausbrechen des Fahrzeughecks. Bei umgekehrten Reibweitsprüngen kann es hingegen zu einer gleichfalls unerwünschten Verhärtung der Lenkung kommen.
-
Werden nun Lenkwinkel wie beschrieben an unterschiedlichen Orten gemessen, ergeben sich bei einer Kurvenfahrt mit Reibsprüngen kleine Unterschiede der Winkel, die zur Regelung des elektrischen Antriebsmittels (9) herangezogen werden können. So ist beispielsweise in der beschriebenen Situation des Überlenkens ein Lenkwinkel in Radnähe, bedingt durch die Elastizitäten im Lenksystem, kurzzeitig etwas größer als ein Lenkwinkel, der in Lenkradnähe gemessen wird. Diese Abweichung kann dazu verwendet werden, die Leistung des elektrischen Antriebsmittels (9) und damit die Lenkkraftunterstützung zu verringern, bis die Differenz der ermittelten Lenkradwinkel wieder minimal oder zu Null geworden ist. Eine zusätzlich unterlagerte Lageregelung in dieser oder ähnlicher Ausführung verhindert dabei vorteilhaft ein Überlenken bzw. ein Verhärten bei Reibwersprüngen.
-
Alternativ oder zusätzlich weist das Fahrzeug Mittel 13 auf, mittels denen fahrdynamische Fahrzeugparameter ermittelt und/oder erfasst werden. Diese Mittel 13 können beispielsweise als ein nicht dargestelltes Fahrerassistenzsystem ausgebildet sein, welches fahrdynamische Fahrzeugparameter mittels separater Sensoren oder Sensoranordnungen ermittelt und/oder erfasst und dem Lenkmomentenregler 12 zuführt.
-
Dabei werden als fahrdynamische Fahrzeugparameter zumindest eine Radgeschwindigkeit v eines jeden Fahrzeugrades, eine Fahrzeuggierrate g, eine Fahrzeuglängsbeschleunigung a und eine Fahrzeugquerbeschleunigung b ermittelt und/oder erfasst.
-
Anhand der ermittelten und/oder erfassten fahrdynamischen Fahrzeugparameter kann im Lenkmomentenregler 12 oder im Fahrerassistenzsystem der Lenkwinkel w und dessen Verlauf mittels eines dort hinterlegten virtuellen Fahrzeugmodells zusätzlich oder alternativ zu dem mittels des Lenkwinkelsensors 8 erfassten Lenkwinkel w ermittelt werden.
-
Herkömmliche elektrische Hilfskraftlenkungen verfügen über eine sogenannte Selbstdiagnose, welche interne, beispielsweise elektrische, Fehler im Drehmomentsensor 11 erkennt und in einem solchen Falle die elektrische Lenkkraftunterstützung 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.
-
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des Drehmomentsensors 11 eine minimierte vorgebbare Lenkkraftunterstützung an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung 2 eingestellt, welche anstehende Fahraufgaben erleichtert und im Vergleich zum vollständigen Verlust der Lenkkraftunterstützung komfortabler ist.
-
Somit kann trotz elektrischem Fehler im Drehmomentsensor 11 ein schlagartiger und vollständiger Ausfall der Lenkkraftunterstützung vermieden und ein Notlaufbetrieb mit minimierter Lenkkraftunterstützung realisiert werden.
-
Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt in den Lenkmomentenregler 12 implementiert. Dazu umfasst der Lenkmomentenregler 12 Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, z. B. Steuer-, Regel-, Auswerte- und/oder Analysemodule, die als Steuerprogramme und/oder Erfassungs- und Analyseprogramme ausgebildet sind.
-
Bei der Durchführung des Verfahrens wird bei einem erfassten Ausfall oder einer Fehlfunktion des Drehmomentsensors 11 eine an Hand eines erfassten und/oder ermittelten Lenkwinkelsignals und dessen Verlaufs vorgebbare Lenkkraftunterstützung mittels des Lenkmomentenreglers 12 an der elektromechanischen Hilfskraftlenkung 2 eingestellt.
-
Dabei ist die bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des Drehmomentsensors 11 aktuierte Lenkkraftunterstützung und somit ein mittels des elektrischen Antriebsmittels 9 aufgeprägtes zusätzliches Lenkmoment LM im Vergleich zu einer Lenkkraftunterstützung mit bestimmungsgemäß funktionierendem Drehmomentsensor 11 verringert.
-
Beispielsweise ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Lenkmomentenregler 12 ein Kennfeld hinterlegt, in welchem einem erfassten und/oder ermittelten Lenkwinkelsignal oder einer daraus abgeleiteten Lenkwinkelbeschleunigung eine vorgebbare Lenkkraftunterstützung zugeordnet wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- elektromechanische Hilfskraftlenkung
- 3
- Lenkmittel
- 4
- Lenksäule
- 5
- Lenkgetriebe
- 6
- Spurstange
- 7
- Achsschenkel
- 8
- Lenkwinkelsensor
- 9
- elektrisches Antriebsmittel
- 10
- Getriebe
- 11
- Drehmomentsensor
- 12
- Lenkmomentenregler
- 13
- Mittel
- LM
- zusätzliches Lenkmoment
- w
- Lenkwinkel
- v
- Radgeschwindigkeit
- g
- Fahrzeuggierrate
- a
- Fahrzeuglängsbeschleunigung
- b
- Fahrzeugquerbeschleunigung
-
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
-
- EP 1537004 B1 [0002]
- DE 102008031729 A1 [0016]
