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Die Offenbarung betrifft Fahrzeug-Lenksysteme mit Servohilfe und insbesondere die Verringerung der Auswirkungen von Reifenverwindung auf ein Lenksystem.
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Ein Reifen ist auf einem Fahrzeugrad installiert, um zwischen dem Fahrzeug und der Straße einen Kraftschluss herzustellen und Stöße als flexibles Polster zu dämpfen. Die meisten Reifen sind pneumatische, aufblasbare Gebilde, die aus einem Doughnutförmigen Körper aus mit Gummi beschichtetem Kord und Draht bestehen, im Allgemeinen mit Druckluft gefüllt sind und so ein aufblasbares Polster bilden.
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Aufgrund seines Aufbaus kann ein Reifen als Feder fungieren und potentielle Energie speichern, wenn das Rad gedreht wird. Dieser federähnliche Effekt entsteht durch die Reibung der Straßenoberfläche, die der Drehung desjenigen Teils des Reifens Widerstand leistet, der an eine Auflagefläche des Reifens auf der Straße angrenzt. Wenn das Rad gedreht wird, drehen sich nahe am Rad liegende Teile des Reifens mit dem Rad mit, während nahe an der Auflagefläche des Reifens auf dem Boden liegende Teile der Drehbewegung Widerstand leisten können. Dadurch kann sich ein Teil des Reifens zwischen dem Rad und der Auflagefläche elastisch verformen. Die elastische Verformung des Reifens oder genauer das Bestreben des Reifens, in einen nicht verformten Zustand zurück zu kehren, liefert die potentielle Energie, die als Reifenverwindung bezeichnet wird.
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Die Reifenverwindung kann stärker ausgeprägt sein, wenn ein Fahrzeug sich nicht oder nur langsam bewegt, wie zum Beispiel beim Parken des Fahrzeugs. Daher kann die Verwindung des Reifens dazu führen, dass der Lenkradwinkel in einen anderen Winkel schnellt, der nicht mit der endgültigen Stellung übereinstimmt, wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt und das Lenkrad freigegeben wird. Beim automatischen Einparken werden die lenkbaren Räder von einem elektronischen Servomotor gedreht. Wenn ein solches automatisches Parkmanöver abgeschlossen und der Motor stromlos ist, kann die Reifenverwindung die lenkbaren Räder und/oder das Lenkrad in einen Winkel schnellen lassen, der nicht der erwünschten Stellung entspricht, oder sie kann das Lenksystem in einer Stellung gesperrt lassen, in der es unter Belastung steht.
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Die Reifenverwindung kann schwanken, weil die Reibung zwischen dem Reifen und der Straße schwankt. Deshalb könnte bei konstantem Übersteuern als Ausgleich für die Reifenverwindung das Lenkrad nicht in einer erwünschten Endstellung zur Ruhe kommen oder das gesperrte System nicht in jedem Szenario entlastet werden.
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Ein aktives Einparkhilfesystem ist in der Lage, ein automatisches Parkmanöver durchzuführen und kann einen endgültigen Laufrad- oder Lenkradwinkel vorgeben, wenn das System ein Parkmanöver abschließt. Das System kann einen Winkel von Null vorgeben, aber nach dem Abschalten des Fahrzeugs kann sich das System entspannen, und die Reifenverwindung kann das Laufrad oder das Lenkrad aus der Nullwinkelstellung bewegen. Wenn das Lenkrad in der Nullstellung gesperrt ist, kann der Sperrmechanismus belastet werden. Ein belastetes Lenkradschloss kann Probleme verursachen, wenn das Fahrzeug gestartet werden soll, oder die Entsperrung kann schwieriger werden. Es kann auch wünschenswert sein, das Lenkrad in einer anderen spezifischen Winkelstellung als der Nullstellung zu belassen, wobei jede Verschiebung aus der spezifizierten endgültigen Winkelstellung nicht als wünschenswert gelten würde.
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Ein Aspekt dieser Offenbarung bezieht sich auf ein System zum Ausgleich von Reifenverwindung an einem Laufrad als Ergebnis eines Parkmanövers. Bei diesem Aspekt der Offenbarung ist eine Steuerung dazu programmiert, den Motorstrom eines Motors zu überwachen, wenn während des Parkmanövers Leistung bereitgestellt wird. Die Steuerung kann weiterhin den Motorstrom zu der Kraft in Beziehung setzen, die für die Drehung der Reifen auf dem Boden erforderlich ist. Die Kraft, die erforderlich ist, um einen Reifen auf dem Boden zu drehen, hängt von der Reibung zwischen der Auflagefläche des Reifens und dem Boden ab. Je niedriger der Motorstrom, desto geringer die Kraft und die Reibung. Je höher der Motorstrom, desto höher die Kraft und die Reibung.
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Des Weiteren wird ein Sensor eingesetzt, der die Steuerung mit Daten zu einer Lenkungsbauteilbewegung beliefert. Das Lenkungsbauteil können ein Lenkrad, ein Bauteil des Lenkgetriebes oder die Räder und Reifen sein, die gedreht werden. Anhand der von dem Bauteil zurückgelegten Strecke und des für diese Bewegung erforderlichen Motorstroms kann der Grad der beim Zurücklegen der betreffenden Strecke auftretenden Reifenverwindung abgeschätzt werden. Unter Berücksichtigung der physikalischen Parameter des Reifens kann eine Reifenverwindung und damit auch die durch diese Verwindung verursachte Rückfederung des Reifens bestimmt werden. Die Steuerung würde dann dazu programmiert werden, eine Motorleistung als Reaktion auf die Bewegungsdaten des Lenkungsbauteils und den Motorstrom zu modifizieren, um die Auswirkung der aus dem Parkmanöver resultierenden Reifenverwindung zu verringern.
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Eine Ausführungsform davon wäre, dass bei einem hohen Motorstrom die Reifenverwindung wahrscheinlich ein Rückfedern im System auslöst, sodass die erwünschte Endstellung des Rads und des Reifens (d.h. eine festgesetzte, erwünschte Laufradwinkelstellung) nicht wünschenswert wäre. Bei diesem Szenario kann die Steuerung den Motor so mit Strom versorgen, dass Rad und Reifen über die erwünschte Endstellung hinausgedreht werden, sodass sich das System nach dem Abschalten des Motors entspannen kann und Rad und Reifen in die erwünschte Endstellung zurückfedern würden.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die letzte Drehung von Rad und Reifen bei dem Parkmanöver nur geringen oder keinen Motorstrom erfordern. Bei diesem Szenario kann die Reifenverwindung in die andere Richtung erfolgen und die Steuerung so programmiert sein, dass sie den Motor früher abschaltet, sodass sich Rad und Reifen entspannen können und damit das System vorwärts in die erwünschte Endstellung ziehen.
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Bei anderen Ausführungsformen können dieselben Konzepte auf die erwünschte Endstellung anderer Lenkungsbauteile angewandt werden, wie z.B. ein Lenkrad (d.h. eine erwünschte Winkelstellung des Lenkrads). Bei Lenksystemen, bei denen Rad und Reifen fest mit dem Lenkrad verbunden sind, sodass ihre Bewegungen in Beziehung zueinander stehen, wird auch das Lenkrad durch das durch die Verwindung verursachte Rückfedern des Reifens bewegt. Dabei kann sich das Lenkrad aufgrund der Reifenverwindung in eine neue Stellung bewegen, die nicht so wünschenswert ist. Auch könnte die durch die Reifenverwindung verursachte Bewegung des Lenkrads das Sperrsystem des Lenkrads belasten. Bei diesen Ausführungsformen kann der Motor so gesteuert werden, dass er Rad und Reifen über die Endstellung hinaus dreht, oder er kann früher abgeschaltet werden, damit das System sich entspannen und sich aus der Verwindung in die erwünschte Endstellung bewegen kann.
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Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung bezieht sich auf ein System zum Ausgleich einer Reifenverwindung aufgrund eines automatischen Parkmanövers. Bei diesem Aspekt ist die Steuerung in der Lage, eine Lenkradwinkelstellung zu empfangen, und ist so programmiert, dass sie ein Ausmaß der Reifenverwindung auf Grundlage eines Motorstroms des Servomotors und der Daten aus der Lenkradwinkelstellung bestimmen kann. Die Steuerung ist weiterhin dazu programmiert, einen Servomotor so zu steuern, dass er ein Lenkrad in einer Übersteuerungs-/Untersteuerungs-Winkelstellung positioniert, so dass das Lenkrad sich in eine erwünschte Endwinkelstellung drehen kann, wenn die Reifenverwindung sich entspannt.
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Die Steuerung könnte den Motorstrom mit einer Reibung zwischen der Auflagefläche des Reifens und der Straße oder Oberfläche, auf der sich der Reifen befindet, in Beziehung setzen und das Ausmaß der Reifenverwindung auf Grundlage des Motorstroms und eines Reifenverwindungsfaktors bestimmen.
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Die obigen Aspekte dieser Offenbarung sowie andere Aspekte werden im Folgenden im Einzelnen erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeuglenksystems.
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2 ist eine Querschnittsansicht eines Rads mit Reifen auf einer Straßenoberfläche.
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3 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für eine Strategie zur Beherrschung der Reifenverwindung.
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Die dargestellten Ausführungsformen werden mit Bezug auf die Zeichnungen offenbart. Dabei ist jedoch klarzustellen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich als Beispiele gedacht sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, und bestimmte Merkmale können vergrößert oder verkleinert erscheinen, um bestimmte Bauteile im Detail darzustellen. Die offenbarten besonderen strukturellen und funktionellen Einzelheiten sind nicht als Einschränkung zu deuten, sondern als eine repräsentative Grundlage, anhand der ein Fachmann lernen kann, wie die offenbarten Konzepte umzusetzen sind.
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1 zeigt ein Lenksystem 10 mit einem Lenkrad 12, das über ein Lenkgetriebe 16 mit einer lenkbaren Rad- und -Reifenbaugruppe 14, nachfolgend kurz als Laufrad 14 bezeichnet, in drehbarer Verbindung steht. Das Lenkgetriebe 16 überträgt die Dreheingabe des Lenkrads 12 auf das Laufrad 14 und umgekehrt. Die Schwenkstellungen des Laufrads 14 sind als Laufradwinkelstellungen α dargestellt, und die Drehstellungen des Lenkrads 12 sind als Lenkradwinkelstellungen β dargestellt.
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Die Winkelstellung, in der das Laufrad 14 im Wesentlichen geradeaus läuft, wird als Nullstellung bezeichnet bzw. als eine Stellung, in der α etwa gleich null Grad ist. Vor- oder Nachspur können zu leichten Abweichungen des Schwenkwinkels von der echten Null führen, aber die Nullstellung gilt als diejenige Stellung des Laufrads, bei der sich das Fahrzeug im Wesentlichen geradeaus vorwärts bewegen kann. Der Schwenkwinkel α wird als positiver, negativer, oder absoluter Wert als Abweichung von der Nullstellung in Grad angegeben, wenn das Laufrad 14 in der einen oder anderen Richtung aus der Nullstellung schwenkt. Die Stellung, in der das Lenkrad 12 zentriert ist, kann ebenfalls als Nullstellung oder als Freisicht-Stellung bezeichnet werden. Die Nullstellung des Lenkrads 12 ist dann erreicht, wenn der Lenkwinkel β annähernd null Grad beträgt. Das Lenkrad 12 kann mehrfache Drehungen über die Nullstellung hinaus ausführen, sodass ein positiver, negativer oder absoluter Wert von 360 Grad (oder ein beliebiges ganzzahliges Mehrfaches von 360 Grad) bei jeder Umdrehung das Lenkrad 12 zurück in die Freisichtstellung bringt. Jedoch entspricht die Nullstellung des Lenkrads 12 derjenigen Lenkradstellung, die der Nullstellung des Laufrads 14 entspricht.
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Das Lenkgetriebe 16 kann eine Hebelübersetzung vom Lenkrad 12 zum Laufrad 14 bereitstellen. Die Hebelübersetzung des Lenkgetriebes 16 ist derart, dass das Lenkrad 12 mehrere Umdrehungen in einer einzigen Richtung ausführen kann, während das Laufrad um weniger als 180 Grad in einer einzigen Richtung von einer maximalen Linksschwenkung zu einer maximalen Rechtsschwenkung oder umgekehrt schwenkt. Das Lenkgetriebe 16 ist hier schematisch als Zahnstangen-Lenkgetriebe dargestellt, obwohl jedes andere verwendet werden kann. Das Lenkgetriebe 16 kann auch eine variable Untersetzung bieten, wodurch sich die Schwenkrate des Laufrads 14 nahe der Nullstellung (wie z.B. bei großen Schwerlastfahrzeugen) oder am Ende des linken oder rechten Drehbereichs (wie z.B. bei kleineren Kraftfahrzeugen und Personenkraftwagen) erhöht oder verringert.
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Ein Motor 18, der mit dem Lenksystem verbunden sein kann, dient als Hilfe bei der Drehung der Laufräder 14 oder der Bewegung einzelner Bauteile innerhalb des Lenkgetriebes 16. Der Motor 18 kann ein elektronischer Servomotor sein, der als Kraftverstärker bei der Drehung des Laufrads 14 dient, wenn ein Fahrer das Lenkrad 12 dreht, oder es kann sich um einen Motor handeln, der ein automatisches Lenkmanöver durchführen kann, bei dem der Motor 18 die Laufräder 14 dreht, während das Fahrzeug ein automatisches, computergesteuertes Parkmanöver ohne Beteiligung des Fahrers ausführt. Der Motor 18 steht in Verbindung mit einer Steuerung 20 und wird von dieser aktiviert, wie die Verbindungslinie 22 zeigt. Die Steuerung führt dem Motor Energie zur Drehung des Laufrads 14 zu und erzeugt im Gebrauch einen Motorstrom basierend auf der zusätzlichen Energie, die der Motor 18 benötigt, um das Laufrad 14 zu drehen. Je leichter es ist, das Laufrad 14 zu drehen, desto weniger Strom wird benötigt; und je schwerer es ist, das Laufrad 14 zu drehen, desto mehr Strom wird benötigt.
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Das System 10 kann auch mit mehreren verschiedenen Sensoren versehen sein, die der Steuerung 20 Daten zu den Bewegungen verschiedener Lenkungsbauteile innerhalb des Systems liefern. Ein Lenkwinkelsensor 24 kann mit der Steuerung 20 in Verbindung stehen, wie die Verbindungslinie 26 andeutet. Der Lenkwinkelsensor 24 kann in der Lage sein, Daten zu einer Lenkungsbauteilbewegung zu liefern, wie z.B. der Winkelstellung β des Lenkrads 12. Ein Laufrad-Winkelsensor 28 kann mit der Steuerung 20 in Verbindung stehen, wie die Verbindungslinie 30 andeutet. Der Laufrad-Winkelsensor 28 kann in der Lage sein, Daten zu einer Lenkungsbauteilbewegung zu liefern, wie z.B. der Winkelstellung α des Laufrads 14. Ein Zahnstangen-Bewegungssensor 32 kann mit der Steuerung 20 in Verbindung stehen, wie durch die Verbindungslinie 34 angedeutet. Der Zahnstangen-Bewegungssensor 32 kann in der Lage sein, Daten zu einer Lenkungsbauteilbewegung innerhalb des Lenkgetriebes 16 zu liefern. Der Zahnstangen-Bewegungssensor 32 kann ein beliebiger Sensor sein, der Bewegungsdaten eines beliebigen Bauteils innerhalb eines beliebigen Lenkgetriebes 16 liefert.
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2 zeigt einen Querschnitt eines Laufrades 14, bestehend aus einem Rad 40 und einem Reifen 42. Das Rad 40 ist ein halbstarres Gebilde, üblicherweise aus Metall, das bei einem Parkmanöver keine merkliche elastische Verformung erfährt. Im Gegensatz dazu kann der Reifen 42 ein pneumatisches, aufblasbares Gummigebilde sein, das im Allgemeinen mit Druckluft 44 gefüllt ist und ein aufblasbares Polster bildet. Aufgrund seiner Bauweise kann ein Reifen 42 als Feder fungieren und potentielle Energie speichern, wenn das Rad 40 gedreht wird. Der Reifen hat eine Auflagefläche 46 dort, wo der Reifen 42 auf dem Boden 48 aufliegt. Wenn das Rad 40 durch das Lenksystem 10 gedreht wird, wie der ausgefüllte Pfeil 50 anzeigt, widerstehen die Reibungskräfte 52 zwischen der Auflagefläche 46 und dem Boden 48 der Drehbewegung 50. Der federähnliche Aufbau des Reifens 42 lässt eine elastische Verformung zu, und die elastische Verformung des Reifens 42 liefert eine potentielle Energie für den Versuch, das Laufrad 14 zurück in die Gegenrichtung zu drehen. Die potentielle Energie, die in einem Reifen 42 aufgrund der elastischen Verformung des Reifens 42 durch die Reibungskräfte 52 zwischen der Auflagefläche 46 und dem Boden 48 entsteht, wird als Reifenverwindung bezeichnet. Das Bestreben des Laufrades, durch die Reifenverwindung in die Gegenrichtung gedreht zu werden, ist durch die gestrichelte Linie 54 dargestellt.
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Ein Reifenverwindungsfaktor (nicht dargestellt) ist eine Variable, die auf den Eigenschaften des Reifens 42 am Fahrzeug basiert und in die Steuerung 20 eingegeben werden kann. Der Reifenverwindungsfaktor kann ein abstimmbarer Faktor sein, den ein Hersteller, Händler oder Fahrer in die Steuerung 20 eingeben kann. Der Reifenverwindungsfaktor kann auf Reifeneigenschaften aus einer Gruppe basieren, zu der die Materialzusammensetzung, der Lagenaufbau, das Profilmuster, die Breite, der Felgendurchmesser, das Seitenverhältnis, der Abrollradius, empfohlene Reifendruckbereiche, die Belastbarkeit, die Auflagefläche und die Geschwindigkeitskategorie gehören. Bei einem Geländereifen, der über eine schwammige Gummimischung, vielleicht über keinen Stahlgürtel, ein sehr grobes, klumpiges Profil, ein hohes Seitenverhältnis, einen großen Abrollradius bei einem geringen Reifendruck, eine hohe Belastbarkeit und eine große Auflagefläche verfügt, kann der Reifenverwindungsfaktor z.B. höher sein als bei einem Rennslick, der über eine harte Gummimischung, einen Stahlgürtel, ein flaches Profil, ein geringes Seitenverhältnis, einen kleinen Abrollradius, einen hohen Reifendruck und eine geringere Belastbarkeit verfügt, sodass der Reifenverwindungsfaktor geringer sein kann. Der Grund dafür, liegt darin, dass bei einem Geländefahrzeug die elastische Verformung bei der Drehung des Rades eine höhere potentielle Energie erzeugen kann als bei einem Rennslick.
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Im Zusammenhang mit dem Reifenverwindungsfaktor können weitere Eingaben verwendet werden, wie zum Beispiel die Nutzung der Signale eines Reifendrucksensors zur Feststellung des tatsächlichen Reifendrucks sowie Fahrzeug-Belastungssensoren, wie z.B. Höhensensoren in einer Luftfederung oder Beschleunigungsmesser in aktiven Dämpfern, um das tatsächliche Fahrzeuggewicht festzustellen. Die Einbeziehung des Echtzeit-Reifeninnendrucks und der Echtzeit-Reifenbelastung kann eine erhöhte Genauigkeit bei der Bestimmung der von dem Reifen gespeicherten potentiellen Energie führen.
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Mit erneutem Bezug auf 1 kann es vorkommen, dass das Laufrad 14 beim Parken des Fahrzeugs durch das Lenksystem 10 über den Motor 18 wie durch den Pfeil 50 angedeutet gedreht wird. Eine vorbestimmte erwünschte Winkelstellung α des Laufrads kann erwünscht sein. Jedoch kann aufgrund der Reifenverwindung (die Tendenz, wie durch den gestrichelten Pfeil 54 angedeutet, zu einer Rückwendung in die andere Richtung) das Laufrad 14 sich von α nach α' bewegen, wenn das Lenksystem 20 sich entspannt. Bei α' könnte es sich nicht um die bei Abschluss des Parkmanövers erwünschte Winkelstellung des Laufrads 14 handeln. Die erwünschte Winkelstellung des Laufrads 14 kann in einer anderen Richtung als geradeaus sein. Ein nicht einschränkendes Beispiel wäre es, wenn sich ein Fahrzeug am Ende einer Parksequenz hangaufwärts an einer Steigung neben einem Bordstein mit einer bestimmten Nähe zur rechten Fahrzeugseite befindet. Die vorbestimmte, erwünschte Winkelstellung α des Laufrads kann eine Winkelstellung der Laufräder sein, bei der sie fast vollständig nach links außen gedreht sind, sodass die Hinterseite des rechten Laufrades zum Bordstein abgewinkelt ist. Auch in vielen anderen Szenarien kann es wünschenswert sein, dass die Laufräder 14 am Ende eines Parkmanövers, während das Fahrzeug geparkt bleibt, oder sogar direkt vor oder während des Startens des Fahrzeugs in eine bestimmte Richtung weisen.
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Zum Ausgleich der Reifenverwindung kann das Lenksystem 10 das Laufrad in eine übersteuerte Winkelstellung α'' drehen. Aus dieser Stellung kann die Reifenverwindung das Laufrad 14 in die vorbestimmte, erwünschte Laufradwinkelstellung α bewegen, wenn sich das Lenksystem 10 entspannt. Aufgrund von Schwankungen bei den Eigenschaften des Reifens 42 und Unterschieden in der Reibung zwischen der Auflagefläche 46 und dem Boden 48 kann ein einheitliches Übersteuerungsausmaß nicht konsequent angewendet werden. In Abhängigkeit von dem Ausmaß der letzten Drehbewegung des Laufrads 14 während des Parkmanövers kann bei dem Laufrad 14 bereits zuvor eine Verwindung aufgetreten sein, sodass eine untersteuerte Stellung α' besser wäre, wobei der Motor 18 früh ausgeschaltet wird und der Reifenverwindung dann die abschließende Drehung in die erwünschte Laufradwinkelstellung α gestattet wird.
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Die Steuerung 20 kann so programmiert werden, dass die Reifenverwindung eines Laufrads 14 variabel ausgeglichen wird. Die Steuerung 20 kann dazu programmiert werden, die Leistung des Motors 18 als Reaktion auf die Bewegungsdaten eines Lenkungsbauteils, z.B. die Daten von einem Lenkwinkelsensor 24, einem Laufrad-Winkelsensor 28 oder Zahnstangen-Bewegungssensor 32 sowie einen durch den Motor 18 erzeugten Motorstrom bei der Drehung der Laufräder 14, zu modifizieren. Der Motorstrom liefert der Steuerung Informationen über die zur Drehung des Laufrads 14 erforderliche Kraft und einen Schätzwert der Reibung zwischen dem Laufrad 14 und dem Boden 48. Eine erhöhte Kraft, die zu einem erhöhten Strom führt, besonders nahe dem Ende eines Drehmanövers, kann eine starke Reifenverwindung anzeigen, die abgebaut werden muss. Des Weiteren kann das Haft-Gleiten des Laufrads 14 zu einem stark erhöhten Strom führen, der am Ende des Drehmanövers plötzlich abfällt, was bedeutet, dass die Reifenverwindung gering ist und nur wenig oder keine Entlastung erforderlich ist. Und wenn die erwünschte Winkelstellung des Laufrades so ist, dass das Laufrad rückwärts gewendet ist, kann durch den Motor ein geringerer Strom fließen als normal, was auf eine vorhergehende Reifenverwindung hindeutet, und die Steuerung kann dem Laufrad 14 gestatten, den Motor 18 ohne Energiezufuhr zu drehen.
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Die Steuerung 20 kann so programmiert werden, dass sie den Motor 18 dazu nutzt, eine vorbestimmte, erwünschte Laufradwinkelstellung α dadurch zu erreichen, dass das Laufrad in eine Winkelstellung gedreht wird, die sich von der erwünschten Laufradwinkelstellung unterscheidet, sodass die Reifenverwindung das Laufrad in die Stellung α zurückdreht. Auch kann der Motor 18 überhaupt nicht beeinflusst werden, wenn keine Reifenverwindung vorliegt oder in ihrem Ausmaß vernachlässigbar ist. Die Steuerung 20 nutzt die Informationen zum Motorstrom, zu der von dem Laufrad 14 zurückgelegten Winkelstrecke und zu den Strompegeln über der zurückgelegten Winkelstrecke.
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Die Steuerung 20 kann dem Motor 18 Energie zuführen, um das Laufrad 14 über die vorbestimmte, erwünschte Laufradwinkelstellung α hinaus in eine übersteuerte Position α'' zu drehen, sodass das Laufrad 14 in die vorbestimmte, erwünschte Laufradwinkelstellung α zurückfedern kann, wenn sich die Reifenverwindung entspannt. Die Steuerung 20 kann bei einem untersteuerten Winkel α' die Energiezufuhr zu dem Motor 18 reduzieren, bevor das Laufrad 14 die vorbestimmte, erwünschte Laufradwinkelstellung α erreicht, damit das Laufrad 14 in die vorbestimmte, erwünschte Laufradwinkelstellung α vorwärts federn kann, wenn sich die Reifenverwindung entspannt. Dabei werden die unter-/übersteuerten Stellungen α' und α'' aus den Daten für den Motorstrom und die Bewegung des Systems 10 für jedes einzelne Ende einer Parkdrehung berechnet.
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Die Steuerung 20 kann auch dazu verwendet werden, das Lenkrad 12 in eine erwünschte Stellung zu bringen. Da das Lenkrad 12 in der Bewegung mit dem Laufrad 14 verbunden ist, kann das Lenkrad 12 auch aus einer erwünschten Stellung bewegt werden, wenn sich das Laufrad 14 bzw. das Lenksystem 10 entspannt und sich aufgrund der Reifenverwindung bewegt. Es kann vorteilhaft sein, ein Lenkrad 12 in einer Winkelstellung β zu positionieren, sodass eine Zündung 60 einfacher aufzufinden ist (eine Stellung, in der eine Öffnung im Lenkrad 12 besser auf die Augen des Fahrers und eine Zündung 60 ausgerichtet ist, um die Sicht auf die Zündung zu verbessern). Es kann auch vorteilhaft sein, das Lenkrad 12 in einer Stellung zu positionieren, bei der es nicht unter Last steht, wenn es beim Abstellen des Fahrzeugs gesperrt wird. Bei einer weiteren vorbestimmten, erwünschten Lenkradwinkelstellung wäre das Kombiinstrument bzw. ein erwünschter Teil des Armaturenbretts besser sichtbar, oder das Lenkrad könnte aus einer Vielzahl von anderen Gründen in eine bestimmte Drehstellung gebracht werden.
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Um eine vorbestimmte, erwünschte Lenkradwinkelstellung β zu erreichen, wenn sich die Reifenverwindung entspannt, kann die Steuerung 20 so programmiert werden, dass sie den Motor 18 mit der erforderlichen Energie versorgt, um das Lenkrad 12 über die vorbestimmte, erwünschte Lenkradwinkelstellung β hinaus in einen übersteuerten Winkel β'' zu drehen, damit das Laufrad 14 zurückfedern kann und das Lenkrad 12 veranlasst, sich dann in die vorbestimmte, erwünschte Lenkradwinkelstellung β zu bewegen, wenn sich die Reifenverwindung entspannt. Die Steuerung 20 kann auch so programmiert werden, dass sie bei einem untersteuerten Winkel β' die Energiezufuhr zum Motor 18 reduziert, bevor das Lenkrad 12 die vorbestimmte, erwünschte Lenkradwinkelstellung β erreicht, damit das Laufrad 14 vorwärts federn und das Lenkrad 12 in die vorbestimmte, erwünschte Lenkradwinkelstellung β drehen kann, wenn sich die Reifenverwindung entspannt. Die Steuerung 20 könnte auch ein neutrales Reifenverwindungs-Szenario erkennen, bei dem sie nichts unternimmt, um den Verlauf des Parkmanövers zu ändern. Die Steuerung 20 kann den Motor 18 so steuern, dass sich das Lenkrad 12 in einer erwünschten Winkelstellung β befindet, in der eine Zündung 60 besser sichtbar ist oder das Lenkrad 12 gesperrt werden kann, ohne dass der Lenkrad-Sperrmechanismus (nicht dargestellt) einem signifikanten Drehmoment ausgesetzt wird.
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Die Steuerung 20 ist in der Lage, Informationen zu den Bewegungen eines Lenkungsbauteils zu empfangen und einen Servomotor 18 so zu steuern, dass er ein Lenkrad 12 in eine über-/untersteuerte Winkelstellung β', β'' bringt, damit das Lenkrad 12 sich am Ende des Parkmanövers in eine erwünschte Winkelstellung β dreht, wenn sich die Reifenverwindung entspannt. Die Steuerung 20 kann dazu programmiert werden, den Motorstrom zu einem Reibungswert in Beziehung zu setzen und das Ausmaß der Reifenverwindung aus dem Motorstrom und einem Reifenverwindungsfaktor zu berechnen. Der Reifenverwindungsfaktor kann ein abstimmbarer Faktor sein, der von einem Hersteller, Händler oder Fahrer in die Steuerung eingegeben werden kann. Der Reifenverwindungsfaktor kann auch ein abstimmbarer Faktor sein, der auf Reifeneigenschaften aus einer Gruppe basiert, die aus Materialzusammensetzung, Lagenaufbau, Profilmuster, Breite, Felgendurchmesser, Seitenverhältnis, Abrollradius, empfohlener Reifendruck, Belastbarkeit, Auflagefläche auf dem Boden und Geschwindigkeitskategorie besteht. Zur weiteren Verbesserung der Präzision und Empfindlichkeit kann die Steuerung 20 auch dazu programmiert sein, weitere Fahrzeugeingaben bei ihren Berechnungen zu verwenden, wie u.a. Bremseingabe, Sensordaten zu Raddrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Schaltungsstellung, Drosselstellung, Lenkrad-Drehmoment und Längsbeschleunigung. Darüber hinaus könnte die Steuerung 20 ein automatisches Parkmanöver und den Ausgleich für die Reifenverwindung gleichzeitig steuern.
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Die Steuerung 20 könnte auch den Motor 18 so steuern, dass ein Szenario entsteht, bei dem sich die Reifenverwindung entspannt und eine Kombination aus einer erwünschten Laufradwinkelstellung und Lenkradwinkelstellung gleichzeitig erreicht wird. Es wäre ein Beispiel für eine Kombination aus einer erwünschten Laufradwinkelstellung und Lenkradwinkelstellung, wenn an einer Steigung hangaufwärts parallel geparkt wird, wobei das Laufrad so nach links gedreht wird, dass der Rücken eines Laufrads vorne rechts gegen einen Bordstein stößt. Die Steuerung 20 könnte die Reifenverwindung erkennen und den Motor 18 so steuern, das sich die Reifenverwindung entspannt, das rechte Laufrad eine angemessene Stellung einnimmt und jedwede Belastung, die die Sperrung des Lenkrads beeinflussen könnte, aufgehoben wird. Gleichzeitig könnte sogar das Lenkrad in eine Stellung gebracht werden, bei der die Zündung leichter erkannt werden kann, wenn der Fahrer zum Auto zurückkehrt, um es später zu starten.
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3 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm einer Strategie zur Beherrschung der Reifenverwindung. Bei Schritt 100 dreht der Motor einer Servolenkung ein Laufrad beim automatischen Einparken. Bei Schritt 102 analysiert eine Steuerung den Motorstrom, den der Servomotor benötigt, um die Räder während der letzten Raddrehung des automatischen Einparkmanövers zu drehen. Falls der Motorstrom einen vorbestimmten Wert für die Drehung übersteigt, geht die Strategie zu Schritt 104 über und bestimmt einen übersteuerten Winkel α''. Falls der Motorstrom geringer ist als ein für die Drehung voreingestellter Wert, geht die Strategie zu Schritt 106 über und bestimmt einen untersteuerten Winkel α'. Falls sich der Motorstrom bei oder nahe dem für die Drehung voreingestellten Wert befindet, geht die Strategie zu Schritt 108 über, und es ist kein übersteuerter oder untersteuerter Winkel erforderlich. Bei Schritt 110 wird der Motor der Servolenkung so gesteuert, dass er erforderlichenfalls das Laufrad in den vorbestimmten übersteuerten/untersteuerten Winkel dreht. Bei Schritt 112 sieht die Strategie vor, dass das System sich entspannt und es der positiven oder negativen Reifenverwindung gestattet, das Laufrad in einen erwünschten Endwinkel zu drehen. Der erwünschte Endwinkel des Laufrads kann eine Richtung sein, die nicht geradeaus weist. Der erwünschte Winkel des Laufrads kann einem erwünschten Endwinkel eines Lenkrads allein oder in Kombination beider entsprechen. Ein erwünschter Endwinkel eines Laufrads und eines Lenkrads kann es ermöglichen, dass die Lenksäule ohne Belastung gesperrt werden kann. Ein erwünschter Endwinkel eines Lenkrads kann es ermöglichen, dass die Zündung leichter auffindbar ist. Obgleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe sind eher deskriptiv als einschränkend, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der beanspruchten Offenbarung abzuweichen. Die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen können zu weiteren Ausführungsformen der offenbarten Konzepte kombiniert werden.
