DE102015005020B4 - Steering device for a two-lane vehicle - Google Patents

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Abstract

Lenkvorrichtung für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einer Lenkhandhabe (10), die Bestandteil eines Steer-by-wire-Lenksystems (9) ist, mit einem von der Lenkhandhabe (10) mechanisch entkoppelten Lenkgetriebeaktor (15), mit einem Lenksensor, der eine Drehposition und/oder eine Drehbetätigung (L1) der Lenkhandhabe (10) als einen Lenkbefehl erfasst, mit einem elektronischen Steuergerät (13), mit dem in Abhängigkeit vom erfassten Lenkbefehl der Lenkgetriebeaktor (15) zur Einstellung eines Fahrzeugrad-Lenkwinkels elektrisch angesteuert wird, mit einem Handaktor (17), mit dem eine Kraft-/Wegansteuerung des Lenkrads (10) durchgeführt wird, um dem Fahrer eine haptische Rückmeldung über den Lenkvorgang zu vermitteln, und mit einer im Normalbetrieb geöffneten Kupplung (8), die bei einer Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) für eine mechanische Verbindung der Lenkhandhabe (10) und des Lenkgetriebes (11) geschlossen ist, so dass das Fahrzeug auch bei defektem Steer-by-wire-Lenksystem (9) lenkfähig bleibt, wobei das elektrische Steuergerät (13) eine Auswerteeinheit (19) aufweist, die bei Erfassung der Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) den Handaktor (17) mit einem zur Lenkbetätigung des Fahrers gleichsinnigen Unterstützungsmoment (Mu) ansteuert, und wobei die Auswerteeinheit (19) des elektronischen Steuergeräts (13) bei Erfassung der Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) den Lenkgetriebeaktor (15) funktionslos schaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkgetriebeaktor (15) zusätzlich Bestandteil einer Fahrerassistenzregelung (21) ist, mit der das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus, das heißt zumindest weitgehend ohne Fahrereingriff, betrieben wird, und dass die Fahrerassistenzregelung (21) eine Regeleinheit (23) aufweist, die im autonomen Fahrmodus in Abhängigkeit von Eingangsparametern einen Lenkbefehl (L2) generiert, mit dem der Lenkgetriebeaktor (15) angesteuert wird, und zwar zur Einstellung eines Fahrzeugrad-Lenkwinkels ohne Fahrereingriff.Steering device for a two-lane vehicle, with a steering handle (10) which is part of a steer-by-wire steering system (9), with a steering gear actuator (15) mechanically decoupled from the steering handle (10), with a steering sensor that controls a rotational position and / or a rotary actuation (L1) of the steering handle (10) detected as a steering command, with an electronic control unit (13) with which the steering gear actuator (15) is electrically controlled for setting a vehicle wheel steering angle as a function of the detected steering command, with a Hand actuator (17), with which a force / displacement control of the steering wheel (10) is carried out in order to provide the driver with haptic feedback about the steering process, and with a clutch (8) that is open in normal operation, which in the event of a fault (S) is closed in the steer-by-wire steering system (9) for a mechanical connection of the steering handle (10) and the steering gear (11), so that the vehicle steers even with a defective steer-by-wire steering system (9) remains capable, the electrical control unit (13) having an evaluation unit (19) which, when the malfunction (S) is detected in the steer-by-wire steering system (9), the manual actuator (17) with an assistance torque ( Mu) controls, and wherein the evaluation unit (19) of the electronic control unit (13) switches the steering gear actuator (15) inoperative when the malfunction (S) is detected in the steer-by-wire steering system (9), characterized in that the steering gear actuator ( 15) is also part of a driver assistance control (21) with which the vehicle is operated in an autonomous driving mode, i.e. at least largely without driver intervention, and that the driver assistance control (21) has a control unit (23) that is dependent on in the autonomous driving mode a steering command (L2) is generated from input parameters, with which the steering gear actuator (15) is controlled, specifically for setting a vehicle wheel steering angle without driver intervention.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein zweispuriges Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur zur Einstellung eines Fahrzeugrad-Lenkwinkels nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4.The invention relates to a steering device for a two-lane vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for setting a vehicle wheel steering angle according to the preamble of claim 4.

Eine solche Lenkvorrichtung weist ein Steer-by-wire-Lenksystem auf, bei dem keine mechanische Verbindung zwischen der Lenkhandhabe und dem Lenkgetriebe vorhanden ist. Bei dem Steer-by-wire-Lenksystem ist eine vollständige elektronische Kraft- und Wegansteuerung von sowohl der Lenkhandhabe als auch den gelenkten Fahrzeugrädern realisiert. Hierzu weist das Lenksystem unter anderen einen Lenksensor, der die Drehposition und/oder eine Drehbetätigung der Lenkhandhabe als einen Lenkbefehl erfasst, und ein Steuergerät auf, mit dem in Abhängigkeit von dem erfassten Lenkbefehl ein elektromechanischer Lenkgetriebeaktor elektrisch ansteuerbar ist, um den jeweiligen Lenkwinkel der gelenkten Fahrzeugräder einzustellen. Zudem ist ein weiterer elektromechanischer Handaktor vorgesehen, mit dem eine Kraft-/Wegansteuerung der Lenkhandhabe erfolgt, um dem Fahrer eine haptische Rückmeldung vom vorgenommenen Lenkvorgang bereitzustellen.Such a steering device has a steer-by-wire steering system in which there is no mechanical connection between the steering handle and the steering gear. In the steer-by-wire steering system, a complete electronic force and path control of both the steering handle and the steered vehicle wheels is implemented. For this purpose, the steering system has, among other things, a steering sensor that detects the rotary position and / or a rotary actuation of the steering handle as a steering command, and a control device with which an electromechanical steering gear actuator can be electrically controlled depending on the detected steering command in order to adjust the respective steering angle of the steered Adjust vehicle wheels. In addition, a further electromechanical hand actuator is provided with which a force / displacement control of the steering handle takes place in order to provide the driver with haptic feedback on the steering process carried out.

Aus der DE 10 2006 053 294 A1 ist eine gattungsbildende Lenkvorrichtung bekannt, die ein Lenkrad und eine daran drehfest verbundene Lenkspindel aufweist. An der Lenkspindel sind ein Lenkwinkel-Sensor, ein Lenkmoment-Sensor und ein elektrischer Motor, die Teil eines Lenkradstellers sind, befestigt. Über Kupplungen und ein Übertragungselement ist eine Verbindung zum Lenkgetriebe herstellbar. Bei geöffneter Kupplung ist das Lenksystem als Steer-by-wire-Lenksystem betreibbar.From the DE 10 2006 053 294 A1 a generic steering device is known which has a steering wheel and a steering spindle connected to it in a rotationally fixed manner. A steering angle sensor, a steering torque sensor and an electric motor, which are part of a steering wheel actuator, are attached to the steering shaft. A connection to the steering gear can be established via clutches and a transmission element. When the clutch is open, the steering system can be operated as a steer-by-wire steering system.

Die DE 199 52 227 A1 zeigt eine Lenkvorrichtung mit einem Lenkrad, das unter Zwischenschaltung zweier Handstellmotoren, die als Handmomentsteller wirken, über eine Kupplung mit einer Ritzelwelle und einer Zahnstange verbindbar ist. Zwei Stellantriebseinheiten sind mit der Zahnstange in Eingriff. Eine Steuereinheit steuert die Handstellmotoren, die Kupplung und die Stellantriebseinheiten an. Im Normalbetrieb arbeitet die Lenkvorrichtung als Steer-by-wire-Lenkung, wobei die Stellantriebe den gewünschten Radwinkel an den Rädern einstellen und eine Rückstellkraft über die Handmomentenstellmotoren am Lenkrad eingestellt wird.the DE 199 52 227 A1 shows a steering device with a steering wheel which can be connected via a coupling to a pinion shaft and a rack with the interposition of two manual actuating motors that act as manual torque plates. Two actuator units are engaged with the rack. A control unit controls the manual servomotors, the clutch and the actuator units. In normal operation, the steering device works as a steer-by-wire system, the actuators setting the desired wheel angle on the wheels and a restoring force being set via the manual torque servomotors on the steering wheel.

Die DE 100 21 903 A1 beschreibt ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Lenkrad und mit einer Steuerung, die einen Betrieb des Lenksystems in einer Steer-by-wire-Ebene und in einer Rückfallebene ermöglicht.the DE 100 21 903 A1 describes a steering system for a vehicle with a steering wheel and with a controller which enables the steering system to be operated in a steer-by-wire level and in a fallback level.

Aus der DE 603 11 602 T2 ist eine Lenkvorrichtung mit einem Steer-by-wire-Lenksystem bekannt. Die Lenkvorrichtung weist zusätzlich noch eine im Normalbetrieb geöffnete Kupplung auf, die bei einer Störung im Steer-by-wire-Lenksystem schließbar ist, um eine mechanische Verbindung, das heißt einen mechanischen Pfad, von der Lenkhandhabe zum Lenkgetriebe bereitzustellen, so dass das Fahrzeug auch bei defektem Steer-by-wire-Lenksystem lenkfähig bleibt.From the DE 603 11 602 T2 a steering device with a steer-by-wire steering system is known. The steering device also has a clutch which is open during normal operation and which can be closed in the event of a malfunction in the steer-by-wire steering system in order to provide a mechanical connection, i.e. a mechanical path, from the steering handle to the steering gear, so that the vehicle can also remains steerable in the event of a defective steer-by-wire steering system.

Der Handaktor des Steer-by-wire-Lenksystems wirkt als ein Force-Feedback-Aktor, der in Abhängigkeit von der fahrerseitigen Lenkbetätigung ein, der Lenkbetätigung entgegengerichtetes Gegenmoment auf die Lenkhandhabe ausübt. Im oben angedeuteten Störfall bleibt dagegen der Handaktor funktionslos. Die Kräfte, die der Fahrer bei einem solchen Störfall zum Lenken benötigt, sind in der Regel sehr hoch. Zudem steht bei einem Fahrzeug, das in einem autonomen Fahrmodus betrieben wird, der Fahrer ab einem gewissen Automatisierungsgrad nicht mehr unmittelbar als eine Rückfallebene zur Verfügung, so dass das Fahrzeug bei einem Ausfall des Lenkgetriebes über keine Querführung, das heißt Lenkung, mehr verfügt. Da der Fahrer nicht unmittelbar eingreifen kann, besteht die Gefahr, dass das Fahrzeug zumindest temporär ohne Querführung nicht mehr kontrollierbar ist.The manual actuator of the steer-by-wire steering system acts as a force feedback actuator which, depending on the driver's steering actuation, exerts a counter-torque on the steering handle that is opposite to the steering actuation. In the case of malfunction indicated above, however, the manual actuator remains inoperative. The forces that the driver needs to steer in such a fault are usually very high. In addition, in a vehicle that is operated in an autonomous driving mode, the driver is no longer immediately available as a fallback level from a certain degree of automation, so that the vehicle no longer has any lateral control, i.e. steering, if the steering gear fails. Since the driver cannot intervene directly, there is a risk that the vehicle can no longer be controlled, at least temporarily, without lateral guidance.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lenkvorrichtung für ein zweispuriges Fahrzeug oder ein Verfahren zur Lenkung eines solchen Fahrzeugs bereitzustellen, bei dem auch bei einer Störung des Steer-by-wire-Lenksystems eine betriebssichere und/oder komfortable Lenkbetätigung in einfacher Weise ermöglicht ist.The object of the invention is to provide a steering device for a two-lane vehicle or a method for steering such a vehicle, in which reliable and / or convenient steering operation is made possible in a simple manner even in the event of a malfunction of the steer-by-wire steering system.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 4 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by the features of claim 1 or claim 4. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass im Stand der Technik bei einer Störung im Steer-by-wire-Lenksystem der Handaktor funktionslos verbleibt. Im Unterschied dazu ist gemäß Patentanspruch 1 das elektronische Steuergerät mit einer Auswerteeinheit versehen, die bei Erfassung der Störung im Steer-by-wire-Lenksystem den Handaktor ansteuert. In einem solchen Störbetrieb wird jedoch der Handaktor nicht mehr mit einem, der Fahrerlenkbetätigung entgegengerichteten Gegenmoment beaufschlagt (für die im Normalbetrieb erforderliche haptische Rückmeldung), sondern vielmehr mit einem zur Fahrer-Lenkbetätigung gleichsinnigen Unterstützungsmoment angesteuert. Auf diese Weise wird die Kraft, die der Fahrer im Störbetrieb zum Lenken benötigt, reduziert, wodurch sich die Lenkbarkeit im Falle einer solchen Störung erheblich verbessert.The invention is based on the fact that in the prior art the hand actuator remains inoperative in the event of a malfunction in the steer-by-wire steering system. In contrast to this, according to patent claim 1, the electronic control unit is provided with an evaluation unit which controls the manual actuator when the malfunction is detected in the steer-by-wire steering system. In such a disruptive operation, however, the manual actuator is no longer acted upon with a counter-torque opposing the driver's steering actuation (for the haptic feedback required in normal operation), but rather controlled with an assisting torque in the same direction as the driver's steering actuation. In this way, the force that the driver needs to steer in disruptive operation is reduced, as a result of which the maneuverability is considerably improved in the event of such a disruption.

Als Störung im Steer-by-wire-Lenksystem sind insbesondere Defekte in der Sensortechnik, in der Signalübertragungstechnik und/oder in der Signalverarbeitung des Steer-by-wire-Lenksystems zu verstehen, in welchen Fällen die Funktionsfähigkeit des Handaktors nicht beeinträchtigt ist.Faults in the steer-by-wire steering system are, in particular, defects in the sensor technology, in the signal transmission technology and / or in the signal processing of the steer-by-wire steering system, in which cases the functionality of the manual actuator is not impaired.

Um die Lenkbarkeit im Fehlerfall weiter zu verbessern, kann mit Hilfe der Auswerteeinheit das Unterstützungsmoment in Abhängigkeit von der Größe auf die Lenkhandhabe aufgebrachten Lenkmomentes insbesondere proportional variiert werden. Erfindungsgemäß schaltet zur weiteren Steigerung der Lenkbarkeit im Fehlerfall die Auswerteeinheit des elektronischen Steuergerätes zudem den Lenkgetriebeaktor funktionslos, wodurch dieser keine Lenkmomente mehr auf das Lenkgetriebe übertragen kann.In order to further improve the steerability in the event of a fault, the assisting torque can be varied, in particular proportionally, with the aid of the evaluation unit as a function of the magnitude of the steering torque applied to the steering handle. According to the invention, in order to further increase the steerability in the event of a fault, the evaluation unit of the electronic control device also switches the steering gear actuator inoperative, as a result of which it can no longer transmit any steering torques to the steering gear.

Erfindungsgemäß ist der Lenkgetriebeaktor des Steer-by-wire-Lenksystems zusätzlich Bestandteil einer Fahrerassistenzregelung, mit der das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus, das heißt zumindest weitgehend ohne Fahrereingriff, betrieben wird. Die Fahrerassistenzregelung weist erfindungsgemäß eine Regeleinheit auf, die im autonomen Fahrmodus in Abhängigkeit einer Vielzahl von Eingangsparametern einen Lenkbefehl generiert, mit dem der Lenkgetriebeaktor des Steer-by-wire-Lenksystems angesteuert wird, um den Fahrzeugrad-Lenkwinkel ohne Fahrereingriff einzustellen.According to the invention, the steering gear actuator of the steer-by-wire steering system is also part of a driver assistance control with which the vehicle is operated in an autonomous driving mode, that is to say at least largely without driver intervention. According to the invention, the driver assistance control has a control unit which, in the autonomous driving mode, generates a steering command as a function of a large number of input parameters, with which the steering gear actuator of the steer-by-wire steering system is controlled in order to set the vehicle wheel steering angle without driver intervention.

Bei einem solchen autonomen Fahrmodus steht der Fahrer ab einem gewissen Automatisierungsgrad nicht mehr unmittelbar als eine Rückfallebene zur Verfügung, so dass die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug zumindest temporär ohne Querführung nicht kontrollierbar ist. Vor diesem Hintergrund ändert die Auswerteeinheit bei Erfassung der Störung im Steer-by-wire-Lenksystem den Signalpfad des von der Regeleinheit generierten Lenkbefehls, und zwar dahingehend, dass bei erfasster Störung nicht mehr unmittelbar der Lenkgetriebeaktor angesteuert wird, sondern vielmehr der Handaktor, während der Lenkgetriebeaktor funktionslos geschaltet wird. Auf diese Weise ist im Störfall der Handaktor als ein Ersatz für den Lenkgetriebeaktor verwendbar. Der Handaktor kann über die geschlossene Kupplung sowie die Lenkwelle des Fahrzeugrad-Lenkwinkel einstellen, wodurch das Fahrzeug durchgängig lenkbar bleibt, und zwar auch bei dem oben definierten Störfall.In such an autonomous driving mode, from a certain degree of automation, the driver is no longer immediately available as a fallback level, so that there is a risk that the vehicle cannot be controlled, at least temporarily, without lateral guidance. Against this background, when the fault is detected in the steer-by-wire steering system, the evaluation unit changes the signal path of the steering command generated by the control unit to the effect that when the fault is detected, the steering gear actuator is no longer activated directly, but rather the manual actuator during the Steering gear actuator is switched to functionless. In this way, the manual actuator can be used as a replacement for the steering gear actuator in the event of a malfunction. The hand actuator can adjust the steering angle of the vehicle wheel via the closed clutch and the steering shaft, which means that the vehicle remains steerable throughout, even in the event of the malfunction defined above.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous developments and / or developments of the invention explained above and / or reproduced in the subclaims can be used individually or in any combination with one another, except, for example, in cases of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile sind nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous designs and developments as well as their advantages are explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:

  • 1 in einem schematischen Blockschaltdiagramm die Lenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
  • 2 in einer Ansicht entsprechend der 1 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Show it:
  • 1 in a schematic block diagram, the steering device according to a first embodiment; and
  • 2 in a view corresponding to the 1 a second embodiment of the invention.

Die 1 und 2 sind im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher sind die Figuren lediglich grob vereinfachte Darstellungen, die keinen realitätsgetreuen Aufbau des Lenksystems oder einer Fahrerassistenzregelung wiedergeben. In der 1 weist das Fahrzeug rein exemplarisch eine Brennkraftmaschine 1 auf, die über ein Getriebe 3 auf ein Achsdifferenzial 5 abtreibt, dass mit den Fahrzeugvorderrädern 7 in angedeuteter trieblicher Verbindung ist. Die Brennkraftmaschine 1 wird in gängiger Praxis über ein nicht gezeigtes Motorsteuergerät mit einer fahrerseitigen Sollmoment-Vorgabe angesteuert. Alternativ dazu kann das Antriebsaggregat auch eine Elektromaschine aufweisen.the 1 and 2 are made for easy understanding of the invention. The figures are therefore only roughly simplified representations that do not reflect a realistic structure of the steering system or a driver assistance control. In the 1 purely by way of example, the vehicle has an internal combustion engine 1 on that via a gearbox 3 on an axle differential 5 that drives off with the vehicle's front wheels 7th is in indicated instinctual connection. The internal combustion engine 1 is controlled in common practice via an engine control unit (not shown) with a driver-side target torque specification. As an alternative to this, the drive unit can also have an electric machine.

Das Fahrzeug weist ein Steer-by-wire Lenksystem 9 auf, dessen Lenkrad 10 im Normalbetrieb ohne mechanische Verbindung zu einem mit den gelenkten Fahrzeugrädern 7 gekoppelten Lenkgetriebe 11 ist. Anstelle einer solchen mechanischen Verbindung werden im Lenksystem 9 Lenkbefehle L1 des Fahrers in einem elektronischen Steuergerät 13 verarbeitet, das in Abhängigkeit davon einen mechanisch vom Lenkrad 10 entkoppelten Lenkgetriebeaktor 15 elektrisch ansteuert. Der Lenkgetriebeaktor 15 ist in nicht dargestellter trieblicher Verbindung mit dem Lenkgetriebe 17, um eine fahrerseitig gewünschte Einstellung des Lenkwinkels der gelenkten Fahrzeugräder 7 durchzuführen. Dem Steuergerät 13 ist zudem ein Lenksensor zugeordnet, der eine Drehbetätigung des Lenkrads 10 als einen fahrerseitigen Lenkbefehl L1 erfasst. In Abhängigkeit davon wird der oben erwähnte Lenkgetriebeaktor 15 angesteuert. Zudem ist ein Handaktor 17 vorgesehen, mit dem eine Kraft-/Wegansteuerung des Lenkrads 10 durchführbar ist, um dem Fahrer eine haptische Rückmeldung über den Lenkvorgang zu vermitteln.The vehicle has a steer-by-wire steering system 9 on, its steering wheel 10 in normal operation without a mechanical connection to one with the steered vehicle wheels 7th coupled steering gear 11 is. Instead of such a mechanical connection, the steering system 9 Steering commands L 1 of the driver in an electronic control unit 13th processed, depending on this one mechanically from the steering wheel 10 decoupled steering gear actuator 15th electrically controls. The steering gear actuator 15th is in not shown drive connection with the steering gear 17th to adjust the steering angle of the steered vehicle wheels as desired by the driver 7th perform. The control unit 13th In addition, a steering sensor is assigned, which rotates the steering wheel 10 as a driver-side steering command L 1 recorded. Depending on this, the above-mentioned steering gear actuator 15th controlled. There is also a hand actuator 17th provided, with which a force / distance control of the steering wheel 10 can be carried out in order to provide the driver with haptic feedback about the steering process.

Zwischen den beiden Lenkwellenabschnitten 4, 6 ist in der 1 eine Kupplung 8 zwischengeordnet, die von dem elektronischen Steuergerät 13 ansteuerbar ist. Im Normalbetrieb ist die Kupplung 8 geöffnet. Im Falle einer Störung S im Steer-by-wire-Lenksystem wird die Kupplung 8 vom elektronischen Steuergerät 13 geschlossen, um eine mechanische Ersatzlenkung bereitzustellen, die als Rückfallebene bei defektem Steer-by-wire-Lenksystem 9 dient. Als Störung des Steer-by-wire-Lenksystems ist im vorliegenden Fall ein Defekt in der Sensortechnik, der Signalübertragungstechnik und/oder der Signalverarbeitungstechnik zu verstehen.Between the two steering shaft sections 4th , 6th is in the 1 a clutch 8th interposed by the electronic control unit 13th is controllable. The clutch is in normal operation 8th open. In the event of a malfunction S in the steer-by-wire steering system, the clutch 8th from the electronic control unit 13th closed in order to provide a mechanical replacement steering system that can be used as a fall-back level in the event of a defective steer-by-wire steering system 9 serves. In the present case, a malfunction of the steer-by-wire steering system is to be understood as a defect in the sensor technology, the signal transmission technology and / or the signal processing technology.

Im Normalbetrieb erfolgt in der 1 eine Lenkbetätigung vom Fahrer durch eine Drehbetätigung des Lenkrads 10. Zur Bereitstellung einer haptischen Rückmeldung erzeugt der Handaktor 17 ein zur Lenkrad-Drehbetätigung gegensinniges Gegenmoment MG .In normal operation, the 1 a steering operation by the driver by turning the steering wheel 10 . The hand actuator generates a haptic feedback 17th a counter-torque in the opposite direction to the turning of the steering wheel M G .

Gemäß der 1 ist dem elektronischen Steuergerät 13 eine Auswerteeinheit 19 zugeordnet, mittels der die oben angedeutete Störung S im Steer-by-wire-Lenksystem 9 erfassbar ist. Bei Vorliegen einer solchen Störung S wird in der 1 das elektronische Steuergerät 13 mit einem entsprechenden Störsignal S angesteuert. Daraufhin schließt das Steuergerät 13 die Kupplung 8 und schaltet gleichzeitig auch der Lenkgetriebeaktor 15 funktionslos, um die oben erwähnte mechanische Ersatzlenkung für den Fahrer bereitzustellen. Zudem wird nunmehr der Handaktor 17 nicht mehr mit dem Gegenmoment MG angesteuert, sondern mit einem zur Lenkbetätigung des Fahrers gleichsinnigen Unterstützungsmoment Mu, mit dem die Lenkbarkeit des Fahrzeugs bei Vorliegen der Störung S erheblich verbessert ist. Zudem schaltet das Steuergerät 13 bei Vorliegen der Störung S den Lenkgetriebeaktor 15 funktionslos, so dass dieser im Störbetrieb keinen Einfluss auf die Lenkbetätigung des Fahrzeugs hat.According to the 1 is the electronic control unit 13th an evaluation unit 19th assigned, by means of which the above-indicated disturbance S in the steer-by-wire steering system 9 is detectable. If such a fault S is present in the 1 the electronic control unit 13th controlled with a corresponding interference signal S. The control unit then closes 13th the coupling 8th and the steering gear actuator also switches at the same time 15th inoperative to provide the above mentioned mechanical replacement steering for the driver. In addition, the hand actuator is now 17th no longer with the counter-torque M G controlled, but with an assist torque Mu in the same direction as the driver's steering actuation, with which the steerability of the vehicle is considerably improved when the disturbance S is present. In addition, the control unit switches 13th in the presence of the fault S the steering gear actuator 15th functionless, so that it has no influence on the steering operation of the vehicle in malfunction.

In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen Systemarchitektur im Wesentlichen identisch zur 1 ist. In der 2 weist das Fahrzeug zusätzlich zum Steer-by-wire-Lenksystem 9 eine Fahrerassistenzregelung 21 auf, mit der das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus, das heißt zumindest weitgehend ohne Fahrereingriff, betrieben werden kann. Die Fahrerassistenzregelung 21 weist eine Regeleinheit 23 auf, die im autonomen Fahrmodus in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Eingangsparametern einen Lenkbefehl L2 generiert, mit dem das Steer-by-wire-Lenksystem 9 ansteuerbar ist, und zwar so, dass der Lenkgetriebeaktor 15 den Lenkbefehl L2 , das heißt die Einstellung eines Fahrzeugrad-Lenkwinkels ohne zusätzlichem Fahrereingriff, vornimmt.In the 2 a second embodiment is shown, the system architecture of which is essentially identical to 1 is. In the 2 shows the vehicle in addition to the steer-by-wire steering system 9 a driver assistance system 21 with which the vehicle can be operated in an autonomous driving mode, that is to say at least largely without driver intervention. The driver assistance system 21 has a control unit 23 on which, in the autonomous driving mode, a steering command as a function of a large number of input parameters L 2 generated with the steer-by-wire steering system 9 is controllable, in such a way that the steering gear actuator 15th the steering command L 2 , that is, the setting of a vehicle wheel steering angle without additional driver intervention.

Bei Vorliegen eines Störsignals S wird dagegen der Lenkgetriebeaktor 15 funktionslos geschaltet und wird vielmehr der Handaktor 17 mit dem von der Regeleinheit 23 generierten Lenkbefehl L2 angesteuert. Auf diese Weise wird im autonomen Fahrmodus der Handaktor 17 als Ersatz für den Lenkgetriebeaktor 15 verwendet. Der Handaktor 17 kann über die geschlossene Kupplung 8 sowie das Lenkgetriebe 11 den Fahrzeugrad-Lenkwinkel verstehen.In contrast, when an interference signal S is present, the steering gear actuator is activated 15th is switched to a non-functional position and is rather the hand actuator 17th with that of the control unit 23 generated steering command L 2 controlled. This is how the manual actuator becomes in the autonomous driving mode 17th as a replacement for the steering gear actuator 15th used. The hand actuator 17th can via the closed coupling 8th as well as the steering gear 11 Understand the vehicle wheel steering angle.

Claims (4)

Lenkvorrichtung für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einer Lenkhandhabe (10), die Bestandteil eines Steer-by-wire-Lenksystems (9) ist, mit einem von der Lenkhandhabe (10) mechanisch entkoppelten Lenkgetriebeaktor (15), mit einem Lenksensor, der eine Drehposition und/oder eine Drehbetätigung (L1) der Lenkhandhabe (10) als einen Lenkbefehl erfasst, mit einem elektronischen Steuergerät (13), mit dem in Abhängigkeit vom erfassten Lenkbefehl der Lenkgetriebeaktor (15) zur Einstellung eines Fahrzeugrad-Lenkwinkels elektrisch angesteuert wird, mit einem Handaktor (17), mit dem eine Kraft-/Wegansteuerung des Lenkrads (10) durchgeführt wird, um dem Fahrer eine haptische Rückmeldung über den Lenkvorgang zu vermitteln, und mit einer im Normalbetrieb geöffneten Kupplung (8), die bei einer Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) für eine mechanische Verbindung der Lenkhandhabe (10) und des Lenkgetriebes (11) geschlossen ist, so dass das Fahrzeug auch bei defektem Steer-by-wire-Lenksystem (9) lenkfähig bleibt, wobei das elektrische Steuergerät (13) eine Auswerteeinheit (19) aufweist, die bei Erfassung der Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) den Handaktor (17) mit einem zur Lenkbetätigung des Fahrers gleichsinnigen Unterstützungsmoment (Mu) ansteuert, und wobei die Auswerteeinheit (19) des elektronischen Steuergeräts (13) bei Erfassung der Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) den Lenkgetriebeaktor (15) funktionslos schaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkgetriebeaktor (15) zusätzlich Bestandteil einer Fahrerassistenzregelung (21) ist, mit der das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus, das heißt zumindest weitgehend ohne Fahrereingriff, betrieben wird, und dass die Fahrerassistenzregelung (21) eine Regeleinheit (23) aufweist, die im autonomen Fahrmodus in Abhängigkeit von Eingangsparametern einen Lenkbefehl (L2) generiert, mit dem der Lenkgetriebeaktor (15) angesteuert wird, und zwar zur Einstellung eines Fahrzeugrad-Lenkwinkels ohne Fahrereingriff.Steering device for a two-lane vehicle, with a steering handle (10), which is part of a steer-by-wire steering system (9), with a steering gear actuator (15) mechanically decoupled from the steering handle (10), with a steering sensor that controls a rotational position and / or a rotary actuation (L 1 ) of the steering handle (10) detected as a steering command, with an electronic control unit (13) with which the steering gear actuator (15) is electrically controlled to set a vehicle wheel steering angle as a function of the detected steering command a manual actuator (17) with which a force / travel control of the steering wheel (10) is carried out in order to provide the driver with haptic feedback about the steering process, and with a clutch (8) that is open in normal operation and that is activated in the event of a fault (p ) is closed in the steer-by-wire steering system (9) for a mechanical connection of the steering handle (10) and the steering gear (11), so that the vehicle can operate even if the steer-by-wire steering system (9) is defective The electrical control unit (13) has an evaluation unit (19) which, when the malfunction (S) is detected in the steer-by-wire steering system (9), provides the manual actuator (17) with an assistance torque ( Mu) controls, and wherein the evaluation unit (19) of the electronic control unit (13) switches the steering gear actuator (15) inoperative when the malfunction (S) is detected in the steer-by-wire steering system (9), characterized in that the steering gear actuator ( 15) is also part of a driver assistance control (21), with which the vehicle is operated in an autonomous driving mode, i.e. at least largely without driver intervention, and that the driver assistance control (21) has a control unit (23) which, in the autonomous driving mode, is dependent on a steering command (L 2 ) is generated from input parameters, with which the steering gear actuator (15) is controlled, specifically for setting a vehicle wheel steering angle without driver intervention. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteeinheit (19) das Unterstützungsmoment (Mu) in Abhängigkeit von der Größe eines vom Fahrer auf die Lenkhandhabe (10) aufgebrachten Lenkmoments proportional variiert wird.Steering device according to Claim 1 , characterized in that by means of the evaluation unit (19) the support torque (Mu) is varied proportionally as a function of the magnitude of a steering torque applied by the driver to the steering handle (10). Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (19) bei Erfassung der Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) den Handaktor (17) mit dem von der Regeleinheit (23) generierten Lenkbefehl (L2) ansteuert und den Lenkgetriebeaktor (15) funktionslos schaltet.Steering device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the evaluation unit (19) when the fault (S) is detected in the steer-by-wire steering system (9) controls the manual actuator (17) with the steering command (L 2 ) generated by the control unit (23) and the Steering gear actuator (15) switches inoperative. Verfahren zur Einstellung eines Fahrzeugrad-Lenkwinkels mittels einer Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Lenkhandhabe (10) Bestandteil eines Steer-by-wire-Lenksystems (9) ist, mit einem von der Lenkhandhabe (10) mechanisch entkoppelten Lenkgetriebeaktor (15), mit einem Lenksensor, der eine Drehposition und/oder eine Drehbetätigung (L1) der Lenkhandhabe (10) als einen Lenkbefehl erfasst, mit einem elektronischen Steuergerät (13), mit dem in Abhängigkeit vom erfassten Lenkbefehl der Lenkgetriebeaktor (15) zur Einstellung eines Fahrzeugrad-Lenkwinkels elektrisch angesteuert wird, mit einem Handaktor (17), mit dem eine Kraft-/Wegansteuerung des Lenkrads (10) durchgeführt wird, um dem Fahrer eine haptische Rückmeldung über den Lenkvorgang zu vermitteln, und mit einer im Normalbetrieb geöffneten Kupplung (8), die bei einer Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) für eine mechanische Verbindung der Lenkhandhabe (10) und des Lenkgetriebes (11) geschlossen ist, so dass das Fahrzeug auch bei defektem Steer-by-wire-Lenksystem (9) lenkfähig bleibt, wobei das elektrische Steuergerät (13) bei einer Erfassung der Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) den Handaktor (17) mit einem zur Lenkbetätigung des Fahrers gleichsinnigen Unterstützungsmoment (Mu) ansteuert, wobei die Auswerteeinheit (19) des elektronischen Steuergeräts (13) bei Erfassung der Störung (S) im Steer-by-wire-Lenksystem (9) den Lenkgetriebeaktor (15) funktionslos schaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkgetriebeaktor (15) zusätzlich Bestandteil einer Fahrerassistenzregelung (21) ist, mit der das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus, das heißt zumindest weitgehend ohne Fahrereingriff, betrieben wird, und dass die Fahrerassistenzregelung (21) eine Regeleinheit (23) aufweist, die im autonomen Fahrmodus in Abhängigkeit von Eingangsparametern einen Lenkbefehl (L2) generiert, mit dem der Lenkgetriebeaktor (15) angesteuert wird, und zwar zur Einstellung eines Fahrzeugrad-Lenkwinkels ohne Fahrereingriff.Method for setting a vehicle wheel steering angle by means of a steering device according to One of the preceding claims, in which a steering handle (10) is part of a steer-by-wire steering system (9), with a steering gear actuator (15) mechanically decoupled from the steering handle (10), with a steering sensor, which determines a rotational position and / or a rotary actuation (L 1 ) of the steering handle (10) is detected as a steering command, with an electronic control unit (13) with which the steering gear actuator (15) is electrically controlled for setting a vehicle wheel steering angle, with a manual actuator, depending on the detected steering command (17), with which a force / displacement control of the steering wheel (10) is carried out in order to provide the driver with haptic feedback about the steering process, and with a clutch (8) that is open in normal operation and that is activated in the event of a fault (S) in the Steer-by-wire steering system (9) for a mechanical connection of the steering handle (10) and the steering gear (11) is closed, so that the vehicle remains steerable even with a defective steer-by-wire steering system (9) t, the electrical control unit (13) when the malfunction (S) is detected in the steer-by-wire steering system (9) controls the manual actuator (17) with an assist torque (Mu) in the same direction as the driver's steering, the evaluation unit ( 19) of the electronic control unit (13) switches the steering gear actuator (15) inoperative when the malfunction (S) is detected in the steer-by-wire steering system (9), characterized in that the steering gear actuator (15) is also part of a driver assistance control (21) with which the vehicle is operated in an autonomous driving mode, i.e. at least largely without driver intervention, and that the driver assistance control (21) has a control unit (23) which generates a steering command (L 2) in the autonomous driving mode as a function of input parameters , with which the steering gear actuator (15) is controlled, specifically for setting a vehicle wheel steering angle without driver intervention.
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