DE102015203864B4

DE102015203864B4 - Lenksystem, Kraftfahrzeug mit einem solchen und Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems

Info

Publication number: DE102015203864B4
Application number: DE102015203864.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Esser; Jörg-Peter Schalz
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2035-03-05
Also published as: CN105936297A; US20160257339A1; DE102015203864A1; CN105936297B; US9527526B2

Abstract

Lenksystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), aufweisend- wenigstens eine Sensoreinrichtung (8), die zum Erfassen eines momentanen Steuerwinkels eines Steuerrads (7) des Kraftfahrzeugs (1) und zum Erzeugen von den erfassten momentanen Steuerwinkeln des Steuerrads (7) entsprechenden Steuerwinkelsignalen eingerichtet ist,- wenigstens eine signaltechnisch mit der Sensoreinrichtung (8) verbundene Lenkelektronik (10), die zum Empfangen und Verarbeiten der Steuerwinkelsignale eingerichtet ist,- wenigstens eine mit der Lenkelektronik (10) elektrisch verbundene Stelleinrichtung (11), die zum Einstellen eines Lenkwinkels von wenigstens einem lenkbaren Rad (4) des Kraftfahrzeugs (1) eingerichtet ist, und- wenigstens eine signaltechnisch mit der Lenkelektronik (10) verbundene, Betätigungseinrichtung (12), die ausgebildet ist, manuell betätigt zu werden,- wobei die Lenkelektronik (10) eingerichtet ist, wenigstens ein variables Lenkverhältnis zwischen dem Steuerwinkel und dem Lenkwinkel festzulegen,- wobei die Lenkelektronik (10) eingerichtet ist, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung (12) aus dem variablen Lenkverhältnis ein statisches Lenkverhältnis auszuwählen und die Stelleinrichtung (11) in Abhängigkeit des ausgewählten statischen Lenkverhältnisses anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkelektronik (10) eingerichtet ist, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung (12) einen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs (1) aus wenigstens zwei verschiedenen vorgegebenen Fahrmodi auszuwählen und die Stelleinrichtung (11) in Abhängigkeit des ausgewählten Fahrmodus anzusteuern, wobei einer Mehrzahl der auswählbaren Fahrmodi ein jeweiliges statisches Lenkverhältnis zugeordnet ist, wobei sich die statischen Lenkverhältnisse voneinander unterscheiden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Lenksystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
DE 10 2005 012 647 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Lenksystem für ein Kraftfahrzeug. Das Lenksystem umfasst eine Lenkelektronik und eine über die Lenkelektronik elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung, die zum Einstellen eines Lenkwinkels von wenigstens einem lenkbaren Rad des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Des Weiteren umfasst das Lenksystem eine in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs anordbare, signaltechnisch mit der Lenkelektronik verbindbare, manuell betätigbare Betätigungseinrichtung. Die Lenkelektronik ist eingerichtet, wenigstens ein variables Lenkverhältnis zwischen dem Steuerwinkel und dem Lenkwinkel festzulegen. Über eine manuelle Betätigung der Betätigungseinrichtung durch einen Fahrer kann zwischen wenigstens zwei verschiedenen variablen Lenkverhältnissen ausgewählt werden. Die Lenkelektronik ist eingerichtet, die Stelleinrichtung in Abhängigkeit des ausgewählten variablen Lenkverhältnisses anzusteuern.
Mit einem entsprechenden Lenksystem kann folglich das Lenkverhältnis zwischen dem Steuerwinkel des Steuerrads und dem Lenkwinkel des lenkbaren Rads in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrsituationen und dem jeweilig gegebenen Steuerwinkel variiert werden. Hierdurch kann insbesondere ein von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs aufzubringender Steueraufwand an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden.
Aus DE 103 46 146 A1 und DE 10 2005 056 462 A1 sind zudem Lenksysteme bekannt, die es einem Fahrer erlauben, ein variables Lenkverhältnis nach persönlichen Vorlieben einzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Steuerung eines Kraftfahrzeugs für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs zu optimieren.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Das Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfasst wenigs-tens eine Sensoreinrichtung, die zum Erfassen eines momentanen Steuerwinkels eines Steuerrads des Kraftfahrzeugs und zum Erzeugen von den erfassten momentanen Steuerwinkeln des Steuerrads entsprechenden Steuerwinkelsignalen eingerichtet ist, wenigstens eine signaltechnisch mit der Sensoreinrichtung verbundene Lenkelektronik, die zum Empfangen und Verarbeiten der Steuerwinkelsignale eingerichtet ist, wenigstens eine mit der Lenkelektronik elektrisch verbundene Stelleinrichtung, die zum Einstellen eines Lenkwinkels von wenigstens einem lenkbaren Rad des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist, und wenigstens eine signaltechnisch mit der Lenkelektronik verbundene, Betätigungseinrichtung, die ausgebildet ist, manuell betätigt zu werden. Dabei ist die Lenkelektronik eingerichtet, wenigstens ein variables Lenkverhältnis zwischen dem Steuerwinkel und dem Lenkwinkel festzulegen, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung aus dem variablen Lenkverhältnis ein statisches Lenkverhältnis auszuwählen und die Stelleinrichtung in Abhängigkeit des ausgewählten statischen Lenkverhältnisses anzusteuern.
Erfindungsgemäß ist die Lenkelektronik eingerichtet, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung einen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs aus wenigstens zwei verschiedenen vorgegebenen Fahrmodi auszuwählen und die Stelleinrichtung in Abhängigkeit des ausgewählten Fahrmodus anzusteuern, wobei mehreren auswählbaren Fahrmodi ein jeweiliges statisches Lenkverhältnis zugeordnet ist und sich die statischen Lenkverhältnisse voneinander unterscheiden. Ein Fahrmodus kann beispielsweise ein leistungsoptimierter Fahrmodus, ein verbrauchsoptimierter Fahrmodus, ein bezüglich des jeweilig befahrenen Untergrunds optimierter Fahrmodus, beispielsweise ein Geländemodus, oder dergleichen sein.
Das Lenksystem ermöglicht es einem Fahrer des Kraftfahrzeugs, über eine manuelle Betätigung der Betätigungseinrichtung aus dem variablen Lenkverhältnis ein statisches Lenkverhältnis auszuwählen. Hierdurch kann der Fahrer ein für ihn angenehmes und intuitives statisches Lenkverhältnis auswählen. Das Ausmaß einer Variation eines variablen Lenkverhältnisses während eines Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeugs ist für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs nur schwer vorhersehbar. Der Fahrer kann daher durch eine Variation des Lenkverhältnisses überrascht werden, was wiederum zu einer Verunsicherung des Fahrers und zu für den jeweiligen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs nicht optimalen Lenkvorgängen führen kann. Demgegenüber sind für einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs die lenkungsbedingten Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs deutlich besser vorhersehbar und einschätzbar, wenn keine Variation des Lenkverhältnisses erfolgt bzw. ein statisches Lenkverhältnis zum Steuern des Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. Ein solches statisches Lenkverhältnis ist gemäß der Erfindung durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs bei Bedarf frei auswählbar. Somit wird mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem die Steuerung des Kraftfahrzeugs für den Fahrer des Kraftfahrzeugs optimiert.
Die Sensoreinrichtung kann als Drehgeber oder dergleichen ausgebildet sein, um den momentan von dem Fahrer gewählten Steuerwinkel des Steuerrads des Kraftfahrzeugs zu erfassen und den erfassten momentanen Steuerwinkeln des Steuerrads entsprechende elektrische Steuerwinkelsignale zu erzeugen.
Die Lenkelektronik kann separat angeordnet oder in eine bestehende Fahrzeugelektronik integriert sein. Die Lenkelektronik kann kabelgebunden oder kabellos signaltechnisch mit der Sensoreinrichtung verbunden oder verbindbar sein. Die Lenkelektronik kann wenigstens eine elektronische Speichereinheit umfassen, in der zur Realisierung des variablen Lenkverhältnisses wenigstens eine Abhängigkeit des Lenkwinkels von dem Steuerwinkel, beispielsweise in Form einer mathematischen Funktion, abgelegt ist. Des Weiteren kann die Lenkelektronik wenigstens einen Mikrokontroller aufweisen, mit dem wenigstens ein Algorithmus zur Durchführung der Funktionen der Lenkelektronik ausführbar ist.
Die über die Lenkelektronik elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung kann elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet sein. Die Stelleinrichtung kann auch zum Einstellen eines Lenkwinkels von zwei oder mehreren, insbesondere an einer einzelnen Achse, vorzugsweise der Vorderachse, des Kraftfahrzeugs angeordneten, lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs eingerichtet sein.
Die in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs anordbare, kabelgebunden oder kabellos signaltechnisch mit der Lenkelektronik verbundene oder verbindbare, manuell betätigbare Betätigungseinrichtung kann durch wenigstens einen Schalter, einen Hebel, ein Touchscreen oder dergleichen ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lenkelektronik eingerichtet, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung das momentane Lenkverhältnis als statisches Lenkverhältnis auszuwählen. Hierdurch kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Variation des Lenkverhältnisses dann abbrechen, wenn für ihn ein der jeweiligen Fahrsituation angemessenes und für angenehm empfundenes Lenkverhältnis vorliegt. Alternativ kann bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung ein bestimmtes vorgegebenes statisches Lenkverhältnis aus dem variablen Lenkverhältnis unabhängig von dem momentanen Lenkverhältnis ausgewählt werden.
Der Fahrer des Kraftfahrzeugs kann über die Fahrmoduswahl einen Fahrmodus auswählen, dem ein statisches Lenkverhältnis zugeordnet ist. Vorteilhafterweise ist jedoch wenigstens einem weiteren auswählbaren Fahrmodus ein variables Lenkverhältnis zugeordnet. Hierdurch ist weiterhin die Möglichkeit gegeben, je nach Bedarf neben einem statischen Lenkverhältnis einen Fahrmodus mit einem variablen Lenkverhältnis auszuwählen.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst ein Steuerrad, wenigstens ein lenkbares Rad und ein Lenksystem nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben.
Mit dem Kraftfahrzeug sind die oben mit Bezug auf das Lenksystem genannten Vorteile entsprechend verbunden. Das Kraftfahrzeug kann auch zwei oder mehrere lenkbare Räder, insbesondere Vorderräder, aufweisen, deren Lenkwinkel mittels der Stelleinrichtung einstellbar ist.
Nach dem Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs wird ein momentaner Steuerwinkel eines Steuerrads des Kraftfahrzeugs erfasst und wenigstens ein variables Lenkverhältnis zwischen dem Steuerwinkel und einem Lenkwinkel von wenigstens einem lenkbaren Rad des Kraftfahrzeugs festgelegt, wobei bei einer manuellen Betätigung einer manuell betätigbaren Betätigungseinrichtung aus dem variablen Lenkverhältnis ein statisches Lenkverhältnis ausgewählt und zum Einstellen des Lenkwinkels des lenkbaren Rads verwendet wird. Erfindungsgemäß wird bei der manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung ein Fahrmodus des Kraftfahrzeugs aus wenigstens zwei verschiedenen vorgegebenen Fahrmodi ausgewählt, wobei mehreren auswählbaren Fahrmodi ein jeweiliges statisches, für jeden der mehreren auswählbaren Fahrmodi verschiedenes Lenkverhältnis zugeordnet ist und der Lenkwinkel des lenkbaren Rads in Abhängigkeit des ausgewählten Fahrmodus eingestellt wird.
Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das Lenksystem genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das Lenksystem zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei der manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung das momentane Lenkverhältnis als statisches Lenkverhältnis ausgewählt. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Lenksystems genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Vorteilhafterweise wird zusätzlich zu den mehreren auswählbaren Fahrmodi, denen ein statisches Lenkverhältnis zugeordnet ist, wenigstens einem auswählbaren Fahrmodus ein variables Lenkverhältnis zugeordnet. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Lenksystems genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Figur anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 mit einem Lenksystem 2. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst zwei an einer Vorderachse 3 angeordnete, lenkbare Vorderräder 4 und zwei an einer Hinterachse 5 angeordnete, nicht lenkbare Hinterräder 6. Des Weiteren umfasst das Kraftfahrzeug 1 ein von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 betätigbares Steuerrad 7.
Das Lenksystem 2 umfasst eine Sensoreinrichtung 8, die zum Erfassen eines momentanen Steuerwinkels des Steuerrads 7 und zum Erzeugen von den erfassten momentanen Steuerwinkeln des Steuerrads 7 entsprechenden Steuerwinkelsignalen eingerichtet ist. Die Sensoreinrichtung 8 ist an einer um ihre Längsmittelachse drehbar gelagerten, drehfest mit dem Steuerrad 7 verbundenen Lenkstange 9 angeordnet.
Des Weiteren umfasst das Lenksystem 2 eine über eine Signalleitung S signaltechnisch mit der Sensoreinrichtung 8 verbundene oder verbindbare Lenkelektronik 10, die zum Empfangen und Verarbeiten der Steuerwinkelsignale eingerichtet ist. Die Lenkelektronik 10 ist eingerichtet, wenigstens ein variables Lenkverhältnis zwischen dem Steuerwinkel und dem Lenkwinkel festzulegen.
Zudem umfasst das Lenksystem 2 eine über die Lenkelektronik 10 elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung 11, die zum Einstellen eines Lenkwinkels der lenkbaren Vorderräder 4 eingerichtet ist. Die Stelleinrichtung 11 ist über eine Signalleitung S signaltechnisch mit der Lenkelektronik 10 verbunden oder verbindbar.
Ferner umfasst das Lenksystem 2 eine in einer nicht näher dargestellten Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 1 angeordnete, über eine Signalleitung S signaltechnisch mit der Lenkelektronik 10 verbundene oder verbindbare, manuell betätigbare Betätigungseinrichtung 12.
Die Lenkelektronik 10 ist eingerichtet, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung 12 aus dem variablen Lenkverhältnis ein statisches Lenkverhältnis auszuwählen und die Stelleinrichtung 11 in Abhängigkeit des ausgewählten statischen Lenkverhältnisses anzusteuern. Die Lenkelektronik 10 kann eingerichtet sein, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung 12 das momentane Lenkverhältnis als statisches Lenkverhältnis auszuwählen. Des Weiteren kann die Lenkelektronik 10 eingerichtet sein, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung 12 einen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs 1 aus wenigstens zwei verschiedenen vorgegebenen Fahrmodi auszuwählen und die Stelleinrichtung 11 in Abhängigkeit des ausgewählten Fahrmodus anzusteuern, wobei wenigstens einem auswählbaren Fahrmodus ein statisches Lenkverhältnis zugeordnet ist. Wenigstens einem auswählbaren Fahrmodus kann ein variables Lenkverhältnis zugeordnet sein.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Lenksystem
3: Vorderachse
4: Vorderräder
5: Hinterachse
6: Hinterräder
7: Steuerrad
8: Sensoreinrichtung
9: Lenkstange
10: Lenkelektronik
11: Stelleinrichtung
12: Betätigungseinrichtung
S: Signalleitung

Claims

Lenksystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), aufweisend - wenigstens eine Sensoreinrichtung (8), die zum Erfassen eines momentanen Steuerwinkels eines Steuerrads (7) des Kraftfahrzeugs (1) und zum Erzeugen von den erfassten momentanen Steuerwinkeln des Steuerrads (7) entsprechenden Steuerwinkelsignalen eingerichtet ist, - wenigstens eine signaltechnisch mit der Sensoreinrichtung (8) verbundene Lenkelektronik (10), die zum Empfangen und Verarbeiten der Steuerwinkelsignale eingerichtet ist, - wenigstens eine mit der Lenkelektronik (10) elektrisch verbundene Stelleinrichtung (11), die zum Einstellen eines Lenkwinkels von wenigstens einem lenkbaren Rad (4) des Kraftfahrzeugs (1) eingerichtet ist, und - wenigstens eine signaltechnisch mit der Lenkelektronik (10) verbundene, Betätigungseinrichtung (12), die ausgebildet ist, manuell betätigt zu werden, - wobei die Lenkelektronik (10) eingerichtet ist, wenigstens ein variables Lenkverhältnis zwischen dem Steuerwinkel und dem Lenkwinkel festzulegen, - wobei die Lenkelektronik (10) eingerichtet ist, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung (12) aus dem variablen Lenkverhältnis ein statisches Lenkverhältnis auszuwählen und die Stelleinrichtung (11) in Abhängigkeit des ausgewählten statischen Lenkverhältnisses anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkelektronik (10) eingerichtet ist, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung (12) einen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs (1) aus wenigstens zwei verschiedenen vorgegebenen Fahrmodi auszuwählen und die Stelleinrichtung (11) in Abhängigkeit des ausgewählten Fahrmodus anzusteuern, wobei einer Mehrzahl der auswählbaren Fahrmodi ein jeweiliges statisches Lenkverhältnis zugeordnet ist, wobei sich die statischen Lenkverhältnisse voneinander unterscheiden.
Lenksystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkelektronik (10) eingerichtet ist, bei einer manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung (12) das momentane Lenkverhältnis als statisches Lenkverhältnis auszuwählen.
Lenksystem (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den auswählbaren Fahrmodi, denen ein statisches Lenkverhältnis zugeordnet ist, wenigstens einem auswählbaren Fahrmodus ein variables Lenkverhältnis zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Steuerrad (7) und wenigstens einem lenkbaren Rad (4), gekennzeichnet durch ein Lenksystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei ein momentaner Steuerwinkel eines Steuerrads (7) des Kraftfahrzeugs (1) erfasst und wenigstens ein variables Lenkverhältnis zwischen dem Steuerwinkel und einem Lenkwinkel von wenigstens einem lenkbaren Rad (4) des Kraftfahrzeugs (1) festgelegt wird, wobei bei einer manuellen Betätigung einer Betätigungseinrichtung (12) aus dem variablen Lenkverhältnis ein statisches Lenkverhältnis ausgewählt und zum Einstellen des Lenkwinkels des lenkbaren Rads (4) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung (12) ein Fahrmodus des Kraftfahrzeugs (1) aus wenigstens zwei verschiedenen vorgegebenen Fahrmodi ausgewählt wird, wobei mehreren auswählbaren Fahrmodi ein jeweiliges statisches, für jeden der mehreren auswählbaren Fahrmodi verschiedenes Lenkverhältnis zugeordnet ist und der Lenkwinkel des lenkbaren Rads (4) in Abhängigkeit des ausgewählten Fahrmodus eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der manuellen Betätigung der Betätigungseinrichtung (12) das momentane Lenkverhältnis als statisches Lenkverhältnis ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den mehreren auswählbaren Fahrmodi, denen ein statisches Lenkverhältnis zugeordnet ist, wenigstens einem auswählbaren Fahrmodus ein variables Lenkverhältnis zugeordnet wird.