DE102016106785A1

DE102016106785A1 - Lenkmoment-Einstellungsverfahren in einem Lenksystem

Info

Publication number: DE102016106785A1
Application number: DE102016106785.7A
Authority: DE
Inventors: Timo Herzog; Marcel Groß
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2036-04-14
Also published as: DE102016106785B4

Abstract

Bei einem Lenkmoment-Einstellungsverfahren in einem Lenksystem in einem Fahrzeug wird das Servomoment als Funktion der Lenkbewegungsrichtung eingestellt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkmoment-Einstellungsverfahren in einem Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In der DE 10 2010 062 577 A1 wird ein Lenksystem mit einem elektrischen Servomotor zur Unterstützung der Lenkbewegung beschrieben. Das Servomoment des Servomotors wird über ein Lenkgetriebe in das Lenksystem eingespeist, das die Lenkwinkelbewegung einer Lenkspindel in eine Radlenkwinkelbewegung der lenkbaren Räder umsetzt.
Die Höhe des unterstützenden Servomomentes kann von verschiedenen Parametern und Fahrzustandsgrößen abhängen, unter anderem von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Lenkmoment in einem Lenksystem in einem Fahrzeug mit Aktuator zur Erzeugung eines Servomomentes so einzustellen, dass die Fahrsicherheit sowie das subjektive Fahrgefühl verbessert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Lenkmoment-Einstellungsverfahren bezieht sich auf Lenksysteme in Fahrzeugen, die ein Lenkgetriebe zur Umsetzung eines Lenkwinkels einer Lenkspindel in einen Radlenkwinkel aufweisen. Darüber hinaus ist das Lenksystem mit einem Aktuator ausgestattet, über den ein Servomoment in das Lenksystem eingespeist werden kann, beispielsweise über das Lenkgetriebe. Der Aktuator ist in bevorzugter Ausführung als ein elektrischer Servomotor ausgebildet.
Über den Aktuator wird ein Servomoment in das Lenksystem eingespeist, das sich gemeinsam mit einem vom Fahrer erzeugten Handlenkmoment zu einem Gesamt-Lenkmoment addiert. Über das Servomoment kann das Handlenkmoment des Fahrers verstärkt oder reduziert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Lenkmoment-Einstellungsverfahren hängt das Servomoment von der Lenkbewegungsrichtung ab, die vom Fahrer bei der Lenkbewegung über das Lenkrad im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn erzeugt wird. Das Servomoment ist beispielsweise bei gleich hohem Lenkmoment, gebildet durch Addition von Handlenkmoment und Servomoment, in die beiden entgegengesetzten Lenkbewegungsrichtungen unterschiedlich groß.
Auf diese Weise können richtungsabhängige Wirkungsgrade in die beiden Lenkbewegungsrichtungen kompensiert werden. Derartige, beispielsweise mechanische, richtungsabhängige Wirkungsgrade können beispielsweise in Lenkgetrieben auftreten, die in eine Lenkrichtung einen besseren und in die entgegengesetzte Lenkrichtung einen schlechteren Wirkungsgrad besitzen. Entsprechend müssen bei der Lenkbewegung in die Richtung mit besserem Wirkungsgrad kleinere Reibmomente und bei der Lenkbewegung in die Richtung mit schlechterem Wirkungsgrad höhere Reibmomente überwunden werden, was ohne kompensierende Maßnahmen vom Fahrer im Fall eines konstant unterstützenden Aktuators durch ein entsprechend reduziertes bzw. erhöhtes Handlenkmoment wahrgenommen wird.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Lenkmoment-Einstellungsverfahrens können dagegen derartige, bewegungsrichtungsabhängige Wirkungsgrade durch eine entsprechende Anpassung des Servomomentes vom Aktuator kompensiert werden. Dementsprechend ist das Gesamtlenkmoment in beide Bewegungsrichtungen gleich groß, so dass Irritationen des Fahrers vermieden werden und die Fahrsicherheit verbessert wird. Das vom Fahrer aufzubringende Handlenkmoment hängt somit nicht mehr von der Bewegungsrichtung des Lenkrades im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn ab.
Die entsprechende Einstellung des Servomomentes erfolgt, gemäß bevorzugter Ausführung, unabhängig von der aktuellen Lenkwinkelposition. Demzufolge bleibt es für die Einstellung des Servomomentes ohne Einfluss, in welcher Lenkwinkelposition die Lenkspindel bzw. das Lenkrad aktuell steht. Maßgebend ist lediglich die Lenkbewegungsrichtung nach links oder nach rechts.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird im regulären Lenkbetrieb in beide Lenkrichtungen ein Servomoment von dem Aktuator bereitgestellt, mit dem die Lenkbewegung des Fahrers unterstützt wird, jedoch in unterschiedlicher Höhe, um mechanische Wirkungsgradunterschiede in die entgegengesetzten Lenkrichtungen zu kompensieren.
Gemäß einer weiteren Ausführung kann das von dem Aktuator erzeugte Servomoment jedoch auch zum Erzielen von definierten Lenkunterstützungen in sonstiger Weise moduliert werden, beispielsweise dem Handlenkmoment des Fahrers entgegengesetzt sein oder, zum Durchführen einer autonomen Lenkbewegung, über die im regulären Lenkbetrieb durchgeführte Unterstützung hinaus verstärkt werden. Auch bei diesen Lenksituationen ist es zweckmäßig, zur Kompensation von bewegungsrichtungsabhängigen mechanischen Wirkungsgraden im Lenksystem das Servomoment entsprechend anzupassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird das Servomoment in der Weise eingestellt, dass in jede Bewegungsrichtung das Rückstellmoment, welches in Richtung der Nulllage des Lenksystems wirkt, gleich groß ist. Auch in diesem Fall wird dem Fahrer ein gewohntes Lenkgefühl vermittelt.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird das Servomoment als Funktion mindestens einer weiteren Fahrzustandsgröße eingestellt, bei der es sich vorzugsweise um die Fahrzeuggeschwindigkeit handelt, wobei gegebenenfalls zusätzlich oder alternativ auch sonstige Fahrzustandsgrößen in Betracht kommen. So ist es zum Beispiel möglich, das Servomoment als Funktion der Lenkwinkelgeschwindigkeit einzustellen.
Die unterschiedlichen, bewegungsrichtungsabhängigen mechanischen Wirkungsgrade im Lenksystem stammen insbesondere von dem jeweils im Lenksystem verbauten Lenkgetriebe ab. Zum Beispiel besitzen Kugelgewindegetriebe und Schraubradgetriebe einen bewegungsrichtungsabhängigen Wirkungsgrad.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 ein Lenksystem in einem Fahrzeug mit einem elektrischen Servomotor zur Erzeugung eines unterstützenden Servomoments,
2 ein Ablaufschema zum Einstellen des Lenkmoments.
Das in 1 dargestellte Lenksystem 1 umfasst ein Lenkrad 2, eine Lenkspindel bzw. -welle 3, ein Lenkgehäuse 4 mit einem darin aufgenommenen Lenkgetriebe und ein Lenkgestänge mit einer Lenkzahnstange 5, über die eine Lenkbewegung auf die lenkbaren Räder 6 des Fahrzeugs übertragen wird. Der Fahrer gibt über das Lenkrad 2, mit dem die Lenkspindel 3 fest verbunden ist, durch Aufbringen eines Handlenkmoments einen Lenkwinkel δ_L vor, der im Lenkgetriebe im Lenkgehäuse 4 auf die Lenkzahnstange 5 des Lenkgestänges übertragen wird, woraufhin sich an den lenkbaren Rädern 6 ein Radlenkwinkel δ_V einstellt.
Zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Handlenkmoments ist ein elektrischer Servomotor 7 vorgesehen, über den ein Servomoment in das Lenkgetriebe im Lenkgehäuse 4 eingespeist werden kann. Anstelle eines elektrischen Servomotors kann auch eine hydraulische Unterstützungseinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine Hydraulikpumpe, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird und ein hydraulisches Lenksystem speist.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Durchführen eines Lenkmoment-Einstellungsverfahrens dargestellt. Mithilfe des Verfahrens ist es möglich, einen lenkrichtungsabhängigen Wirkungsgrad in einem mechanischen Bauteil des Lenksystems, insbesondere im Lenkgetriebe zu kompensieren.
Das Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt 10 gestartet. Im nächsten Verfahrensschritt 11 wird die Lenkbewegungsrichtung, die vom Fahrer erzeugt wird, festgestellt. Je nach Bewegungsrichtung der Lenkbewegung spaltet sich der weitere Verfahrensverlauf in einen linken („L“) und einen rechten („R“) Verlauf auf, wobei der linke Verlauf einer Lenkbewegung im Gegenuhrzeigersinn und der rechte Verlauf einer Lenkbewegung im Uhrzeigersinn entspricht.
Wird in Schritt 11 festgestellt, dass eine Lenkbewegungsrichtung nach links erfolgt, wird der L-Verzweigung folgend zum nächsten Schritt 12 vorgerückt, in welchem ein über den elektrischen Servomotor bereitzustellendes Servomoment ermittelt wird. Die Höhe des bereitzustellenden Servomomentes hängt zum einen von der Lenkbewegungsrichtung ab, zum andern können aber, wie mit den zusätzlichen Pfeilen angedeutet, weitere Parameter bzw. Zustandsgrößen berücksichtigt werden, unter anderem die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Lenkwinkelgeschwindigkeit.
Im nächsten Verfahrensschritt 14 wird anschließend das entsprechende Servomoment über den elektrischen Servomotor bereitgestellt und beispielsweise über das Lenkgetriebe in das Lenksystem eingespeist. Das Servomoment addiert sich zu dem Handlenkmoment, welches vom Fahrer über das Lenkrad vorgegeben wird, zu einem Gesamtlenkmoment, das den Widerstand in den mechanischen Teilen des Lenksystems berücksichtigt.
Ergibt die Abfrage im Verfahrensschritt 11, dass die Lenkbewegungsrichtung nach rechts erfolgt, wird der R-Verzweigung folgend zum Schritt 13 vorgerückt, der grundsätzlich analog zum Schritt 12 aufgebaut ist und in dem bewegungsrichtungsabhängig ein von dem elektrischen Servomotor bereitzustellendes Servomoment ermittelt wird. Wie bei Schritt 12 können auch im Schritt 13 zusätzliche Parameter bzw. Zustandsgrößen wie die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Lenkwinkelgeschwindigkeit berücksichtigt werden.
Aufgrund des bewegungsrichtungsabhängigen Wirkungsgrades des mechanischen Bauteils, insbesondere des Lenkgetriebes, ergibt sich am Ausgang des Schrittes 13 ein anderes Servomoment als am Ausgang des Schrittes 12, sofern – vergleichbare Bedingungen vorausgesetzt – ein gleiches Gesamtlenkmoment eingestellt werden soll.
Im Anschluss an den Schritt 13 wird wiederum zum Schritt 14 vorgerückt, in welchem der Servomotor zur Erzielung des gewünschten Gesamtlenkmomentes angesteuert wird.
Bezugszeichenliste

1: Lenkeinrichtung
2: Lenkrad
3: Lenkspindel
4: Lenkgehäuse
5: Lenkzahnstange
6: Vorderrad
7: elektrischer Servomotor

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

DE 102010062577 A1 [0002]

Claims

Lenkmoment-Einstellungsverfahren in einem Lenksystem in einem Fahrzeug, das ein Lenkgetriebe zur Umsetzung eines Lenkwinkels (δ_L) einer Lenkspindel (3) in einen Radlenkwinkel (δ_V) aufweist, wobei über einen Aktuator (7) ein Servomoment im Lenksystem (1) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Servomoment als Funktion der Lenkbewegungsrichtung der vom Fahrer erzeugten Lenkbewegung eingestellt wird.
Lenkmoment-Einstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Servomoment unabhängig von der aktuellen Lenkwinkelposition eingestellt wird.
Lenkmoment-Einstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in beide Lenkbewegungsrichtungen ein Servomoment erzeugt wird, jedoch in unterschiedlicher Höhe.
Lenkmoment-Einstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Servomoment in der Weise eingestellt wird, dass in jede Bewegungsrichtung das gleiche Gesamtlenkmoment wirkt.
Lenkmoment-Einstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Servomoment als Funktion mindestens einer weiteren Fahrzustandsgröße eingestellt wird.
Lenkmoment-Einstellungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Servomoment als Funktion der Lenkwinkelgeschwindigkeit eingestellt wird.
Lenkmoment-Einstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Servomoment in der Weise eingestellt wird, dass in jede Bewegungsrichtung ein in Richtung der Nulllage des Lenksystems wirkendes Rückstellmoment im Lenksystem gleich groß ist.
Lenksystem in einem Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das ein Lenkgetriebe zur Umsetzung eines Lenkwinkels (δ_L) einer Lenkspindel (3) in einen Radlenkwinkel (δ_V) aufweist, wobei über einen Aktuator (7) ein Servomoment im Lenksystem erzeugbar ist.
Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator als elektrischer Servomotor (7) ausgeführt ist.
Lenksystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgetriebe als Kugelgewindegetriebe ausgebildet ist.
Lenksystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgetriebe als Schraubradgetriebe ausgebildet ist.