DE102016211468B4 - Control of a steering system of a motor vehicle - Google Patents

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DE102016211468B4 DE102016211468.9A DE102016211468A DE102016211468B4 DE 102016211468 B4 DE102016211468 B4 DE 102016211468B4 DE 102016211468 A DE102016211468 A DE 102016211468A DE 102016211468 B4 DE102016211468 B4 DE 102016211468B4
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Abstract

Verfahren zur Kompensation eines Versatzes eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs (1) während einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs (1) bei einem Wechsel von einem autonomen Fahrmodus in einen manuellen Fahrmodus, das Verfahren umfassend die Schritte:- Sofortiges Herstellen einer Wirkverbindung zwischen einem Lenkrad (3) und einem Lenkmechanismus (4) des Lenksystems (2) unabhängig von aktuellen Stellungen (m, 1, r) des Lenkrads (3) und des Lenkmechanismus' (4), sofern sich das Fahrzeug (1) in einem autonomen Fahrmodus befindet und eine Steuereinheit (6) des Lenksystems (2) einen Befehl zum Wechsel in einen manuellen Fahrmodus erhält, und- sofern ein Versatz (15) zwischen dem Lenkrad (3) und dem Lenkmechanismus (4) besteht, Ausgleichen des Versatzes (15) mittels eines Überlagerungs-Lenkmechanismus' (5) des Lenksystems (2), wobei das Ausgleichen automatisch während einer nächsten Rückführung des Lenkmechanismus' (4) in eine Geradeausstellung des Lenkmechanismus' (4) erfolgt, wobei das Lenkrad (3) und der Lenkmechanismus (4) noch in dem autonomen Fahrmodus, zumindest aber noch mit einer Lenkunterstützung, fahrstreckenabhängig in ihre Geradeausstellung gebracht werden.A method for compensating for an offset of a steering system (2) of a motor vehicle (1) during cornering of the motor vehicle (1) when changing from an autonomous driving mode to a manual driving mode, the method comprising the steps: - Immediately establishing an operative connection between a steering wheel ( 3) and a steering mechanism (4) of the steering system (2) independent of current positions (m, 1, r) of the steering wheel (3) and the steering mechanism (4), provided that the vehicle (1) is in an autonomous driving mode and a control unit (6) of the steering system (2) receives a command to switch to a manual driving mode, and if there is an offset (15) between the steering wheel (3) and the steering mechanism (4), compensating for the offset (15) by means of a Overlay steering mechanism '(5) of the steering system (2), the compensation being carried out automatically during a next return of the steering mechanism' (4) into a straight-ahead position of the steering mechanism '(4), the The steering wheel (3) and the steering mechanism (4) can still be brought into their straight-ahead position depending on the route in the autonomous driving mode, but at least still with steering assistance.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Lenksystem, welches zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist. Ein weiterer Anspruch ist auf ein Kraftfahrzeug gerichtet, welches das Lenksystem umfasst. Insbesondere dienen die Erfindungsgegenstände der Erhöhung der Verkehrssicherheit bei einem Übergang aus einem autonomen Fahrmodus in einen herkömmlichen manuellen Fahrmodus.The invention relates to a method for controlling a steering system of a motor vehicle. The invention also relates to a steering system which is set up to carry out the method. Another claim is directed to a motor vehicle which comprises the steering system. In particular, the subject matter of the invention serves to increase traffic safety during a transition from an autonomous driving mode to a conventional manual driving mode.

Das Thema autonomes Fahren gewinnt zunehmend an Bedeutung. Während im manuellen Fahrmodus die Verantwortung beim Fahrzeugführer selbst liegt, wird im autonomen Fahrmodus der Fahrzeugführer etwas „entlastet“ bzw. es werden zumindest einfache Entscheidungen von einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs übernommen. Ob zukünftig ein autonomer oder hochautomatisierter Fahrmodus in der Praxis (Alltagsstraßenverkehr) möglich ist oder nicht, hängt von mehreren einzelnen Faktoren ab, z.B. von einer Entwicklungsreife entsprechender Systeme, einem Ausbaugrad unterstützender Infrastruktur, und aktuellem Verkehrsaufkommen oder Straßentyp (Autobahn, Bundesstraße, Landstraße, innerörtliche Straße etc.)The topic of autonomous driving is becoming increasingly important. While in manual driving mode the responsibility lies with the vehicle driver himself, in autonomous driving mode the vehicle driver is somewhat “relieved” or at least simple decisions are taken over by a driver assistance system of the vehicle. Whether or not an autonomous or highly automated driving mode will be possible in practice (everyday road traffic) in the future depends on several individual factors, e.g. of a development maturity of corresponding systems, a degree of expansion of supporting infrastructure, and current traffic volume or road type (motorway, federal road, country road, inner-city road, etc.)

Mit steigendem Entwicklungsgrad und zunehmender Marktdurchdringung wird zukünftig die Anzahl an autonomen oder hoch automatisierten Einzelfahrten (Teilstreckenfahrten) stetig zunehmen. In gleichem Maße nehmen auch die Übergänge zu, bei denen eine Beendigung einer autonomen Fahrt oder einer hochautomatisierten Fahrt stattfindet bzw. die Fahrzeugführung an den Fahrer zurückübertragen wird.With an increasing degree of development and increasing market penetration, the number of autonomous or highly automated individual journeys (partial journeys) will steadily increase in the future. The transitions at which an autonomous drive or a highly automated drive is terminated or the vehicle guidance is transferred back to the driver also increase to the same extent.

Es ist bekannt, in einem autonomen oder auch automatisierten Fahrmodus das Lenkrad vom Fahrzeugführer weg zu bewegen, damit sich dessen Freiraum erhöht.It is known to move the steering wheel away from the vehicle driver in an autonomous or automated driving mode so that the driver's free space is increased.

Weiterhin ist bekannt, das Lenkrad von einem Lenkmechanismus des Lenksystems zu entkoppeln, damit das Lenkrad nicht bei allen automatisch durchgeführten Lenkmanövern mitbewegt wird. Eine derartige Entkopplung ist beispielsweise aus der DE 10 2014 216 105 A1 bekannt und erfordert bei jedem Übergang von einem autonomen oder hoch automatisierten Fahrmodus in einen manuellen Fahrmodus eine Synchronisation zwischen dem (entkoppelten) Lenkrad und dem Lenkmechanismus, um wieder eine Wirkverbindung insbesondere in Form eines Kraftschlusses zwischen den beiden Komponenten herzustellen. Solange hierbei das Fahrzeug geradeaus fährt und das Lenkrad sich in einer „neutralen“ Grundstellung befindet, ist die Herstellung des Kraftschlusses bzw. der Wirkverbindung kein Problem, da sich beide Komponenten quasi „synchron“ zueinander befinden.It is also known to decouple the steering wheel from a steering mechanism of the steering system so that the steering wheel is not moved with all automatically performed steering maneuvers. Such a decoupling is for example from the DE 10 2014 216 105 A1 known and requires a synchronization between the (decoupled) steering wheel and the steering mechanism at every transition from an autonomous or highly automated driving mode to a manual driving mode in order to restore an operative connection, in particular in the form of a frictional connection between the two components. As long as the vehicle is driving straight ahead and the steering wheel is in a "neutral" basic position, establishing the frictional connection or the operative connection is not a problem, as both components are virtually "synchronous" with one another.

Die Druckschrift DE 10 2007 002 266 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, bei dem während eines Fahrmanövers zur Unterstützung der Steuerung die Lenkung wenigstens teilweise automatisch betätigt und dabei die Zuordnung bestimmter Lenkstellungen der Räder zu entsprechenden Stellungen einer Lenkbetätigungseinrichtung von einer Standardzuordnung ausgehend geändert wird. Das offenbarte Verfahren ist dazu geeignet, einen Versatz auszugleichen, welche durch ein automatisch durchgeführtes Einparkmanöver entsteht.The pamphlet DE 10 2007 002 266 A1 discloses a method for operating a motor vehicle in which the steering is at least partially automatically actuated during a driving maneuver to support the control and the assignment of certain steering positions of the wheels to corresponding positions of a steering actuation device is changed from a standard assignment. The disclosed method is suitable for compensating for an offset that occurs as a result of an automatically performed parking maneuver.

Eine weitere Druckschrift, die DE 103 02 559 A1 gibt ein Verfahren zur Synchronisation einer Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern an. Es wird eine gegebenenfalls notwendige oder wünschenswerte Synchronisation von Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern nach dem Aktivieren der Steuervorrichtung vorzunehmen. Dies kann entweder das Aktivieren nach einem Ausfall oder das Aktivieren durch Wiedereinschalten der elektrischen Energieversorgung durch den Fahrer, z.B. mittels Zündung, sein.Another pamphlet that DE 103 02 559 A1 specifies a method for synchronizing a steering handle and steered vehicle wheels. Any necessary or desirable synchronization of the steering handle and the steered vehicle wheels is carried out after the control device has been activated. This can either be activation after a failure or activation by the driver switching on the electrical energy supply again, for example by means of ignition.

Problematischer verhält es sich jedoch, wenn das Fahrzeug z.B. aktuell eine leichte Kurve fährt, und demzufolge der Lenkmechanismus einen leichten Einschlag hat, da in diesem Fall eine sofortige Herstellung der Wirkverbindung bzw. des Kraftschlusses zwischen dem Lenkmechanismus und dem Lenkrad letztendlich zur Folge hätte, dass das Lenkrad nach erfolgter „Geradeausstellung“ des Lenkmechanismus' einen Versatz um den ursprünglichen Lenkeinschlag des Lenkmechanismus' aufweisen würde. Es besteht somit ein Zielkonflikt in der Art, dass beim Übergang aus einem autonomen oder hochautomatisierten Fahrmodus in einen manuellen Fahrmodus einerseits zwischen den beiden Komponenten der erforderliche Kraftschluss bzw. die Wirkverbindung möglichst schnell hergestellt werden soll, und andererseits sich hierbei kein Versatz zwischen den beiden Komponenten ergeben soll.However, it is more problematic if the vehicle is e.g. is currently driving a slight curve, and consequently the steering mechanism has a slight turn, since in this case an immediate establishment of the operative connection or the frictional connection between the steering mechanism and the steering wheel would ultimately result in the steering wheel being "straight ahead" of the steering mechanism. would have an offset by the original steering angle of the steering mechanism '. There is thus a conflict of objectives such that when changing from an autonomous or highly automated driving mode to a manual driving mode, on the one hand, the necessary frictional connection between the two components should be established as quickly as possible, and on the other hand, there is no offset between the two components should result.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Lenksystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche ein sofortiges Eingreifen des Fahrers in die Lenkung des Fahrzeugs ermöglichen, wobei ein Versatz zwischen dem Lenkmechanismus und dem Lenkrad nicht hinderlich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Ausführungsformen können Gegenstand der Ausführungsbeispiele sowie der Figuren sein. der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a steering system of the type mentioned, which enable the driver to intervene immediately in the steering of the vehicle, an offset between the steering mechanism and the steering wheel not being an obstacle.
The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims. Further embodiments can be the subject of the embodiments and of Be figures. the following description and the figures.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs umfasst ein sofortiges Herstellen einer Wirkverbindung zwischen einem Lenkrad und einem Lenkmechanismus des Lenksystems unabhängig von aktuellen Stellungen des Lenkrads und des Lenkmechanismus', sofern sich das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus befindet und eine Steuereinheit des Lenksystems einen Befehl zum Wechsel in einen manuellen Fahrmodus erhält. Weiterhin wird, sofern ein Versatz zwischen dem Lenkrad und dem Lenkmechanismus besteht, der Versatz mittels eines Überlagerungs-Lenkmechanismus` des Lenksystems ausgeglichen, wobei das Ausgleichen automatisch während einer nächsten Rückführung des Lenkmechanismus' in eine Geradeausstellung des Lenkmechanismus' erfolgt, wobei das Lenkrad und der Lenkmechanismus noch in dem autonomen Fahrmodus, zumindest aber noch mit einer Lenkunterstützung, fahrstreckenabhängig in ihre Geradeausstellung gebracht werden.The method according to the invention for controlling a steering system of a motor vehicle comprises an immediate establishment of an operative connection between a steering wheel and a steering mechanism of the steering system independently of current positions of the steering wheel and the steering mechanism, provided the vehicle is in an autonomous driving mode and a control unit of the steering system issues a command to switch to a manual driving mode. Furthermore, if there is an offset between the steering wheel and the steering mechanism, the offset is compensated for by means of a superimposed steering mechanism of the steering system, the compensation being carried out automatically during the next return of the steering mechanism to a straight-ahead position of the steering mechanism, with the steering wheel and the Steering mechanism still in the autonomous driving mode, but at least still with steering assistance, can be brought into their straight-ahead position depending on the route.

Unter einem Versatz kann insbesondere eine Abweichung einer Winkelstellung des Lenkrads und des Lenkmechanismus' voneinander verstanden werden, wobei die Winkelstellung des Lenkmechanismus' letztlich zu einer Verstellung der Fahrzeugräder und somit zu einer Lenkung des Fahrzeugs führt.An offset can in particular be understood to mean a deviation of an angular position of the steering wheel and the steering mechanism from one another, the angular position of the steering mechanism ultimately leading to an adjustment of the vehicle wheels and thus to a steering of the vehicle.

Unter „fahrstreckenabhängig“ kann insbesondere verstanden werden, dass je nachdem wie sich das Fahrzeug ausgehend von einem kurvigen Streckenabschnitt auf einen geraden Streckabschnitt oder auf einen entgegengesetzt orientierten Kurvenabschnitt zubewegen soll, der Lenkmechanismus über seine Geradeausstellung in eine entsprechende Richtung verstellt wird.“Route-dependent” can be understood to mean, in particular, that depending on how the vehicle is to move from a curved route section to a straight route section or to an oppositely oriented curve section, the steering mechanism is adjusted in a corresponding direction via its straight-ahead position.

Das Verfahren kommt zum Einsatz, wenn während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs von einem autonomen Fahrmodus in einen manuellen Fahrmodus gewechselt werden soll. Das Lenkrad kann sich dabei insbesondere in seiner Geradeausstellung oder Mittenstellung befinden, das heißt das Lenkrad befindet sich unverdreht in seiner „Null“-Winkelstellung. Der Lenkmechanismus wird sich während der Kurvenfahrt typischerweise nicht in seiner Geradeausstellung befinden, sondern in einer Stellung, welche die betreffenden Fahrzeugräder derart auslenkt, dass die aktuelle Kurve von dem Fahrzeug genommen werden kann.The method is used when a change is to be made from an autonomous driving mode to a manual driving mode while the vehicle is cornering. The steering wheel can in particular be in its straight ahead position or in the middle position, that is to say the steering wheel is not rotated in its “zero” angular position. The steering mechanism will typically not be in its straight-ahead position during cornering, but rather in a position which deflects the vehicle wheels in question in such a way that the vehicle can take the current corner.

Dadurch, dass unmittelbar nach einer Übergabeaufforderung eine Wirkverbindung bzw. ein Kraftschluss zwischen dem Lenkrad und dem Lenkmechanismus hergestellt wird, kann der Fahrzeugführer unabhängig vom Fahrbahnverlauf, auch bei einer Kurvenfahrt, sofort über das Lenkrad Einfluss auf den Lenkmechanismus nehmen und somit aktiv in die Lenkung des Kraftfahrzeugs eingreifen. Sofern beim Herstellen der Wirkverbindung ein Versatz zwischen dem Lenkrad und dem Lenkmechanismus generiert worden ist, z.B. aufgrund einer Kurvenfahrt, entstehen dadurch keine bleibenden Folgen, da der Versatz im Anschluss mittels des Überlagerungs-Lenkmechanismus` zeitlich gestreckt und für den Fahrzeugführer nicht störend wahrnehmbar ausgeglichen bzw. kompensiert wird.Because an operative connection or a frictional connection is established between the steering wheel and the steering mechanism immediately after a transfer request, the vehicle driver can immediately influence the steering mechanism via the steering wheel, regardless of the course of the road, even when cornering, and thus actively influence the steering of the Intervene motor vehicle. If an offset has been generated between the steering wheel and the steering mechanism when the operative connection is established, e.g. There are no lasting consequences due to cornering, since the offset is subsequently stretched over time by means of the superimposed steering mechanism and is compensated or compensated for in a manner that is not perceptible to the vehicle driver.

Während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich das Kraftfahrzeug in drei unterschiedlichen Fahrmodi. Bevor die Steuereinheit zu einem Zeitpunkt t1 einen Befehl zum Wechsel in einen manuellen Fahrmodus erhält, fährt das Kraftfahrzeug in einem autonomen Fahrmodus, d.h. das System fährt selbständig und der Fahrer nimmt keinen Einfluss, insbesondere nicht auf die Lenkung des Kraftfahrzeugs. Nach dem Zeitpunkt t1 fährt das Kraftfahrzeug in einem Übergangsmodus(„noch in dem autonomen Fahrmodus, zumindest aber noch mit einer Lenkunterstützung“), wobei der Fahrer bereits eine Einflussmöglichkeit auf die Lenkung des Kraftfahrzeugs hat, wobei die autonome Steuerung des Kraftfahrzeugs aufgrund der Kompensation des vorhandenen „Lenkwinkelfehlers“ bzw. Versatzes infolge der Übernahmeaufforderung noch teilweise weiter bestehen bleibt. Nachdem der Versatz ausgeglichen worden ist, erfolgt zu einem Zeitpunkt t3 der abschließende Übergang in den manuellen Fahrmodus, gemäß welchem der Fahrer das Kraftfahrzeug ausschließlich lenkt und das System keinen Einfluss hat.
Das erfindungsgemäße Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Lenkrad, einen Lenkmechanismus, einen Überlagerungs-Lenkmechanismus und eine Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Wirkverbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkmechanismus unabhängig von aktuellen Stellungen des Lenkrads und des Lenkmechanismus' herzustellen, sofern sich das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus befindet und die Steuereinheit einen Befehl zum Wechsel in einen manuellen Fahrmodus erhält. Weiterhin ist das Lenksystem dazu eingerichtet, sofern ein Versatz zwischen dem Lenkrad und dem Lenkmechanismus besteht, den Versatz mittels des Überlagerungs-Lenkmechanismus' auszugleichen, wobei das Ausgleichen automatisch während einer nächsten Rückführung des Lenkmechanismus' in eine Geradeausstellung des Lenkmechanismus' erfolgt, wobei das Lenkrad und der Lenkmechanismus noch in dem autonomen Fahrmodus, zumindest aber noch mit einer Lenkunterstützung, fahrstreckenabhängig in ihre Geradeausstellung gebracht werden.While the method according to the invention is being carried out, the motor vehicle is in three different driving modes. Before the control unit receives a command to change to a manual driving mode at time t 1 , the motor vehicle drives in an autonomous driving mode, ie the system drives independently and the driver has no influence, in particular not on the steering of the motor vehicle. After time t 1 , the motor vehicle drives in a transition mode (“still in the autonomous driving mode, but at least still with steering assistance”), the driver already having the option of influencing the steering of the motor vehicle, the autonomous control of the motor vehicle being based on the compensation the existing "steering angle error" or offset as a result of the takeover request still partially persists. After the offset has been compensated for, the final transition to manual driving mode takes place at time t 3 , according to which the driver exclusively steers the motor vehicle and the system has no influence.
The steering system according to the invention for a motor vehicle comprises a steering wheel, a steering mechanism, a superimposed steering mechanism and a control unit, wherein the control unit is set up to establish an operative connection between the steering wheel and the steering mechanism independently of current positions of the steering wheel and the steering mechanism, if the vehicle is in an autonomous driving mode and the control unit receives a command to switch to a manual driving mode. Furthermore, if there is an offset between the steering wheel and the steering mechanism, the steering system is set up to compensate for the offset by means of the superimposed steering mechanism, the compensation being carried out automatically during the next return of the steering mechanism to a straight-ahead position of the steering mechanism, with the steering wheel and the steering mechanism can be brought into their straight-ahead position depending on the route while still in the autonomous driving mode, but at least still with steering assistance.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenksystems ist der Überlagerungs-Lenkmechanismus dazu eingerichtet, bei ausgeglichenem Versatz die Relativposition des Lenkrads zu dem Lenkmechanismus lösbar zu arretieren, wozu das Lenksystem entsprechende Mittel zur Arretierung aufweisen kann. Dadurch wird ermöglicht, dass der Versatz zeitnah und dauerhaft ausgeglichen wird, das heißt ein Entstehen eines erneuten Versatzes kann verhindert werden.According to an advantageous embodiment of the steering system according to the invention is the Superimposed steering mechanism set up to releasably lock the relative position of the steering wheel to the steering mechanism with a balanced offset, for which purpose the steering system can have appropriate locking means. This enables the offset to be compensated promptly and permanently, that is to say that a new offset can be prevented from occurring.

Weiterhin kann das das Lenksystem dazu eingerichtet sein, in drei unterschiedlichen Fahrmodi betrieben zu werden, nämlich in einem autonomen Fahrmodus, einem Übergangsmodus und in einem manuellen Fahrmodus. Bevor die Steuereinheit zu einem Zeitpunkt t1 einen Befehl zum Wechsel in den manuellen Fahrmodus erhält, kann das Kraftfahrzeug in dem autonomen Fahrmodus fahren, d.h. das System fährt selbständig und der Fahrer nimmt keinen Einfluss, insbesondere nicht auf die Lenkung des Kraftfahrzeugs. Nach dem Zeitpunkt t1 kann das Kraftfahrzeug in dem Übergangsmodus fahren („noch in dem autonomen Fahrmodus, zumindest aber noch mit einer Lenkunterstützung“), wobei der Fahrer bereits eine Einflussmöglichkeit auf die Lenkung des Kraftfahrzeugs hat, wobei die autonome Steuerung des Kraftfahrzeugs aufgrund der Kompensation des vorhandenen „Lenkwinkelfehlers“ bzw. Versatzes infolge der Übernahmeaufforderung noch teilweise weiter bestehen bleibt. Nachdem der Versatz ausgeglichen worden ist, kann zu einem Zeitpunkt t3 der abschließende Übergang in den manuellen Fahrmodus erfolgen, gemäß welchem der Fahrer das Kraftfahrzeug ausschließlich lenkt und das System keinen Einfluss hat.Furthermore, the steering system can be set up to be operated in three different driving modes, namely in an autonomous driving mode, a transition mode and in a manual driving mode. Before the control unit receives a command to switch to manual driving mode at time t 1 , the motor vehicle can drive in autonomous driving mode, ie the system drives independently and the driver has no influence, in particular not on the steering of the motor vehicle. After time t 1 , the motor vehicle can drive in the transition mode (“still in the autonomous driving mode, but at least still with steering assistance”), the driver already having the option of influencing the steering of the motor vehicle, the autonomous control of the motor vehicle being based on Compensation of the existing "steering angle error" or offset as a result of the takeover request still partially remains. After the offset has been compensated for, the final transition to the manual driving mode can take place at a point in time t 3 , according to which the driver exclusively steers the motor vehicle and the system has no influence.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, umfasst ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Lenksystem.The vehicle according to the invention, in particular a motor vehicle, comprises a steering system according to the invention as described above.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

  • 1 in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenksystems und
  • 2 in einer Draufsicht das Kraftfahrzeug nach 1 während der Ausführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the schematic drawing. Here shows:
  • 1 in a side view a motor vehicle with an embodiment of a steering system according to the invention and
  • 2 in a plan view of the motor vehicle 1 during the execution of an embodiment of the method according to the invention.

1 zeigt schematisch stark vereinfacht ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Lenksystem 2, welches ein Lenkrad 3, einen Lenkmechanismus 4, einen Überlagerungs-Lenkmechanismus 5 sowie eine Steuerungseinheit 6 aufweist.
Eine lösbare mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad 3 und dem Lenkmechanismus 4 ist mit einer gestrichelten Linie verdeutlicht. Eine mechanische Wirkverbindung zwischen dem Überlagerungs-Lenkmechanismus 5 und dem Lenkrad 3 bzw. dem Lenkmechanismus 4 ist ebenfalls durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Das gleiche gilt für eine mechanische Wirkverbindung zwischen dem Lenkmechanismus 4 und zwei Vorderrädern 7 des Kraftfahrzeugs 1. Eine Verbindung zwischen der Steuereinheit 6 und dem Lenkmechanismus 4 ist ebenfalls durch eine gestrichelte Linie verdeutlicht. Die Steuereinheit 6 kann beispielsweise in ein Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs 1 integriert und, z.B. durch Steuerung dazu eingerichteter Mittel, dazu eingerichtet sein, den Lenkmechanismus 4 in einem autonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs derart zu verstellen, dass das Kraftfahrzeug 1 entsprechend einer vorgesehenen Trajektorie gelenkt wird. Weiterhin ist die Steuereinheit 6 dazu eingerichtet, Befehle bzw. Aufforderungen zu empfangen, welche einen Wechsel des Fahrmodus aus dem autonomen Fahrmodus in einen manuellen Fahrmodus und umgekehrt betreffen, sowie die entsprechenden Aufforderungen in einen jeweiligen Fahrmodus-Wechsel des Kraftfahrzeugs umzusetzen. 1 shows a motor vehicle in a highly simplified schematic 1 with a steering system 2 showing a steering wheel 3 , a steering mechanism 4th , a superimposed steering mechanism 5 as well as a control unit 6 having.
A releasable mechanical coupling between the steering wheel 3 and the steering mechanism 4th is indicated with a dashed line. A mechanical operative connection between the superimposed steering mechanism 5 and the steering wheel 3 or the steering mechanism 4th is also shown by a dashed line. The same applies to a mechanical operative connection between the steering mechanism 4th and two front wheels 7th of the motor vehicle 1 . A connection between the control unit 6 and the steering mechanism 4th is also indicated by a dashed line. The control unit 6 can for example in a driver assistance system of the motor vehicle 1 integrated and, for example, by controlling means set up for this purpose, set up the steering mechanism 4th to adjust in an autonomous driving mode of the motor vehicle in such a way that the motor vehicle 1 is steered according to a provided trajectory. Furthermore is the control unit 6 set up to receive commands or requests which relate to a change of the driving mode from the autonomous driving mode to a manual driving mode and vice versa, and to convert the corresponding requests into a respective driving mode change of the motor vehicle.

2 zeigt das Fahrzeug 1 nach 1, welches auf einer Straße 8 mit einem ersten Kurvenabschnitt 9 und einem zweiten Kurvenabschnitt 10 sowie drei geraden Streckenabschnitten 11, 12 und 13 fährt. Durch 2 ist das Fahrzeug 1 auf dem zweiten Kurvenabschnitt 10 sowie auf einem dritten geraden Streckenabschnitt 13 gezeigt. 2 shows the vehicle 1 after 1 which on a street 8th with a first curve section 9 and a second curve section 10 as well as three straight sections 11 , 12 and 13 moves. By 2 is the vehicle 1 on the second section of the curve 10 as well as on a third straight section 13 shown.

Das Fahrzeug 1 kann z.B. zunächst in einem autonomen Fahrmodus auf einem ersten geraden Streckenabschnitt 11 fahren, wobei sich sowohl das Lenkrad 3 als auch der Lenkmechanismus 4 in ihrer jeweiligen „Geradeausstellung“ bzw. „Nullstellung“ befinden, in welcher das Fahrzeug 1 geradeaus fährt. Das Lenkrad 3 und der Lenkmechanismus 4 sind in dem autonomen Fahrmodus voneinander entkoppelt, wobei der Lenkmechanismus 4 zur Lenkung des Kraftfahrzeugs 1 mittels der Steuereinheit 6 verstellt wird, wohingegen das Lenkrad 3 - ohne in Wirkverbindung mit dem Lenkmechanismus 4 zu stehen - in seiner mittleren Nullstellung verbleibt.The vehicle 1 can, for example, initially in an autonomous driving mode on a first straight route section 11 drive with both the steering wheel 3 as well as the steering mechanism 4th are in their respective "straight ahead position" or "zero position" in which the vehicle 1 drives straight ahead. The steering wheel 3 and the steering mechanism 4th are decoupled from one another in the autonomous driving mode, whereby the steering mechanism 4th for steering the motor vehicle 1 by means of the control unit 6 is adjusted, whereas the steering wheel 3 - without being in operative connection with the steering mechanism 4th to stand - remains in its central zero position.

Den ersten Kurvenabschnitt 9 nimmt das Kraftfahrzeug 1 ebenfalls in dem autonomen Fahrmodus, wobei eine Stellung 14 des Lenkmechanismus' 4, wie im unteren Teil der Figur gezeigt, entsprechend der zu nehmenden Linkskurve 9 und dem sich anschließenden zweiten geraden Streckenabschnitt 12 durch die Steuerungseinheit 6 aus der mittleren m Geradeausstellung heraus in eine nach links 1 angewinkelte Stellung verstellt wird. Zum Übergang in den zweiten geraden Streckenabschnitt 12 verstellt die Steuerungseinheit 6 den Lenkmechanismus 4 derart nach rechts r, dass sich der Lenkmechanismus 4 wieder in seiner mittleren m Geradeausstellung befindet. Auch auf dem zweiten geraden Streckenabschnitt 12 fährt das Kraftfahrzeug 1 weiterhin im autonomen Fahrmodus, wobei sich sowohl das Lenkrad 3 als auch der Lenkmechanismus 4 in ihrer jeweiligen mittleren m Geradeausstellung befinden.The first section of the curve 9 takes the motor vehicle 1 also in the autonomous driving mode, with one position 14th of the steering mechanism 4, as shown in the lower part of the figure, corresponding to the left curve to be taken 9 and the adjoining second straight section 12 by the control unit 6 is adjusted from the middle m straight-ahead position into a position angled to the left 1. For the transition to the second straight section 12 adjusts the control unit 6 the steering mechanism 4th so to the right r that the steering mechanism 4th is again in its middle m straight-ahead position. Also on the second straight section 12 drives the motor vehicle 1 continue in autonomous driving mode, with both the steering wheel 3 as well as the steering mechanism 4th are in their respective middle m straight ahead position.

Während das Fahrzeug 1 den sich anschließenden zweiten Kurvenabschnitt 10 noch im autonomen Fahrmodus nimmt, erhält die Steuerungseinheit 6 zu einem ersten Zeitpunkt t1 eine durch einen Fahrzeugführer initiierte Aufforderung, in einen manuellen Fahrmodus zu wechseln. Zum Zeitpunkt t1 dieser Aufforderung befindet sich das Lenkrad 3 weiterhin in seiner Geradeausstellung, wohingegen der Lenkmechanismus 4 entsprechend der zu nehmenden Rechtskurve 10 durch die Steuereinheit 6 in eine entsprechend nach rechts r ausgelenkte bzw. verstellte Winkelstellung gebracht worden ist, wodurch die vorderen verstellbaren Räder 7 des Kraftfahrzeugs 1 um den Winkel α gegenüber der Geradeausstellung bzw. einer Längsachse L des Fahrzeugs 1 angewinkelt sind. Es besteht somit ein Versatz 15 bzw. eine Abweichung in der Winkelstellung des Lenkmechanismus' 4 gegenüber dem sich in der Nullstellung befindlichen Lenkrad 3. Ein ähnlicher Versatz 16 besteht auch während der Fahrt des Fahrzeugs 1 auf dem ersten Kurvenabschnitt 9. Allerdings besteht dabei keine Wirkverbindung bzw. Kopplung zwischen dem Lenkrad 3 und dem Lenkmechanismus 4.While the vehicle 1 the subsequent second curve section 10 still takes in autonomous driving mode, the control unit receives 6 at a first point in time t 1, a request initiated by a vehicle driver to switch to a manual driving mode. The steering wheel is at the point in time t 1 of this request 3 continues in its straight ahead position, whereas the steering mechanism 4th according to the right curve to be taken 10 through the control unit 6 has been brought into a correspondingly deflected or adjusted angular position to the right r, whereby the front adjustable wheels 7th of the motor vehicle 1 by the angle α with respect to the straight ahead position or a longitudinal axis L of the vehicle 1 are angled. There is thus an offset 15th or a deviation in the angular position of the steering mechanism 4 with respect to the steering wheel which is in the zero position 3 . A similar offset 16 also exists while the vehicle is in motion 1 on the first section of the curve 9 . However, there is no operative connection or coupling between the steering wheel 3 and the steering mechanism 4th .

Ausgelöst durch die Aufforderung zum Wechsel aus dem autonomen Fahrmodus in den manuellen Fahrmodus veranlasst die Steuerungseinheit 6, z.B. durch Steuerung dazu eingerichteter Mittel, dass unmittelbar eine Wirkverbindung in Form eines Kraftschlusses zwischen dem Lenkrad 3 und dem Lenkmechanismus 4 hergestellt wird. Es wird somit zunächst in Kauf genommen, dass die Geradeausstellung des Lenkrads 3 nicht mit der Stellung des Lenkmechanismus' 4 (nach rechts ausgelenkt) übereinstimmt, um dem Fahrzeugführer ein sofortiges Eingreifen in die Lenkung bzw. in das Lenksystem 2 des Kraftfahrzeugs 1 zu ermöglichen.Triggered by the request to change from the autonomous driving mode to the manual driving mode, the control unit initiates it 6 , for example by controlling means set up for this purpose, that there is an effective connection in the form of a frictional connection between the steering wheel 3 and the steering mechanism 4th will be produced. It is therefore initially accepted that the straight ahead position of the steering wheel 3 does not coincide with the position of the steering mechanism 4 (deflected to the right) to allow the vehicle driver to intervene immediately in the steering or in the steering system 2 of the motor vehicle 1 to enable.

Das Kraftfahrzeug 1 befindet sich auch nach der Aufforderung zum Wechsel in den manuellen Fahrmodus noch eine Zeitlang in dem autonomen Fahrmodus oder zumindest noch in einem Fahrmodus, in welchem der Fahrzeugführer in der Lenkung des Kraftfahrzeugs 1 unterstützt wird. Der auf die Rechtskurve 10 folgende Streckenabschnitt 13 ist wiederum gerade, so dass der Lenkmechanismus 4 aus seiner nach rechts r ausgelenkten Stellung wieder in seine mittlere m Geradeausstellung gebracht werden muss, damit das Kraftfahrzeug 1 auf dem geraden Streckenabschnitt 13 geradeausfahren kann. Während dieser Verstellung wirkt der Überlagerungs-Lenkmechanismus 5 derart zwischen dem Lenkrad 3 und dem Lenkmechanismus 4, dass der Versatz 15 zwischen dem Lenkrad 3 und dem Lenkmechanismus 4 ausgeglichen wird. Der Überlagerungs-Lenkmechanismus 5 arretiert anschließend bei ausgeglichenem Versatz 15 die Relativposition des Lenkrads 3 zu dem Lenkmechanismus 4, so dass kein erneuter Versatz entsteht.The car 1 is still in the autonomous driving mode or at least still in a driving mode in which the vehicle driver controls the motor vehicle for a while after the request to switch to the manual driving mode 1 is supported. The one on the right-hand bend 10 following route section 13 turn is straight so that the steering mechanism 4th from its position deflected to the right r must be brought back into its middle m straight-ahead position so that the motor vehicle 1 on the straight stretch 13 can drive straight ahead. The superimposed steering mechanism acts during this adjustment 5 such between the steering wheel 3 and the steering mechanism 4th that the offset 15th between the steering wheel 3 and the steering mechanism 4th is balanced. The superimposition steering mechanism 5 then arrests at a balanced offset 15th the relative position of the steering wheel 3 to the steering mechanism 4th so that there is no new offset.

Greift der Fahrzeugführer beispielsweise während der Verstellung des Lenkmechanismus 4 aus seiner nach rechts r ausgelenkten Stellung in seine mittlere m Geradeausstellung nicht in die Lenkung ein, d.h. er verdreht dabei das Lenkrad 3 nicht, so kann der Überlagerungs-Lenkmechanismus 5 derart zwischen dem Lenkmechanismus 4 und dem Lenkrad 3 wirken, dass das Lenkrad 3 und der Lenkmechanismus 4 jeweils bis in ihre mittlere m Geradeausstellung zurückgedreht werden und ihre Relativposition zueinander dort ohne Versatz zueinander arretiert wird. Der abschließende Übergang aus dem autonomen Fahrmodus in den manuellen Fahrmodus kann beispielsweise nach erfolgtem Ausgleich des Versatzes 15 und Arretierung der versatzlosen Relativposition zwischen Lenkrad 3 und Lenkmechanismus 4 zu einem zweiten Zeitpunkt t2 erfolgen.If the vehicle driver grips, for example, while adjusting the steering mechanism 4th from its position deflected to the right r into its middle m straight-ahead position does not enter the steering, ie it rotates the steering wheel 3 not, so can the superimposition steering mechanism 5 such between the steering mechanism 4th and the steering wheel 3 act that the steering wheel 3 and the steering mechanism 4th are each rotated back to their middle m straight-ahead position and their relative position to one another is locked there without offset to one another. The final transition from the autonomous driving mode to the manual driving mode can, for example, after the offset has been compensated 15th and locking the offset-free relative position between the steering wheel 3 and steering mechanism 4th take place at a second point in time t 2 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
KraftfahrzeugMotor vehicle
22
LenksystemSteering system
33
Lenkradsteering wheel
44th
LenkmechanismusSteering mechanism
55
Überlagerungs-LenkmechanismusOverlay steering mechanism
66th
SteuerungseinheitControl unit
77th
VorderradFront wheel
88th
Straßeroad
99
erster Kurvenabschnittfirst curve section
1010
zweiter Kurvenabschnittsecond curve section
1111
erster gerader Streckenabschnittfirst straight section
1212
zweiter gerader Streckenabschnittsecond straight section
1313th
dritter gerader Streckenabschnittthird straight section
1414th
Stellung des Lenkmechanismus'Position of the steering mechanism
1515th
VersatzOffset
1616
VersatzOffset

Claims (5)

Verfahren zur Kompensation eines Versatzes eines Lenksystems (2) eines Kraftfahrzeugs (1) während einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs (1) bei einem Wechsel von einem autonomen Fahrmodus in einen manuellen Fahrmodus, das Verfahren umfassend die Schritte: - Sofortiges Herstellen einer Wirkverbindung zwischen einem Lenkrad (3) und einem Lenkmechanismus (4) des Lenksystems (2) unabhängig von aktuellen Stellungen (m, 1, r) des Lenkrads (3) und des Lenkmechanismus' (4), sofern sich das Fahrzeug (1) in einem autonomen Fahrmodus befindet und eine Steuereinheit (6) des Lenksystems (2) einen Befehl zum Wechsel in einen manuellen Fahrmodus erhält, und - sofern ein Versatz (15) zwischen dem Lenkrad (3) und dem Lenkmechanismus (4) besteht, Ausgleichen des Versatzes (15) mittels eines Überlagerungs-Lenkmechanismus' (5) des Lenksystems (2), wobei das Ausgleichen automatisch während einer nächsten Rückführung des Lenkmechanismus' (4) in eine Geradeausstellung des Lenkmechanismus' (4) erfolgt, wobei das Lenkrad (3) und der Lenkmechanismus (4) noch in dem autonomen Fahrmodus, zumindest aber noch mit einer Lenkunterstützung, fahrstreckenabhängig in ihre Geradeausstellung gebracht werden.A method for compensating for an offset of a steering system (2) of a motor vehicle (1) during cornering of the motor vehicle (1) when changing from an autonomous driving mode to a manual driving mode, the method comprising the steps: - Immediately establishing an operative connection between a steering wheel ( 3) and a steering mechanism (4) of the steering system (2) independent of current positions (m, 1, r) of the steering wheel (3) and the Steering mechanism '(4), provided the vehicle (1) is in an autonomous driving mode and a control unit (6) of the steering system (2) receives a command to switch to a manual driving mode, and - if there is an offset (15) between the steering wheel (3) and the steering mechanism (4) consists of compensating for the offset (15) by means of an overlay steering mechanism (5) of the steering system (2), the compensation being automatic during a next return of the steering mechanism (4) to a straight-ahead position of the Steering mechanism '(4) takes place, with the steering wheel (3) and the steering mechanism (4) still in the autonomous driving mode, but at least still with a steering assistance, depending on the route in their straight-ahead position. Lenksystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1) umfassend ein Lenkrad (3), einen Lenkmechanismus (4), einen Überlagerungs-Lenkmechanismus (5) und eine Steuerungseinheit (6) zur Kompensation eines Versatzes des Lenksystems (2) während einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs (1) bei einem Wechsel von einem autonomen Fahrmodus in einen manuellen Fahrmodus, wobei - die Steuerungseinheit (6) dazu eingerichtet ist, eine Wirkverbindung zwischen dem Lenkrad (3) und dem Lenkmechanismus (4) unabhängig von aktuellen Stellungen (m, 1, r) des Lenkrads (3) und des Lenkmechanismus' (4) herzustellen, sofern sich das Fahrzeug (1) in einem autonomen Fahrmodus befindet und die Steuereinheit (6) einen Befehl zum Wechsel in einen manuellen Fahrmodus erhält, und - das Lenksystem dazu eingerichtet ist, sofern ein Versatz (15) zwischen dem Lenkrad (3) und dem Lenkmechanismus (4) besteht, den Versatz (15) mittels des Überlagerungs-Lenkmechanismus' (5) auszugleichen, wobei das Ausgleichen automatisch während einer nächsten Rückführung des Lenkmechanismus' (4) in eine Geradeausstellung des Lenkmechanismus' (4) erfolgt, wobei das Lenkrad (3) und der Lenkmechanismus (4) noch in dem autonomen Fahrmodus, zumindest aber noch mit einer Lenkunterstützung, fahrstreckenabhängig in ihre Geradeausstellung gebracht werden.Steering system (2) for a motor vehicle (1) comprising a steering wheel (3), a steering mechanism (4), a superimposed steering mechanism (5) and a control unit (6) for compensating for an offset of the steering system (2) during cornering of the motor vehicle (1) when changing from an autonomous driving mode to a manual driving mode, where - The control unit (6) is set up to establish an operative connection between the steering wheel (3) and the steering mechanism (4) regardless of current positions (m, 1, r) of the steering wheel (3) and the steering mechanism (4), if the vehicle (1) is in an autonomous driving mode and the control unit (6) receives a command to switch to a manual driving mode, and - The steering system is set up, provided that there is an offset (15) between the steering wheel (3) and the steering mechanism (4), to compensate for the offset (15) by means of the overlay steering mechanism (5), the compensation being automatic during a next The steering mechanism (4) is returned to a straight-ahead position of the steering mechanism (4), the steering wheel (3) and the steering mechanism (4) still being brought into their straight-ahead position depending on the route in the autonomous driving mode, but at least still with steering assistance. Lenksystem (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlagerungs-Lenkmechanismus (5) dazu eingerichtet ist, bei ausgeglichenem Versatz (15) die Relativposition des Lenkrads (3) zu dem Lenkmechanismus (4) lösbar zu arretieren.Steering system (2) Claim 2 , characterized in that the superimposed steering mechanism (5) is set up to releasably lock the position of the steering wheel (3) relative to the steering mechanism (4) when the offset (15) is balanced. Lenksystem (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (2) dazu eingerichtet ist, in drei unterschiedlichen Fahrmodi betrieben zu werden, nämlich in einem autonomen Fahrmodus, einem Übergangsmodus und in einem manuellen Fahrmodus.Steering system (2) Claim 2 or 3 , characterized in that the steering system (2) is set up to be operated in three different driving modes, namely in an autonomous driving mode, a transition mode and in a manual driving mode. Kraftfahrzeug (1) umfassend ein Lenksystem (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4.Motor vehicle (1) comprising a steering system (2) according to one of the Claims 2 to 4th .
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