DE102018003435A1

DE102018003435A1 - Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018003435A1
Application number: DE102018003435.7A
Authority: DE
Inventors: Alexander Hauck; Wolfgang Schindler; Michael Decker
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2018-10-25
Also published as: DE102017004160A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung (2) eines Fahrzeugs (1) mit einer Vorderachslenkung, bei dem ein in eine Lenkwelle (2.2) der Vorderachslenkung eingeleitetes Ist-Lenkmoment erfasst wird und bei einer erkannten Verzögerung des Fahrzeugs (1) ein ermitteltes Soll-Lenkmoment dem erfassten Ist-Lenkmoment überlagert wird, wobei das Soll-Lenkmoment zur Überlagerung des Ist-Lenkmoments einer mit der Lenkwelle (2.2) verbundenen Zahnstange (2.3) zugeführt wird. Erfindungsgemäß wird bei erkannter Verzögerung des Fahrzeugs (1) zusätzlich eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs (1) erfasst oder ermittelt, wobei das Soll-Lenkmoment ab einem bestimmten Wert für die Giergeschwindigkeit festgelegt wird, wobei die Zahnstange (2.3) für eine begrenzte Zeitdauer mit einer Vielzahl periodischer Lenkimpulse beaufschlagt wird, wobei die Lenkimpulse mechanische Losbrechmomente und/oder Haftreibungseffekte der Zahnstange (2.3) zumindest verringern, so dass Seitenkräfte von an der gelenkten Vorderachse angeordneten Vorderrädern (2.4, 2.5) die Zahnstange (2.3) derart in eine Richtung verschieben, dass ein Spurwinkel erzeugt wird, mit welchem die Giergeschwindigkeit verringert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird in der DE 10 2014 201 100 A1 ein Bestimmungsverfahren zur Ermittlung eines Gegenmomentbedarfs zur Kompensation von Störgrößen in einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs in einer Bremssituation beschrieben. Dabei wird ein Ist-Lenkmoment ermittelt und der Gegenmomentbedarf als Differenz zwischen dem Ist-Lenkmoment und einem vordefinierten Soll-Lenkmoment bestimmt. Ein von einer Lenkkontrolleinheit erfüllbarer Gegenmomentwunsch wird dann unter der Voraussetzung erzeugt, dass in einer Situationsermittlung aus einer aktuellen Fahrzeuginformation die Bremssituation des Kraftfahrzeugs erkannt wird. Des Weiteren wird in der Situationsermittlung zusätzlich der Gegenmomentbedarf mit einem vordefinierten Grenzmoment verglichen und es wird der Gegenmomentwunsch unter der zusätzlichen Voraussetzung erzeugt, dass der Gegenmomentbedarf das Grenzmoment übersteigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs mit einer Vorderachslenkung wird ein in eine Lenkwelle der Vorderachslenkung eingeleitetes Ist-Lenkmoment erfasst. Bei einer erkannten Verzögerung des Fahrzeugs wird ein ermitteltes Soll-Lenkmoment dem erfassten Ist-Lenkmoment überlagert, wobei das Soll-Lenkmoment zur Überlagerung des Ist-Lenkmoments einer mit der Lenkwelle verbundenen Zahnstange zugeführt wird.
Erfindungsgemäß wird bei erkannter Verzögerung des Fahrzeugs zusätzlich eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst oder ermittelt, wobei das Soll-Lenkmoment ab einem bestimmten Wert für die Giergeschwindigkeit festgelegt wird. Die Zahnstange wird für eine begrenzte Zeitdauer mit einer Vielzahl periodischer Lenkimpulse beaufschlagt. Dabei werden durch die Lenkimpulse Losbrechmomente und/oder Haftreibungseffekte der Zahnstange zumindest verringert, so dass Seitenkräfte von an der gelenkten Vorderachse angeordneten Vorderrädern die Zahnstange derart in eine Richtung verschieben, dass ein Spurwinkel erzeugt wird, mit welchem die Giergeschwindigkeit verringert wird.
Mittels der periodischen Lenkimpulse werden somit Gierbewegungen des Fahrzeugs kompensiert. Dadurch wird das Fahrzeug bei einem Verzögerungsvorgang stabilisiert und daraus folgend sicher in einer Fahrspur gehalten. Das Verfahren ermöglicht somit beim Verzögern des Fahrzeugs einen erhöhten Fahrkomfort und eine erhöhte Sicherheit für einen Fahrer des Fahrzeugs und weitere Fahrzeuginsassen. Auch wird eine Verkehrssicherheit erhöht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung.

Die einzige 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 1 mit einer Lenkvorrichtung 2.
Die Lenkvorrichtung 2 umfasst ein Lenkrad 2.1, mittels welchem ein Fahrer des Fahrzeugs 1 einen Lenkwinkel zur Bestimmung einer Fahrtrichtung für das Fahrzeug 1 einstellen kann. Das Lenkrad 2.1 ist mit einer Lenkwelle 2.2 verbunden, in welche bei der Einstellung des Lenkwinkels über das Lenkrad 2.1 ein Ist-Lenkmoment eingeleitet wird.
Die Lenkwelle 2.2 ist über ein Zahnrad mit einer Zahnstange 2.3 verbunden, wobei das Zahnrad in die Zahnstange 2.3 eingreift. Die Zahnstange 2.3 ist über nicht dargestellte Spurstangen mit Vorderrädern 2.4, 2.5 des Fahrzeugs 1 verbunden, so dass die dargestellte Lenkvorrichtung 2 als eine sogenannte Vorderachslenkung ausgeführt ist. Eine Drehbewegung des Lenkrads 2.1 bewirkt eine Verschiebung der Zahnstange 2.3, welche wiederum die Spurstangen verschiebt. Die Vorderräder 2.4, 2.5 werden aufgrund der Verschiebung der Spurstangen in eine bestimmte Richtung geschwenkt.
Zur Lenkkraftunterstützung ist die Zahnstange 2.3 weiterhin mit einem Aktor 2.6, z. B. einem Elektromotor, gekoppelt. Der Aktor 2.6 ist mit einer Steuereinheit 2.7 verbunden, welche den Aktor 2.6 steuert. Mittels des Aktors 2.6 wird der Zahnstange 2.3 ein Soll-Lenkmoment zugeführt, welches dem Ist-Lenkmoment überlagert wird.
Beim Bremsen des Fahrzeugs 1 bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit können insbesondere auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Reibwerten asymmetrische Bremskräfte auftreten, die ein Giermoment bewirken, welches eine Drehbewegung des Fahrzeugs 1 um seine Hochachse bewirkt. Um dabei ein Schleudern des Fahrzeugs 1 zu verhindern, wird bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs 1 ein Soll-Lenkmoment ermittelt und einem momentanen Ist-Lenkmoment überlagert. Zur Erfassung des Ist-Lenkmoments ist beispielsweise ein Lenkwinkelsensor oder ein Lenkmomentsensor vorgesehen, welcher einen Lenkwinkel bzw. ein Lenkmoment, insbesondere dessen Betrag und Richtung, erfasst.
Zum Erkennen eines Bremsvorgangs ist eine Sensorik 3 vorgesehen, die im und/oder am Fahrzeug 1 angeordnet ist. Die Sensorik 3 umfasst beispielsweise einen Beschleunigungssensor und ist mit der Steuereinheit 2.7 gekoppelt. Wird insbesondere eine große Verzögerung, z. B. größer als 7 m/s², erfasst, kann davon ausgegangen werden, dass der Bremsvorgang aus einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit eingeleitet wird. Hierbei ist das Risiko eines Schleuderns des Fahrzeugs 1 besonders hoch.
Bei erkannter Verzögerung des Fahrzeugs 1 wird mittels der Steuereinheit 2.7 ein Soll-Lenkmoment ermittelt und mittels des Aktors 2.6 der Zahnstange 2.3 zugeführt. Zusätzlich wird bei erkannter Verzögerung der Fahrzeugs 1 eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs 1, insbesondere ein Betrag und eine Richtung der Giergeschwindigkeit, erfasst oder ermittelt. Dies erfolgt mittels eines geeigneten Sensors, z. B. eines Giergeschwindigkeitssensors. Weist die Giergeschwindigkeit einen bestimmten Wert auf oder überschreitet diesen, wird die Zahnstange 2.3 für eine begrenzte Zeitdauer mit einer Vielzahl periodischer Lenkimpulse beaufschlagt. Mit anderen Worten: Die Zahnstange 2.3 vibriert. Dadurch werden mechanische Losbrechmomente, insbesondere Haftreibungseffekte, überwunden bzw. kompensiert.
Alternativ oder zusätzlich zu den periodischen Lenkimpulsen können bestimmte Funktionen in der Steuereinheit 2.7 reduziert oder unterdrückt werden. Beispielsweise wird zusätzlich eine winkelbasierte Rückstellfunktion unterdrückt, bei welcher das Lenkrad 2.1 aus einer eingeschlagenen Lenkwinkelposition in eine neutrale Stellung überführt wird.
Des Weiteren kann ein die Gierbewegung des Fahrzeugs 1 reduzierendes Lenkmoment mittels einer Regelung mit Vorsteueranteil überlagert werden. Dies erfolgt beispielsweise in Form eines kurzen Lenkmomentimpulses, dessen Länge, Höhe und Dauer oder Intensität in Abhängigkeit einer Verzögerung, Fahrgeschwindigkeit und/oder Giergeschwindigkeit variabel sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Lenkvorrichtung
2.1: Lenkrad
2.2: Lenkwelle
2.3: Zahnstange
2.4, 2.5: Vorderrad
2.6: Aktor
2.7: Steuereinheit
3: Sensorik

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014201100 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Lenkvorrichtung (2) eines Fahrzeugs (1) mit einer Vorderachslenkung, bei dem - ein in eine Lenkwelle (2.2) der Vorderachslenkung eingeleitetes Ist-Lenkmoment erfasst wird und - bei einer erkannten Verzögerung des Fahrzeugs (1) ein ermitteltes Soll-Lenkmoment dem erfassten Ist-Lenkmoment überlagert wird, wobei das Soll-Lenkmoment zur Überlagerung des Ist-Lenkmoments einer mit der Lenkwelle (2.2) verbundenen Zahnstange (2.3) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - bei erkannter Verzögerung der Fahrzeugs (1) zusätzlich eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs (1) erfasst oder ermittelt wird und das Soll-Lenkmoment ab einem bestimmten Wert für die Giergeschwindigkeit festgelegt wird, wobei die Zahnstange (2.3) für eine begrenzte Zeitdauer mit einer Vielzahl periodischer Lenkimpulse beaufschlagt wird, - wobei die Lenkimpulse mechanische Losbrechmomente und/oder Haftreibungseffekte der Zahnstange (2.3) zumindest verringern, so dass Seitenkräfte von an der gelenkten Vorderachse angeordneten Vorderrädern (2.4, 2.5) die Zahnstange (2.3) derart in eine Richtung verschieben, dass ein Spurwinkel erzeugt wird, mit welchem die Giergeschwindigkeit verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-Lenkmoment als einzelner Lenkmomentimpuls dem Ist-Lenkmoment überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer der Beaufschlagung der Zahnstange (2.3) mit den periodischen Lenkmomentimpulsen auf eine parametrierbare Zeitdauer, insbesondere einer Zeitdauer von weniger als einer Sekunde, begrenzt wird.