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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Lenkunterstützung eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Lenksystem zum Unterstützen eines Fahrers beim Lenken eines Fahrzeuges, mit einer Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein solches Verfahren auszuführen.
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Lenksysteme zum Unterstützen eines Fahrers beim Lenken eines Fahrzeuges sind grundsätzlich bekannt. Sie dienen zum Reduzieren der Kraft, die der Fahrer beim Lenken des Fahrzeuges an einem Lenkrad aufbringen muss. Insbesondere beim Lenken im Stand, beim Rangieren oder bei geringen Fahrgeschwindigkeiten können solche Lenksysteme zum Entlasten des Fahrers beitragen. Nachteilig bei bekannten Lenksystemen ist es jedoch, dass sie die Lenkung immer im gleichen Maße unterstützen. Dabei kann es zu den Fällen kommen, dass die Lenkung unnötig unterstützt wird oder im benötigten Moment zu wenig oder gar nicht unterstützt wird. Wenn ein Fahrzeug bspw. stark beschleunigt, dann federt es auf der hinteren Achse ein und auf der vorderen Achse aus. Dadurch wird die vordere Achse entlastet. Für eine Lenkung bedeutet dies, dass sie weniger Kraft benötigt, um eine Lenkbewegung auszuführen. Da die Lenkung aber immer im gleichen Maße unterstützt, wird sie in diesem Moment für den Fahrer sehr leichtgängig. Wenn das Fahrzeug wiederum stark abgebremst wird, kehrt sich dieser Effekt um. Die vordere Achse federt ein, dadurch wirkt eine größere Kraft auf die Achse und die Lenkung wird schwergängig. Die Lenkung wird jedoch nicht zusätzlich unterstützt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, mindestens einen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil bei einer Lenkunterstützung zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern einer Lenkunterstützung eines Fahrzeuges bereitzustellen, welches eine verbesserte Lenkung des Fahrzeuges ermöglicht. Vorzugsweise ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern einer Lenkunterstützung eines Fahrzeuges bereitzustellen, welches die gefühlte Kraft, die von einem Fahrer zur Betätigung eines Lenkrads des Fahrzeugs angelegt werden muss, vergleichmäßigt.
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Mit anderen Worten ist es Aufgabe der Erfindung, den Fahrerkomfort beim Lenken des Fahrzeuges zu erhöhen. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, eine adaptive Lenkunterstützung, vorzugsweise mit einer erweiterten Funktionalität, bereitzustellen.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Steuern einer Lenkunterstützung eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und durch ein Lenksystem zum Unterstützen eines Fahrers beim Lenken eines Fahrzeuges mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Merkmale, die zu den einzelnen Erfindungsaspekten offenbart werden, können in der Weise miteinander kombiniert werden, dass bzgl. der Offenbarung zu den Erfindungsaspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern einer Lenkunterstützung eines Fahrzeuges bereit, um eine Unterstützungskraft, die zur Betätigung eines Lenkrads des Fahrzeugs von einem Lenksystem bereitgestellt wird, an mindestens einen Betriebsparameter des Fahrzeuges anzupassen. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass als Betriebsparameter eine Lage mindestens einer Radachse des Fahrzeuges zum Fahrzeugaufbau berücksichtigt wird.
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Unter einer Lage mindestens einer Radachse des Fahrzeuges zum Fahrzeugaufbau kann die Höhe des Fahrzeuges an einer Radachse und/oder der Abstand einer Radachse des Fahrzeuges zum Fahrzeugaufbau und/oder ein effektiver Federweg einer Fahrzeugfederung (bzw. ein aktuell bei einer gegebenen Fahrzeugbeladung zur Verfügung stehender Federweg der Fahrzeugfederung) und/oder ein effektiver Hub einer Hubstange in einem Stoßdämpfer (bzw. ein aktuell bei einer gegebenen Fahrzeugbeladung zur Verfügung stehender Weg für die Kolbenstange in einem Kolbenzylinder beim Ausfedern auf Zug) verstanden werden.
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Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass beim Bereitstellen der Unterstützungskraft für den Fahrer zum Betätigen des Lenkrads ein Ein- bzw. Ausfedern mindestens einer Radachse des Fahrzeuges berücksichtigt wird. Die Lenkunterstützung kann erfindungsgemäß (zumindest in einem Regelmodus) so angesteuert werden, dass sich die Lenkung haptisch immer gleich anfühlt, und zwar unabhängig von Lastwechseln, die auf die Vorderachse und/oder die Hinterachse und/oder auf die einzelnen Radachsen des Fahrzeuges wirken. Die Lastwechsel an den Radachsen beeinflussen das Radverhalten und somit die benötigte Lenkkraft, die zum Anlenken der Radachse erforderlich ist. Dabei können sowohl statische als auch dynamische Effekte eine Rolle spielen. Statische Effekte können von der Verteilung der Fahrzeuglast auf den einzelnen Radachsen des Fahrzeuges abhängen. Dynamische Effekte können von der Fahrzeugbeschleunigung abhängen, die sowohl bei einer Geradeausfahrt als auch bei einer Kurvenfahrt das Radverhalten beeinflussen kann.
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Bei einer Geradeausfahrt, wenn das Fahrzeug bspw. stark beschleunigt, federt es auf der hinteren Achse ein und auf der vorderen Achse aus. Dadurch wird die vordere Achse entlastet. Für die Lenkung bedeutet dies, dass sie weniger Kraft benötigt, um eine Lenkbewegung auszuführen. Die erfindungsgemäße Lenkunterstützung wird dabei so angesteuert, dass die Unterstützungskraft zum Betätigen des Lenkrads entsprechend reduziert wird. Wenn das Fahrzeug stark abgebremst wird, federt die vordere Achse ein. Dadurch wirkt eine größere Kraft auf die Achse und die Lenkung wird schwergängig. Die erfindungsgemäße Lenkunterstützung wird dabei so angesteuert, dass die Unterstützungskraft zum Betätigen des Lenkrads entsprechend erhöht wird.
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Im Rahmen der Erfindung fließt beim erfindungsgemäßen Verfahren in die Steuerung der Lenkradunterstützung indirekt auch die Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder der einzelnen Räder des Fahrzeugs sowie die statische Lastenverteilung im Fahrzeug mit ein. Denn all diese Effekte widerspiegeln sich in der Lage der einzelnen Radachsen zum Fahrzeugaufbau. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens entfällt somit die Notwendigkeit, die Beschleunigung des Fahrzeuges, die Drehzahl der Räder zu sensieren, um die Lenkunterstützung anpassen zu können.
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Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem weiteren Modus betrieben werden, um gezielt eine Rückmeldung an den Fahrer bereitzustellen, wie die Ein- und/oder Ausfederung der einzelnen Radachsen bei der aktuellen Lastenaufteilung im Fahrzeug ist. Hierzu kann die Erfindung vorsehen, dass, anstatt die Effekte auszugleichen, die oben beschrieben wurden, diese Effekte zumindest vorübergehend verstärkt werden, um dem Fahrer eine entsprechende Rückmeldung über die Radlagen zu liefern. Der Fahrer kann nach Erhalt dieser Meldung sich dazu entschließen, das Fahrzeug zu entladen und/oder die Fahrzeuglast anders zu verteilen. Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass ein Steuerelement, bspw. in Form eines Schalters, im Griffbereich des Fahrers, z:B. am Lenkrad oder an einer Mittelkonsole, vorgesehen sein kann, um beim erfindungsgemäßen Verfahren zwischen dem Regelmodus zum Ausgleichen der Lastenunterschiede und einem Überprüfungsmodus zum Erkennen und Kommunizieren der Lastenunterschiede auf den Radachsen gezielt umschalten zu können.
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Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Kurvenfahrt vorteilhaft. Eine Kurvenfahrt führt dazu, dass zwischen dem linken und dem rechten Rad auf der gleichen Achse ein Höhenunterschied entsteht, wobei eines der Räder stärker eingefedert wird, das der Kurve zugewandt ist, wobei an diesem Rad die Lenkung schwergängiger wird. Eine gezielte Unterstützung der Lenkkraft an diesem Rad kann die Lenkung des Fahrzeuges daher komfortabler machen.
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Mit anderen Worten wird mithilfe der Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Lenkunterstützung eines Fahrzeuges bereitgestellt, welches eine adaptive, sensible Lenkunterstützung bereitstellt, die nicht nur den Fahrerkomfort erheblich erhöhen kann, sondern auch die Funktionalität der Lenkunterstützung erweitern kann.
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Ferner kann die Erfindung vorsehen, dass als Betriebsparameter eine Ein- und/oder Ausfederung mindestens einer Radachse des Fahrzeuges berücksichtigt wird. Eine Ein- und/oder Ausfederung mindestens einer Radachse des Fahrzeuges kann durch die Höhensensoren an einer Feder zum Auffangen von Radschwingungen und/oder an einem Stoßdämpfer zum Reduzieren der Radschwingungen sensiert werden. Eine Ein- und/oder Ausfederung mindestens einer Radachse des Fahrzeuges zeugt von einer Lastbeanspruchung an der betroffenen Radachse, die sowohl statischer als auch dynamischer Natur sein kann. Die Lastbeanspruchung erschwert die Lenkbarkeit des Rades und kann mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine vorteilhafte Weise kompensiert und/oder an den Fahrer kommuniziert werden.
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Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass als Betriebsparameter ein Höhensignal des Fahrzeuges an mindestens einer Radachse des Fahrzeuges berücksichtigt wird. Das Höhensignal kann von bereits vorhandenen Sensoren im Fahrzeug entnommen werden, die bspw. in bzw. an einem Stoßdämpfer und/oder einem Fahrzeugscheinwerfer vorgesehen sein können. Wenn sich die gemessene Höhe von einer Höhe der Radachse bei einem ruhenden oder mit einer konstanten Geschwindigkeit fahrenden und nicht beladenen Fahrzeug unterscheidet, kann die Lenkung mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend mehr oder weniger unterstützt werden.
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Des Weiteren kann die Erfindung vorsehen, dass als Betriebsparameter ein Hub einer Hubstange in einem Stoßdämpfer an mindestens einer Radachse des Fahrzeuges berücksichtigt wird. Vorteilhafterweise sind im Stoßdämpfer Sensoren vorhanden, die die Höhe der Hubstange bzgl. eines Zylinders bzw. den Hub der Hubstange überwachen können. Bei Einfederung der Radachse wird die Hubstange im Zylinder nach unten in Richtung zur Fahrbahn gedrückt. Somit erhöht sich der Druck auf das Rad, welches dadurch schwergängiger wird. Die erfindungsgemäße Lenkunterstützung kann dabei entsprechend reagieren und die Unterstützungskraft zum Betätigen des Lenkrads erhöhen. Bei Ausfederung der Radachse wird die Hubstange herausgezogen. Die Last auf die Radachse wird dadurch reduziert, wodurch das Rad leichtgängiger wird. Die erfindungsgemäße Lenkunterstützung kann dabei entsprechend reagieren und die Unterstützungskraft zum Betätigen des Lenkrads reduzieren. Somit kann auf eine vorteilhafte Weise ein gleichmäßiges Anfüllen der Lenkung für den Fahrer des Fahrzeuges bereitgestellt werden. Die Höhensensoren in einem Stoßdämpfer eignen sich somit auf eine vorteilhafte Weise zum Sensieren der Lage mindestens einer Radachse des Fahrzeuges zum Fahrzeugaufbau.
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Zudem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass als Betriebsparameter ein Stellwert mindestens eines Scheinwerfers berücksichtigt wird. Bei einer Ansteuerung eines Scheinwerfers wird der Höhenunterschied zwischen den Fahrzeugachsen berücksichtigt, um die entgegenkommenden Fahrzeuge nicht zu blenden. Somit hängt der Stellwert des Scheinwerfers von der Lage mindestens einer Radachse des Fahrzeuges zum Fahrzeugaufbau ab. Da diese Information bei einem Fahrzeugbetrieb bereits vorhanden ist, kann sie auf eine vorteilhafte Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden.
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Außerdem kann die Erfindung vorsehen, dass die Unterstützungskraft, die zur Betätigung des Lenkrads des Fahrzeugs vom Lenksystem bereitgestellt wird, in einem Regelmodus angepasst wird, um eine Ein- und/oder Ausfederung mindestens einer Radachse des Fahrzeuges zu kompensieren. Somit kann ein gleichmäßiges Anfüllen der Widerstandskraft beim Betätigen des Lenkrads ermöglicht werden.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Unterstützungskraft, die zur Betätigung des Lenkrads des Fahrzeugs vom Lenksystem bereitgestellt wird, in einem Überprüfungsmodus als ein haptisches Signal an einen Benutzer ausgegeben wird, um eine Ein- und/oder Ausfederung mindestens einer Radachse des Fahrzeuges an den Fahrer des Fahrzeuges zu kommunizieren. In diesem Modus kann die Lenkung gezielt noch schwergängiger gemacht werden, damit der Fahrer die Lastbeanspruchung in jedem Falle bemerkt und sich ggf. dazu entscheiden kann, die Lastverteilung im Fahrzeug zu verändern.
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Weiterhin kann im Rahmen der Erfindung bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass beim Anpassen der Unterstützungskraft, die zur Betätigung des Lenkrads des Fahrzeugs vom Lenksystem bereitgestellt wird, mindestens eine Filterkonstante verwendet wird. Durch die Filterkonstante kann vorteilhafterweise die Geschwindigkeit bzw. der Zeitabstand festgelegt werden, mit der bzw. in welchem die Unterstützungskraft geändert wird. So kann bei einer langsamen Fahrt, bspw. beim Anfahren oder Rangieren des Fahrzeuges, eine schnelle Anpassung der Unterstützungskraft von Vorteil sein. Bei einer schnellen Fahrt, bspw. auf einer Autobahn, oder bei einer holprigen Straße kann es wiederum von Vorteil sein, dass die Unterstützungskraft nicht zu schnell geändert wird, um nicht auf jeden Spurwechsel oder auf jede Straßenunebenheit zu reagieren.
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Nach einem weiteren Vorteil kann die Erfindung vorsehen, dass als Filterkonstante der Straßenzustand berücksichtigt wird. Die Erfindung erkennt dabei, dass Straßenzustände gegeben sein können, die zu frequenten Lastenänderungen auf den Radachsen führen können. Würde dabei die Unterstützungskraft zu schnell angepasst, so wird der Fahrer durch Widerstandsänderungen am Lenkrad eher gestört als unterstützt. In einem solchen Falle kann die Erfindung eine langsame Änderung der Unterstützungskraft vorsehen bzw. die Anpassung der Unterstützungskraft gar aussetzen, bis sich die Straßenunebenheiten neutralisieren.
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Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Lenksystem zum Unterstützen eines Fahrers beim Lenken eines Fahrzeuges gelöst, welches mit einer Steuereinheit ausgeführt ist, die dazu ausgelegt ist, ein Verfahren auszuführen, das oben beschrieben wurde, um eine Unterstützungskraft, die zur Betätigung eines Lenkrads des Fahrzeugs vom Lenksystem bereitgestellt wird, an mindestens einen Betriebsparameter des Fahrzeuges anzupassen. Mithilfe des erfindungsgemäßen Lenksystems werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird vorliegend vollumfänglich darauf Bezug genommen.