DE102018210388A1

DE102018210388A1 - Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Lenksystems eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102018210388A1
Application number: DE102018210388.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Apfelbeck; Benjamin Schmid
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Lenksystems eines Fahrzeuges, wobei an der Lenkhandhabe des Fahrzeuges ein Unterstützungsmoments anliegt und wobei das Kraftfahrzeug zumindest überwiegend in einer permanenten primären Antriebsachse betrieben wird und wobei ein Allradantrieb durch Zuschalten einer sekundären Antriebsachse situativ eingestellt wird, wobei bei Erfassen eines von einem Soll-Unterstützungsmoment abweichenden Ist-Unterstützungsmoments beim Zuschalten der sekundären Antriebsachse, das Unterstützungsmoment verändert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung Lenksystems eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die US 59 274 26 A und die DE 696 32 387 T2 verwiesen.
Herkömmliche Fahrzeuge werden entweder mit einem Vorderachsantrieb, mit einem Hinterachsantrieb oder mit einem Allradantrieb betrieben. Es sind auch Systeme bekannt, bei welchen, je nach Bedarf, ein Achsantrieb zugeschaltet wird und das Antriebsmoment damit auf beide Achsen verteilt wird.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Regelung- und Steuerung von Antriebsverteilungen an Kraftfahrzeugen bekannt. Dabei dienen beispielsweise sogenannte Torque-On-Demand-Verteilergetriebe einer achsindividuellen und fahrsituationsabhängigen Verteilung eines Antriebsmoments. Das Antriebsmoment wird dabei zwischen einer primären (also permanent betriebenen) und einer sekundären Antriebsachse verteilt.
Die sekundäre Antriebsachse wird also im Bedarfsfall zugeschaltet. Dabei greift die sekundäre Antriebsachse das Moment im Verteilergetriebe beispielsweise über eine regelbare Lamellenkupplung vom Hauptmomenteinfluss der primären Antriebsachse ab.
Beispielsweise ist aus der WO 98 175 13 A1 ein System zur Antriebsschlupfregelung bekannt, bei welchem das Fahrzeug im Normalbetrieb über die Hinterachse angetrieben wird. Im Bedarfsfall wird der Vorderachsantrieb dabei zugeschaltet.
Insbesondere bei Vorderachsantrieben ist dabei ein sogenannter „Torque Steer“-Effekt bekannt. Dabei führen hohe Antriebs- oder Bremskräfte zu Einflüssen auf das Lenksystem, die sich als Störungen im Fahrerlenkmoment manifestieren. Es ist möglich, diesen Effekt durch eine elektromechanische Lenkung über ein zusätzlich ausgeübtes Lenkmoment, zu kompensieren. Eine solche sogenannte „Torque Steer Compensation“ ist der DE 696 32 387 T2 zu entnehmen.
Wie bereits weiter oben genannt, wird bei einem Verteilergetriebe eine Antriebsachse nur im Bedarfsfall zugeschaltet. Eine solche Zuschaltung der zweiten Antriebsachse verursacht oft unerwünschte Störmomente an der Lenkhandhabe, weshalb sich das Lenkkraftniveau bzw. das Lenkgefühl für einen Fahrzeugfahrer nach Zuschalten der Antriebsachse negativ verändert. Es können demnach nicht nur der bereits erläuterte unerwünschte „Torque Steer“-Effekt auftreten; stattdessen kann sich das sogenannte Handmoment bzw. Lenkmoment an der Lenkhandhabe ändern, was zu einer Verschlechterung des Lenkgefühls für den Fahrer führen kann.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung und/oder zur Regelung eines Lenksystems eines Kraftfahrzeuges aufzuzeigen, welches einem Fahrzeugfahrer situationsbedingt, unabhängig von der Antriebsverteilung auf die jeweiligen Achsen des Fahrzeuges, ein konstantes Lenkgefühl gewährleistet.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Es wird ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Lenksystems eines Fahrzeuges vorgeschlagen.
Neben einem Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Lenksystems wird außerdem ein Lenksystem, insbesondere ein elektromechanisches Lenksystem zur Durchführung des Verfahrens beansprucht.
Ein Unterstützungsmoment an der Lenkhandhabe unterstützt dabei den Fahrer beim Lenken, indem die vom Fahrer aufgebrachte Kraft zum Lenken durch beispielsweise ein Hydrauliksystem (beispielsweise eine HydraulikPumpe, -Steuerung, -Motor) oder einen Elektromotor verstärkt wird. Bevorzugt geschieht die Lenkkraftunterstützung dabei durch ein elektromechanisches Lenksystem, welches einen elektromotorischen Unterstützungsaktuator umfasst.
Ein derartiges bevorzugtes elektromechanisches Lenksystem umfasst insbesondere einen elektromotorischen Stellmotor, welcher das Unterstützungsmoment stellt und dabei an der Mechanik der Lenkung (beispielsweise an einer Lenksäule oder an einem Lenkgetriebe) die Lenkbewegung des Fahrers unterstützt bzw. überlagert.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug zumindest überwiegend bzw. zumindest zum größten Teil (des Antriebsmoments) in einem permanenten Einachsantrieb betrieben wird. Das bedeutet, dass das Fahrzeug mit dem größten Teil des Antriebsmoments, bevorzugt größer 90 % und besonders bevorzugt 100 %, über eine Achse angetrieben wird. Dies kann entweder die Vorder- oder die Hinterachse sein.
Bevorzugt wird das Fahrzeug in diesem Falle zumindest überwiegend durch die Hinterräder bzw. die Hinterachse angetrieben. Die primäre Antriebsachse ist demnach bevorzugt die Hinterachse.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die zweite Antriebsachse, nämlich die sekundäre Antriebsachse, im Bedarfsfall zur primären Antriebsachse zugeschaltet wird. Dann wird ein Teil des Antriebsmoments an der sekundären Antriebsachse abgegeben bzw. verteilt.
Bevorzugt stellt dabei die Vorderachse die sekundäre Antriebsachse dar. Wird also die sekundäre Antriebsachse hinzugeschaltet, so entsteht ein Allradantrieb.
Ein bereits genannter Bedarfsfall kann beispielsweise bei einem bestimmten Drehverhalten der Räder des Fahrzeuges vorliegen. Beispielsweise, wenn die Räder der primären durchdrehen oder der Antriebsschlupf zu hoch ist. Es ist dann sinnvoll und bevorzugt, die sekundäre Antriebsachse, besonders bevorzugt mit einem Anteil des Antriebsmoments von mehr als 10 %, zuzuschalten.
Die Zuschaltung der sekundären Antriebsachse erfolgt dabei bevorzugt automatisch, in Abhängigkeit des Drehverhaltens sowie des Antriebsschlupfs der Räder des Fahrzeuges. Bevorzugt kommt dabei ein geeignetes Überwachungs- sowie ein Antriebs-Steuerungs- und Regelsystem zum Einsatz.
Es ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass beispielsweise über geeignete Sensorik oder Berechnungen ein von einem Soll-Unterstützungsmoment an der Lenkhandhabe abweichendes Ist-Unterstützungsmoment anschließend an der Zuschaltung der sekundären Antriebsachse erfasst wird.
So ist es möglich, dass sich bei Zuschaltung der sekundären Antriebsachse, also bevorzugt der Vorderachse, das Lenkkraftniveau bzw. das Unterstützungsmomentniveau an der Lenkhandhabe für den Fahrzeugfahrer spürbar verändert. Ebenfalls ist das Auftreten eines im Stand der Technik bereits erläuterten „Torque Steer“-Effekts möglich. Beispielsweis fühlt sich die Lenkung für den Fahrzeugfahrer aufgrund eines geringen Lenkkraftniveaus durch die Zuschaltung der sekundären Antriebsachse schwergängiger an als vor der Zuschaltung.
Um dem Fahrer jedoch trotz einer Zuschaltung einer Antriebsachse ein konstantes Lenkgefühl (auch unter Vermeidung von Stördrehmomenten) zu vermitteln, ist es vorgesehen, dass das Unterstützungsmoment an der Lenkhandhabe verändert wird.
Dabei wird vorerst durch eine geeignete Sensorik bzw. Berechnungen ein Ist-Unterstützungsmoment erfasst. Dieses wird anschließend bevorzugt mittels einer geeigneten Steuereinheit mit einem hinterlegten bzw. ebenfalls von der Steuereinheit vorgegebenen Soll-Unterstützungsmoment abgeglichen. Wird dabei ein Unterschied zwischen dem Ist- und dem Soll-Unterstützungsmoment festgestellt, wird das aktuelle Ist-Unterstützungsmoment bevorzugt um die jeweilige Differenz (im Betrag) des Ist- zum Soll-Unterstützungsmoment verändert bzw. erhöht oder erniedrigt.
Im gegenteiligen Fall, also bei der anschließenden Abschaltung der sekundären Antriebsachse, insbesondere der Vorderachse, wird wiederum bevorzugt ein Unterstützungsmoment, bevorzugt aus dem Vergleich von Soll- und Ist-Lenkmoment, berechnet und dieses zur Kompensation der durch ebendiese Abschaltung verursachten Veränderungen im Ist-Lenkmoment verwendet.
Der Fahrzeugfahrer verspürt damit zu jeder Zeit, trotz einer Zuschaltung oder Abschaltung einer Antriebsachse, ein konstantes und harmonisches Lenkgefühl.
Die einzelnen Merkmale können dabei jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen, für die hier Schutz beansprucht wird.
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

US 5927426 A [0001]
DE 69632387 T2 [0001, 0005]
WO 9817513 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Lenksystems eines Fahrzeuges, - wobei an der Lenkhandhabe des Fahrzeuges ein Unterstützungsmoment anliegt und - wobei das Kraftfahrzeug zumindest überwiegend auf einer primären Antriebsachse betrieben wird und - wobei ein Allradantrieb durch Zuschalten einer sekundären Antriebsachse situativ eingestellt wird, - wobei bei Erfassen eines von einem Soll-Unterstützungsmoment abweichenden Ist-Unterstützungsmoment beim Zuschalten der sekundären Antriebsachse, das Ist-Unterstützungsmoment verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ist-Unterstützungsmoment um die Differenz des Ist-Unterstützungsmoments zu dem Soll-Unterstützungsmoment verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kraftfahrzeug zumindest überwiegend in einem permanenten Hinterachsantrieb betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Allradantrieb durch Zuschalten einer Vorderachse als sekundäre Antriebsachse eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Unterstützungsmoment durch einen elektromotorischen Unterstützungsaktuator erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei bei Erfassung Abschaltung der sekundären Antriebsachse und bei Erfassen eines vom Soll-Unterstützungsmoment abweichenden Ist-Unterstützungsmoments beim Abschalten der sekundären Antriebsachse das Unterstützungsmoment verändert wird.
Lenksystem zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend: - Eine zur Erkennung des Ist-Unterstützungsmoments geeignete Sensorvorrichtung sowie - Eine Steuer- und oder Regeleinheit zum Abgleich des Ist- Unterstützungsmoments mit dem Soll- Unterstützungsmoments und zur Ansteuerung des elektromotorischen Unterstützungsaktuators