DE102018211909A1

DE102018211909A1 - Fahrzeug-Servolenksystem mit elektromotorischer Momentenunterstützung

Info

Publication number: DE102018211909A1
Application number: DE102018211909.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Apfelbeck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2020-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Servolenksystem mit insbesondere elektromotorischer Momentenunterstützung, welches in kritischen Fahrzuständen, insbesondere bei einem Übersteuern des Fahrzeugs, ein am Lenkrad des Fahrers spürbares und vom Fahrer übersteuerbares Stabilisierungs-Lenkmoment erzeugt, wobei der Betrag des Stabilisierungs-Lenkmoments vom Reibwert zwischen der Fahrbahn und den Rädern des Fahrzeugs abhängig ist. Es können zwei unterschiedliche Verläufe für das Stabilisierungs-Lenkmoment vorgesehen sein, nämlich einer für höhere und einer für niedrigere Reibwerte, wobei der aktuelle Wert des Unterstützungsmoment durch reibwertabhängige Interpolation aus diesen beiden Ausprägungen ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Servolenksystem mit insbesondere elektromotorischer Momentenunterstützung, welches in kritischen Fahrzuständen, insbesondere bei einem Übersteuern des Fahrzeugs, ein am Lenkrad des Fahrers spürbares und vom Fahrer übersteuerbares Stabilisierungs-Lenkmoment erzeugt. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 101 41 425 B4 sowie auf die DE 10 2015 219 443 A1 verwiesen.
In der erstgenannten Schrift ist ein Verfahren zur Generierung eines fahrzustandsabhängigen additiven Zusatzmoments am Lenkrad eines Fahrzeugs beschrieben, das den Fahrer bei der Stabilisierung des Fahrzustandes des Fahrzeugs beim Auftreten unerwünschter Gierbewegungen unterstützt. Danach wird das Zusatzmoment mittels eines Faktors und dem Schwimmwinkel gebildet, wobei das Zusatzmoment diejenige Lenkradstellung vorgibt, die einer der Stabilisierung des aktuellen Fahrzustandes dienenden Radstellung der lenkbaren Fahrzeugräder entspricht. Diese Schrift ist also ein mögliches Beispiels für den Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruchs 1, aber nicht die einzige mögliche Ausführungsform hierfür.
In der eingangs zweitgenannten Schrift ist ein Fahrzeug-Servolenksystem beschrieben, bei welchem die Größe und Richtung eines gleichsinnig zum vom Fahrer an seinem Lenkrad vorgegebenen Moment aufgebrachten Unterstützungsmoments neben dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel von der Abweichung zwischen der gemessenen und einer modellbasierten Gierrate derart abhängig ist, dass mit zunehmenden Abweichungen ein höheres Unterstützungsmoment aufgebracht wird, wodurch der Fahrer über die spürbare Leichtigkeit der Lenkbewegung einen Hinweis auf die Annäherung an den fahrdynamischen Grenzbereich erhält. Dabei wird bei der Bemessung des erhöhten Unterstützungsmomentes als weitere Randbedingung der zumindest in Form eines Schätzwertes vorliegende Reibwert oder Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahn und den Rädern des Fahrzeugs berücksichtigt.
Für ein Fahrzeug-Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 soll hiermit eine Verbesserung aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs und ist für ein Fahrzeug-Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Stabilisierungs-Lenkmoments vom Reibwert zwischen der Fahrbahn und den Rädern des Fahrzeugs abhängig ist. Dabei können beispielsweise zwei Werte-Beträge für das Stabilisierungs-Lenkmoment vorgesehen sein, nämlich ein höherer Wert oder Betrag für höhere Reibwerte und ein niedrigerer Wert oder Betrag für niedrigere Reibwerte, wobei auch eine Interpolation zwischen diesen beiden Werten oder Beträgen in Abhängigkeit vom aktuellen Reibwert vorgenommen werden kann.
Eine beispielsweise in der eingangs erstgenannten DE 101 41 425 B4 beschriebene Funktion eines Fahrzeug-Servolenksystems ist naturgemäß sehr hilfreich, da sie im Falle eines drohenden Ausbrechens eines Fahrzeugs insbesondere durch Übersteuern bereits einen ersten stabilisierenden Lenkimpuls bereitstellt und gleichzeitig dem Fahrer vermittelt, in welche Richtung er weiter lenken sollte, um das Fahrzeug weiter zu stabilisieren. Jedoch hat sich gezeigt, dass die Applikation d.h. Auslegung oder sog. „Bedatung“ einer solchen Funktion bei der Auslegung von elektronischen Steuereinheiten, welche auf Aktuatoren eines Fahrzeugs, wie bspw. auf einem Elektromotor eines Fahrzeug-Servolenksystems steuernd einwirken, nicht einfach ist.
Üblicherweise werden derartige Funktionen mit Fokus auf solche Fahrsituationen ausgelegt, welche für die Nutzer eine hohe Relevanz haben. Liegen nun allerdings relativ geringe Reibwerte zwischen der Fahrbahn und den Fahrzeug-Rädern vor, so könnte mit dieser Funktion, angenommen sie wäre primär für Fahrbedingungen unter höheren Reibwerten ausgelegt worden, ein schnell oder stark ausgeprägtes Lenken oder Gegenlenken erfolgen, was vom Fahrer oder Nutzer des Fahrzeugs als störend oder irritierend empfunden wird. Daher wird in der Praxis das von dieser Funktion ausgesteuerte Stabilisierungs-Lenkmoment in der Höhe auf einen niedrigeren Betrag begrenzt. Diese Begrenzung auf einen relativ niedrigen Wert hat jedoch zur Folge, dass bei Vorliegen hoher Reibwerte zwischen der Fahrbahn und den (lenkbaren) Fahrzeug-Rädern kein ausreichend hohes Stabilisierungs-Moment gestellt wird, welches einer kritischen Fahrsituation optimal entgegenwirken könnte.
Die vorliegende Erfindung stellt nun eine Verbesserung der besagten Funktion, welche auch als Übersteuerhilfe bezeichnet werden kann, dar, die den Fahrer in fahrdynamisch kritischen Situationen unterstützt. Das unterstützende und auch auf das Lenkrad wirkende Stabilisierungs-Lenkmoment wird demnach an den aktuell vorliegenden Reibwert zwischen der Fahrbahn und den Fahrzeug-Rädern bzw. -Reifen angepasst, wobei diese Anpassung dynamisch erfolgen kann. Im Detail bedeutet dies, dass das Stabilisierungs-Lenkmoment bei einem kleinen Reibwert geringer ausfällt als bei einem großen Reibwert. Dies führt dazu, dass für den Fahrer unabhängig vom Untergrund bzw. dem aktuell vorliegenden Reibwert das Fahrgefühl immer identisch bleibt, d.h. das gefühlte, resultierende Lenkmoment bleibt in kritischen Situationen konstant und wiederholbar gleich. Ein besonderer Vorteil dieser Lösung ist, dass bei hohen Reibwerten ein höheres Stabilisierungs-Lenkmoment aufgebracht werden kann als bisher.
Im Übrigen ist dem Fachmann bekannt, wie die Reibwerte zwischen Fahrbahn und Rädern zumindest annährend aktuell bestimmt werden können und in elektronischen Steuereinheiten von Fahrwerks-Regelsystemen bereits berücksichtigt werden. Dieser Reibwert wird nun auch bei der Ermittlung und Ausgabe des Stabilisierungs-Lenkmoment berücksichtigt, wobei es ausreichend sein kann, wenn lediglich zwei unterschiedlich hohe Momenten-Beträge vorgesehen sind - die Richtung bzw. der Drehsinn dieses Moments bleibt durch vorliegende Erfindung selbstverständlich unbeeinflusst. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass anstelle zweier diskreter Werte oder Momenten-Beträge bzw. allgemein zweier unterschiedlicher Ausprägungen des Stabilisierungs-Lenkmoments oder Unterstützungsmoments, insbesondere einer ersten Ausprägung für höhere Reibwerte und einer zweiten Ausprägung für niedrigere Reibwerte, unter Berücksichtigung des aktuellen Reibwerts auch eine reibwertabhängige Interpolation aus diesen beiden Ausprägungen ermittelt 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

DE 10141425 B4 [0001, 0005]
DE 102015219443 A1 [0001]

Claims

Fahrzeug-Servolenksystem mit insbesondere elektromotorischer Momentenunterstützung, welches in kritischen Fahrzuständen, insbesondere bei einem Übersteuern des Fahrzeugs, ein am Lenkrad des Fahrers spürbares und vom Fahrer übersteuerbares Stabilisierungs-Lenkmoment erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Stabilisierungs-Lenkmoments vom Reibwert zwischen der Fahrbahn und den Rädern des Fahrzeugs abhängig ist.
Fahrzeug-Lenksystem nach Anspruch 1 mit zwei unterschiedlichen Ausprägungen des Stabilisierungs-Lenkmoments, insbesondere einer für höhere Reibwerte und einer für niedrigere Reibwerte, wobei der aktuelle Wert des Unterstützungsmoments durch reibwertabhängige Interpolation aus diesen beiden Ausprägungen ermittelt wird.