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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät eines Fahrzeugs mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens und ein Fahrzeug mit einem solchen Steuergerät.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire-Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einem Lenkeingabeelement, wie beispielsweise einem Lenkrad, und gelenkten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen eine Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Zur Änderung eines Radlenkwinkels eines Fahrzeugrads umfassen die Steer-by-Wire-Lenksysteme dabei wenigstens einen mit dem Lenkeingabeelement elektrisch verbundenen Radlenkwinkelsteller. Aufgrund des fehlenden mechanischen Durchgriffs ist es notwendig in einem Fehlerbetriebszustand, in welchem eine Störung und/oder ein Ausfall des Radlenkwinkelstellers auftritt, einen sicheren Zustand für den Radlenkwinkelsteller zu definieren, welchen der Radlenkwinkelsteller in dem Fehlerbetriebszustand einnimmt.
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In diesem Zusammenhang schlägt die
DE 10 2014 224 970 A1 beispielsweise vor mechanische und/oder elektrische Stellmittel zu verwenden, welche beim Erkennen eines Ausfalls oder einer Fehlfunktion des Radlenkwinkelstellers den Radlenkwinkelsteller und hierdurch den Radlenkwinkel des Fahrzeugrads in eine definierte Radlenkwinkelstellung bringen. Derartige Stellmittel sind jedoch relativ ineffizient, benötigen zusätzlichen Bauraum und verursachen zudem zusätzliche Kosten.
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Darüber hinaus sind Fahrzeuge mit sogenannten Torque-Vectoring-Systemen bekannt, bei welchen durch eine radindividuelle Umverteilung von Antriebsmomenten ein Gierwinkel des Fahrzeugs gezielt beeinflusst und hierdurch eine Lenkcharakteristik verbessert werden kann. Derartige Torque-Vectoring-Systeme sind beispielsweise aus der
DE 10 2007 043 599 A1 oder der
DE 20 2013 011 494 U1 bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eines Fahrzeugs mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10 und 11 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Steer-by-Wire-Lenksystem mit wenigstens einem Radlenkwinkelsteller aufweist, welcher zumindest in einem Normalbetriebszustand zur Steuerung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads in Abhängigkeit von einer Lenkvorgabe vorgesehen ist, und wobei in zumindest einem Fehlerbetriebszustand, in welchem eine Störung und/oder ein Ausfall des Radlenkwinkelstellers ermittelt wird, der Radlenkwinkel des Fahrzeugrads in eine definierte Radlenkwinkelstellung gebracht wird.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeugrad in dem Fehlerbetriebszustand zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels, insbesondere in Abhängigkeit von einem aktuellen Radlenkwinkel des Fahrzeugrads und/oder in Abhängigkeit von einem Radlenkwinkelversatz zwischen dem aktuellen Radlenkwinkel des Fahrzeugrads und der definierten Radlenkwinkelstellung, mit wenigstens einem Antriebsmoment und/oder mit wenigstens einem Bremsmoment beaufschlagt wird, insbesondere derart, dass sich der Radlenkwinkel in Richtung der definierten Radlenkwinkelstellung bewegt und/oder ändert. Insbesondere entspricht der Fehlerbetriebszustand dabei einem Betriebszustand, in welchem sich das Fahrzeugrad außerhalb der definierten Radlenkwinkelstellung und/oder nicht in der definierten Radlenkwinkelstellung befindet. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine Lenkeffizienz, eine Leistungseffizienz, eine Bauteileeffizienz, eine Bauraumeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, optimiert werden. Darüber hinaus kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit erhöht und/oder ein Fahrverhalten, insbesondere bei einem Lenkvorgang in dem Fehlerbetriebszustand, verbessert werden.
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Im vorliegenden Fall kann das Fahrzeug und/oder das Steer-by-Wire-Lenksystem insbesondere wenigstens eine Recheneinheit und/oder wenigstens ein Steuergerät mit einer Recheneinheit umfassen, wobei die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen ist, das Verfahren zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels des wenigstens eines Fahrzeugrads durchzuführen. Darüber hinaus kann das Fahrzeug und/oder das Steer-by-Wire-Lenksystem weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise eine Lenkeingabeeinheit zur manuellen Steuerung einer Fahrtrichtung, ein Torque-Vectoring-System zur Verteilung von Antriebsmomenten zwischen Fahrzeugrädern und/oder zur Beaufschlagung wenigstes eines Fahrzeugrads mit einem Antriebsmoment, ein Fahrdynamikregelsystem zur Beaufschlagung wenigstens eines Fahrzeugrads mit einem Bremsmoment, ein Steer-by-Brake-System zur Beaufschlagung wenigstens eines Fahrzeugrads mit einem Bremsmoment, eine Erfassungseinheit, welche zur Erfassung eines mit einer Störung und/oder einem Ausfall des Radlenkwinkelstellers verknüpften Fehlerbetriebszustands vorgesehen ist, und/oder eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe einer, insbesondere akustischen, haptischen und/oder optischen, Hinweismeldung in Abhängigkeit von einer erfassten Störung und/oder einem erfassten Ausfall des Radlenkwinkelstellers.
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Unter einem „Radlenkwinkelsteller“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine, insbesondere mit zumindest einem Fahrzeugrad in Wirkverbindung stehende und insbesondere mechanisch von der Lenkeingabeeinheit getrennte, Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, durch Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eine Lenkvorgabe an die Fahrzeugräder zu übertragen und hierdurch vorteilhaft zumindest eine Ausrichtung des Fahrzeugrads zu steuern und/oder eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Dazu umfasst der Radlenkwinkelsteller vorteilhaft wenigstens ein Lenkungsstellelement und wenigstens einen mit dem Lenkungsstellelement wirkverbundenen Lenkaktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors. Ferner soll unter „einer Störung und/oder einem Ausfall des Radlenkwinkelstellers“ insbesondere eine Störung und/oder ein Ausfall des Radlenkwinkelstellers selbst und/oder einer mit dem Radlenkwinkelsteller zusammenwirkenden Peripherie-Baugruppe, wie beispielsweise einer Energieversorgung, und eine hierdurch bewirkte Störung des Radlenkwinkelstellers verstanden werden. Darüber hinaus soll unter einer „Recheneinheit“ insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Berechnungsroutine, zumindest eine Erkennungsroutine, zumindest eine Prüfroutine und/oder zumindest eine Auslöseroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, eine Störung und/oder ein Ausfall des Radlenkwinkelstellers zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Störung und/oder dem ermittelten Ausfall des Radlenkwinkelstellers den Radlenkwinkel des Fahrzeugrads in eine definierte Radlenkwinkelstellung zu bringen und/oder den Radlenkwinkel gezielt zu verändern und/oder auszurichten. In diesem Zusammenhang ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, beispielsweise das Torque-Vectoring-System, das Fahrdynamikregelsystem, das Steer-by-Brake-System und/oder ein anderes Aktuatorsystem des Fahrzeugs anzusteuern und hierdurch das Fahrzeugrad in dem Fehlerbetriebszustand mit wenigstens einem Antriebsmoment und/oder mit wenigstens einem Bremsmoment zu beaufschlagen. Eine Ansteuerung und/oder eine Auswahl des anzusteuernden Aktuatorsystems, insbesondere des Torque-Vectoring-Systems, des Fahrdynamikregelsystems und/oder des Steer-by-Brake-Systems, erfolgt dabei insbesondere in Abhängigkeit von dem aktuellen Radlenkwinkel des Fahrzeugrads und/oder in Abhängigkeit von einem Radlenkwinkelversatz zwischen dem aktuellen Radlenkwinkel des Fahrzeugrads und der definierten Radlenkwinkelstellung. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Fahrzeugrad in dem Fehlerbetriebszustand derart mit dem Antriebsmoment und/oder mit dem Bremsmoment beaufschlagt wird, dass durch gezielte Ausnutzung einer Lenkkinematik eine Bewegung des Fahrzeugrads in Richtung der definierten Radlenkwinkelstellung, insbesondere ein Drehen und/oder Schwenken des Fahrzeugrads um eine Lenkachse, erzeugt wird und hierdurch insbesondere der Radlenkwinkel des Fahrzeugrads in die definierte Radlenkwinkelstellung gebracht wird. Vorzugsweise wird dabei zumindest ein Nachlauf des Fahrzeugrads und/oder ein Lenkrollradius des Fahrzeugrads berücksichtigt. Besonders vorteilhaft ist das Fahrzeugrad zudem derart mit dem Radlenkwinkelsteller verbunden, dass bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs zumindest eine durch die Kurvenfahrt des Fahrzeugs bewirkte und auf das Fahrzeugrad einwirkende und vorteilhaft rückstellende Seitenkraft zur Bewegung des Fahrzeugrads, insbesondere in Richtung der definierten Radlenkwinkelstellung, beiträgt. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft einfache und/oder effiziente Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels erreicht werden.
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Vorteilhaft wird zudem vorgeschlagen, dass das Antriebsmoment und/oder Bremsmoment unter Berücksichtigung eines aktuellen Fahrzustands des Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Kurvenfahrt, einer Autobahnfahrt und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit, erzeugt und/oder bereitgestellt wird. Hierdurch kann das Antriebsmoment und/oder Bremsmoment sowie eine Bewegung des Fahrzeugrads besonders vorteilhaft auf einen aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abgestimmt werden.
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Das Antriebsmoment zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads kann beispielsweise durch einen weiteren Radlenkwinkelsteller und/oder einen, insbesondere zusätzlichen, Hilfsaktuator, beispielsweise einen Radnabenmotor, des Fahrzeugs erzeugt und/oder bereitgestellt werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass das Antriebsmoment zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads durch ein, vorteilhaft standardmäßig in dem Fahrzeug vorhandenes, Torque-Vectoring-System des Fahrzeugs, insbesondere das bereits zuvor genannte Torque-Vectoring-System, erzeugt und/oder bereitgestellt wird. Vorteilhaft kann das Torque-Vectoring-System dazu wenigstens ein, vorteilhaft von dem Radlenkwinkelsteller getrennt und/oder separat ausgebildetes, Antriebselement, insbesondere zur Beaufschlagung des Fahrzeugrads mit einem Antriebsmoment, und/oder wenigstens ein, vorteilhaft von dem Radlenkwinkelsteller getrennt und/oder separat ausgebildetes, Kraftübertragungselement, insbesondere zur Übertragung einer Kraft und/oder eines Antriebsmoments auf das Fahrzeugrad, beispielsweise von wenigstens einem weiteren Fahrzeugrad, umfassen. Hierdurch kann insbesondere eine besonders hohe Kosteneffizienz bei der Erzeugung und/oder Bereitstellung des Antriebsmoments erreicht werden.
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Darüber hinaus kann das Bremsmoment zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads beispielsweise durch ein elektronisches Bremskraftverteilungssystem, ein Antriebsschlupfregelsystem und/oder eine Feststellbremse des Fahrzeugs erzeugt und/oder bereitgestellt werden. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass das Bremsmoment zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads durch ein, vorteilhaft standardmäßig in dem Fahrzeug vorhandenes, Fahrdynamikregelsystem, insbesondere das bereits zuvor genannte Fahrdynamikregelsystem, und/oder ein, vorteilhaft standardmäßig in dem Fahrzeug vorhandenes, Steer-by-Brake-System, insbesondere das bereits zuvor genannte Steer-by-Brake-System, des Fahrzeugs erzeugt und/oder bereitgestellt wird. Hierdurch kann insbesondere eine besonders hohe Kosteneffizienz und/oder eine besonders hohe Betriebssicherheit bei der Erzeugung und/oder Bereitstellung des Bremsmoments erreicht werden.
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Ein vorteilhaft definierter Ausfallzustand kann ferner insbesondere erreicht werden, wenn in dem Fehlerbetriebszustand und im Fall, dass der Radlenkwinkel des Fahrzeugrads und die definierte Radlenkwinkelstellung miteinander übereinstimmen, eine Halteeinheit ausgelöst wird, um das Fahrzeugrad in der definierten Radlenkwinkelstellung zu fixieren und/oder zu arretieren. Vorzugsweise wird die Halteeinheit dabei ausgelöst, sobald sich das Fahrzeugrad in die definierte Radlenkwinkelstellung bewegt. Die Halteeinheit ist zudem vorteilhaft als Rasteinheit ausgebildet, wodurch insbesondere eine vorteilhaft einfache Fixierung und/oder Arretierung erreicht werden kann. Zudem ist die Halteeinheit besonders bevorzugt in den Radlenkwinkelsteller integriert. Im vorliegenden Fall ist insbesondere die Recheneinheit dazu vorgesehen, in dem Fehlerbetriebszustand und im Fall, dass der Radlenkwinkel des Fahrzeugrads und die definierte Radlenkwinkelstellung miteinander übereinstimmen, die Halteeinheit auszulösen.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die definierte Radlenkwinkelstellung speziell auf einen weiteren Fahrvorgang in dem Fehlerbetriebszustand abgestimmt ist, wobei bei dem weiteren Fahrvorgang eine Lateralbewegung des Fahrzeugs durch ein Giermoment unterstützt wird und das Giermoment durch eine Beaufschlagung des Fahrzeugrads mit wenigstens einem weiteren Antriebsmoment und/oder mit wenigstens einem weiteren Bremsmoment erzeugt wird. Die definierte Radlenkwinkelstellung ist folglich derart gewählt und/oder wird derart gewählt, dass diese speziell auf den weiteren Fahrvorgang abgestimmt ist. Besonders vorteilhaft wird das weitere Antriebsmoment und/oder das weitere Bremsmoment dabei durch das Torque-Vectoring-System, das Fahrdynamikregelsystem und/oder das Steer-by-Brake-System erzeugt und/oder bereitgestellt. Hierdurch kann insbesondere auch in einem Fehlerbetriebszustand ein vorteilhaftes Fahrverhalten und/oder Lenkverhalten erreicht werden. Zudem kann insbesondere eine besonders komfortable „limp home“-Funktionalität“, also ein Bewegen des Fahrzeugs über eine längere Distanz, beispielsweise in eine Werkstatt, und/oder zumindest eine besonders komfortable „limp aside“-Funktionalität, also ein Bewegen des Fahrzeugs in eine sichere Parkposition, ermöglicht werden.
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Ist die definierte Radlenkwinkelstellung eine Geradeausstellung, kann insbesondere ein gutes Lenkverhalten und gleichzeitig eine besonders hohe Betriebssicherheit gewährleistet werden.
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Der Radlenkwinkelsteller kann insbesondere als Zentralsteller ausgebildet sein und zumindest zwei Fahrzeugrädern, insbesondere zwei Hinterrädern oder vorzugsweise zwei Vorderrädern, zugeordnet sein. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass der Radlenkwinkelsteller als Einzelradsteller ausgebildet ist und genau einem, insbesondere als Hinterrad oder vorzugsweise als Vorderrad ausgebildeten, Fahrzeugrad zugeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere eine besonders hohe Flexibilität erreicht werden.
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Das Verfahren zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das Verfahren zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- Fig. la-b ein Fahrzeug mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem in einer vereinfachten Darstellung und
- 2 eine schematische Darstellung eines Signalflussdiagramms eines Verfahrens zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads des Fahrzeugs.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die 1a und 1b zeigen ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 12 mit mehreren Fahrzeugrädern 10, 11 und mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem 14 in einer schematischen Darstellung. Das Steer-by-Wire-Lenksystem 14 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 10, 11 auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 vorgesehen. Im vorliegenden Fall wird dabei eine Lenkvorgabe ausschließlich elektrisch an die Fahrzeugräder 10, 11 weitergeleitet.
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Das Steer-by-Wire-Lenksystem 14 umfasst beispielhaft wenigstens zwei Radlenkwinkelsteller 16, 17. Die Radlenkwinkelsteller 16, 17 sind zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Die Radlenkwinkelsteller 16, 17 sind getrennt voneinander ausgebildet und im vorliegenden Fall insbesondere frei von einer mechanischen Verbindung. Die Radlenkwinkelsteller 16, 17 sind dabei unabhängig voneinander ansteuerbar. Die Radlenkwinkelsteller 16, 17 sind als Einzelradsteller ausgebildet. Die Radlenkwinkelsteller 16, 17 können dabei als translatorisch wirkende Radlenkwinkelsteller oder als rotatorisch wirkende Radlenkwinkelsteller ausgebildet sein. Jeder der Radlenkwinkelsteller 16, 17 weist im vorliegenden Fall eine Wirkverbindung mit genau einem der Fahrzeugräder 10, 11, im vorliegenden Fall insbesondere einem als Vorderrad ausgebildeten Fahrzeugrad 10, 11, auf und ist zumindest in einem Normalbetriebszustand zur Steuerung eines Radlenkwinkels des entsprechenden Fahrzeugrads 10, 11 in Abhängigkeit von einer Lenkvorgabe vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist jeder der Radlenkwinkelsteller 16, 17 dazu vorgesehen, eine Schwenkbewegung und/oder eine Drehbewegung des entsprechenden Fahrzeugrads 10, 11 zu bewirken und insbesondere die Lenkvorgabe in eine Lenkbewegung des entsprechenden Fahrzeugrads 10, 11 umzusetzen.
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Dazu umfasst jeder der Radlenkwinkelsteller 16, 17 wenigstens ein Lenkungsstellelement 30, 31, welches beispielsweise als Zahnstange ausgebildet sein kann, und wenigstens einen mit dem entsprechenden Lenkungsstellelement 30, 31 wirkverbundenen Lenkaktuator 32, 33, welcher insbesondere als Elektromotor, im vorliegenden Fall beispielhaft als permanenterregter Synchronmotor, ausgebildet ist. Insbesondere kann ein Steer-by-Wire-Lenksystem auch wenigstens vier als Einzelradsteller ausgebildete Radlenkwinkelsteller umfassen. Prinzipiell könnte ein Steer-by-Wire-Lenksystem auch wenigstens einen als Zentralsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller und/oder eine Kombination aus einem als Einzelradsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller und einem als Zentralsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller umfassen. In diesem Zusammenhang könnte insbesondere auch wenigstens ein Radlenkwinkelsteller einem als Hinterrad ausgebildeten Fahrzeugrad zugeordnet sein.
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Das Steer-by-Wire-Lenksystem 14 weist ferner eine Lenkeingabeeinheit 34 auf. Die Lenkeingabeeinheit 34 ist rein elektrisch mit den Radlenkwinkelstellern 16, 17 verbunden. Die Lenkeingabeeinheit 34 umfasst wenigstens ein Lenkeingabeelement 36, beispielsweise in Form eines Lenkrads, zur manuellen Eingabe einer Lenkvorgabe und einen mechanisch mit dem Lenkeingabeelement 36 verbundenen Lenkeingabeaktuator 38, welcher auch als „Steering Wheel Actuator“ bezeichnet wird. Der Lenkeingabeaktuator 38 ist im vorliegenden Fall als Elektromotor ausgebildet. Der Lenkeingabeaktuator 38 ist dazu vorgesehen, Signale, Kräfte und/oder Momente von dem Lenkeingabeelement 36, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an das Lenkeingabeelement 36, insbesondere direkt, zu übertragen. Der Lenkeingabeaktuator 38 ist dabei beispielsweise zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf das Lenkeingabeelement 36 vorgesehen. Alternativ könnte ein Lenkeingabeelement auch als Lenkhebel und/oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Auch könnte ein Steer-by-Wire-Lenksystem prinzipiell frei von einer Lenkeingabeeinheit sein, beispielsweise bei einem rein autonom fahrenden Fahrzeug.
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Das Fahrzeug 12 umfasst ferner ein Torque-Vectoring-System 18. Das Torque-Vectoring-System 18 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 10, 11 auf. Das Torque-Vectoring-System 18 ist dazu vorgesehen, eine „Torque-Vectoring“-Funktionalität und/oder eine „Active Yaw“-Funktionalität bereitzustellen. Das Torque-Vectoring-System 18 ist dabei zur gezielten Verteilung, insbesondere zur Umverteilung, von Antriebsmomenten zwischen den Fahrzeugrädern 10, 11, im vorliegenden Fall insbesondere zwischen den als Vorderrädern ausgebildeten Fahrzeugrädern 10, 11, vorgesehen.
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Dazu kann das Torque-Vectoring-System 18 wenigstens ein von den Radlenkwinkelstellern 16, 17 getrennt und/oder separat ausgebildetes Antriebselement (nicht dargestellt) und/oder wenigstens ein von den Radlenkwinkelstellern 16, 17 getrennt und/oder separat ausgebildetes Kraftübertragungselement (nicht dargestellt) umfassen. Grundsätzlich könnte ein Fahrzeug im vorliegenden Fall jedoch auch ohne ein Torque-Vectoring-System ausgebildet sein. In diesem Fall könnte das Fahrzeug beispielsweise einen, insbesondere zusätzlichen, Hilfsaktuator, beispielsweise einen Radnabenmotor, und/oder ein anderes Aktuatorsystem umfassen.
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Zudem umfasst das Fahrzeug 12 ein Fahrdynamikregelsystem 20. Das Fahrdynamikregelsystem 20 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 10, 11 auf. Das Fahrdynamikregelsystem 20 ist dazu vorgesehen, eine Fahrstabilitätsfunktionalität bereitzustellen. Das Fahrdynamikregelsystem 20 ist dabei zur gezielten Übertragung eines Bremsmoments an die einzelnen Fahrzeugräder 10, 11, im vorliegenden Fall insbesondere zumindest die als Vorderräder ausgebildeten Fahrzeugräder 10, 11, vorgesehen. Grundsätzlich könnte ein Fahrzeug im vorliegenden Fall jedoch auch ohne ein Fahrdynamikregelsystem ausgebildet sein. In diesem Fall könnte das Fahrzeug beispielsweise ein elektronisches Bremskraftverteilungssystem, ein Antriebsschlupfregelsystem und/oder ein anderes Aktuatorsystem umfassen.
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Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug 12 im vorliegenden Fall ein Steer-by-Brake-System 22. Das Steer-by-Brake-System 22 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 10, 11 auf. Das Steer-by-Brake-System 22 ist dazu vorgesehen, eine Bremsfunktionalität bereitzustellen. Das Steer-by-Brake-System 22 ist dabei zur gezielten Übertragung eines Bremsmoments an die einzelnen Fahrzeugräder 10, 11, im vorliegenden Fall insbesondere zumindest die als Vorderräder ausgebildeten Fahrzeugräder 10, 11, vorgesehen. Grundsätzlich könnte ein Fahrzeug im vorliegenden Fall jedoch auch ohne ein Steer-by-Brake-System ausgebildet sein. In diesem Fall könnte das Fahrzeug beispielsweise eine herkömmliche Betriebsbremse, eine Feststellbremse und/oder ein anderes Aktuatorsystem umfassen.
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Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 12 wenigstens eine Halteeinheit 24, 25. Im vorliegenden Fall umfasst das Fahrzeug 12 mehrere, insbesondere zumindest zwei und vorteilhaft zumindest vier, Halteeinheiten 24, 25, wobei jedem der Fahrzeugräder 10, 11 eine der Halteeinheiten 24, 25 zugeordnet ist. Die Halteeinheiten 24, 25 sind zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Die Halteeinheiten 24, 25 sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Die Halteeinheiten 24, 25 sind jeweils als Rasteinheit ausgebildet. Im Normalbetriebszustand sind die Halteeinheiten 24, 25 inaktiv und/oder in Bereitschaft, sodass die Fahrzeugräder 10, 11 nicht fixiert und/oder arretiert werden. In zumindest einem Fehlerbetriebszustand können die Halteeinheiten 24, 25 unabhängig voneinander ausgelöst werden, um das entsprechende Fahrzeugrad 10, 11 in einer definierten Radlenkwinkelstellung zu fixieren und/oder zu arretieren.
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Dazu umfasst jede der Halteeinheiten 24, 25 wenigstens ein Halteelement (nicht dargestellt), welches beispielsweise als vorgespannter Haltebolzen ausgebildet sein kann und in dem Fehlerbetriebszustand in eine dazu korrespondierende Haltenut (nicht dargestellt) des entsprechenden Radlenkwinkelstellers 16, 17 und/oder des entsprechenden Fahrzeugrads 10, 11 eingebracht werden kann. Alternativ könnte eine Halteeinheit auch von einer Rasteinheit verschieden ausgebildet sein. Zudem ist denkbar, verschiedene Halteeinheiten, beispielsweise für Vorderräder und Hinterräder eines Fahrzeugs, zu verwenden.
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Darüber hinaus weist das Fahrzeug 12 ein Steuergerät 26 auf. Das Steuergerät 26 ist beispielhaft als Lenkungssteuergerät ausgebildet und folglich Teil des Steer-by-Wire-Lenksystems 14. Das Steuergerät 26 weist eine Wirkverbindung mit der Lenkeingabeeinheit 34 und mit den Radlenkwinkelstellern 16, 17 auf. Zudem weist das Steuergerät 26 eine Wirkverbindung mit dem Torque-Vectoring-System 18, dem Fahrdynamikregelsystem 20, dem Steer-by-Brake-System 22 und den Halteeinheiten 24, 25 auf. Der Übersichtlichkeit halber wurde in 1b auf eine Darstellung dieser Verbindungen jedoch verzichtet. Im vorliegenden Fall ist das Steuergerät 26 zumindest zur Ansteuerung der Radlenkwinkelsteller 16, 17 in Abhängigkeit von einer Lenkvorgabe vorgesehen.
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Dazu umfasst das Steuergerät 26 eine Recheneinheit 28. Die Recheneinheit 28 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 28 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Erkennungsroutine 40, zumindest einer Steuerroutine 42, zumindest einer Prüfroutine 44 und zumindest einer Auslöseroutine 46. Prinzipiell könnte ein Steuergerät auch von einem Lenkungssteuergerät verschieden und beispielsweise als einzelnes, zentrales Fahrzeugsteuergerät mit einer zentralen Recheneinheit ausgebildet sein.
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Darüber hinaus kann das Fahrzeug 12 und/oder das Steer-by-Wire-Lenksystem 14 weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise eine Erfassungseinheit (nicht dargestellt) zur Erfassung eines Fehlerbetriebszustand, eine Ausgabeeinheit (nicht dargestellt) zur Ausgabe einer Hinweismeldung und/oder weiteren Sensoreinheiten (nicht dargestellt) zur Erfassung eines aktuellen Fahrzustands des Fahrzeugs 12.
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Aufgrund des fehlenden mechanischen Durchgriffs ist es notwendig in einem Fehlerbetriebszustand, in welchem eine Störung und/oder ein Ausfall eines der Radlenkwinkelsteller 16, 17 auftritt, einen sicheren Zustand für den entsprechenden Radlenkwinkelsteller 16, 17 zu definieren, welchen der entsprechende Radlenkwinkelsteller 16, 17 in dem Fehlerbetriebszustand einnimmt. Die folgende Beschreibung bezieht sich dabei beispielhaft auf eine Störung und/oder ein Ausfall des Radlenkwinkelstellers 16 sowie die mit dem Radlenkwinkelsteller 16 zusammenwirkenden Baugruppen. Grundsätzlich kann die folgende Beschreibung jedoch auch auf den weiteren Radlenkwinkelsteller 17 bzw. die weiteren Radlenkwinkelsteller 17 sowie die mit dem weiteren Radlenkwinkelsteller 17 bzw. den weiteren Radlenkwinkelstellern 17 zusammenwirkenden Baugruppen übernommen werden.
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In einem Fehlerbetriebszustand, in welchem eine Störung und/oder ein Ausfall des Radlenkwinkelstellers 16 auftritt, wird ein Verfahren zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung eines Radlenkwinkels des, insbesondere mit dem Radlenkwinkelsteller 16 verbundenen, Fahrzeugrads 10 ausgeführt. Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 28 dazu vorgesehen, das Verfahren zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads 10 durchzuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
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Dabei wird im Fall, dass eine Störung und/oder ein Ausfall des Radlenkwinkelstellers 16 ermittelt wird, der Radlenkwinkel des, insbesondere mit dem Radlenkwinkelsteller 16 verbundenen, Fahrzeugrads 10 in eine definierte Radlenkwinkelstellung gebracht, indem das Fahrzeugrad 10 derart mit wenigstens einem Antriebsmoment und/oder mit wenigstens einem Bremsmoment beaufschlagt wird, dass sich der Radlenkwinkel in Richtung der definierten Radlenkwinkelstellung bewegt, insbesondere in Form einer Drehung des Fahrzeugrads 10 um eine Lenkachse. Das Antriebsmoment zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads 10 wird durch das Torque-Vectoring-System 18 erzeugt und/oder bereitgestellt, während das Bremsmoment zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads 10 durch das Fahrdynamikregelsystem 20 und/oder das Steer-by-Brake-System 22 erzeugt und/oder bereitgestellt wird. Ferner ist die definierte Radlenkwinkelstellung im vorliegenden Fall beispielhaft eine Geradeausstellung, wobei der Fehlerbetriebszustand einem Betriebszustand entspricht, in welchem sich das Fahrzeugrad 10 außerhalb der Geradeausstellung befindet. Grundsätzlich kann die definierte Radlenkwinkelstellung jedoch auch einer beliebigen von einer Geradeausstellung des Fahrzeugrads 10 abweichenden Radlenkwinkelstellung entsprechen. Bevorzugt ist die definierte Radlenkwinkelstellung dabei speziell auf einen weiteren Fahrvorgang in dem Fehlerbetriebszustand abgestimmt, wobei bei dem weiteren Fahrvorgang eine Lateralbewegung des Fahrzeugs 12 durch ein Giermoment unterstützt wird und das Giermoment durch eine Beaufschlagung des Fahrzeugrads 10 mit wenigstens einem weiteren Antriebsmoment und/oder mit wenigstens einem weiteren Bremsmoment erzeugt wird. Besonders vorteilhaft wird das weitere Antriebsmoment und/oder das weitere Bremsmoment dabei ebenfalls durch das Torque-Vectoring-System 18, das Fahrdynamikregelsystem 20 und/oder das Steer-by-Brake-System 22 erzeugt und/oder bereitgestellt. Alternativ könnte ein Antriebsmoment, ein weiteres Antriebsmoment, ein Bremsmoment und/oder ein weiteres Bremsmoment jedoch auch durch ein anderes Aktuatorsystem, wie beispielsweise einen, insbesondere zusätzlichen, Hilfsaktuator, ein elektronisches Bremskraftverteilungssystem, ein Antriebsschlupfregelsystem, eine herkömmliche Betriebsbremse und/oder eine Feststellbremse, erzeugt und/oder bereitgestellt werden.
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Zusätzlich wird bei der Beaufschlagung des Fahrzeugrads 10 mit dem Antriebsmoment und/oder dem Bremsmoment und bei der Bewegung des Fahrzeugrads 10 ein aktueller Fahrzustand des Fahrzeugs 12, wie beispielsweise eine Kurvenfahrt, eine Autobahnfahrt und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit, sowie eine Lenkkinematik, insbesondere zumindest ein Nachlauf des Fahrzeugrads 10 und/oder ein Lenkrollradius des Fahrzeugrads 10, berücksichtigt. Dabei wird das Fahrzeugrad 10 in dem Fehlerbetriebszustand derart mit dem Antriebsmoment und/oder mit dem Bremsmoment beaufschlagt, dass durch gezielte Ausnutzung der Lenkkinematik eine Bewegung des Fahrzeugrads 10 in Richtung der definierten Radlenkwinkelstellung erzeugt wird und hierdurch insbesondere der Radlenkwinkel des Fahrzeugrads 10 in die definierte Radlenkwinkelstellung gebracht wird. Beispielsweise kann im Falle eines positiven Vorzeichens des Lenkrollradius bzw. eines positiven Lenkrollradius eine Drehung des Fahrzeugrads 10 um die Lenkachse von oben betrachtet gegen den Uhrzeigersinn durch ein Bremsmoment erreicht werden und eine gegensinnige Bewegung des Fahrzeugrads 10 entsprechend durch ein Antriebsmoment. Der positive Lenkrollradius ist dabei derart definiert, dass ein Durchstoßpunkt einer Lenkachse von einer Radmittelebene nach innen versetzt liegt und/oder angeordnet ist. Im vorliegenden Fall kann somit bei einer Störung und/oder einem Ausfall des Radlenkwinkelstellers 16 durch gezieltes Antreiben und/oder Bremsen des Fahrzeugrads 10 das Fahrzeugrad 10 in die definierte Radlenkwinkelstellung gebracht werden.
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Im Fall, dass der Radlenkwinkel des Fahrzeugrads 10 und die definierte Radlenkwinkelstellung miteinander übereinstimmen, wird die Halteeinheit 24, welche insbesondere dem Fahrzeugrad 10 zugeordnet ist, ausgelöst, um das Fahrzeugrad 10 in der definierten Radlenkwinkelstellung zu fixieren und/oder zu arretieren. Im vorliegenden Fall wird die Halteeinheit 24 dabei von der Recheneinheit 28 ausgelöst, sobald sich das Fahrzeugrad 10 in die definierte Radlenkwinkelstellung bewegt.
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2 zeigt ein beispielhaftes Signalflussdiagramm des Verfahrens zur gezielten Änderung und/oder Ausrichtung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads 10.
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Dabei wird eine Verfügbarkeitsinformation 48, 49 von jedem der Radlenkwinkelsteller 16, 17 an die Recheneinheit 28 übertragen. Die Recheneinheit 28 prüft anhand der Verfügbarkeitsinformationen 48, 49 und insbesondere mittels der Erkennungsroutine 40 kontinuierlich, ob die Radlenkwinkelsteller 16, 17 fehlerfrei arbeiten oder ob bei einem der Radlenkwinkelsteller 16, 17 eine Störung und/oder ein Ausfall vorliegt.
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Wird eine Störung und/oder ein Ausfall eines Radlenkwinkelstellers 16, 17, im vorliegenden Fall beispielhaft des Radlenkwinkelstellers 16, ermittelt, so ist die Recheneinheit 28 dazu vorgesehen, insbesondere mittels der Steuerroutine 42 und insbesondere in Abhängigkeit von einem aktuellen Radlenkwinkel des Fahrzeugrads 10 das Torque-Vectoring-System 18 oder das Fahrdynamikregelsystem 20 bzw. das Steer-by-Brake-System 22 anzusteuern und hierdurch das Fahrzeugrad 10 in dem Fehlerbetriebszustand mit einem Antriebsmoment oder mit einem Bremsmoment zu beaufschlagen.
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Anschließend prüft die Recheneinheit 28, insbesondere mittels der Prüfroutine 44, ob der Radlenkwinkel des Fahrzeugrads 10 und die definierte Radlenkwinkelstellung miteinander übereinstimmen.
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Stimmen der Radlenkwinkel des Fahrzeugrads 10 und die definierte Radlenkwinkelstellung nicht überein, so ist die Recheneinheit 28 wiederum dazu vorgesehen, insbesondere mittels der Steuerroutine 42 und insbesondere in Abhängigkeit von einem aktuellen Radlenkwinkel des Fahrzeugrads 10 das Torque-Vectoring-System 18 oder das Fahrdynamikregelsystem 20 bzw. das Steer-by-Brake-System 22 anzusteuern und hierdurch das Fahrzeugrad 10 mit einem Antriebsmoment oder mit einem Bremsmoment zu beaufschlagen.
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Stimmen der Radlenkwinkel des Fahrzeugrads 10 und die definierte Radlenkwinkelstellung hingegen überein, so ist die Recheneinheit 28 dazu vorgesehen, insbesondere mittels der Auslöseroutine 46, die Halteeinheit 24, welche insbesondere dem Fahrzeugrad 10 zugeordnet ist, auszulösen, um das Fahrzeugrad 10 in der definierten Radlenkwinkelstellung zu fixieren und/oder zu arretieren.
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Anschließend kann die Recheneinheit 28 dazu vorgesehen sein, bei einem weiteren Fahrvorgang eine Lateralbewegung des Fahrzeugs 12 durch ein Giermoment zu unterstützen, wobei das Giermoment durch eine Beaufschlagung des Fahrzeugrads 10 mit wenigstens einem weiteren Antriebsmoment und/oder mit wenigstens einem weiteren Bremsmoment erzeugt wird. Dadurch, dass die definierte Radlenkwinkelstellung bekannt ist, können Fahrzeugsysteme, wie beispielsweise das Torque-Vectoring-System 18, das Fahrdynamikregelsystem 20 und/oder das Steer-by-Brake-System 22, optimal für den Fehlerbetriebszustand vorabgestimmt werden, wodurch insbesondere das Leistungsvermögen des Fahrzeugs 12 bei Fehlereintritt gesteigert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014224970 A1 [0004]
- DE 102007043599 A1 [0005]
- DE 202013011494 U1 [0005]
