DE102019117222A1 - Steer-by-Wire-Lenksystem, Verfahren zum Betrieb eines Steer-by-Wire-Lenksystems und Fahrzeug - Google Patents

Steer-by-Wire-Lenksystem, Verfahren zum Betrieb eines Steer-by-Wire-Lenksystems und Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Betrieb eines Steer-by-Wire-Lenksystems sowie ein Fahrzeug mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem, wobei eine Lenkeingabevorrichtung, eine Feedback-Aktuatoreinrichtung und eine mechanische Rückstelleinrichtung vorgesehen sind, wobei die Rückstelleinrichtung und die Lenkeingabevorrichtung derart ausgebildet sind und die Lenkeingabevorrichtung derart über die mechanische Rückstelleinrichtung fest an einem Fahrzeugaufbau anbindbar ist, dass in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug eine über die Lenkeingabevorrichtung aufgebrachte Lenkeingabe eine Vorspannung der mechanischen Rückstelleinrichtung und infolgedessen eine mechanische Erzeugung eines definierten Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments bewirkt, wobei die Feedback-Aktuatoreinrichtung und die mechanische Rückstelleinrichtung derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt sind, dass in wenigstens einem Fahrzustand ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Lenkmomentensprung einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung auftretender einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ohne eine mechanische Rückfallebene, zum Lenken wenigstens eines in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug mit dem Lenksystem verbundenen, lenkbaren Fahrzeugrades, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem eine Lenkeingabevorrichtung zur Lenkeingabe durch einen Fahrer, eine mechanische Rückstelleinrichtung zur mechanischen Erzeugung eines Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments, eine Feedback-Aktuatoreinrichtung zur Erzeugung eines definierten, von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand abhängigen Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung, eine mit wenigstens einem lenkbaren Fahrzeugrad verbindbare Lenkanordnung mit einer Lenkaktuatoreinrichtung, und wenigstens eine Steuerungseinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug die Lenkaktuatoreinrichtung und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung abhängig von einer Lenkanforderung und/oder von einem Fahrzustand anzusteuern. Die mechanische Rückstelleinrichtung ist dabei derart ausgebildet und die Lenkeingabevorrichtung derart über die mechanische Rückstelleinrichtung fest an einem Fahrzeugaufbau anbindbar, dass in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug eine über die Lenkeingabevorrichtung aufgebrachte Lenkeingabe eine Vorspannung der mechanischen Rückstelleinrichtung und infolgedessen eine mechanische Erzeugung eines definierten Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments bewirkt.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Steer-by-Wire-Lenksystems.
  • Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einem vorgenannten Steer-by-Wire-Lenksystem.
  • Steer-by-Wire-Lenksysteme sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten Steer-by-Wire-Lenksysteme in Steer-by-Wire-Lenksysteme mit und ohne mechanische Rückfallebene unterteilt werden können.
  • Zum Stand der Technik für ein Steer-by-Wire-Lenksystem mit einer mechanischen Rückfallebene wird beispielhalber auf die DE 10 2015 225 522 A1 verwiesen und bezüglich eines Steer-by-Wire-Lenksystems ohne eine mechanische Rückfallebene beispielhalber auf die EP 1 190 936 A1 .
  • Steer-by-Wire-Lenksysteme mit einer mechanischen Rückfallebene weisen dabei in vielen Fällen, insbesondere in den meisten Fällen, wie das in der erstgenannten DE 10 2015 225 522 A1 beschriebene Steer-by-Wire-Lenksystem, eine Kupplung im Lenkungsstrang auf, mittels welcher im Fehlerfall eine lenkgetriebeseitige Lenkwelle, die drehfest mit den lenkbaren Rädern eines Fahrzeugs verbunden ist, drehfest mit einer lenkeingabeseitigen Lenkwelle, die drehfest mit einer Lenkeingabevorrichtung verbunden ist, gekoppelt werden kann, sodass im geschlossenen Zustand der Kupplung eine drehfeste, die Übertragung einer Lenkeingabe und eines Lenkmoments ermöglichende, mechanische Verbindung zwischen der Lenkeingabevorrichtung und den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs besteht, wie bei einem rein mechanischen, herkömmlichen Lenksystem.
  • Sofern sichergestellt ist, dass im Fehlerfall die zugehörige Kupplung stets schließt, was sich relativ einfach durch die Verwendung einer sogenannten „Normally-closed“-Kupplung erreichen lässt, kann durch die mechanische Rückfallebene bei manuellen Steer-by-Wire-Lenksystemen eine einfache, bekannte und in vielen Fahrsituationen relativ gut beherrschbare Rückfallebene bereitgestellt werden, welche zu großen Teilen der Rückfallebene einer Standard-Servolenkung entspricht. Durch die in der Regel vorhandene Rückstellkraft der Achse der lenkbaren Fahrzeugräder entsteht ein entsprechendes Rückstellmoment an der Lenkeingabevorrichtung und es wird eine mechanische Rückstellung bewirkt. Über die lenkbaren Fahrzeugräder kann ein über die Lenkeingabevorrichtung aufgebrachtes Lenkmoment abgestützt werden, so dass sich beim Lenken ein entsprechendes Widerstandsmoment aufbaut.
  • Ermöglicht ein Steer-by-Wire-Lenksystem zusätzlich zu einem manuellen Betrieb, in welchem ein Fahrer lenkt, ein autonomes Fahren, bei welchem das Fahrzeug selbsttätig lenkt und keine Lenkeingaben durch einen Fahrer erforderlich sind, wobei es insbesondere nicht erforderlich ist, dass ein Fahrer im autonomen Modus seine Hände an der Lenkeingabevorrichtung hat, oder ist keine mechanische Rückfallebene vorhanden, sind weitere Sicherheitsmaßnahmen erforderlich, um einen kompletten Ausfall des Steer-by-Wire-Lenksystems mit hinreichender Wahrscheinlichkeit zu vermeiden, wobei es vor allem das Ziel ist, eine möglichst hohe Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems zu erreichen.
  • Als weitere Sicherheitsmaßnahme(n) sind bei aus dem Stand der Technik bekannten, gattungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystemen, insbesondere bei Steer-by-Wire-Lenksystemen mit elektrischer Rückfallebene, in der Regel sämtliche sicherheitsrelevanten Komponenten des Steer-by-Wire-Lenksystems redundant vorgesehen, beispielsweise die relevanten Sensoren, die zugehörigen Aktuatoren der Lenkaktuatoreinrichtung und der Feedback-Aktuatoreinrichtung, die entsprechenden Prozessoren der zugehörigen Steuerungseinrichtungen und die zugehörigen Daten- und Energieversorgungen, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem dabei insbesondere derart ausgebildet ist, dass es jeweils noch bei Ausfall jeweils einer der redundant vorhandenen Komponenten funktionsfähig und damit verfügbar ist, da sich hierdurch eine Ausfallwahrscheinlichkeit des Gesamtsystems durch zufällige Hardwarefehler erheblich reduzieren lässt und sich somit die Verfügbarkeit des Gesamtsystems erheblich gegenüber einer Ausgestaltung ohne die entsprechenden Redundanzen verbessern lässt.
  • Sämtliche sicherheitsrelevanten Komponenten redundant auszuführen, wie beispielsweise sämtliche Sensoren und die entsprechenden Aktuatoren der Lenkaktuatoreinrichtung und der Feedback-Aktuatoreinrichtung, ist jedoch aufwendig und kostenintensiv. Ferner erfordern die redundanten Komponenten zusätzlichen Bauraum, welcher vor allem bei Lenksystemen mit mechanischer Rückfallebene in der Regel nur in sehr begrenztem Umfang zur Verfügung steht.
  • Darüber hinaus ist auch im Fehlerfall eine möglichst gute und damit sichere Beherrschbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems gewünscht. Dafür sind insbesondere plötzlich und damit unvermittelt auftretende Lenkmomentensprünge und daraus resultierende Handkraftsprünge an der Lenkeingabevorrichtung des Steer-by-Wire-Lenksystems zu vermeiden.
  • Die DE 100 21 814 A1 schlägt als Maßnahme, damit ein entsprechendes Fahrzeug im Fehlerfall möglichst gut beherrschbar bleibt, insbesondere wenn plötzlich ein hoher Lenkmomentensprung durch einen Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung auftritt, weil die Feedback-Aktuatoreinrichtung kein Feedback-Lenkmoment mehr an der Lenkeingabevorrichtung aufbringen kann, beispielsweise vor, ein entsprechendes Dämpfungselement vorzusehen, mittels welchem eine plötzliche, reaktiv zu heftige Lenkeingabe eines Fahrers bei einem Ausfall eines Handmomentenstellers gedämpft werden kann.
  • Die EP 1 190 936 A1 schlägt bei einem Fehler des Steer-by-Wire-Lenksystems mit vergleichbarer Wirkung wie vorbeschrieben vor, die Feedback-Aktuatoreinrichtung als Dämpfungselement zu nutzen, wobei dazu die entsprechenden Phasenanschlüsse der Wicklung eines bürstenlosen Elektromotors der Feedback-Aktuatoreinrichtung auf ein passives Widerstandsnetzwerk umgeschaltet werden können. Dadurch wechselt der Elektromotor der Feedback-Aktuatoreinrichtung in einen passiven, generatorischen Betrieb, in welchem er als als Dämpfungselement wirkt. Allerdings kann der Elektromotor in diesem Zustand nicht mehr zur Lenkungsrückstellung genutzt werden. D.h. in diesem Zustand ist ohne weitere, insbesondere zusätzliche Maßnahmen, keine aktive Lenkungsrückstellung bei Kurvenfahrt mehr gewährleistet.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives, insbesondere verbessertes, Steer-by-Wire-Lenksystem bereitzustellen, insbesondere ein Steer-by-Wire-Lenksystem, welches vorzugsweise eine hohe Verfügbarkeit aufweist, welches insbesondere auch im Fehlerfall einfach zu beherrschen ist, welches vorzugsweise stets eine ausreichende Lenkungsrückstellung gewährleistet und welches bevorzugt außerdem möglichst einfach und damit kostengünstig aufgebaut ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines entsprechenden Steer-by-Wire-Lenksystems bereitzustellen sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Steer-by-Wire-Lenksystem.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Steer-by-Wire-Lenksystem mit den Merkmalen von Anspruch 1, durch ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Steer-by-Wire-Lenksystems mit den Merkmalen von Anspruch 15 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 21.
  • Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Ein Steer-by-Wire-Lenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ohne eine mechanische Rückfallebene, zum Lenken wenigstens eines in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug mit dem Lenksystem verbundenen, lenkbaren Fahrzeugrades, weist eine Lenkeingabevorrichtung zur Lenkeingabe durch einen Fahrer, eine mechanische Rückstelleinrichtung zur mechanischen Erzeugung eines Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments, eine Feedback-Aktuatoreinrichtung zur Erzeugung eines definierten, von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand abhängigen Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung, eine mit wenigstens einem lenkbaren Fahrzeugrad verbindbare Lenkanordnung mit einer Lenkaktuatoreinrichtung, und wenigstens eine Steuerungseinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug die Lenkaktuatoreinrichtung und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung abhängig von einer Lenkanforderung und/oder von einem Fahrzustand anzusteuern. Die mechanische Rückstelleinrichtung ist dabei derart ausgebildet und die Lenkeingabevorrichtung derart über die mechanische Rückstelleinrichtung fest an einem Fahrzeugaufbau anbindbar, dass in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems in einem Fahrzeug eine über die Lenkeingabevorrichtung aufgebrachte Lenkeingabe eine Vorspannung der mechanischen Rückstelleinrichtung bewirkt und infolgedessen eine mechanische Erzeugung eines definierten Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments.
  • Ein Steer-by-Wire-Lenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die Feedback-Aktuatoreinrichtung und die mechanische Rückstelleinrichtung derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt sind, dass in wenigstens einem Fahrzustand ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Lenkmomentensprung einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Handkraftsprung einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet.
  • Durch die feste, insbesondere drehfeste, Anbindung der Lenkeingabevorrichtung über die mechanische Rückstelleinrichtung, welche insbesondere rein mechanisch ausgebildet ist, am Fahrzeugaufbau, kann auf einfache Art und Weise, nämlich rein mechanisch, stets ein mechanisches Widerstands- und Rückstellmoment an der Lenkeingabevorrichtung bereitgestellt werden, insbesondere dauerhaft und ohne, dass eine mechanische Rückfallebene erforderlich ist. Hierdurch hat ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem nur einen geringen Bauraumbedarf und ermöglicht gleichzeitig eine dauerhafte Bereitstellung eines entsprechenden Widerstands- und Rückstellmoments, so dass bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung stets ein entsprechendes Widerstands- und Rückstellmoment bereitgestellt wird. Das durch die Rückstelleinrichtung bereitgestellte Widerstandsmoment setzt sich dabei insbesondere aus dem bei bei einer Lenkbewegung entstehenden Moment zur Überwindung der Federkraft der Rückstelleinrichtung, welches insbesondere durch die Eigenschaften der Rückstelleinrichtung bestimmt wird, sowie einem zur Überwindung der im Steer-by-Wire-Lenksystem vorhandenen Reibung erforderlichen Moment zusammen. Durch das stets vorhandene bzw. anliegende Rückstellmoment kann, eine entsprechende Auslegung der Rückstelleinrichtung vorausgesetzt, stets eine ausreichende, erforderliche Lenkungsrückstellung gewährleistet werden.
  • Dadurch, dass die Feedback-Aktuatoreinrichtung und die mechanische Rückstelleinrichtung bei einem erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystem derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt sind, dass ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Lenkmomentensprung einen maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Handkraftsprung, einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet, kann eine gute Beherrschbarkeit eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden, auch ohne einen redundanten Feedback-Aktuator, insbesondere in dem wenigstens einen Fahrzustand, in welchem die Feedback-Aktuatoreinrichtung und die mechanische Rückstelleinrichtung aufeinander abgestimmt sind.
  • Somit kann ein in dem wenigstens einen Fahrzustand im Fehlerfall, insbesondere bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung, ein besonders einfach aufgebautes und damit kostengünstiges und dennoch gut beherrschbares Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden, insbesondere ohne eine mechanische Rückfallebene und ohne einen zweiten und damit redundanten Feedback-Aktuator.
  • Da der auftretende Handkraftsprung dabei insbesondere aus dem Lenkmomentensprung resultiert und sich, je nach Ausgestaltung der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Lenkeingabevorrichtung in Abhängigkeit von dem auftretenden Lenkmomentensprung einstellt, ist es besonders vorteilhaft, wenn bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung ein auftretender Handkraftsprung einen maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet, denn die Handkraft ist letzendlich diejenige Kraft, welche vom Fahrer abgestützt bzw. aufgebracht werden muss.
  • Ist die Lenkeingabevorrichtung beispielsweise ein Lenkrad, stellt sich insbesondere in Abhängigkeit von dem bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung auftretenden Lenkmomentensprung abhängig vom Lenkraddurchmesser an der Lenkeingabevorrichtung ein entsprechender Handkraftsprung ein, welcher insbesondere vom Hebelarm eines jeweiligen Greifbereichs der Lenkeingabevorrichtung zur Bewegungsachse der Lenkeingabevorrichtung bestimmt wird. Somit führen gleiche Lenkmomentensprünge bei einem kleineren Lenkrad, d.h. bei einem Lenkrad mit kleinerem Durchmesser, zu größeren Handkraftsprüngen. Entsprechend können durch die Verwendung eines Lenkrads mit größerem Durchmesser, bei gleichen Lenkmomentsprüngen auftretende Handkraftsprünge reduziert werden und damit die Beherrschbarkeit verbessert werden.
  • Unter dem Begriff „fest“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine zur Übertragung einer Lenkkraft, insbesondere eines Lenkmoments, ausgebildete Verbindung verstanden.
  • Unter dem Begriff „drehfest“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Verbindung verstanden, welche dazu geeignet ist, ein Drehmoment zu übertragen.
  • Unter dem Begriff „Anbindung“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine mechanische Kopplung verstanden, wobei die Rückstelleinrichtung direkt, d.h. ohne ein weiteres Bauteil dazwischen, am Fahrzeugaufbau angebunden werden kann oder indirekt mithilfe eines weiteren Bauteils dazwischen. Eine direkte Anbindung ist vorteilhaft hinsichtlich der Auslegung, da weniger Bauteile bei der Auslegung der Komponenten zu berücksichtigen sind, um die zulässigen Lenkmomentensprungwerte und/Oder Handkraftsprungwerte einzuhalten. Eine indirekte Anbindung kann die Variantenvielfalt reduzieren bzw. die Verwendung einer Rückstelleinrichtung für mehrere Fahrzeuge ermöglichen, wobei die weiteren Bauteile als Adapter oder zur Abstimmung der Steifigkeit der Rückstelleinrichtung genutzt werden können, um das gewünschte Widerstands- und Rückstellmoment infolge einer Lenkeingabe zu erzeugen.
  • Ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem kann dabei grundsätzlich sowohl für ein einspuriges Kraftfahrzeug ausgebildet sein als auch für ein zweispuriges Kraftfahrzeug. Je nachdem, für was für ein Fahrzeug das Lenksystem vorgesehen sein soll, ist eine entsprechend geeignete Lenkanordnung zu wählen.
  • Die Lenkeingabevorrichtung kann auf verschiedene Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise ein Lenkrad sein oder aber auch ein oder mehrere Lenkhörner oder dergleichen umfassen. Sie sollte lediglich für eine Lenkeingabe durch einen Fahrer geeignet sein.
  • Die Lenkanordnung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems kann insbesondere ein Lenkgetriebe und/oder Spurstangen und gegebenenfalls weitere Übertragungselemente, wie beispielsweise weitere Lenker, Getriebekomponenten oder dergleichen, umfassen.
  • Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems selbst zur Ermittlung einer Lenkanforderung ausgebildet. Die Lenkanforderung kann aber auch von einer anderen Steuerungseinrichtung empfangen werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem ist vorzugsweise dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe eines Fahrers eine entsprechende Lenkanforderung zu ermitteln.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems ist das Lenksystem, insbesondere zusätzlich, dazu ausgebildet eine Lenkanforderung automatisch zu ermitteln, und vorzugsweise dazu ausgebildet, ein autonomes Fahren zu ermöglichen.
  • Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Lenksystems dabei zum Erfassen eines Fahrerwunsches hinsichtlich eines Fahrmodus ausgebildet und/oder zum Erkennen eines Fehlerzustandes, wobei der Fahrer insbesondere zwischen einem manuellen Steer-by-Wire-Betriebsmodus und einem autonomen Steer-by-Wire-Betriebsmodus wählen kann, wobei die Steuerungseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet ist, je nach erfasstem Fahrerwunsch die Lenkaktuatoreinrichtung und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung entsprechend anzusteuern. Hierdurch kann ein besonders benutzerfreundliches Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden.
  • In einer besonderes bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Systems ist das Lenksystem insbesondere dazu ausgebildet in dem autonomen Steer-by-Wire-Betriebsmodus die Lenkeingabevorrichtung einzufahren, insbesondere in einer Instrumententafel oder dergleichen im Armaturenbrett vorzugsweise zu versenken, beispielsweise mithilfe einer Teleskopstange oder dergleichen, und im manuellen Steer-by-Wire-Betriebsmodus entsprechend bis in eine Lenkposition auszufahren. Hierdurch kann ein besonders benutzerfreundliches Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden.
  • Um ein Mitbewegen, insbesondere Mitdrehen der Lenkeingabevorrichtung im autonomen Steer-by-Wire-Betriebsmodus zu vermeiden, ist bei einem erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems insbesondere ein Arretieren der Lenkeingabevorrichtung bewirkbar, wobei vorzugsweise die Lenkeingabevorrichtung arretiert werden kann. Hierdurch kann ein besonders benutzerfreundliches Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist die Feedback-Aktuatoreinrichtung ferner zur Erzeugung einer definierten, von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand abhängigen Lenkungsrückstellung ausgebildet und eingerichtet, wobei die Feedback-Aktuatoreinrichtung und die mechanische Rückstelleinrichtung vorzugsweise derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt sind, dass in wenigstens einem Fahrzustand bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit einhergehenden Wegfall der Rückstellung der Lenkeingabevorrichtung durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung die Lenkungsrückstellung durch die mechanische Rückstelleinrichtung bewirkbar ist, insbesondere eine vollständige Lenkungsrückstellung. Mittels einer zur Lenkungsrückstellung ausgebildeten Feedback-Aktuatoreinrichtung lässt sich in einem fehlerfreien Zustand des Steer-by-Wire-Lenksystems eine besonders vorteilhafte Lenkungsrückstellung erreichen, insbesondere einstellen, und damit ein besonders angenehmes Lenkgefühl. Mithilfe der mechanischen Rückstelleinrichtung kann gewährleistet werden, insbesondere auf besonders einfache Art und Weise und ohne eine mechanische Rückfallebene, dass auch bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung eine Lenkungsrückstellung bewirkt wird, insbesondere eine ausreichende Lenkungsrückstellung, eine entsprechende Auslegung der mechanischen Rückstelleinrichtung vorausgesetzt.
  • In weiteren einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, sind die Feedback-Aktuatoreinrichtung und die mechanische Rückstelleinrichtung derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt, dass in wenigstens einem Fahrzustandsbereich, insbesondere bei Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb eines definierten Geschwindigkeitsschwellwertes und/oder bei Querbeschleunigungen oberhalb eines definierten Querbeschleunigungsschwellwertes, ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Lenkmomentensprung einen für einen jeweiligen Fahrzustand in diesem Fahrzustandsbereich maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Handkraftsprung einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet, wobei der definierte Geschwindigkeitsschwellwert insbesondere 100 km/h, 80km/h, 60 km/h, 40 km/h oder 30 km/h beträgt, und wobei der definierte Querbeschleunigungsschwellwert insbesondere 0,1g, 0,2g, 0,3g, 0,4g, 0,45g oder 0,5g beträgt, wobei gilt 1g = 9,81 m/s2. Hierdurch kann ein in vielen Fahrsituationen auch bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung besonders gut beherrschbares Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, sind die Feedback-Aktuatoreinrichtung und die mechanische Rückstelleinrichtung derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt, dass nicht nur in wenigstens einem Fahrzustand oder in wenigstens einem Fahrzustandsbereich ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Lenkmomentensprung einen für einen jeweiligen Fahrzustand in diesem Fahrzustandsbereich maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Handkraftsprung einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet, sondern derart, dass in allen Fahrzuständen jeweils ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Lenkmomentensprung einen für einen jeweiligen Fahrzustand in diesem Fahrzustandsbereich maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Handkraftsprung einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wird beim Betrieb des Steer-by-Wire-Lenksystems das mittels der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand zu erzeugende Feedback-Lenkmoment zumindest für einen Fahrzustand in Abhängigkeit von wenigstens einem bedatbaren und/oder applizierbaren Parameter bestimmt, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem derart ausgebildet ist, dass nur Parameterwerte zulässig und damit einstellbar sind, für welche in wenigstens einem Fahrzustand, insbesondere in wenigstens einem Fahrzustandsbereich, sichergestellt ist, dass bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung ein auftretender Lenkmomentensprung einen für diesen wenigstens einen Fahrzustand und/oder diesen wenigstens einen Fahrzustandsbereich maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Handkraftsprung einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass keine Parameterwerte appliziert werden, welche zu unzulässig hohen oder schwer beherrschbaren Lenkmomentensprüngen und/oder Handkraftsprüngen führen bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung. Infolgedessen kann ein besonders gut beherrschbares Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden. Mit einem abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Lenk(rad)winkel und/oder einem von einer Querbeschleunigung bedatbaren und applizierbaren Feedback-Lenkmoment kann in der Regel für mehrere Fahrzustände, insbesondere eine Vielzahl an Fahrzuständen, in vielen Fällen für ganze Fahrzustandsbereiche, auch größere, teilweise nahezu alle Fahrzustände abdeckende Fahrzustandsbereiche, erreicht werden, dass die Feedback-Aktuatoreinrichtung und die mechanische Rückstelleinrichtung derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt werden können, dass ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Lenkmomentensprung einen für einen jeweiligen Fahrzustand in diesem Fahrzustandsbereich maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung auftretender Handkraftsprung einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die mechanische Rückstelleinrichtung zur mechanischen Erzeugung des Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments wenigstens ein Federelement auf, insbesondere ein Drehfederelement, gegebenenfalls ferner zusätzlich ein Dämpfungselement, wobei die Lenkeingabevorrichtung vorzugsweise über das Federelement, insbesondere das Drehfederelement, fest am Fahrzeugaufbau anbindbar ist. Hierdurch kann auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise ein für eine gute Beherrschbarkeit im Fehlerfall, insbesondere bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung, erforderliches Widerstands- und Rückstellmoment erzeugt werden.
  • Ein „Federelement“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei ein Element, welches bei einer definierten aufgebrachten elastischen Verformung eine entsprechende Federkraft und/oder ein entsprechendes Federmoment, insbesondere eine entsprechende Rückstellkraft und/oder ein entsprechendes Rückstellmoment, erzeugt.
  • Ein „Drehfederelement“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei ein Element, welches bei einer infolge einer Drehung definierten aufgebrachten elastischen Verformung eine entsprechende Federkraft oder ein entsprechendes Federmoment, insbesondere eine entsprechende Rückstellkraft und/oder ein entsprechendes Rückstellmoment, erzeugt.
  • Die von dem Federelement oder Drehfederelement infolge der aufgebrachten Verformung erzeugte Feder- und/oder Rückstellkraft und/oder das erzeugte Feder- und/oder Rückstellmoment kann dabei proportional zur aufgebrachten Verformung (lineares Federelement), überproportional zur aufgebrachten Verformung (progressives Federelement) oder unterproportional zur aufgebrachten Verformung sein (degressives Federelement).
  • Bevorzugt weist ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem ein lineares oder ein progressives Federelement auf. Hierdurch scheint sich eine besonders gute Beherrschbarkeit erreichen zu lassen.
  • Ein besonders einfaches Federelement lässt sich beispielsweise durch zwei gegenläufig arbeitende Spiralfedern oder durch einen Drehstab erreichen, insbesondere durch einen Drehstab in Verbindung mit einer Getriebeuntersetzung. Aber auch andere Drehfederelement-Ausgestaltungen sind denkbar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Steuerungseinrichtung einen ersten Steuerungsteil zur zumindest teilweisen Steuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung und einen zweiten Steuerungsteil zur zumindest teilweisen Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung auf, wobei die Lenkaktuatoreinrichtung vorzugsweise nur mittels des zweiten Steuerungsteils steuerbar ist und die Feedback-Aktuatoreinrichtung insbesondere zumindest teilweise mittels des ersten Steuerungsteils und zumindest teilweise mittels des zweiten Steuerteils. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Systemarchitektur des erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems, insbesondere eine Reduzierung redundanter Komponenten der Feedback-Aktuatoreinrichtung sowie der zugehörigen Steuerungseinrichtung, da sicherheitsrelevante Funktionen in den zweiten, zur Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung ausgebildeten Steuerungsteil, verlagert bzw. in diesen integriert werden können, wobei besonders bevorzugt die redundant vorhandenen Komponenten des zweiten Steuerungsteils zumindest teilweise auch zur Steuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung verwendet werden bzw. verwendbar sind, z.B. entsprechend redundante Prozessoren zum diversitären Rechnen von Steuerungsfunktionen der Feedback-Aktuatoreinrichtung oder dergleichen und/oder der erste Steuerungsteil zumindest teilweise von dem zweiten Steuerungsteil ansteuerbar ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist das Lenksystem wenigstens einen ersten, besonders bevorzugt absolutgebenden, Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines an der Lenkeingabevorrichtung aufgebrachten Lenkwinkels auf, wobei vorzugsweise die Steuerungseinrichtung, welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung eingerichtet ist, insbesondere der zweite Steuerungsteil, dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Sensorsignal des ersten, bevorzugt absolutgebenden, Lenkwinkelsensors zu empfangen. Hierdurch kann ein besonders einfach aufgebautes Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden.
  • Die Ansteuerung der Lenkaktuatoreinrichtung setzt grundsätzlich eine plausible Lenkanforderung voraus, im Fall eines manuellen Steer-by-Wire-Betriebs grundsätzlich ein plausibles Signal der Lenkanforderung, und damit insbesondere einen plausiblen, insbesondere absoluten, Lenkwinkel an der Lenkeingabevorrichtung. Der absolute Lenkwinkel an der Lenkeingabevorrichtung lässt sich dabei mithilfe eines entsprechenden Lenkwinkelsensors besonders einfach erfassen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist das Lenksystem ferner wenigstens einen zweiten, insbesondere absolutgebenden, Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines an der Lenkeingabevorrichtung aufgebrachten Lenkwinkels auf, wobei vorzugsweise die Steuerungseinrichtung, welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung eingerichtet ist, insbesondere der zweite Steuerungsteil, dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Sensorsignal des zweiten, vorzugsweise absolutgebenden, Lenkwinkelsensors zu empfangen. Dies ermöglicht eine besonders einfache Plausibilisierung des absoluten Lenkwinkels an der Lenkeingabevorrichtung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist das Lenksystem wenigstens einen, insbesondere absolutgebenden, Lenkmomentensensor zur Erfassung eines an der Lenkeingabevorrichtung aufgebrachten Lenkmoments auf, insbesondere zur Erfassung eines durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung an der Lenkeingabevorrichtung aufgebrachten Lenkmoments und/oder eines von einem Fahrer an der Lenkeingabevorrichtung aufgebrachten Lenkmoments, wobei vorzugsweise die Steuerungseinrichtung, welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung eingerichtet ist, insbesondere der zweite Steuerungsteil, dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Sensorsignal des vorzugsweise absolutgebenden Lenkmomentensensors zu empfangen. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Ansteuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung erreicht werden. Insbesondere ermöglicht dies eine Regelung der Feedback-Aktuatoreinrichtung statt einer bloßen Steuerung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist die Feedback-Aktuatoreinrichtung oder die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung, vorzugsweise der erste Steuerungsteil, dazu eingerichtet, wenigstens eine Größe der Feedback-Aktuatoreinrichtung zu bestimmen, die einen absoluten Lenkwinkel an der Lenkeingabevorrichtung charakterisiert, insbesondere einen Rotorlagewinkel der Feedback-Aktuatoreinrichtung, und insbesondere an die Steuerungseinrichtung, welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung eingerichtet ist, insbesondere an den zweiten Steuerungsteil, zu übermitteln, wobei das Lenksystem, insbesondere die Steuerungseinrichtung, vorzugsweise der zweite Steuerungsteil, dazu eingerichtet ist, diese Größe der Feedback-Aktuatoreinrichtung oder einen mithilfe dieser Größe bestimmten, absoluten Lenkwinkel an der Lenkeingabevorrichtung mithilfe des Sensorsignals des ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensors und/oder mithilfe des Sensorsignals des zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensors zu plausibilisieren oder umgekehrt. Dies ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise, insbesondere mit einer geringen Anzahl an Komponenten, insbesondere mit nur einem Feedback-Aktuator und nur einem absolutgebendem Lenkwinkelsensor, bereits eine Plausibilisierung des absoluten Lenkwinkels an der Lenkeingabevorrichtung, wodurch sich bereits mit wenigen Komponenten eine hohe Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems erreichen lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist die Feedback-Aktuatoreinrichtung oder die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung, vorzugsweise der erste Steuerungsteil, dazu eingerichtet, wenigstens eine Größe der Feedback-Aktuatoreinrichtung zu bestimmen, die ein absolutes, an der Lenkeingabevorrichtung durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung aufgebrachtes Lenkmoment an der Lenkeingabevorrichtung charakterisiert, insbesondere einen Strombedarf der Feedback-Aktuatoreinrichtung, und insbesondere an die Steuerungseinrichtung, welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung eingerichtet ist, insbesondere an den zweiten Steuerungsteil, zu übermitteln, wobei das Lenksystem, insbesondere die Steuerungseinrichtung, vorzugsweise der zweite Steuerungsteil, dazu eingerichtet ist, diese Größe der Feedback-Aktuatoreinrichtung oder ein mithilfe dieser Größe bestimmtes, an der Lenkeingabevorrichtung durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung aufgebrachtes Lenkmoment mithilfe des Sensorsignals des absolutgebenden Lenkmomentensensors zu plausibilisieren oder umgekehrt. Dies ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise, insbesondere mit einer geringen Anzahl an Komponenten, insbesondere mit nur einem Feedback-Aktuator und nur einem absolutgebendem Lenkmomentensensor, bereits eine Plausibilisierung des absoluten Lenkmoments an der Lenkeingabevorrichtung, wodurch sich bereits mit wenigen Komponenten eine hohe Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems erreichen lässt. Ferner lassen sich auf diese Weise bereits mit einer geringen Anzahl an Komponenten relevante Fehler erkennen, z.B. ein Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung (wenn diese kein Lenkmoment mehr an der Lenkeingabevorrichtung aufbringen kann), oder eine Trennung der mechanischen Verbindung zwischen dem Feedback-Aktuator und der Lenkeingabevorrichtung (wenn dort kein Lenkmoment mehr ankommt). Des Weiteren kann das Lenkmomentensignal, sofern weiter ein plausibler absoluter Lenkwinkelwert vorliegt, zusammen mit dem plausiblen absoluten Lenkwinkelwert auch beim Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung zumindest vorübergehend zur Steuerung der Lenkanordnung und der Lenkaktuatoreinrichtung verwendet werden, insbesondere bspw. bis das Fahrzeug in den Stillstand gebracht worden ist oder eine Werkstatt erreicht hat, wodurch die Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems noch weiter verbessert werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist die Steuerungseinrichtung, welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung eingerichtet ist, insbesondere der zweite Steuerungsteil, dazu eingerichtet, die Lenkaktuatoreinrichtung und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensors und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensors und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des absolutgebenden Lenkmomentensensors anzusteuern, und insbesondere die Feedback-Aktuatoreinrichtung bei Erkennen eines Fehlers infolge einer nicht erfolgreichen Plausibilisierung abzuschalten. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise eine hohe Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden, da ein Fehler in der Feedback-Aktuatoreinrichtung nicht zu einem Komplett-Ausfall des Steer-by-Wire-Lenksystems führt, sondern nur zu einer Abschaltung der Feedback-Aktuatoreinrichtung, welche bei entsprechender Ausgestaltung des Steer-by-Wire-Lenksystems mit entsprechenden Sensoren, nur (noch) eine Komforteinrichtung darstellt aber keine Sicherheitseinrichtung (mehr).
  • Bevorzugt kann Feedback-Aktuatoreinrichtung dabei von der Steuerungseinrichtung, insbesondere dem zweiten Steuerungsteil, über eine Hardwareleitung und/oder eine Hardwareabschaltung abgeschaltet werden, indem vorzugsweise die Leistungsendstufen der Feedback-Aktuatoreinrichtung und/oder die Spannungsversorgung der Feedback-Aktuatoreinrichtung abgeschaltet werden.
  • Bevorzugt ist die Feedback-Aktuatoreinrichtung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems dabei grundsätzlich derart ausgebildet, dass sie im ausgefallenen oder abgeschalteten Zustand grundsätzlich momentenfrei ist, die Lenkeingabevorrichtung also grundsätzlich nie blockiert, so dass stets eine Lenkeingabe über die Lenkeingabevorrichtung möglich ist, auch bei ausgefallener oder abgeschalteter Feedback-Aktuatoreinrichtung.
  • Die vorbeschriebene Momentenfreiheit im ausgefallenen oder abgeschalteten Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung kann beispielsweise durch eine entsprechende Phasentrennung des Feedback-Aktuators erreicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist das Lenksystem ein zumindest teilweise redundant ausgeführtes Lenkaktuator-System auf, welches die Lenkaktuatoreinrichtung und einen Teil der Steuerungseinrichtung, insbesondere den zweiten Steuerungsteil, einschließt, wobei wenigstens eine Komponente des Lenkaktuator-Systems redundant ausgeführt ist, insbesondere wenigstens eine zugehörige Leistungselektronik, wenigstens eine Wicklung eines zugehörigen Stellmotors der Lenkaktuatoreinrichtung und/oder eine zugehörige Energie- und/oder Datenschnittstelle. Hierdurch kann auf bewährte und bekannte Art und Weise die erforderliche Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems sichergestellt werden und die Sicherheitsanforderungen können erfüllt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist das Lenksystem hingegen nur ein einfach ausgeführtes Feedback-Aktuator-System auf, welches die Feedback-Aktuatoreinrichtung und einen Teil der Steuerungseinrichtung, insbesondere den ersten Steuerungsteil, einschließt, wobei insbesondere jede Komponente des Feedback-Aktuator-Systems nur einfach ausgeführt ist, insbesondere eine zugehörige Leistungselektronik, eine Wicklung eines zugehörigen Stellmotors der Feedback-Aktuatoreinrichtung und/oder eine zugehörige Energie- und/oder Datenschnittstelle. Hierdurch kann ein besonders einfach aufgebautes und kostengünstiges Steer-by-Wire-Lenksystem bereitgestellt werden, wobei zur Erfüllung der Sicherheitsanforderungen sicherheitsrelevante Funktionen der Feedback-Aktuatoreinrichtung vorzugsweise in die zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung ausgebildete Steuerungseinrichtung, insbesondere den zweiten Steuerungsteil, integriert sind, und weiter bevorzugt entsprechende Sensoren, insbesondere wenigstens ein erster, absolutgebender Lenkwinkelsensor vorgesehen sind.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines funktionsgemäß in einem Fahrzeug eingebauten Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei wenigstens ein lenkbares Fahrzeugrad mit der Lenkanordnung mit der Lenkaktuatoreinrichtung verbunden ist, vorzugsweise sämtliche lenkbaren Fahrzeugräder einer Achse, und wobei die mechanische Rückstelleinrichtung derart ausgebildet ist und die Lenkeingabevorrichtung derart über die mechanische Rückstelleinrichtung fest am Fahrzeugaufbau angebunden ist, dass eine über die Lenkeingabevorrichtung aufgebrachte Lenkeingabe eine Vorspannung der mechanischen Rückstelleinrichtung und infolgedessen eine mechanische Erzeugung eines definierten Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments bewirkt, ist gekennzeichnet durch die Schritte:
    • - Prüfen, ob ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung vorliegt, und
    • - falls ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung erkannt wird, Abschalten der Feedback-Aktuatoreinrichtung.
  • Ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem ermöglicht auch ohne einen zweiten Feedback-Aktuator im Fehlerfall ein sicheres, alleiniges Abschalten der Feedback-Aktuatoreinrichtung bei gleichzeitig guter Beherrschbarkeit. Hierdurch kann zum einen gute Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden. Zum anderen kann ein einfaches und kostengünstiges Steer-by-Wire-Lenksystems, insbesondere ohne eine mechanische Rückfallebene, bereitgestellt werden.
  • Bevorzugt wird die Feedback-Aktuatoreinrichtung dabei von der Steuerungseinrichtung, insbesondere dem zweiten Steuerungsteil, im Fehlerfall über eine Hardwareleitung und eine Hardwareabschaltung abgeschaltet, indem vorzugsweise die Leistungsendstufen der Feedback-Aktuatoreinrichtung und/oder die Spannungsversorgung der Feedback-Aktuatoreinrichtung abgeschaltet werden.
  • Bevorzugt wird die Feedback-Aktuatoreinrichtung eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems dabei momentenfrei abgeschaltet, so dass die Lenkeingabevorrichtung also grundsätzlich nie blockiert wird, und dass stets eine Lenkeingabe über die Lenkeingabevorrichtung möglich ist, auch bei ausgefallener oder abgeschalteter Feedback-Aktuatoreinrichtung.
  • In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, erfolgt das Prüfen, ob eine Fehlersituation der Feedback-Aktuatoreinrichtung vorliegt, bevorzugt im zweiten Steuerungsteil, wobei, falls vom zweiten Steuerungsteil eine Fehlersituation erkannt wird, die Feedback-Aktuatoreinrichtung vorzugsweise auf einen Steuerungsbefehl vom zweiten Steuerungsteil hin abgeschaltet wird, wobei dazu der zweite Steuerungsteil vorzugsweise einen Abschalt-Steuerbefehl an die Feedback-Aktuatoreinrichtung oder den ersten Steuerungsteil sendet und infolge des empfangenen Abschalt-Steuerbefehls die Feedback-Aktuatoreinrichtung abgeschaltet wird. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter und sicherer Betrieb sowie eine hohe Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden und im Fehlerfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung eine besonders einfache, zuverlässige und sichere Abschaltung der Feedback-Aktuatoreinrichtung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, umfasst das Prüfen, ob ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung vorliegt, insbesondere die Plausibilisierung wenigstens einer, einen absoluten Lenkwinkel an der Lenkeingabevorrichtung charakterisierenden Größe oder eines mithilfe dieser Größe bestimmten absoluten Lenkwinkels an der Feedback-Aktuatoreinrichtung mithilfe des Sensorsignals des ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensors und/oder mithilfe des Sensorsignals des zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensors, wobei ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung erkannt wird, wenn die Plausibilisierung nicht erfolgreich ist, d.h. wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten Größe oder dem mithilfe der ermittelten Größe bestimmten absoluten Lenkwinkelwert und einem von dem ersten und/oder zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensor erfassten absoluten Lenkwinkelwert eine zulässige Plausibilisierungsabweichung überschreitet. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter und sicherer Betrieb sowie eine hohe Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden und im Fehlerfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung eine besonders einfache, zuverlässige und sichere Abschaltung der Feedback-Aktuatoreinrichtung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, umfasst das Prüfen, ob ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung vorliegt, insbesondere die Plausibilisierung wenigstens einer, ein absolutes, an der Lenkeingabevorrichtung durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung aufgebrachtes Lenkmoment charakterisierenden Größe oder eines mithilfe dieser Größe bestimmten, absoluten, an der Lenkeingabevorrichtung durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung aufgebrachtes Lenkmoment mithilfe des Sensorsignals des absolutgebenden Lenkmomentensensors, wobei ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung erkannt wird, wenn die Plausibilisierung nicht erfolgreich ist, d. h. wenn eine Abweichung zwischen der ermittelten Größe oder dem mithilfe der ermittelten Größe bestimmten, absoluten an der Lenkeingabevorrichtung (angeblich) aufgebrachten Lenkmomentenwert und einem von dem absolutgebenden Lenkmomentensensor erfassten absoluten Lenkmomentenwert eine zulässige Plausibilisierungsabweichung überschreitet. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter und sicherer Betrieb sowie eine hohe Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden und im Fehlerfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung eine besonders einfache, zuverlässige und sichere Abschaltung der Feedback-Aktuatoreinrichtung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wird die Lenkaktuatoreinrichtung und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensors und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensors und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des absolutgebenden Lenkmomentensensors angesteuert, wobei die Feedback-Aktuatoreinrichtung insbesondere bei Erkennen eines Fehlers infolge einer nicht erfolgreichen Plausibilisierung abgeschaltet wird. Hierdurch kann mit einem einfach aufgebauten und damit kostengünstigen Steer-by-Wire-Lenksystem, insbesondere mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem ohne einen redundanten Feedback-Aktuator, ein besonders vorteilhafter und sicherer Betrieb sowie eine hohe Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden und im Fehlerfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung eine besonders einfache, zuverlässige und sichere Abschaltung der Feedback-Aktuatoreinrichtung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, kann, wenn ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung erkannt worden ist und die Feedback-Aktuatoreinrichtung abgeschaltet worden ist, die Lenkaktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von dem mittels des zweiten Lenkwinkelsensors erfassten Sensorsignal und/oder von dem mittels des absolutgebenden Lenkmomentensensors erfassten Sensorsignal und gegebenenfalls von dem mittels des ersten Lenkwinkelsensors erfassten Sensorsignal angesteuert werden. Es wird davon ausgegangen, dass hierdurch auch bei einer elektrisch blockierten Feedback-Aktuatoreinrichtung die Lenkaktuatoreinrichtung weiterhin sicher angesteuert werden kann, wobei die Führungsgröße für eine Lenkanforderung seitens eines Fahrers in diesem Fall das Lenkmomentsignal und nicht eines der Lenkwinkelsignale ist. Hierdurch scheint sich somit die Verfügbarkeit noch weiter verbessern zu lassen, da selbst bei blockierter Feedback-Aktuatoreinrichtung eine Komplett-Abschaltung nicht notwendig erscheint.
  • Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, ist gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es ein Steer-by-Wire-Lenksystem aufweist, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und/oder das zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Die in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Steer-by-Wire-Lenksystem beschriebenen, vorteilhaften Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug und umgekehrt.
  • Die vorgenannten und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, sofern diese technisch möglich sind.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter, jedoch nicht einschränkender Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Figuren schematisch und teilweise stark vereinfacht dargestellt ist und funktionsgleiche Bauteile oder Baugruppen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. 1 zeigt in Prinzipdarstellung einen grundsätzlichen schematischen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems, 2a ein beispielhaftes Diagramm von den jeweiligen, an der Lenkeingabevorrichtung anliegenden Lenkmomenten, die bei einem erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystem durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung bzw. die Rückstelleinrichtung erzeugt werden können sowie die erfindungsgemäße Abstimmung von Rückstelleinrichtung und Feedback-Aktuatoreinrichtung bzw. der von diesen erzeugbaren Lenkmomente aufeinander, 2b ein entsprechendes, zugehörige Diagramm für die jeweiligen, an der Lenkeingabevorrichtung anliegenden Handkräfteund 3 ein zu dem in 1 abgebildeten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems zugehöriges Blockschaltbild. In 4 ist ein Blockschaltbild zu einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems dargestellt und in 5 ein Blockschaltbild zu einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems abgebildet. 6 zeigt ein Flussdiagramm mit den einzelnen Schritten eines ersten Ausführungsbeispiels zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • 1 zeigt in Prinzipdarstellung exemplarisch einen grundsätzlichen schematischen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100, welches eine Lenkeingabevorrichtung 10 in Form eines Lenkrads 10 aufweist, die drehfest mit einer fahrerseitigen bzw. lenkradseitigen Lenkwelle 11 verbunden ist, sowie ein Feedback-Aktuator-System 110 und ein Lenkaktuator-System 120.
  • Die fahrerseitige Lenkwelle 11 ist dabei derart über eine mechanische Rückstelleinrichtung 12 zur mechanischen Erzeugung eines Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments fest am Fahrzeugaufbau 20 angebunden, dass eine über die Lenkeingabevorrichtung 10 aufgebrachte Lenkeingabe, insbesondere ein Aufbringen eines Lenkwinkels δ (vgl. 2a) durch Drehen der Lenkeingabevorrichtung 10 bzw. des Lenkrads 10 um eine hier nicht näher bezeichnete Drehachse der lenkradseitigen Lenkwelle 11, stets eine Vorspannung der mechanischen Rückstelleinrichtung 12 und infolgedessen eine mechanische Erzeugung eines definierten Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments TF (vgl. 2a) bewirkt.
  • Das Feedback-Aktuator-System 110 umfasst eine im Bereich der fahrerseitigen Lenkwelle 11 angeordnete Feedback-Aktuatoreinrichtung 30, mittels welcher zum einen ein definiertes, von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand abhängiges Feedback-Lenkmoment Thilf (vgl. 2a) an der Lenkeingabevorrichtung 10 erzeugt werden kann sowie zum anderen ein Rückstellmoment. Somit kann eine haptische Rückmeldung, insbesondere ein haptisches Feedback, an den Fahrer erzeugt werden, wodurch sich ein besonders vorteilhaftes Lenkgefühl erreichen lässt.
  • Dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 weist ferner eine radseitige bzw. lenkgetriebeseitige Lenkwelle 60 auf, welche an ihrem einen Ende, in diesem Fall dem radseitigen Ende, drehfest mit einer Lenkanordnung verbunden ist, die Teil des Lenkaktuator-Systems 120 ist und ein Lenkgetriebe 80 mit einer Zahnstange sowie einer linken Spurstange 81 und einer rechten Spurstange 81 umfasst.
  • Das Lenkaktuator-System 120 umfasst ferner eine Lenkaktuatoreinrichtung 70, mittels welcher eine Lenkbewegung der lenkbaren Räder 82, insbesondere ein Verschwenken der lenkbaren Räder 82, bewirkt werden kann, insbesondere alleine, d. h. ohne ein aktives Lenken des Fahrers, insbesondere ohne einen vom einem Fahrer aufgebrachten Lenkwinkel auf die fahrerseitige Lenkwelle 50, so dass mit diesem Steer-by-Wire-Lenksystem 100 auch ein hochautomatisiertes bzw. autonomes Fahren möglich ist. Das dargestellte Steer-by-Wire-Lenksystem 100 ermöglicht ferner, insbesondere in einem alternativen Betriebszustand, unterstützes Fahren, d. h. zusätzlich zu einem von einem Fahrer auf die radseitige Lenkwelle 60 aufgebrachten Lenkwinkel, können die Räder 82 mithilfe der Lenkaktuatoreinrichtung 70 gelenkt werden. Dadurch können insbesondere die durch einen Fahrer aufzubringenden Lenkkräfte bzw. insbesondere ein aufzubringendes Lenkmoment wie bei einem unter dem Begriff „Servolenkung“ bekannten, herkömmlichen, mechanischen Lenksystem reduziert werden. Aufgrund der fehlenden mechanischen Verbindung zwischen dem Lenkeingabegerät 10 und den lenkbaren Rädern 82, kann die Lenkaktuatoreinrichtung 70 ferner als Überlagerungslenkung genutzt werden, d.h. zur Veränderung einer Lenkübersetzung.
  • Zur Steuerung des Steer-by-Wire-Lenksystems 100 weist das Steer-by-Wire-Lenksystem 100 eine Steuerungseinrichtung 50 auf, welche insbesondere über entsprechende Signalpfade P1, P2 und P4 mit einem ersten Lenkwinkelsensor 40, der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 und der Lenkaktuatoreinrichtung 70 signalverbunden ist. Die Steuerungseinrichtung 50 selbst weist einen ersten Steuerungsteil 51 und einen zweiten Steuerungsteil 52 auf, welche über den Signalpfad P5 miteinander signalverbunden sind, über welchen sie insbesondere bidirektional, d.h. wechselseitig in beide Richtungen, miteinander kommunizieren können. Ferner können über den Signalpfad P3 Signalinformationen, insbesondere Steuerungsinformationen zur Steuerung des ersten ersten Steuerungsteils 51 durch den zweiten Steuerungsteil 52, unidirektional, d.h. nur in eine Richtung, vom zweiten Steuerungsteil 52 zum ersten Steuerungsteil 51 übertragen werden.
  • Erfindungsgemäß sind die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 und die mechanische Rückstelleinrichtung 12 des Steer-by-Wire-Lenksystems 100 derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt, dass in wenigstens einem Fahrzustand ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes Thilf (vgl. 2a) an der Lenkeingabevorrichtung 10 auftretender Lenkmomentensprung von Thilf um ±ΔT auf TF (vgl. 2a) einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und derart, dass ein an der Lenkeingabevorrichtung 10 auftretender Handkraftsprung von Fhilf um ±ΔF auf FF (vgl. 2b) einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet.
  • Ferner ist die Rückstelleinrichtung 12 in diesem Fall so ausgelegt, dass eine entsprechende, insbesondere vollständige, Rückstellung der Lenkeingabevorrichtung 10 bewirkt wird. Dazu ist bei diesem Steer-by-Wire-Lenksystem 100 die Rückstelleinrichtung 12 durch ein Federelement 12, insbesondere ein Drehfederelement 12, mit wenigstens einem Elastomerwerkstoff mit definierter, progressiver Kennlinie gebildet, da eine derartige Rückstelleinrichtung 12 eine besonders einfache Auslegung und Anpassung an die Eigenschaften der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 ermöglicht.
  • Durch die mechanische Rückstelleinrichtung 12 ist stets sichergestellt, dass ein entsprechendes Lenkmoment an der Lenkeingabevorrichtung 10 anliegt. Durch die erfindungsgemäße Auslegung und Anpassung von Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 und Rückstelleinrichtung 12 kann ferner gewährleistet werden, dass es bei einem Ausfall nur zu definierten, in der Regel beherrschbaren Lenkmomenten- und Handkraftsprüngen kommt. Hierdurch kann auf einen zweiten, redundanten Feedback-Aktuator verzichtet werden, wodurch ein besonders einfaches und kostengünstiges Steer-by-Wire-Lenksystem ohne mechanische Rückfallebene bereitgestellt werden kann.
  • Das in 1 abgebildete Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 weist ferner im Bereich der fahrerseitigen Lenkwelle 11, insbesondere in der Nähe des Lenkrads 10, eine Sensoreinrichtung mit einem ersten, in diesem Fall absolutgebendem Lenkwinkelsensor 40 auf, mittels welchem ein vom Fahrer auf die fahrerseitige Lenkwelle 11 aufgebrachter Drehwinkel δ des Lenkrads 10 um die Drehachse der lenkradseitigen Lenkwelle 11 erfasst werden kann, wobei der Lenkwinkelsensor 40 bei diesem Beispiel über einen zweiten Energieversorgungspfad B versorgt wird.
  • Dabei kann die Lenkaktuatoreinrichtung 70 nur vom zweiten Steuerungsteil 52 angesteuert werden (über den vierten Signalpfad P4), während die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 sowohl vom ersten Steuerungsteil 51 (über den zweiten Signalpfad P2) als auch vom zweiten Steuerungsteil 52 (über den dritten Signalpfad P3) angesteuert werden kann, wobei der erste Steuerungsteil 51 bei diesem beispielhaft gezeigten erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystem 100 dabei über den Signalpfad P5 vom zweiten Steuerungsteil 52 gesteuert wird und insbesondere von diesem entsprechende Informationen erhält, wie die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 anzusteuern ist, insbesondere in Abhängigkeit vom mittels des ersten Lenkwinkelsensors 40 erfassten absoluten Lenkwinkels δ, welcher bei diesem Steer-by-Wire-Lenksystem 100 nur vom zweiten Steuerungsteil 52 über den Signalpfad P1 empfangen werden kann.
  • Der Signalpfad P2 dient dabei zur eigentlichen Ansteuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30, während der Signalpfad P3 nur eine Hardware-Abschaltung der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 durch den zweiten Steuerungsteil 52 ermöglicht, falls dieser einen entsprechenden Fehler erkennt.
  • Zur Plausibilisierung des Lenkwinkelsignals kann der zweite Steuerungsteil 52 neben dem aktuellen, absoluten Lenkwinkel δ, der vom ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensor 40 erfasst und über den Signalpfad P1 an den zweiten Steuerungsteil 52 übermittelt wird, ferner weitere Informationen erfassen, beispielsweise über die Signalpfade P2 und P5 Informationen über den aktuellen Zustand der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30, wie beispielsweise Informationen über einen Rotorlagewinkel eines zugehörigen Elektromotors der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30, mittels welchem auf den aktuellen, absoluten Lenkwinkel δ rückgeschlossen werden kann.
  • Diese Systemarchitektur, welche anhand von 3 weiter unten noch weiter erläutert wird, ermöglicht eine besonders einfache Ausgestaltung des ersten Steuerungsteils 51, insbesondere, wenn sämtliche sicherheitsrelevanten Operationen in den zweiten Steuerungsteil 52 integriert sind, wie beispielsweise die vorbeschriebene Signalplausibilisierung des Lenkwinkelsignals δ.
  • 2a zeigt ein beispielhaftes Diagramm von den jeweiligen, an der Lenkeingabevorrichtung 10 anliegenden Lenkmomenten Thilfmax und Thilfmin bzw. TF , die bei einem erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystem durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 bzw. die Rückstelleinrichtung 12 erzeugt werden können, sowie die erfindungsgemäße Abstimmung von Rückstelleinrichtung 12 und Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 bzw. der von diesen erzeugbaren Lenkmomente Thilfmax bzw. Thilfmin und TF aufeinander. 2b zeigt das entsprechende Diagramm für die an der Lenkeingabevorrichtung 10 anliegenden Handkräfte Fhilfmax und Fhilfmin bzw. FF .
  • Erfindungsgemäß können dabei mittels der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 in Abhängigkeit von einem an der Lenkeingabevorrichtung 10 aufgebrachten Lenkwinkel δ zumindest in den vorgenannten Fahrzustandsbereichen, bevorzugt in allen Fahrzuständen, jeweils nur Lenkmomente T an der Lenkeingabevorrichtung 10 erzeugt werden, welche größer als ein minimales Feedback-Lenkmoment Thilfmin und kleiner als ein maximales Feedback-Lenkmoment Thilfmax sind, d.h. welche in dem jeweiligen Fahrzustandsbereich jeweils in einem Bereich zwischen den beiden gestrichelten Linien in 2a liegen, damit bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 und einem damit verbundenen, plötzlichen Wegfall des von der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erzeugten Lenkmoments T an der Lenkeingabevorrichtung 10 und einer damit verbundenen sprunghaften Änderung des Lenkmoments T um einen Lenkmomentensprung ±ΔT auf das nun nur noch allein von der Rückstelleinrichtung 12 erzeugte Lenkmoment TF einen maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet.
  • Insbesondere können dabei jeweils nur Lenkmomente T an der Lenkeingabevorrichtung 10 erzeugt werden, mit welchen sichergestellt ist, dass bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 und einem damit verbundenen, plötzlichen Wegfall des von der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erzeugten Lenkmoments T an der Lenkeingabevorrichtung 10 eine daraus resultierende, sprunghafte Änderung der Handkraft F um einen Handkraftsprung ±ΔF einen maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet (vgl. 2b).
  • Die maximal zulässigen Lenkmomenten- und Handkraftsprungwerte sind dabei bevorzugt derart gewählt, insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einem Fahrzustand, dass bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung, die Beherrschbarkeit des Fahrzeugs in dem zugehörigen Fahrzustand gewährleistet ist. Hierdurch kann eine gute Beherrschbarkeit eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystem 100 erreicht werden, auch ohne einen redundanten Feedback-Aktuator, insbesondere in dem wenigstens einen Fahrzustand, in welchem die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 und die mechanische Rückstelleinrichtung 12 aufeinander abgestimmt sind.
  • Die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 und die mechanische Rückstelleinrichtung 12, d.h. das Federelement 12, sind dabei insbesondere derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt, dass bei Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb von 100km/h bei Querbeschleunigungen bis zu 0,45g ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes Thilf an der Lenkeingabevorrichtung 10 auftretender Lenkmomentensprung ±ΔT einen in diesem Fahrzustandsbereich maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und ein daraus resultierender, an der Lenkeingabevorrichtung 10 auftretender Handkraftsprung ±ΔF (vgl. 2b) einen zugehörigen, maximal zulässigen Handkraftsprungwert, welcher insbesondere 68 N beträgt, nicht überschreitet. Hierdurch lässt sich eine besonders gute Fahrzeugbeherrschbarkeit erreichen.
  • Da das zu erzeugende Feedback-Lenkmoment bei dem vorbeschriebenen Steer-by-Wire-Lenksystem 100 in Abhängigkeit von wenigstens einem bedatbaren und/oder applizierbaren Parameter bestimmt wird, ist dieses Steer-by-Wire-Lenksystem 100 in vorteilhafter Weise ferner derart ausgebildet, dass nur Parameterwerte zulässig und damit einstellbar sind, für welche sichergestellt ist, dass bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 ein auftretender Lenkmomentensprung ±ΔT einen maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und dass ein an der Lenkeingabevorrichtung 10 auftretender Handkraftsprung ±ΔF einen zugehörigen, maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet.
  • Um dies zu erreichen, ist bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 unter anderem das Feedback-Aktuator-System 110 nur derart bedatbar und es sind nur entsprechende Parameter applizierbar, welche bewirken, dass für ganze Fahrzustandsbereiche, beispielsweise in definierten Geschwindigkeitsbereichen und/oder definierten Querbeschleunigungsbereichen, jeweils nur ein Feedback-Lenkmoment Thilf erzeugt werden kann, welches jeweils innerhalb der zulässigen Grenzen Thilfmax und Thilfmin liegt, so dass bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 nur Lenkmomentensprünge ±ΔT und Handkraftsprünge ±ΔF (vgl. 2b) auftreten, welche entsprechende, maximal zulässige Lenkmomentensprungwerte bzw. maximal zulässige Handkraftsprungwerte nicht überschreiten. Das Feedback-Lenkmoment Thilf, das bei fehlerfreier Funktion des Steer-by-Wire-Lenksystems 100 erzeugt wird, wird bei diesem Ausführungsbeispiel insbesondere fahrzustandsabhängig erzeugt, insbesondere in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Lenkwinkel δ an der Lenkeingabvorrichtung 10. Es kann aber auch, insbesondere zusätzlich, in Abhängigkeit von der aktuellen Querbeschleunigung ax oder weiterer Fahrzustandsgrößen erzeugt werden.
  • 3 zeigt ein zu dem in 1 abgebildeten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 zugehöriges Blockschaltbild der Systemarchitektur des Steer-by-Wire-Lenksystems 100 aus 1, wobei anhand dieser Darstellung besonders gut der einfache, singuläre Aufbau des Feedback-Aktuator-Systems 110 erkennbar ist mit nur einem Steuerungsteil 51 (dem ersten Steuerungsteil 51) mit nur einfacher Leistungselektronik 53, einfacher CPU 54 und nur einfacher Energieversorgung über einen ersten Energieversorgungspfad A bzw. nur einer erste Energieversorgungsschnittstelle A, sowie der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 mit nur einem Elektromotor M als Stellmotor M.
  • Das Lenkaktuator-System 120 ist hingegen durch seinen redundanten Aufbau wesentlich aufwendiger ausgebildet. Die Lenkaktuatoreinrichtung 70 weist zwar auch nur einen Elektromotor M als Stellmotor M auf, jedoch einen ansonsten weitgehend redundant ausgebildeten zweiten Steuerungsteil 52 mit einem ersten Teilsystem 52A und einem zweiten Teilsystem 52B mit jeweils einer eigenen Leistungselektronik 55A bzw. 55B sowie jeweils einer eigenen CPU 56A bzw. 57A, über welche jeweils ebenfalls noch redundant vorgesehene Wicklungen des Elektromotors M der Lenkaktuatoreinrichtung 70 angesteuert werden können. Ebenso sind die Kommunikations- bzw. Datenschnittstellen C1 und C2 bzw. Kommunikationspfade C1 und C2 redundant ausgebildet und getrennte und redundante Energieversorgungspfade A und B bzw. getrennte Energieversorgungsschnittstellen A und B vorgsehen. Erst ab dem Rotor des elektrischen Stellmotors M der Lenkaktuatoreinrichtung 70 sind die bis dahin redundaten Pfade zu einem gemeinsamen (mechanischen) Lastpfad zusam mengeführt.
  • In 4 ist ein Blockschaltbild zu einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 200 dargestellt, bei welchem es sich um eine Weiterbildung des vorbeschriebenen Steer-by-Wire-Lenksystems 100 handelt, wobei dieses Steer-by-Wire-Lenksystems 200 einen zweiten, absolutgebenden Lenkwinkelsensor 41 aufweist, der über den ersten Energieversorgungspfad A versorgt wird und dessen erfasste Sensorsignale über einen sechsten Signalpfad P6 an den zweiten Steuerungsteil 52, insbesondere an dessen erstes Teilsystem 52A, übertragen werden können.
  • Diese Systemarchitektur hat gegenüber der anhand von 3 beschriebenen Systemarchitektur unter anderem den Vorteil, dass auch bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 oder nach einer Abschaltung dieser, d.h. auch wenn kein Rotorlagewinkel der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 mehr zur Verfügung steht, weiterhin eine Plausibilisierung des Lenkwinkelsignals δ möglich ist, und damit weiterhin ein Betrieb des Steer-by-Wire-Lenksystems 200, wodurch die Verfügbarkeit des Systems verbessert werden kann. Ferner lässt sich durch einen zweiten Lenkwinkelsensor die Qualität der Plausibilisierung des Lenkwinkelsignals δ verbessern.
  • 5 zeigt ein Blockschaltbild zu einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 300, bei welchem es sich um eine Weiterbildung des vorbeschriebenen Steer-by-Wire-Lenksystems 200 handelt, wobei dieses Steer-by-Wire-Lenksystems 300 zusätzlich einen absolutgebenden Lenkmomentsensor 42 aufweist zur Erfassung eines auf die Lenkeingabevorrichtung 10 aufgebrachten Lenkmoments, wobei der Lenkmomentsensor 42 ebenfalls über den ersten Energieversorgungspfad A versorgt wird und dessen erfasste Sensorsignale über einen siebten Signalpfad P7 an den zweiten Steuerungsteil 52 übertragen werden können, insbesondere ebenfalls an dessen erstes Teilsystem 52A.
  • Diese Systemarchitektur, insbesondere das zusätzliche Lenkmomentsignal, ermöglicht eine besonders vorteilhafte Ansteuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30, insbesondere eine Regelung der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 statt einer bloßen Steuerung.
  • Ferner kann mittels einer derartigen Systemarchitektur auf besonders einfache Art und Weise, insbesondere mit einer geringen Anzahl an Komponenten, bereits eine Plausibilisierung des absoluten Lenkmoments an der Lenkeingabevorrichtung 10 erreicht werden.
  • Ferner lassen sich auf diese Weise bereits mit einer geringen Anzahl an Komponenten relevante Fehler erkennen, z.B. ein Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 (wenn diese kein Lenkmoment mehr an der Lenkeingabevorrichtung aufbringen kann), oder eine Trennung der mechanischen Verbindung zwischen dem Feedback-Aktuator 30 und der Lenkeingabevorrichtung 10 (wenn dort kein Lenkmoment mehr ankommt).
  • Des Weiteren kann das Lenkmomentensignal, sofern weiter ein plausibler absoluter Lenkwinkelwert vorliegt, zusammen mit dem plausiblen absoluten Lenkwinkelwert auch beim Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 zumindest vorübergehend zur Steuerung des Lenkaktuator-Systems 120, insbesondere der Lenkaktuatoreinrichtung 70, verwendet werden, insbesondere bspw. bis das Fahrzeug in den Stillstand gebracht worden ist oder eine Werkstatt erreicht hat, wodurch die Verfügbarkeit des Steer-by-Wire-Lenksystems 300 noch weiter verbessert werden kann.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm mit den einzelnen Schritten S0, S1 und S2 eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems 100, 200, 300, wobei das Verfahren nach einem Start S0 einen ersten Schritt S1 des Prüfens, ob ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 vorliegt, umfasst und, falls ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erkannt wird (N=Nein, Y=Ja), einen zweiten Schritt S2 des Abschaltens der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30. Wird kein Fehler erkannt, wiederholen sich bevorzugt die Schritte S0 und S1 stets.
  • Der Schritt S1 des Prüfens, ob eine Fehlersituation der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 vorliegt, erfolgt dabei besonders bevorzugt im zweiten Steuerungsteil 52, wobei, falls vom zweiten Steuerungsteil 52 eine Fehlersituation erkannt wird, die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 vorzugsweise auf einen Steuerungsbefehl vom zweiten Steuerungsteil 52 hin abgeschaltet wird.
  • Ist das Steer-by-Wire-Lenksystem wie in 3, 4 oder 5 ausgebildet, umfasst der Schritt S1 des Prüfens, ob ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 vorliegt, vorzugsweise die Plausibilisierung wenigstens einer, einen absoluten Lenkwinkel δ an der Lenkeingabevorrichtung 10 charakterisierenden Größe, beispielsweise eines Rotorlagewinkels der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30, oder eines mithilfe dieser Größe bestimmten absoluten Lenkwinkels an der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 mithilfe des Sensorsignals des ersten absoluten Lenkwinkelsensors 40 und/oder mithilfe des Sensorsignals des zweiten absoluten Lenkwinkelsensors 41, wobei ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erkannt wird, wenn die Plausibilisierung nicht erfolgreich ist.
  • Ist das Steer-by-Wire-Lenksystem wie in 5 ausgebildet, umfasst der Schritt S1 des Prüfens, ob ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 vorliegt, vorzugsweise die Plausibilisierung wenigstens einer, ein absolutes, an der Lenkeingabevorrichtung 10 durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 aufgebrachtes Lenkmoment charakterisierenden Größe, beispielsweise eines Strombedarfs eines elektrischen Stellmotors M der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30, oder eines mithilfe dieser Größe bestimmten, absoluten, an der Lenkeingabevorrichtung 10 durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 aufgebrachten Lenkmoments mithilfe des Sensorsignals des absoluten Lenkmomentensensors 42, wobei ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erkannt wird, wenn die Plausibilisierung nicht erfolgreich ist.
  • Bevorzugt werden die Lenkaktuatoreinrichtung 70 und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 dabei grundsätzlich in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des ersten absoluten Lenkwinkelsensors 40 und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des zweiten absoluten Lenkwinkelsensors 41 und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des absoluten Lenkmomentensensors 42 angesteuert und/oder geregelt.
  • Die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 wird vorzugsweise jeweils bei Erkennen eines Fehlers infolge einer nicht erfolgreichen Plausibilisierung abgeschaltet.
  • Ist das Steer-by-Wire-Lenksystem wie in 5 ausgebildet, kann, wenn ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 erkannt worden ist und die Feedback-Aktuatoreinrichtung 30 abgeschaltet worden ist, die Lenkaktuatoreinrichtung 70 im weiteren Verlauf in Abhängigkeit von dem mittels des absoluten Lenkmomentensensors 42 erfassten Sensorsignals und gegebenenfalls von dem mittels des ersten Lenkwinkelsensors 40 und/oder von dem mittels des zweiten Lenkwinkelsensors 41 erfassten Sensorsignal angesteuert werden, insbesondere hilfsweise. Hierdurch kann eine besonders hohe Verfügbarkeit eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems erreicht werden.
  • Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere von konstruktiven Abwandlungen, zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 200, 300
    Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steer-by-Wire-Lenksystems
    10
    Lenkeingabevorrichtung, Lenkrad
    11
    lenkradseitige Lenkwelle
    12
    erfindungsgemäße Rückstelleinrichtung, Federelement
    20
    Fahrzeugaufbau
    30
    Feedback-Aktuatoreinrichtung
    31
    Leistungselektronik der Feedback-Aktuatoreinrichtung
    40
    erster, absolutgebender Lenkwinkelsensor
    41
    zweiter, absolutgebender Lenkwinkelsensor
    42
    absolutgebender Lenkmomentensensor
    50
    Steuerungseinrichtung
    51
    erster Steuerungsteil der Steuerungseinrichtung
    52
    zweiter Steuerungsteil der Steuerungseinrichtung
    52A
    erstes Teilsystem des zweiten Steuerungsteils
    52B
    zweites Teilsystem des zweiten Steuerungsteils
    53
    Leistungselektronik des ersten Steuerungsteils
    54
    CPU des ersten Steuerungsteils
    55A
    Leistungselektronik des zweiten Steuerungsteils
    55B
    Leistungselektronik des zweiten Steuerungsteils
    56A
    CPU des zweiten Steuerungsteils
    56B
    CPU des zweiten Steuerungsteils
    60
    lenkgetriebeseitige Lenkwelle
    70
    Lenkaktuatoreinrichtung
    80
    Lenkgetriebe
    81
    Spurstange
    82
    lenkbares Fahrzeugrad
    110
    Feedback-Aktuator-System
    120
    Lenkaktuator-System
    A
    erster Energieversorgungspfad
    ax
    Querbeschleunigung
    B
    zweiter Energieversorgungspfad
    C1
    erster Kommunikationspfad
    C2
    zweiter Kommunikationspfad
    δ
    absoluter Lenkwinkel an der Lenkeingabevorrichtung
    F
    absolute Handkraft an der Lenkeingabevorrichtung, insbesondere in einem Greifbereich
    FF
    definiertes Widerstands- und Rückstellkraft
    Fhilfmax
    maximale Feedback-Handkraft
    Fhilfmin
    minimales Feedback-Handkraft
    -ΔF
    negativer Handkraftsprung
    +ΔF
    positiver Handkraftsprung
    M
    Elektromotor
    N
    Nein / No
    P1... P7
    Signalpfad
    S0... S2
    Verfahrensschritte
    T
    absolutes Lenkmoment
    TF
    definiertes Widerstands- und Rückstellmoment
    Thilfmax
    maximales Feedback-Lenkmoment
    Thilfmin
    minimales Feedback-Lenkmoment
    -ΔT
    negativer Lenkmomentensprung
    +ΔT
    positiver Lenkmomentensprung
    v
    Fahrzeuggeschwindigkeit
    Y
    Ja / Yes
  • 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 102015225522 A1 [0005, 0006]
    • EP 1190936 A1 [0005, 0013]
    • DE 10021814 A1 [0012]

Claims (21)

  1. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ohne eine mechanische Rückfallebene, zum Lenken wenigstens eines in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100, 200, 300) in einem Fahrzeug mit dem Lenksystem verbundenen, lenkbaren Fahrzeugrades (82), aufweisend: - eine Lenkeingabevorrichtung (10) zur Lenkeingabe durch einen Fahrer, - eine mechanische Rückstelleinrichtung (12) zur mechanischen Erzeugung eines Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments (TF), - eine Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) zur Erzeugung eines definierten, von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand abhängigen Feedback-Lenkmomentes (Thilf) an der Lenkeingabevorrichtung (10), - eine mit wenigstens einem lenkbaren Fahrzeugrad (82) verbindbare Lenkanordnung mit einer Lenkaktuatoreinrichtung (70), und - wenigstens eine Steuerungseinrichtung (50), welche dazu ausgebildet ist, in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100, 200, 300) in einem Fahrzeug die Lenkaktuatoreinrichtung (70) und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) abhängig von einer Lenkanforderung und/oder von einem Fahrzustand anzusteuern, wobei die mechanische Rückstelleinrichtung (12) derart ausgebildet ist und die Lenkeingabevorrichtung (10) derart über die mechanische Rückstelleinrichtung (12) fest an einem Fahrzeugaufbau (20) anbindbar ist, dass in einem funktionsgemäßen Einbauzustand des Steer-by-Wire-Lenksystems (100, 200, 300) in einem Fahrzeug eine über die Lenkeingabevorrichtung (10) aufgebrachte Lenkeingabe eine Vorspannung der mechanischen Rückstelleinrichtung (12) und infolgedessen eine mechanische Erzeugung eines definierten Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments (TF) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) und die mechanische Rückstelleinrichtung (12) derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt sind, dass in wenigstens einem Fahrzustand ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes (Thilf) an der Lenkeingabevorrichtung (10) auftretender Lenkmomentensprung (-ΔT, +ΔT) einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) an der Lenkeingabevorrichtung (10) auftretender (-ΔF, +ΔF) einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet.
  2. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) ferner zur Erzeugung einer definierten, von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand abhängigen Lenkungsrückstellung ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) und die mechanische Rückstelleinrichtung (12) derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt sind, dass in wenigstens einem Fahrzustand bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) und einem damit einhergehenden Wegfall der Rückstellung der Lenkeingabevorrichtung (10) durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) die Lenkungsrückstellung durch die mechanische Rückstelleinrichtung (12) bewirkbar ist.
  3. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) und die mechanische Rückstelleinrichtung (12) derart ausgelegt und derart aufeinander abgestimmt sind, dass in wenigstens einem Fahrzustandsbereich, insbesondere bei Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb eines definierten Geschwindigkeitsschwellwertes und/oder bei Querbeschleunigungen oberhalb eines definierten Querbeschleunigungsschwellwertes, ein bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung (10) auftretender Lenkmomentensprung (-ΔT, +ΔT) einen für einen jeweiligen Fahrzustand in diesem Fahrzustandsbereich maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) an der Lenkeingabevorrichtung (10) auftretender (-ΔF, +ΔF) einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet, wobei der definierte Geschwindigkeitsschwellwert insbesondere 100 km/h, 80km/h, 60 km/h, 40 km/h oder 30 km/h beträgt, und wobei der definierte Querbeschleunigungsschwellwert insbesondere 0,1g, 0,2g, 0,3g, 0,4g, 0,45g oder 0,5g beträgt.
  4. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb des Steer-by-Wire-Lenksystems (100, 200, 300) das mittels der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) an der Lenkeingabevorrichtung (10) in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe und/oder einem Fahrzustand zu erzeugende Feedback-Lenkmoment zumindest für einen Fahrzustand in Abhängigkeit von wenigstens einem bedatbaren und/oder applizierbaren Parameter bestimmt wird, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) derart ausgebildet ist, dass nur Parameterwerte zulässig und damit einstellbar sind, für welche in wenigstens einem Fahrzustand, insbesondere in wenigstens einem Fahrzustandsbereich, sichergestellt ist, dass bei einem Ausfall der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) und einem damit einhergehenden Wegfall des Feedback-Lenkmomentes an der Lenkeingabevorrichtung (10) ein auftretender Lenkmomentensprung (-ΔT, +ΔT) einen für diesen wenigstens einen Fahrzustand und/oder diesen wenigstens einen Fahrzustandsbereich maximal zulässigen Lenkmomentensprungwert nicht überschreitet und/oder ein ein infolge des Ausfalls der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) an der Lenkeingabevorrichtung (10) auftretender (-ΔF, +ΔF) einen für diesen Fahrzustand maximal zulässigen Handkraftsprungwert nicht überschreitet.
  5. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Rückstelleinrichtung (12) zur mechanischen Erzeugung des Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments (TF) wenigstens ein Federelement (12) aufweist, insbesondere ein Drehfederelement (12), wobei die Lenkeingabevorrichtung (10) vorzugsweise über das Federelement (12) fest am Fahrzeugaufbau (20) anbindbar ist.
  6. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50) einen ersten Steuerungsteil (51) zur zumindest teilweisen Steuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) aufweist und einen zweiten Steuerungsteil (52) zur zumindest teilweisen Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung (70), wobei die Lenkaktuatoreinrichtung (70) vorzugsweise nur mittels des zweiten Steuerungsteils (52) steuerbar ist und die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) insbesondere zumindest teilweise mittels des ersten Steuerungsteils (51) steuerbar ist und zumindest teilweise mittels des zweiten Steuerungsteils (52).
  7. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (100, 200, 300) wenigstens einen ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensor (40) zur Erfassung eines an der Lenkeingabevorrichtung (10) aufgebrachten Lenkwinkels (δ) aufweist, wobei vorzugsweise die Steuerungseinrichtung (50), welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung (70) eingerichtet ist, insbesondere der zweite Steuerungsteil (52), dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Sensorsignal des ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (40) zu empfangen.
  8. Steer-by-Wire-Lenksystem (200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (200, 300) wenigstens einen zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensor (41) zur Erfassung eines an der Lenkeingabevorrichtung (10) aufgebrachten Lenkwinkels (δ) aufweist, wobei vorzugsweise die Steuerungseinrichtung (50), welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung (70) eingerichtet ist, insbesondere der zweite Steuerungsteil (52), dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Sensorsignal des zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (41) zu empfangen.
  9. Steer-by-Wire-Lenksystem (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (300) wenigstens einen absolutgebenden Lenkmomentensensor (42) zur Erfassung eines an der Lenkeingabevorrichtung (10) aufgebrachten Lenkmoments aufweist, insbesondere zur Erfassung eines durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) an der Lenkeingabevorrichtung (10) aufgebrachten Lenkmoments und/oder eines von einem Fahrer an der Lenkeingabevorrichtung (10) aufgebrachten Lenkmoments, wobei vorzugsweise die Steuerungseinrichtung (50), welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung (70) eingerichtet ist, insbesondere der zweite Steuerungsteil (52), dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Sensorsignal des absolutgebenden Lenkmomentensensors (42) zu empfangen.
  10. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) oder die Steuerungseinrichtung (50) zur Steuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30), vorzugsweise der erste Steuerungsteil (51), dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Größe der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) zu bestimmen, die einen absoluten Lenkwinkel (δ) an der Lenkeingabevorrichtung (10) charakterisiert, insbesondere einen Rotorlagewinkel der Feedback-Aktuatoreinrichtung, und an die Steuerungseinrichtung (50), welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung (70) eingerichtet ist, insbesondere an den zweiten Steuerungsteil (52), zu übermitteln, wobei das Lenksystem, insbesondere die Steuerungseinrichtung (50), vorzugsweise der zweite Steuerungsteil (52), dazu eingerichtet ist, diese Größe der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) oder einen mithilfe dieser Größe bestimmten, absoluten Lenkwinkel (δ) an der Lenkeingabevorrichtung (10) mithilfe des Sensorsignals des ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (40) und/oder mithilfe des Sensorsignals des zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (41) zu plausibilisieren.
  11. Steer-by-Wire-Lenksystem (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) oder die Steuerungseinrichtung (50) zur Steuerung der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30), vorzugsweise der erste Steuerungsteil (51), dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Größe der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) zu bestimmen, die ein absolutes, an der Lenkeingabevorrichtung (10) durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) aufgebrachtes Lenkmoment an der Lenkeingabevorrichtung (10) charakterisiert, insbesondere einen Strombedarf der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30), und insbesondere an die Steuerungseinrichtung (50), welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung (70) eingerichtet ist, insbesondere an den zweiten Steuerungsteil (52), zu übermitteln, wobei das Lenksystem (300), insbesondere die Steuerungseinrichtung (50), vorzugsweise der zweite Steuerungsteil (52), dazu eingerichtet ist, diese Größe der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) oder ein mithilfe dieser Größe bestimmtes, an der Lenkeingabevorrichtung (10) durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) aufgebrachtes Lenkmoment mithilfe des Sensorsignals des absolutgebenden Lenkmomentensensors (42) zu plausibilisieren.
  12. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (50), welche zur Steuerung der Lenkaktuatoreinrichtung (70) eingerichtet ist, insbesondere der zweite Steuerungsteil (52), dazu eingerichtet ist, die Lenkaktuatoreinrichtung (70) und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (40) und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (41) und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des absolutgebenden Lenkmomentensensors (42) anzusteuern, und insbesondere die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) bei Erkennen eines Fehlers infolge einer nicht erfolgreichen Plausibilisierung abzuschalten.
  13. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (100, 200, 300) ein zumindest teilweise redundant ausgeführtes Lenkaktuator-System (120) aufweist, welches die Lenkaktuatoreinrichtung (70) und einen Teil der Steuerungseinrichtung (50), insbesondere den zweiten Steuerungsteil (52), einschließt, wobei wenigstens eine Komponente (55A, 55B, 56A, 56B) des Lenkaktuator-Systems (120) redundant ausgeführt ist, insbesondere wenigstens eine zugehörige Leistungselektronik (55A, 55B), wenigstens eine Wicklung eines zugehörigen Stellmotors (M) der Lenkaktuatoreinrichtung (70) und/oder eine zugehörige Energie-(A, B) und/oder Datenschnittstelle (C1, C2).
  14. Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (100, 200, 300) nur ein einfach ausgeführtes Feedback-Aktuator-System (110) aufweist, welches die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) und einen Teil der Steuerungseinrichtung (50), insbesondere den ersten Steuerungsteil (52), einschließt, wobei insbesondere jede Komponente des Feedback-Aktuator-Systems (30) nur einfach ausgeführt ist, insbesondere eine zugehörige Leistungselektronik (53), eine Wicklung eines zugehörigen Stellmotors (M) der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) und/oder eine zugehörige Energie- (A) und/oder Datenschnittstelle.
  15. Verfahren zum Betrieb eines funktionsgemäß in einem Fahrzeug eingebauten Steer-by-Wire-Lenksystems (100, 200, 300), das nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist, wobei wenigstens ein lenkbares Fahrzeugrad (82) mit der Lenkanordnung mit der Lenkaktuatoreinrichtung (70) verbunden ist, vorzugsweise sämtliche lenkbaren Fahrzeugräder (82) einer Achse, und die mechanische Rückstelleinrichtung (12) derart ausgebildet ist und die Lenkeingabevorrichtung (10) derart über die mechanische Rückstelleinrichtung (12) fest am Fahrzeugaufbau (20) angebunden ist, dass eine über die Lenkeingabevorrichtung (10) aufgebrachte Lenkeingabe eine Vorspannung der mechanischen Rückstelleinrichtung (12) und infolgedessen eine mechanische Erzeugung eines definierten Widerstands- und Rückstell-Lenkmoments (TF) bewirkt, gekennzeichnet durch die Schritte: - Prüfen (S1), ob ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) vorliegt, und - falls ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erkannt wird, Abschalten (S2) der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30).
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 6 bis 14 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfen (S1), ob eine Fehlersituation der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) vorliegt, im zweiten Steuerungsteil (52) erfolgt, wobei, falls vom zweiten Steuerungsteil (52) eine Fehlersituation erkannt wird, die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) vorzugsweise auf einen Steuerungsbefehl vom zweiten Steuerungsteil (52) hin abgeschaltet wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfen (S1), ob ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) vorliegt, die Plausibilisierung wenigstens einer, einen absoluten Lenkwinkel (δ) an der Lenkeingabevorrichtung (10) charakterisierenden Größe oder eines mithilfe dieser Größe bestimmten absoluten Lenkwinkels an der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) mithilfe des Sensorsignals des ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (40) und/oder mithilfe des Sensorsignals des zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (41) umfasst, wobei ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erkannt wird, wenn die Plausibilisierung nicht erfolgreich ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (300) nach einem der Ansprüche 11 bis 14 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfen (S1), ob ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) vorliegt, die Plausibilisierung wenigstens einer, ein absolutes, an der Lenkeingabevorrichtung (10) durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) aufgebrachten Lenkmoments charakterisierenden Größe oder eines mithilfe dieser Größe bestimmten, ab-soluten, an der Lenkeingabevorrichtung (10) durch die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) aufgebrachten Lenkmoments mithilfe des Sensorsignals des absolutgebenden Lenkmomentensensors (42) umfasst, wobei ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erkannt wird, wenn die Plausibilisierung nicht erfolgreich ist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkaktuatoreinrichtung (70) und/oder die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des ersten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (40) und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des zweiten absolutgebenden Lenkwinkelsensors (41) und/oder in Abhängigkeit von dem empfangenen Sensorsignal des absolutgebenden Lenkmomentensensors (42) angesteuert wird, wobei die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) insbesondere bei Erkennen eines Fehlers infolge einer nicht erfolgreichen Plausibilisierung abgeschaltet wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem (300) nach den Ansprüchen 7 bis 12 ausgebildet ist sowie gegebenenfalls außerdem nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Fehler der Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) erkannt worden ist und die Feedback-Aktuatoreinrichtung (30) abgeschaltet worden ist, die Lenkaktuatoreinrichtung (70) in Abhängigkeit von dem mittels des zweiten Lenkwinkelsensors (41) erfassten Sensorsignal und/oder von dem mittels des absolutgebenden Lenkmomentensensors (42) erfassten Sensorsignal und gegebenenfalls von dem mittels des ersten Lenkwinkelsensors (40) erfassten Sensorsignal angesteuert wird.
  21. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300), vorzugsweise mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) ohne eine mechanische Rückfallebene, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist und/oder zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 20 ausgebildet ist.
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