DE102019121297A1 - Motor vehicle and steering system for a motor vehicle - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/003—Backup systems, e.g. for manual steering

Abstract

Kraftfahrzeug,- mit einer Einrichtung (28) zum Erzeugen eines Lenkbefehls (LB),- mit einer Aktivlenkung (4), wie einer Überlagerungslenkung (4) oder dergleichen, zum Umsetzen des Lenkbefehls (LB) in eine Änderung eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder (30),- wobei die Aktivlenkung (4) eine erste Stelleinrichtung (6) zum Einstellen eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder (30) durch eine Rotation einer Ausgangswelle (8) hat,- mit einem ersten Steuergerät (10) zur Steuerung der ersten Stelleinrichtung (6),- wobei das erste Steuergerät (10) einen Eingang (12) zum Empfangen des Lenkbefehls (LB) hat,dadurch gekennzeichnet, dass- zwischen dem der Einrichtung (28) zum Erzeugen des Lenkbefehls (LB) und der Ausgangswelle (8) der Aktivlenkung (4) keine mechanische Verbindung besteht und- eine zweite Stelleinrichtung (14) mit einem zweiten Steuergerät (16) vorgesehen und dazu eingerichtet sind, im Fall einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Stelleinrichtung (6) und/oder des ersten Steuergeräts (10) die Funktion des ersten Steuergeräts (10) und der ersten Stelleinrichtung (6) zu übernehmen.Motor vehicle, - with means (28) for generating a steering command (LB), - with an active steering (4), such as a superposition steering (4) or the like, for converting the steering command (LB) in a change in a steering angle of one or more vehicle wheels (30), - wherein the active steering (4) has a first adjusting device (6) for adjusting a steering angle of one or more vehicle wheels (30) by a rotation of an output shaft (8), - with a first control device (10) for controlling the first Actuating device (6), - wherein the first control device (10) has an input (12) for receiving the steering command (LB), characterized in that between the said device (28) for generating the steering command (LB) and the output shaft ( 8) of the active steering system (4) there is no mechanical connection and - a second setting device (14) with a second control device (16) is provided and arranged to be in the event of a fault or a failure of the first adjusting device ( 6) and / or the first control device (10) to take over the function of the first control device (10) and the first control device (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug und eine Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a motor vehicle and a steering system for a motor vehicle.

Moderne Kraftfahrzeuge weisen aktive Lenksysteme auf, die einerseits eine Anpassung des Lenkverhaltens an die Fahrsituation sowie die Implementierung von Fahrassistenzsystemen ermöglichen. So sind z.B. Überlagerungslenkungen bekannt, die bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, z.B. beim Einparken, eine Lenkradrotation um ein bestimmtes Winkelinkrement in einen stärkeren Radeinschlag umsetzen, als es bei einer Autobahnfahrt der Fall ist. Weiter ermöglichen moderne Lenksysteme, den Lenkwinkel der Räder unabhängig von einem Lenkbefehl des Fahrzeugführers zu verändern, um die Geradeaus- oder Kurvenfahrt, je nach Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrbahnbeschaffenheit und Umgebungsbedingungen, zu unterstützen.Modern motor vehicles have active steering systems which, on the one hand, make it possible to adapt the steering behavior to the driving situation and to implement driver assistance systems. Thus, e.g. Overlapping steering systems known at low speeds, e.g. When parking, turn a steering wheel rotation by a certain Winkelinkrement in a stronger Radeinschlag than it is the case on a highway ride. Further, modern steering systems allow the steering angle of the wheels to be varied independently of a driver's steering command to assist straight or cornering, depending on vehicle speed, road conditions and environmental conditions.

Aus der Offenlegungsschrift DE 198 39 951 A1 ist ein aktives Lenksystem bekannt, das in einem Normalbetrieb eine elektronische Regelung des Lenkeinschlags bereitstellt. Im Falle einer Fehlfunktion des elektronischen Lenksystems ist eine mechanische Zwangskopplung zwischen dem Lenkrad und den Rädern des Fahrzeugs vorgesehen, um das betreffende Fahrzeug jederzeit manövrierfähig und kontrollierbar zu gestalten.From the publication DE 198 39 951 A1 An active steering system is known which provides an electronic control of the steering angle in normal operation. In the case of a malfunction of the electronic steering system, a mechanical positive coupling between the steering wheel and the wheels of the vehicle is provided to make the vehicle in question at any time maneuverable and controllable.

Hierbei ist nachteilig, dass zwei vollwertige Lenksysteme an dem Kraftfahrzeug verbaut werden - und zwar ein elektronisches Lenksystem für den Normalbetrieb und ein rein mechanisches Lenksystem für den Notbetrieb.A disadvantage here is that two full-fledged steering systems are installed on the motor vehicle - namely an electronic steering system for normal operation and a purely mechanical steering system for emergency operation.

Rein elektronische Lenksysteme, die auch als Steer-by-wire Systeme bezeichnet werden, verzichten gänzlich auf eine mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad und den Rädern des Fahrzeugs. In der Entwicklung serienreifer, rein elektronischer Lenksysteme entsteht ein maßgeblicher Zeit- und Kostenaufwand durch die Systemabsicherung.Purely electronic steering systems, which are also referred to as steer-by-wire systems, renounce entirely on a mechanical coupling between the steering wheel and the wheels of the vehicle. In the development of production-ready, purely electronic steering systems, a considerable amount of time and costs are incurred through system security.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, ein Kraftfahrzeug und ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die in einfacher und kostengünstiger Weise die Bereitstellung serienreifer Steer-by-wire Systeme ermöglichen, wobei der Aufwand für die Systemabsicherung reduziert werden soll.Against this background, the technical problem underlying the invention is to provide a motor vehicle and a steering system for a motor vehicle, which enable the provision of ready-to-use steer-by-wire systems in a simple and cost-effective manner, with the expense of system protection being reduced.

Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird jeweils durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung.The technical problem described above is solved in each case by the independent claims. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below.

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Lenkbefehls, mit einer Aktivlenkung, wie einer Überlagerungslenkung oder dergleichen, zum Umsetzen des Lenkbefehls in eine Änderung eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder, wobei die Aktivlenkung eine erste Stelleinrichtung zum Einstellen eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder durch eine Rotation einer Ausgangswelle hat, mit einem ersten Steuergerät zur Steuerung der ersten Stelleinrichtung, wobei das erste Steuergerät einen Eingang zum Empfangen des Lenkbefehls hat. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Einrichtung zum Erzeugen des Lenkbefehls und der Ausgangswelle der Aktivlenkung keine mechanische Verbindung besteht und eine zweite Stelleinrichtung mit einem zweiten Steuergerät vorgesehen und dazu eingerichtet sind, im Falle einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Stelleinrichtung und/oder des ersten Steuergeräts die Funktion des ersten Steuergeräts und der ersten Stelleinrichtung zu übernehmen.According to one aspect, the invention relates to a motor vehicle, comprising means for generating a steering command, with an active steering, such as a superposition steering or the like, for converting the steering command in a change in a steering angle of one or more vehicle wheels, wherein the active steering a first adjusting device for adjusting a Steering angle of one or more vehicle wheels by a rotation of an output shaft having a first control device for controlling the first actuating device, wherein the first control device has an input for receiving the steering command. The motor vehicle is characterized in that there is no mechanical connection between the device for generating the steering command and the output shaft of the active steering and a second adjusting device provided with a second control device and adapted to, in the event of failure or failure of the first actuator and / or or the first controller to take over the function of the first controller and the first actuator.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine Mehrzahl von Serienkomponenten bestehender, derzeit in Serie verbauter Aktivlenkungen zu übernehmen und durch eine redundante Steuer- und Stelleinrichtung zu ergänzen. Auf diese Weise kann der Aufwand der Systemabsicherung geringgehalten werden, da auf bestehende, serienreife Komponenten zurückgegriffen werden kann. Mit anderen Worten wird ein Steer-by-wire System in einem Kraftfahrzeug in einfacher und kostengünstiger Weise dadurch realisiert, dass eine serienreife Aktivlenkung zu einem rein elektronischen Lenksystem modifiziert wird.The invention is based on the idea of adopting a plurality of series components of existing active steering systems currently being built in series and of supplementing them by a redundant control and positioning device. In this way, the cost of system protection can be kept low because it can be used on existing, production-ready components. In other words, a steer-by-wire system in a motor vehicle is realized in a simple and cost-effective manner by modifying a series-ready active steering system to a purely electronic steering system.

Wenn vorliegend davon gesprochen wird, dass zwischen der Einrichtung zum Erzeugen des Lenkbefehls und der Ausgangswelle der Aktivlenkung keine mechanische Verbindung besteht, so gilt dies für jeden Betriebszustand. Mit anderen Worten ist der Lenkbefehl ausschließlich als elektrisches Signal übermittelbar, da sowohl für den Lenkbetrieb mit der ersten Stelleinrichtung als auch für den Lenkbetrieb mit der zweiten Stelleinrichtung keine mechanische Verbindung zwischen der Einrichtung zum Erzeugen des Lenkbefehls und den Fahrzeugrädern besteht. Im Gegensatz zu der in DE 198 39 951 A1 beschriebenen Lösung gibt es vorliegend somit keine Möglichkeit einer mechanischen Zwangskopplung im Not- bzw. Fehlerbetrieb.In the present case, if there is no mechanical connection between the device for generating the steering command and the output shaft of the active steering system, this applies to every operating state. In other words, the steering command can be transmitted exclusively as an electrical signal, since there is no mechanical connection between the device for generating the steering command and the vehicle wheels both for the steering operation with the first actuating device and for the steering operation with the second actuating device. Unlike the in DE 198 39 951 A1 Thus, there is no possibility of a mechanical positive coupling in emergency or error operation.

Die Einrichtung zum Erzeugen des Lenkbefehls kann ein Lenkrad sein.The means for generating the steering command may be a steering wheel.

Die Einrichtung zum Erzeugen eines Lenkbefehls kann ein Joystick oder dergleichen sein.The means for generating a steering command may be a joystick or the like.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Lenkbefehl von einem weiteren Steuergerät an das erste und zweite Steuergerät übergeben wird, wobei das weitere Steuergerät beispielsweise einem Fahrassistenzsystem des Fahrzeugs zugeordnet ist oder einer Einrichtung zum autonomen Fahren zugeordnet ist. Die Einrichtung zum Erzeugen eines Lenkbefehls kann daher ein Steuergerät sein.It can be provided that a steering command from another control unit to the first and second control unit is transferred, wherein the further control device is associated, for example, a driver assistance system of the vehicle or is assigned to a device for autonomous driving. The means for generating a steering command may therefore be a controller.

Wenn vorliegend von einem Kraftfahrzeug gesprochen wird, so handelt es sich dabei beispielsweise um einen Personenkraftwagen unter 3,5 Tonnen.When speaking of a motor vehicle in the present case, this is, for example, a passenger car under 3.5 tons.

Die Aktivlenkung kann dazu eingerichtet sein, eine Lenkung des Fahrzeugs bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 250 km/h zu ermöglichen.The Active Steering may be configured to allow steering of the vehicle up to a vehicle speed of 250 km / h.

Es kann vorgesehen sein, dass die Aktivlenkung die Norm ISO 26262:2018 erfüllt.It can be provided that the active steering meets the standard ISO 26262: 2018.

Es kann vorgesehen sein, dass eine Umschaltzeit zwischen dem ersten und zweiten Steuergerät 50 Millisekunden oder weniger beträgt, beispielsweise 30 Millisekunden oder weniger beträgt.It can be provided that a switching time between the first and second control device is 50 milliseconds or less, for example 30 milliseconds or less.

Es kann vorgesehen sein, dass der Fahrbetrieb mit dem zweiten Steuergerät auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 50 km/h oder weniger begrenzt ist, beispielsweise auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 km/h oder weniger begrenzt ist.It may be provided that the driving operation with the second control device is limited to a vehicle speed of 50 km / h or less, for example limited to a vehicle speed of 30 km / h or less.

Es kann vorgesehen sein, dass der Fahrbetrieb mit dem zweiten Steuergerät auf eine Lenkwinkelgeschwindigkeit begrenzt ist, die höchstens ein Fünftel der maximalen Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrbetriebs mit dem ersten Steuergerät beträgt. Es kann vorgesehen sein, dass der Fahrbetrieb mit dem zweiten Steuergerät auf eine Lenkwinkelgeschwindigkeit begrenzt ist, die höchstens ein Zehntel der maximalen Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrbetriebs mit dem ersten Steuergerät beträgt. Die reduzierte Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die reduzierte Lenkwinkelgeschwindigkeit ermöglichen einen reduzierten Aufwand für die Systemabsicherung.It can be provided that the driving operation with the second control unit is limited to a steering angle speed which is at most one fifth of the maximum steering angle speed of the driving operation with the first control device. It can be provided that the driving operation with the second control device is limited to a steering angle speed that is at most one tenth of the maximum steering angle speed of the driving operation with the first control device. The reduced vehicle speed and / or the reduced steering angle speed allow a reduced effort for system protection.

Die erste Stelleinrichtung kann einen Elektromotor aufweisen. Gemäß weiterer Ausgestaltungen kann die erste Stelleinrichtung alternativ oder ergänzend hydraulische Aktuatoren aufweisen.The first adjusting device may have an electric motor. According to further embodiments, the first adjusting device may alternatively or additionally comprise hydraulic actuators.

Die Aktivlenkung kann ein Planetengetriebe aufweisen. Gemäß alternativer Ausgestaltungen kann die Aktivlenkung ohne ein Getriebe ausgeführt sein.The active steering can have a planetary gear. According to alternative embodiments, the active steering can be designed without a gear.

Beispielsweise weist die erste Stelleinrichtung einen Elektromotor auf, wobei die Aktivlenkung zudem auch ein Planentengetriebe aufweist. Die Aktivlenkung ist beispielsweise eine Überlagerungslenkung, wobei ein Lenkbefehl in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit in einen Lenkwinkel der Räder des Fahrzeugs umgesetzt wird.For example, the first adjusting device has an electric motor, wherein the active steering additionally also has a planetary gear transmission. The active steering is, for example, a superposition steering system, wherein a steering command is converted into a steering angle of the wheels of the vehicle as a function of the vehicle speed.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs ist vorgesehen, dass die Aktivlenkung eine Eingangswelle hat, die mit der zweiten Stelleinrichtung gekoppelt ist, beispielsweise, dass zwischen einer Ausgangswelle der zweiten Stelleinrichtung und der Eingangswelle der Aktivlenkung eine Untersetzung gebildet ist. Eine Drehzahl der Ausgangswelle der zweiten Stelleinrichtung wird daher in eine geringere Drehzahl der Eingangswelle der Aktivlenkung gewandelt. Die Untersetzung kann beispielsweise durch eine Stirnradstufe realisiert sein. Die Kopplung zwischen der Ausgangswelle der zweiten Stelleinrichtung und der Eingangswelle der Aktivlenkung kann selbsthemmend ausgeführt sein.According to a further embodiment of the motor vehicle is provided that the active steering has an input shaft which is coupled to the second actuating device, for example, that between an output shaft of the second actuating device and the input shaft of the active steering a reduction is formed. A speed of the output shaft of the second actuator is therefore converted into a lower speed of the input shaft of the active steering. The reduction can be realized for example by a spur gear. The coupling between the output shaft of the second actuator and the input shaft of the active steering can be designed to be self-locking.

Die zweite Stelleinrichtung kann einen Elektromotor aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor der zweiten Stelleinrichtung derart dimensioniert ist, dass er z.B. den Ausfall einer Servo-Lenkunterstützung kompensieren kann, um das Fahrzeug für den Fall einer Fehlfunktion der ersten Stell- und/oder Steuereinrichtung manövrierfähig und lenkbar zu machen.The second adjusting device may have an electric motor. For example, it may be provided that the electric motor of the second adjusting device is dimensioned such that it is e.g. can compensate for the failure of a servo steering assist to make the vehicle maneuverable and steerable in the event of a malfunction of the first actuator and / or controller.

Die Begriffe „Steuergerät“ und „Steuereinrichtung“ werden im vorliegenden Text synonym verwendet.The terms "controller" and "controller" are used interchangeably herein.

Eine weitere Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuergeräte dazu eingerichtet sind, dass in einem ersten Betriebsmodus die Umsetzung des Lenkbefehls ausschließlich durch das erste Steuergerät und die erste Stelleinrichtung erfolgt und die Steuergeräte dazu eingerichtet sind, dass in einem zweiten Betriebsmodus die Umsetzung des Lenkbefehls ausschließlich durch das zweite Steuergerät und die zweite Stelleinrichtung erfolgt. Die zweite Stelleinrichtung und das zweite Steuergerät bilden daher ein zu der ersten Stelleinrichtung und dem ersten Steuergerät redundantes System, um im Falle einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Stelleinrichtung und/oder des ersten Steuergeräts einen sicheren Fahrbetrieb zu ermöglichen.A further refinement of the motor vehicle is characterized in that the control devices are set up to implement the steering command exclusively in a first operating mode by the first control device and the first control device, and the control devices are configured such that the conversion takes place in a second operating mode the steering command is performed exclusively by the second control device and the second adjusting device. The second control device and the second control device therefore form a system redundant to the first control device and the first control device in order to enable safe driving operation in the event of a fault or a failure of the first control device and / or the first control device.

Es kann vorgesehen sein, dass die Eingangswelle der Aktivlenkung im ersten Betriebsmodus mittels der zweiten Stelleinrichtung blockiert ist.It can be provided that the input shaft of the active steering is blocked in the first operating mode by means of the second adjusting device.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Stelleinrichtung im zweiten Betriebsmodus blockiert ist, wobei eine Rotation der Ausgangswelle der Aktivlenkung ausschließlich durch die zweite Stelleinrichtung erfolgt.According to a further embodiment, it is provided that the first adjusting device is blocked in the second operating mode, wherein a rotation of the output shaft of the active steering takes place exclusively by the second adjusting device.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Aktivlenkung, wie einer Überlagerungslenkung oder dergleichen, zum Umsetzen eines Lenkbefehls in eine Änderung eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder, wobei die Aktivlenkung eine erste Stelleinrichtung zum Einstellen eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder durch eine Rotation einer Ausgangswelle hat, mit einem ersten Steuergerät zur Steuerung der ersten Stelleinrichtung, wobei das erste Steuergerät einen Eingang zum Empfangen des Lenkbefehls hat. Das Lenksystem zeichnet sich dadurch aus, eine zweite Stelleinrichtung mit einem zweiten Steuergerät vorgesehen und dazu eingerichtet ist, im Fall einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Stelleinrichtung und/oder des ersten Steuergeräts die Funktion des ersten Steuergeräts und der ersten Stelleinrichtung zu übernehmen. According to a further aspect, the invention relates to a steering system for a motor vehicle, with Active steering, such as a superposition steering or the like, for converting a steering command in a change of a steering angle of one or more vehicle wheels, the active steering having a first adjusting device for adjusting a steering angle of one or more vehicle wheels by a rotation of an output shaft, with a first control device for control the first actuator, the first controller having an input for receiving the steering command. The steering system is characterized by providing a second control device with a second control device and being adapted to take over the function of the first control device and the first control device in the event of a fault or failure of the first control device and / or the first control device.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Lenksystems ist vorgesehen, dass im fertig montierten Zustand zwischen einer Einrichtung zum Erzeugen eines Lenkbefehls, beispielsweise einem Lenkrad, eines Kraftfahrzeugs und der Ausgangswelle der Aktivlenkung keine mechanische Verbindung besteht.According to a further embodiment of the steering system is provided that there is no mechanical connection in the assembled state between a device for generating a steering command, such as a steering wheel, a motor vehicle and the output shaft of the active steering.

Die erste Stelleinrichtung kann einen Elektromotor aufweisen. Gemäß weiterer Ausgestaltungen des Lenksystems kann die erste Stelleinrichtung alternativ oder ergänzend hydraulische Aktuatoren aufweisen.The first adjusting device may have an electric motor. According to further embodiments of the steering system, the first adjusting device may alternatively or additionally comprise hydraulic actuators.

Die Aktivlenkung kann ein Planetengetriebe aufweisen. Gemäß alternativer Ausgestaltungen kann die Aktivlenkung ohne ein Getriebe ausgeführt sein.The active steering can have a planetary gear. According to alternative embodiments, the active steering can be designed without a gear.

Beispielsweise weist die erste Stelleinrichtung einen Elektromotor auf, wobei die Aktivlenkung zudem auch ein Planentengetriebe aufweist. Die Aktivlenkung ist beispielsweise eine Überlagerungslenkung, wobei ein Lenkbefehl in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit in einen Lenkwinkel der Räder des Fahrzeugs umgesetzt wird.For example, the first adjusting device has an electric motor, wherein the active steering additionally also has a planetary gear transmission. The active steering is, for example, a superposition steering system, wherein a steering command is converted into a steering angle of the wheels of the vehicle as a function of the vehicle speed.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Lenksystems ist vorgesehen, dass die Aktivlenkung eine Eingangswelle hat, die mit der zweiten Stelleinrichtung gekoppelt ist, beispielsweise, dass zwischen einer Ausgangswelle der zweiten Stelleinrichtung und der Eingangswelle der Aktivlenkung eine Untersetzung gebildet ist. Eine Drehzahl der Ausgangswelle der zweiten Stelleinrichtung wird daher in eine geringere Drehzahl der Eingangswelle der Aktivlenkung gewandelt. Die Untersetzung kann beispielsweise durch eine Stirnradstufe realisiert sein. Die Kopplung zwischen der Ausgangswelle der zweiten Stelleinrichtung und der Eingangswelle der Aktivlenkung kann selbsthemmend ausgeführt sein.According to a further embodiment of the steering system is provided that the active steering has an input shaft which is coupled to the second actuating device, for example, that between an output shaft of the second actuating device and the input shaft of the active steering a reduction is formed. A speed of the output shaft of the second actuator is therefore converted into a lower speed of the input shaft of the active steering. The reduction can be realized for example by a spur gear. The coupling between the output shaft of the second actuator and the input shaft of the active steering can be designed to be self-locking.

Die zweite Stelleinrichtung kann einen Elektromotor aufweisen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor der zweiten Stelleinrichtung derart dimensioniert ist, dass er z.B. den Ausfall einer Servo-Lenkunterstützung kompensieren kann, um das Fahrzeug für den Fall einer Fehlfunktion der ersten Stell- und Steuereinrichtung manövrierfähig und lenkbar zu machen.The second adjusting device may have an electric motor. For example, it may be provided that the electric motor of the second adjusting device is dimensioned such that it is e.g. can compensate for the failure of a power steering assist to make the vehicle maneuverable and steerable in the event of a malfunction of the first positioning and control device.

Eine weitere Ausgestaltung des Lenksystems zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuergeräte dazu eingerichtet sind, dass in einem ersten Betriebsmodus die Umsetzung des Lenkbefehls ausschließlich durch das erste Steuergerät und die erste Stelleinrichtung erfolgt und die Steuergeräte dazu eingerichtet sind, dass in einem zweiten Betriebsmodus die Umsetzung des Lenkbefehls ausschließlich durch das zweite Steuergerät und die zweite Stelleinrichtung erfolgt. Die zweite Stelleinrichtung und das zweite Steuergerät bilden daher ein zu der ersten Stelleinrichtung und dem ersten Steuergerät redundantes System, um im Falle einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Stelleinrichtung und/oder des ersten Steuergeräts einen sicheren Fahrbetrieb zu ermöglichen.A further refinement of the steering system is characterized in that the control units are set up in a first operating mode to implement the steering command exclusively by the first control unit and the first control unit, and the control units are set up such that the conversion takes place in a second operating mode the steering command is performed exclusively by the second control device and the second adjusting device. The second control device and the second control device therefore form a system redundant to the first control device and the first control device in order to enable safe driving operation in the event of a fault or a failure of the first control device and / or the first control device.

Es kann vorgesehen sein, dass die Eingangswelle im ersten Betriebsmodus mittels der zweiten Stelleinrichtung blockiert ist.It can be provided that the input shaft is blocked in the first operating mode by means of the second adjusting device.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Stelleinrichtung im zweiten Betriebsmodus blockiert ist, wobei eine Rotation der Ausgangswelle der Aktivlenkung ausschließlich durch die zweite Stelleinrichtung erfolgt.According to a further embodiment, it is provided that the first adjusting device is blocked in the second operating mode, wherein a rotation of the output shaft of the active steering takes place exclusively by the second adjusting device.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 ein erfindungsgemäßes Lenksystem;
  • 2 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
The invention will be described in detail with reference to an exemplary embodiments illustrative drawing. Each show schematically:
  • 1 an inventive steering system;
  • 2 an inventive motor vehicle.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Lenksystem 2 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Das Lenksystem 2 hat eine Aktivlenkung 4, die vorliegend als Überlagerungslenkung 4 ausgebildet ist. Die Aktivlenkung 4 dient zum Umsetzen eines Lenkbefehls LB in eine Änderung eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder.In 1 is an inventive steering system 2 represented for a motor vehicle. The steering system 2 has an active steering 4 , which in the present case as superposition steering 4 is trained. The active steering 4 is used to implement a steering command LB in a change of a steering angle of one or more vehicle wheels.

Die Aktivlenkung 4 hat eine erste Stelleinrichtung 6 zum Einstellen eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder durch eine Rotation einer Ausgangswelle 8 der Aktivlenkung 4. Das Lenksystem 2 hat ein erstes Steuergerät 10 zur Steuerung der ersten Stelleinrichtung 6. Das erste Steuergerät 10 hat einen Eingang 12 zum Empfangen des Lenkbefehls LB.The active steering 4 has a first setting device 6 for adjusting a steering angle of one or more vehicle wheels by a rotation of an output shaft 8th the active steering 4 , The steering system 2 has a first control unit 10 for controlling the first adjusting device 6 , The first controller 10 has an entrance 12 for receiving the steering command LB.

Das Lenksystem 2 hat eine zweite Stelleinrichtung 14 mit einem zweiten Steuergerät 16, die dazu eingerichtet sind, im Fall einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Stelleinrichtung 6 und/oder des ersten Steuergeräts 10 die Funktion des ersten Steuergeräts 10 und der ersten Stelleinrichtung 6 zu übernehmen. Das zweite Steuergerät 16 hat einen Eingang 13 zum Empfangen des Lenkbefehls LB. The steering system 2 has a second setting device 14 with a second controller 16 , which are adapted, in case of failure or failure of the first actuator 6 and / or the first controller 10 the function of the first controller 10 and the first actuator 6 to take over. The second control unit 16 has an entrance 13 for receiving the steering command LB.

Die Aktivlenkung 4 hat eine Eingangswelle 18, die mit der zweiten Stelleinrichtung 14 gekoppelt ist. Die zweite Stelleinrichtung 14 weist einen Elektromotor auf.The active steering 4 has an input shaft 18 that with the second adjusting device 14 is coupled. The second adjusting device 14 has an electric motor.

Im fertig in einem Kraftfahrzeug montierten Zustand besteht zwischen einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs und der der Aktivlenkung 4, beispielsweise der Ausgangswelle 8 oder der Eingangswelle 18 der Aktivlenkung 4, keine mechanische Verbindung.When finished in a motor vehicle mounted state exists between a steering wheel of the motor vehicle and the active steering 4 , For example, the output shaft 8th or the input shaft 18 the active steering 4 , no mechanical connection.

Die erste Stelleinrichtung 6 weist vorliegend einen Elektromotor auf.The first adjusting device 6 in the present case has an electric motor.

Eine Ausgangswelle 20 der zweiten Stelleinrichtung 14 und die Eingangswelle 18 der Aktivlenkung 4 sind mittels einer Zahnradstufe 22 miteinander gekoppelt, wobei die Ausgangswelle 20 zum Antreiben der Eingangswelle 18 eingerichtet ist. Die Zahnradstufe 22 stellt eine Untersetzung bereit, so dass eine Ausgangsdrehzahl der Ausgangswelle 20 in eine Eingangsdrehzahl der Eingangswelle 18 untersetzt wird, die geringer ist als die Ausgangsdrehzahl.An output shaft 20 the second adjusting device 14 and the input shaft 18 the active steering 4 are by means of a gear stage 22 coupled together, the output shaft 20 for driving the input shaft 18 is set up. The gear stage 22 provides a reduction so that an output speed of the output shaft 20 in an input speed of the input shaft 18 is reduced, which is less than the output speed.

Die durch die Zahnradstufe 22 bereitgestellte Kopplung zwischen der Ausgangswelle 20 und der Eingangswelle 18 ist selbsthemmend ausgeführt.The through the gear stage 22 provided coupling between the output shaft 20 and the input shaft 18 is self-locking.

Die Steuergeräte 10, 16 des Lenksystems 2 sind dazu eingerichtet, dass in einem ersten Betriebsmodus die Umsetzung des Lenkbefehls LB ausschließlich durch das erste Steuergerät 10 und die erste Stelleinrichtung 6 erfolgt. Die Steuergeräte 10, 16 des Lenksystems 2 sind weiter dazu eingerichtet, dass in einem zweiten Betriebsmodus die Umsetzung des Lenkbefehls LB ausschließlich durch das zweite Steuergerät 16 und die zweite Stelleinrichtung 14 erfolgt.The controllers 10 . 16 of the steering system 2 are set up in a first operating mode, the implementation of the steering command LB exclusively by the first control unit 10 and the first adjusting device 6 he follows. The controllers 10 . 16 of the steering system 2 are further set up that in a second operating mode, the implementation of the steering command LB exclusively by the second control unit 16 and the second actuator 14 he follows.

Die Eingangswelle 18 ist im ersten Betriebsmodus mittels der zweiten Stelleinrichtung 14 blockiert.The input shaft 18 is in the first operating mode by means of the second adjusting device 14 blocked.

Die erste Stelleinrichtung 6 ist zweiten Betriebsmodus blockiert, wobei eine Rotation der Ausgangswelle 8 im zweiten Betriebsmodus ausschließlich durch die zweite Stelleinrichtung 14 erfolgt.The first adjusting device 6 is blocked second operating mode, wherein a rotation of the output shaft 8th in the second mode only by the second actuator 14 he follows.

Die Aktivlenkung 4 weist ein Planetengetriebe 24 auf.The active steering 4 has a planetary gear 24 on.

Das Lenksystem 2 ist ein Steer-by-wire-System 2.The steering system 2 is a steer-by-wire system 2 ,

Der Lenkbefehl LB kann in Form eines Lenkwinkelsignals LB an das erste Steuergerät 10 und das zweite Steuergerät 16 übergeben werden. Soweit das erste Steuergerät 10 und die erste Stelleinrichtung 6 fehlerfrei arbeiten, befindet sich das Lenksystem 2 im ersten Betriebsmodus, so dass die Ausgangswelle 8 ausschließlich durch den Elektromotor der ersten Stelleinrichtung 6 um Ihre Drehachse rotiert wird, um den Lenkbefehl umzusetzen. In diesem fehlerfreien Betrieb ist die Eingangswelle 18 durch den Elektromotor der zweiten Stelleinrichtung 14 blockiert.The steering command LB may take the form of a steering angle signal LB to the first controller 10 and the second controller 16 be handed over. As far as the first control unit 10 and the first adjusting device 6 work faultless, is the steering system 2 in the first mode of operation, so that the output shaft 8th exclusively by the electric motor of the first adjusting device 6 is rotated about its axis of rotation to implement the steering command. In this error-free operation is the input shaft 18 by the electric motor of the second actuator 14 blocked.

Falls ein Fehler der Stelleinrichtung 6 und/oder der Steuergeräts 10 auftritt, wird der Elektromotor der Stelleinrichtung 6 blockiert. In diesem Fall arbeitet das Lenksystem 2 im zweiten Betriebsmodus. Die Stelleinrichtung 14 und das Steuergerät 16 übernehmen die Lenkung und setzen den Lenkbefehl LB in eine Rotation der Ausgangswelle 8 um.If an error of the actuator 6 and / or the controller 10 occurs, the electric motor of the actuator 6 blocked. In this case, the steering system works 2 in the second operating mode. The adjusting device 14 and the controller 16 take over the steering and set the steering command LB in a rotation of the output shaft 8th around.

Aufgrund der Untersetzung und einer optional für den zweiten Betriebsmodus vorgesehenen, geringeren Lenkwinkelgeschwindigkeit, kann die Absicherung des zweiten Steuergerätes 16 mit geringem Aufwand durchgeführt werden.Due to the reduction and an optionally provided for the second operating mode, lower steering angle speed, the hedge of the second control device 16 be carried out with little effort.

Das Lenksystem 2 kann durch die Modifikation eines bestehenden, serienreifen Aktivlenkungssystems bereitgestellt werden, wobei sich das Lenksystem 2 im Wesentlichen dadurch von bekannten Seriensystemen unterscheidet, dass die mechanische Anbindung eines Lenkrads an die Eingangswelle 18 vollständig entfällt und durch das zusätzliche Steuergerät 16 und die zusätzliche Stelleinrichtung 14 ersetzt wird. Alle weiteren Komponenten können daher aus bestehenden, serienreifen Aktivlenkungssystemen übernommen werden. Es kann vorgesehen sein, dass gegenüber bestehenden Seriensystemen eine Modifikation des ersten Steuergeräts 10 erfolgt, die sich im Wesentlichen auf das Kennfeld bezieht, über das der Elektromotor der Stelleinrichtung 6 angesteuert wird.The steering system 2 can be provided by the modification of an existing, series-ready active steering system, wherein the steering system 2 essentially differs from known series systems in that the mechanical connection of a steering wheel to the input shaft 18 completely eliminated and by the additional control unit 16 and the additional adjusting device 14 is replaced. All other components can therefore be taken over from existing, series-ready active steering systems. It can be provided that compared to existing series systems, a modification of the first control device 10 takes place, which essentially refers to the map, via which the electric motor of the actuator 6 is controlled.

Soweit das Lenksystem 2 als modifizierte Variante einer derzeit in Serie verbauten Aktivlenkung bereitgestellt wird, kann vorgesehen sein, dass das maximale Drehmoment des Elektromotors der zweiten Stelleinrichtung 14, das mittels der Stirnradstufe 22 auf die Eingangswelle 18 übertragen wird, wenigstens dem Drehmoment entspricht, dass ein menschlicher Fahrer im Falle eines Ausfalles einer Servolenkung bzw. Lenkunterstützung der Aktivlenkung aufbringen würde, um die Lenkung weiterhin betätigen zu können.As far as the steering system 2 is provided as a modified variant of a currently installed in series active steering, it can be provided that the maximum torque of the electric motor of the second control device 14 that by means of the spur gear 22 on the input shaft 18 is transmitted, at least equal to the torque that a human driver in the event of failure of a power steering or steering assistance would apply the active steering in order to continue to operate the steering can.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 26. Das Kraftfahrzeug 26 hat eine Einrichtung 28 zum Erzeugen des Lenkbefehls LB, und zwar ein Lenkrad 28, und ein erfindungsgemäßes Lenksystem 2, das bereits mit Bezug zu 1 beschrieben worden ist. 2 shows a motor vehicle according to the invention 26 , The car 26 has a facility 28 for generating the steering command LB and a steering wheel 28 , and an inventive steering system 2 that already related to 1 has been described.

Zwischen dem Lenkrad 28 und dem Lenksystem 2 besteht keine mechanische Verbindung. D.h., dass das Lenkrad 28 weder mit der Eingangswelle 18 noch mit der Ausgangswelle 8 des Lenksystems 2 mechanisch verbunden ist.Between the steering wheel 28 and the steering system 2 there is no mechanical connection. Ie that the steering wheel 28 neither with the input shaft 18 still with the output shaft 8th of the steering system 2 mechanically connected.

Die Lenkung des Kraftfahrzeugs 26 ist ausschließlich dadurch möglich, dass der Lenkbefehl LB als elektrisches Signal an die erste Steuereinrichtung 10 und die zweite Steuereinrichtung 16 übergeben, und, je nach Betriebsmodus, von der ersten Stelleinrichtung 6 oder der zweiten Stelleinrichtung 14 umgesetzt wird, in dem die Ausgangswelle 8 durch den betreffenden Elektromotor um ihre Drehachse rotiert wird, um einen Lenkwinkel von einem oder mehreren Rädern 30 des Kraftfahrzeugs 26 zu verändern.The steering of the motor vehicle 26 is only possible because the steering command LB as an electrical signal to the first control device 10 and the second control device 16 passed, and, depending on the operating mode, from the first actuator 6 or the second actuator 14 is implemented, in which the output shaft 8th is rotated by the respective electric motor about its axis of rotation to a steering angle of one or more wheels 30 of the motor vehicle 26 to change.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Lenkbefehl LB statt von dem Lenkrad 28 alternativ oder ergänzend von einem weiteren Steuergerät (nicht dargestellt) an die Steuerungen 10, 16 übergeben wird, wobei das weitere Steuergerät beispielsweise einem Fahrassistenzsystem des Fahrzeugs 26 zugeordnet ist.It may be provided that a steering command LB instead of the steering wheel 28 alternatively or additionally from another control device (not shown) to the controls 10 . 16 is passed, wherein the further control device, for example, a driver assistance system of the vehicle 26 assigned.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19839951 A1 [0003, 0010]DE 19839951 A1 [0003, 0010]

Claims (9)

Kraftfahrzeug - mit einer Einrichtung (28) zum Erzeugen eines Lenkbefehls (LB), - mit einer Aktivlenkung (4), wie einer Überlagerungslenkung (4) oder dergleichen, zum Umsetzen des Lenkbefehls (LB) in eine Änderung eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder (30), - wobei die Aktivlenkung (4) eine erste Stelleinrichtung (6) zum Einstellen eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder (30) durch eine Rotation einer Ausgangswelle (8) hat, - mit einem ersten Steuergerät (10) zur Steuerung der ersten Stelleinrichtung (6), - wobei das erste Steuergerät (10) einen Eingang (12) zum Empfangen des Lenkbefehls (LB) hat, - wobei zwischen der Einrichtung (28) zum Erzeugen des Lenkbefehls (LB) und der Ausgangswelle (8) der Aktivlenkung (4) keine mechanische Verbindung besteht und - wobei eine zweite Stelleinrichtung (14) mit einem zweiten Steuergerät (16) vorgesehen und dazu eingerichtet sind, im Falle einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Stelleinrichtung (6) und/oder des ersten Steuergeräts (10) die Funktion des ersten Steuergeräts (10) und der ersten Stelleinrichtung (6) zu übernehmen.motor vehicle with a device (28) for generating a steering command (LB), with an active steering system (4), such as a superposition steering system (4) or the like, for converting the steering command (LB) into a change in a steering angle of one or more vehicle wheels (30), - wherein the active steering (4) has a first adjusting device (6) for adjusting a steering angle of one or more vehicle wheels (30) by a rotation of an output shaft (8), - With a first control unit (10) for controlling the first adjusting device (6), - wherein the first control device (10) has an input (12) for receiving the steering command (LB), - There is no mechanical connection between the means (28) for generating the steering command (LB) and the output shaft (8) of the active steering (4) and wherein a second setting device (14) is provided with a second control device (16) and is set up in the event of a malfunction or failure of the first setting device (6) and / or the first control device (10) the function of the first control device (10 ) and the first adjusting device (6). Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Stelleinrichtung (6) einen Elektromotor aufweist, und/oder - die Aktivlenkung (4) ein Planetengetriebe (24) aufweist.Motor vehicle after Claim 1 , characterized in that - the first adjusting device (6) has an electric motor, and / or - the active steering (4) has a planetary gear (24). Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Aktivlenkung (4) eine Eingangswelle (18) hat, die mit der zweiten Stelleinrichtung (14) gekoppelt ist, insbesondere, dass - zwischen einer Ausgangswelle (20) der zweiten Stelleinrichtung (14) und der Eingangswelle (18) der Aktivlenkung eine Untersetzung gebildet ist.Motor vehicle after Claim 1 or 2 , characterized in that - the active steering (4) has an input shaft (18) which is coupled to the second adjusting device (14), in particular that - between an output shaft (20) of the second actuating device (14) and the input shaft (18 ) of the active steering a reduction is formed. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuergeräte (10, 16) dazu eingerichtet sind, dass in einem ersten Betriebsmodus die Umsetzung des Lenkbefehls (LB) ausschließlich durch das erste Steuergerät (10) und die erste Stelleinrichtung (6) erfolgt und - die Steuergeräte (10, 16) dazu eingerichtet sind, dass in einem zweiten Betriebsmodus die Umsetzung des Lenkbefehls (LB) ausschließlich durch das zweite Steuergerät (16) und die zweite Stelleinrichtung (14) erfolgt.Motor vehicle according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that - the control devices (10, 16) are arranged so that in a first operating mode, the conversion of the steering command (LB) exclusively by the first control device (10) and the first adjusting device (6) takes place and - the control devices ( 10, 16) are arranged so that in a second operating mode, the conversion of the steering command (LB) exclusively by the second control unit (16) and the second adjusting device (14). Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Eingangswelle (18) im ersten Betriebsmodus mittels der zweiten Stelleinrichtung (14) blockiert ist.Motor vehicle after Claim 3 and Claim 4 , characterized in that - the input shaft (18) in the first operating mode by means of the second adjusting device (14) is blocked. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Stelleinrichtung (6) im zweiten Betriebsmodus blockiert ist, wobei eine Rotation der Ausgangswelle (8) der Aktivlenkung (4) ausschließlich durch die zweite Stelleinrichtung (14) erfolgt.Motor vehicle according to one of Claims 4 or 5 , characterized in that - the first adjusting device (6) is blocked in the second operating mode, wherein a rotation of the output shaft (8) of the active steering (4) exclusively by the second adjusting device (14). Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die zweite Stelleinrichtung (14) einen Elektromotor aufweist.Motor vehicle according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that - the second adjusting device (14) comprises an electric motor. Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, - mit einer Aktivlenkung (4), wie einer Überlagerungslenkung (4) oder dergleichen, zum Umsetzen eines Lenkbefehls (LB) in eine Änderung eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder (30), - wobei die Aktivlenkung (4) eine erste Stelleinrichtung (6) zum Einstellen eines Lenkwinkels eines oder mehrerer Fahrzeugräder (30) durch eine Rotation einer Ausgangswelle (8) hat, - mit einem ersten Steuergerät (10) zur Steuerung der ersten Stelleinrichtung (6), - wobei das erste Steuergerät (10) einen Eingang (12) zum Empfangen des Lenkbefehls (LB) hat, dadurch gekennzeichnet, dass - eine zweite Stelleinrichtung (14) mit einem zweiten Steuergerät (16) vorgesehen und dazu eingerichtet ist, im Fall einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Stelleinrichtung (6) und/oder des ersten Steuergeräts (10) die Funktion des ersten Steuergeräts (10) und der ersten Stelleinrichtung (6) zu übernehmen.Steering system for a motor vehicle, - with an active steering (4), such as a superposition steering (4) or the like, for converting a steering command (LB) in a change in a steering angle of one or more vehicle wheels (30), - wherein the active steering (4) a first setting device (6) for adjusting a steering angle of one or more vehicle wheels (30) by a rotation of an output shaft (8), - having a first control device (10) for controlling the first setting device (6), - wherein the first control device (10 ) has an input (12) for receiving the steering command (LB), characterized in that - a second control device (14) with a second control device (16) is provided and adapted to, in the event of a fault or a failure of the first control device ( 6) and / or the first control device (10) to take over the function of the first control device (10) and the first control device (6). Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - im fertig montierten Zustand zwischen einer Einrichtung (28) zum Erzeugen eines Lenkbefehls (LB), wie einem Lenkrad (28), eines Kraftfahrzeugs (26) und der Ausgangswelle (8) der Aktivlenkung (4) keine mechanische Verbindung besteht.Steering system after Claim 8 , characterized in that - in the assembled state between a means (28) for generating a steering command (LB), such as a steering wheel (28), a motor vehicle (26) and the output shaft (8) of the active steering (4) no mechanical connection consists.
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