DE102020200861A1

DE102020200861A1 - Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems

Info

Publication number: DE102020200861A1
Application number: DE102020200861.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Guenther; Carsten Wunderlich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2040-01-25
Also published as: WO2021148162A1; CN114945504A; US20230064903A1; DE102020200861B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems (10), insbesondere eines Steer-by-Wire-Lenksystems vorgeschlagen, wobei das Lenksystem (10) wenigstens ein Lenkeingabeelement (12), wenigstens ein mit dem Lenkeingabeelement (12) wirkverbundenes Lenkungsstellelement (14), zumindest einen ersten Endanschlag (16) zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements (14) in eine erste Bewegungsrichtung (18) und zumindest einen zweiten Endanschlag (20) zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements (14) in eine zweite Bewegungsrichtung (22) umfasst, und wobei eine Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement (12) und dem Lenkungsstellelement (14) derart angepasst wird, dass eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements (12) in eine erste Lenkrichtung (24), bei welcher das Lenkungsstellelement (14) den ersten Endanschlag (16) erreicht, und eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements (12) in eine zweite Lenkrichtung (26), bei welcher das Lenkungsstellelement (14) den zweiten Endanschlag (20) erreicht, zumindest im Wesentlichen identisch sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens, ein Lenksystem mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Lenksystem.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche ein konventionelles Lenksystem mit einem Lenkeingabeelement beispielsweise in Form eines Lenkrads, einem Radlenkwinkelsteller in Form eines Lenkgetriebes und einer Lenksäule zur mechanischen Verbindung des Lenkeingabeelements mit dem Radlenkwinkelsteller umfassen. Zudem sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire-Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einem Lenkeingabeelement und gelenkten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen eine Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Letztere umfassen dabei in der Regel eine Lenkeingabeeinheit sowie wenigstens einen mechanisch von der Lenkeingabeeinheit getrennten Radlenkwinkelsteller. In beiden Fällen umfasst der Radlenkwinkelsteller ferner ein Lenkungsstellelement, beispielsweise in Form einer Zahnstange, sowie zwei mechanische Endanschläge zur Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements.
Herstellungsbedingt fährt das Fahrzeug jedoch nicht zwingend geradeaus, wenn sich das Lenkungsstellelement in einer Mittelstellung befindet. Dies führt dazu, dass ausgehend von einer Neutralstellung, in welcher das Fahrzeug geradeaus fährt, eine maximale Bewegung des Lenkungsstellelements und folglich eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements in beide Lenkrichtungen unterschiedlich sein kann.
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, ein System mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich eines Lenk- und/oder Fahrverhaltens bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8, 9 und 10 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems, insbesondere eines Steer-by-Wire-Lenksystems vorgeschlagen, wobei das Lenksystem wenigstens ein Lenkeingabeelement, wenigstens ein mit dem Lenkeingabeelement wirkverbundenes Lenkungsstellelement, zumindest einen ersten Endanschlag zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements in eine erste Bewegungsrichtung und zumindest einen zweiten Endanschlag zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements in eine, insbesondere der ersten Bewegungsrichtung entgegengerichtete, zweite Bewegungsrichtung umfasst, und wobei eine Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement und dem Lenkungsstellelement derart angepasst wird, dass eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements, insbesondere ausgehend von einer Neutralstellung des Lenkeingabeelements, in eine erste Lenkrichtung, bei welcher das Lenkungsstellelement den ersten Endanschlag erreicht, und eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements, insbesondere ausgehend von der Neutralstellung des Lenkeingabeelements, in eine zweite Lenkrichtung, bei welcher das Lenkungsstellelement den zweiten Endanschlag erreicht, zumindest im Wesentlichen identisch sind. Insbesondere wird die Lenkübersetzung derart angepasst, dass ein maximaler Lenkbewegungsbereich des Lenkeingabeelements in die erste Lenkrichtung und ein maximaler Lenkbewegungsbereich des Lenkeingabeelements in die zweite Lenkrichtung zumindest im Wesentlichen identisch sind, wobei insbesondere ein jeweiliger maximaler Lenkbewegungsbereich durch eine jeweilige maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements und die Neutralstellung definiert und/oder begrenzt ist. Insbesondere ist die Lenkübersetzung somit variabel und wird vorteilhaft in Abhängigkeit der Lenkrichtung des Lenkeingabeelements variiert und/oder modifiziert. Zudem bewirkt eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkeingabeelements in die erste Lenkrichtung insbesondere eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkungsstellelements in die erste Bewegungsrichtung und eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkeingabeelements in die zweite Lenkrichtung eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkungsstellelements in die zweite Bewegungsrichtung. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere ein Lenk- und/oder Fahrverhalten verbessert werden, wobei insbesondere ein Fahrkomfort erhöht werden kann. Insbesondere kann dabei ein möglicher Versatz des Lenkungsstellelements zu einer Mittelstellung ausgeglichen und/oder kompensiert werden und somit auch im Fall, dass sich das Lenkungsstellelement bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs nicht in der Mittelstellung befindet, eine identische maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements in beide Lenkrichtungen erreicht werden.
Das Lenksystem umfasst insbesondere wenigstens eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zum Betrieb des Lenksystems durchzuführen. Darüber hinaus kann das Lenksystem weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine Lenkeingabeeinheit, welche insbesondere das Lenkeingabeelement umfasst, wenigstens einen, vorteilhaft mechanisch von der Lenkeingabeeinheit getrennten, Radlenkwinkelsteller, welcher insbesondere das Lenkungsstellelement, den ersten Endanschlag und/oder den zweiten Endanschlag umfasst, und/oder wenigstens ein Steuergerät, welches insbesondere zur elektrischen Kopplung der Lenkeingabeeinheit und des Radlenkwinkelstellers und insbesondere des Lenkeingabeelements und des Lenkungsstellelements vorgesehen ist. Unter einem „Radlenkwinkelsteller“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine mit zumindest einem Fahrzeugrad des Fahrzeugs in Verbindung stehende Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, durch Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eine Lenkvorgabe, insbesondere eines Fahrers und insbesondere an dem Lenkeingabeelement, an das Fahrzeugrad zu übertragen und hierdurch vorteilhaft zumindest eine Ausrichtung des Fahrzeugrads zu steuern und/oder eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Dazu umfasst der Radlenkwinkelsteller vorteilhaft wenigstens ein Lenkungsstellelement, beispielsweise in Form einer Zahnstange, und wenigstens einen mit dem Lenkungsstellelement wirkverbundenen Lenkaktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors. Der Radlenkwinkelsteller ist ferner bevorzugt als Zentralsteller ausgebildet und zumindest zwei, insbesondere lenkbaren und bevorzugt als Vorderrädern ausgebildeten, Fahrzeugrädern zugeordnet. Unter einer „Recheneinheit“ soll insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Berechnungsroutine und/oder zumindest eine Auswerteroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit zumindest dazu vorgesehen, eine Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement und dem Lenkungsstellelement anzupassen und zwar insbesondere derart, dass eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements in die erste Lenkrichtung und eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements in die zweite Lenkrichtung zumindest im Wesentlichen identisch sind. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dabei in das Steuergerät des Lenksystems integriert. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Des Weiteren soll unter der Wendung „zumindest im Wesentlichen identisch“ insbesondere abgesehen von Fertigungstoleranzen und/oder im Rahmen fertigungstechnischer Möglichkeiten und/oder im Rahmen standardisierter Toleranzen identisch verstanden werden. Besonders bevorzugt wird die Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement und dem Lenkungsstellelement derart angepasst, dass die maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements in die erste Lenkrichtung und die maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements in die zweite Lenkrichtung identisch sind.
Bevorzugt wird zur Anpassung der Lenkübersetzung in Abhängigkeit einer Auslenkung des Lenkeingabeelements eine Soll-Position des Lenkungsstellelements ermittelt und bevorzugt berechnet, wodurch insbesondere ein vorteilhaft einfacher Steueralgorithmus bereitgestellt werden kann. Die Soll-Position des Lenkungsstellelements kann dabei insbesondere einer, beispielsweise in das Steuergerät und/oder in die Recheneinheit integrierten, Reglereinheit des Lenksystems zugeführt werden, welche insbesondere zur Regelung einer Position des Lenkungsstellelements vorgesehen ist und vorteilhaft zur Bewegung und/oder Verstellung des Lenkungsstellelements mit dem Lenkaktuator zusammenwirkt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass bei der Ermittlung der Soll-Position des Lenkungsstellelements wenigstens ein lenkrichtungsabhängiger Korrekturfaktor berücksichtigt wird. Vorteilhaft weist der Korrekturfaktor dabei für die beiden Lenkrichtungen zwei unterschiedliche Werte auf, wodurch insbesondere eine besonders flexible Anpassung der Lenkübersetzung in Abhängigkeit von der Lenkrichtung erreicht werden kann.
Die beiden unterschiedlichen Werte könnten dabei insbesondere variabel sein und ausgehend von der Neutralstellung beispielsweise einen linearen, einen exponentiellen und/oder einen logarithmischen Verlauf aufweisen. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass der Korrekturfaktor für die erste Lenkrichtung einen festen ersten Wert und für die zweite Lenkrichtung einen festen zweiten Wert aufweist, wodurch insbesondere ein Berechnungsalgorithmus vereinfacht werden kann. Bevorzugt ist der Korrekturfaktor somit fest und wird für die beiden Lenkrichtungen anfänglich einmalig appliziert.
Eine besonders einfache Applizierung des Korrekturfaktors kann dabei insbesondere erreicht werden, wenn der Korrekturfaktor für die erste Lenkrichtung einen ersten Wert aufweist, welcher aus einem Verhältnis zwischen einer maximalen Auslenkung des Lenkeingabeelements in die erste Lenkrichtung, bei welcher das Lenkungsstellelement insbesondere den ersten Endanschlag erreicht und/oder erreichen würde, ohne Anpassung der Lenkübersetzung und der Hälfte einer Gesamtauslenkung des Lenkeingabeelements in beide Lenkrichtungen ermittelt wird, und für die zweite Lenkrichtung einen zweiten Wert aufweist, welcher aus einem Verhältnis zwischen einer maximalen Auslenkung des Lenkeingabeelements in die zweite Lenkrichtung, bei welcher das Lenkungsstellelement insbesondere den zweiten Endanschlag erreicht und/oder erreichen würde, ohne Anpassung der Lenkübersetzung und der Hälfte der Gesamtauslenkung des Lenkeingabeelements in beide Lenkrichtungen ermittelt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass bei der Ermittlung der Soll-Position des Lenkungsstellelements wenigstens ein, insbesondere herstellungsbedingter und/oder fertigungsbedingter, Versatz zwischen einem Zentrum und/oder einer Mitte des Lenkungsstellelements und einer Mittelstellung berücksichtigt wird. Unter einer „Mittelstellung“ soll insbesondere eine Stellung des Lenkungsstellelements verstanden werden, bei welcher, insbesondere ausgehend von der Neutralstellung, eine erste Bewegungsstrecke, bei welcher das Lenkungsstellelement den ersten Endanschlag erreicht, und eine zweite Bewegungsstrecke, bei welcher das Lenkungsstellelement den zweiten Endanschlag erreicht, identisch sind. Durch die Berücksichtigung des Versatzes kann dabei vorteilhaft eine Geradeauslaufkorrektur erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass bei der Ermittlung der Soll-Position des Lenkungsstellelements wenigstens eine Stellerübersetzung des Lenksystems, insbesondere zwischen dem Lenkungsstellelement und einem Lenkaktuator, insbesondere dem bereits zuvor genannten Lenkaktuator, zur Verstellung des Lenkungsstellelements, berücksichtigt wird. Die Stellerübersetzung kann dabei insbesondere fest sein und vorteilhaft einer Mechanikübersetzung des Radlenkwinkelstellers entsprechen. Alternativ kann die Stellerübersetzung insbesondere auch variabel sein und vorteilhaft je nach Fahrsituation automatisch oder manuell, beispielsweise mittels eines Schalters, angepasst werden. Hierdurch kann insbesondere eine besonders exakte Ermittlung der Lenkübersetzung erreicht werden.
Das Verfahren zum Betrieb des Lenksystems sowie das Lenksystem sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Verfahren zum Betrieb des Lenksystems und das Lenksystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1a-b ein Fahrzeug mit einem als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildeten Lenksystem in einer vereinfachten Darstellung,
2a-c eine Detaildarstellung eines Teils des Lenksystems in verschiedenen Betriebszuständen und
3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zum Betrieb des Lenksystems.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die 1a und 1b zeigen ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 40 mit mehreren Fahrzeugrädern 42 und mit einem Lenksystem 10 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 10 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 42 auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 40 vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 10 im vorliegenden Fall als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet, bei welchem eine Lenkvorgabe in zumindest einem Betriebszustand ausschließlich elektrisch an die Fahrzeugräder 42 weitergeleitet wird. Grundsätzlich könnte ein Lenksystem jedoch auch als Überlagerungslenkung und/oder Aktivlenkung ausgebildet sein.
Das Lenksystem 10 umfasst eine Lenkeingabeeinheit 44. Die Lenkeingabeeinheit 44 umfasst ein Lenkeingabeelement 12, beispielsweise in Form eines Lenkrads. Zudem umfasst die Lenkeingabeeinheit 44 einen, insbesondere mechanisch mit dem Lenkeingabeelement 12 gekoppelten, Feedback-Aktuator 46. Der Feedback-Aktuator 46 ist dazu vorgesehen, Signale, Kräfte und/oder Momente von dem Lenkeingabeelement 12, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an das Lenkeingabeelement 12, insbesondere direkt, zu übertragen. Im vorliegenden Fall ist der Feedback-Aktuator 46 zumindest zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf das Lenkeingabeelement 12 vorgesehen. Alternativ könnte ein Lenkeingabeelement auch als Joystick, als Lenkhebel und/oder als Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner könnte grundsätzlich auch auf einen Feedback-Aktuator verzichtet werden.
Darüber hinaus weist das Lenksystem 10 einen Radlenkwinkelsteller 48 auf. Der Radlenkwinkelsteller 48 ist rein elektrisch mit der Lenkeingabeeinheit 44 verbunden. Der Radlenkwinkelsteller 48 ist als Zentralsteller ausgebildet. Der Radlenkwinkelsteller 48 weist eine Wirkverbindung mit zumindest zwei der Fahrzeugräder 42, insbesondere zwei Vorderrädern, auf und ist dazu vorgesehen, eine Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement 12 in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder 42 umzusetzen. Grundsätzlich könnte ein Lenksystem natürlich auch mehrere, insbesondere als Einzelradsteller ausgebildete, Radlenkwinkelsteller umfassen.
Der Radlenkwinkelsteller 48 weist ein Getriebegehäuse 50 auf. Das Getriebegehäuse 50 ist als Außengehäuse ausgebildet. Das Getriebegehäuse 50 ist dazu vorgesehen, zumindest einen Großteil der für einen Betrieb des Radlenkwinkelstellers 48 benötigten Bauteile aufzunehmen und/oder zu lagern.
Ferner umfasst der Radlenkwinkelsteller 48 ein Lenkungsstellelement 14 (vgl. insbesondere 2a-c). Das Lenkungsstellelement 14 ist in dem Getriebegehäuse 50 angeordnet und axial beweglich gelagert. Das Lenkungsstellelement 14 ist im vorliegenden Fall als Zahnstange ausgebildet. Das Lenkungsstellelement 14 ist zur, insbesondere mechanischen, Verstellung eines Radlenkwinkels der, insbesondere als Vorderräder ausgebildeten, Fahrzeugräder 42 vorgesehen. Dazu weist das Lenkungsstellelement 14 eine Wirkverbindung mit dem Lenkeingabeelement 12 auf. Ausgehend von einer, insbesondere in 2a dargestellten, Neutralstellung bewirkt eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkeingabeelements 12 in eine erste Lenkrichtung 24 eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkungsstellelements 14 in eine erste Bewegungsrichtung 18 und eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkeingabeelements 12 in eine zweite Lenkrichtung 26 eine Auslenkung und/oder Bewegung des Lenkungsstellelements 14 in eine zweite Bewegungsrichtung 22.
Zudem umfasst der Radlenkwinkelsteller 48 zwei mechanische Endanschläge 16, 20 zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements 14 (vgl. insbesondere 2a-c). Die Endanschläge 16, 20 sind in dem Getriebegehäuse 50 angeordnet. Die Endanschläge 16, 20 sind dabei an unterschiedlichen, insbesondere sich gegenüberliegenden, Seiten des Lenkungsstellelements 14 angeordnet. Ein erster Endanschlag 16 der Endanschläge 16, 20 ist zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements 14 in die erste Bewegungsrichtung 18 vorgesehen (vgl. insbesondere 2b). Der erste Endanschlag 16 definiert dabei ausgehend von der Neutralstellung eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 in die, insbesondere mit der ersten Bewegungsrichtung 18 korrelierte, erste Lenkrichtung 24. Ein zweiter Endanschlag 20 der Endanschläge 16, 20 ist zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements 14 in die zweite Bewegungsrichtung 22 vorgesehen (vgl. insbesondere 2c). Der zweite Endanschlag 20 definiert dabei ausgehend von der Neutralstellung eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 in die, insbesondere mit der zweiten Bewegungsrichtung 22 korrelierte, zweite Lenkrichtung 26.
Darüber hinaus umfasst der Radlenkwinkelsteller 48 einen Lenkaktuator 34. Der Lenkaktuator 34 weist eine Wirkverbindung mit dem Lenkungsstellelement 14 auf. Der Lenkaktuator 34 ist als Elektromotor, im vorliegenden Fall insbesondere als permanenterregter Synchronmotor, ausgebildet. Der Lenkaktuator 34 ist elektrisch ansteuerbar und zur Bewegung und/oder Verstellung des Lenkungsstellelements 14 in Abhängigkeit von der Lenkvorgabe vorgesehen.
Des Weiteren weist das Lenksystem 10 ein Steuergerät 36 auf. Das Steuergerät 36 ist folglich als Lenkungssteuergerät ausgebildet. Das Steuergerät 36 weist eine elektrische Verbindung mit dem Radlenkwinkelsteller 48 auf. Das Steuergerät 36 weist ferner eine elektrische Verbindung mit der Lenkeingabeeinheit 44 auf. Das Steuergerät 36 koppelt somit den Radlenkwinkelsteller 48 und die Lenkeingabeeinheit 44 miteinander. Das Steuergerät 36 ist zur Steuerung eines Betriebs des Lenksystems 10 vorgesehen. Das Steuergerät 36 ist dazu vorgesehen, den Lenkaktuator 34 in Abhängigkeit von einem Signal der Lenkeingabeeinheit 44, insbesondere in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe an dem Lenkeingabeelement 12, anzusteuern. Das Steuergerät 36 ist ferner dazu vorgesehen, den Feedback-Aktuator 46 in Abhängigkeit von einem Signal des Radlenkwinkelstellers 48 anzusteuern.
Dazu umfasst das Steuergerät 36 eine Recheneinheit 38. Die Recheneinheit 38 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 38 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Steuerroutine, zumindest einer Regelroutine, zumindest einer Berechnungsroutine und zumindest einer Auswerteroutine. Grundsätzlich könnte ein Steuergerät natürlich auch von einem Lenkungssteuergerät verschieden sein und beispielsweise als zentrales Steuergerät eines Fahrzeugs ausgebildet sein.
Ferner umfasst das Steuergerät 36 eine Reglereinheit 52. Die Reglereinheit 52 ist als Lenkungsregler ausgebildet. Die Reglereinheit 52 weist eine Wirkverbindung mit der Recheneinheit 38 auf. Zudem weist die Reglereinheit 52 eine Wirkverbindung mit dem Lenkaktuator 34 auf. Die Reglereinheit 52 ist zur Ansteuerung des Lenkaktuators 34 und hierdurch zur Regelung einer Position des Lenkungsstellelements 14 vorgesehen. Alternativ ist denkbar, eine Reglereinheit direkt in eine Recheneinheit zu integrieren und auf eine separate Reglereinheit zu verzichten.
Bei der Herstellung des Lenksystems 10 wird das Lenksystem 10 nun in der Regel derart eingestellt, dass das Fahrzeug 40 geradeausfährt und sich dabei das Lenkeingabeelement 12 in seiner Neutralstellung befindet. Aufgrund von Fertigungstoleranzen befindet sich das Lenkungsstellelement 14 in diesem Fall jedoch nicht zwingend in einer Mittelstellung 32, sodass ein Versatz 28 zwischen einem Zentrum 30 des Lenkungsstellelements 14 und der Mittelstellung 32 existiert. Dies führt dazu, dass ausgehend von der Neutralstellung eine maximale Bewegung des Lenkungsstellelements 14 in die beiden Bewegungsrichtungen 18, 22 und folglich eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 in die beiden Lenkrichtungen 24, 26 unterschiedlich ist (vgl. insbesondere 2a).
Zum Ausgleich und/oder zur Kompensation dieses Versatzes 28 wird im Folgenden ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb des Lenksystems 10 erläutert. Dabei wird ausgenutzt, dass bei dem als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildeten Lenksystem 10 eine Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement 12 und dem Lenkungsstellelement 14 variabel ist und somit frei modifiziert werden kann. Analoges gilt grundsätzlich auch für andere Lenksysteme, welche eine variabel einstellbare Lenkübersetzung erlauben, wie beispielsweise bei einer Überlagerungslenkung und/oder Aktivlenkung. Im vorliegenden Fall ist insbesondere die Recheneinheit 38 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
Im vorliegenden Fall wird nun die Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement 12 und dem Lenkungsstellelement 14 in Abhängigkeit der Lenkrichtung 24, 26 des Lenkeingabeelements 12 variiert und/oder modifiziert. Dabei wird die Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement 12 und dem Lenkungsstellelement 14 derart angepasst, dass eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 in die erste Lenkrichtung 24, bei welcher das Lenkungsstellelement 14 den ersten Endanschlag 16 erreicht, und eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 in eine zweite Lenkrichtung 26, bei welcher das Lenkungsstellelement 14 den zweiten Endanschlag 20 erreicht, zumindest im Wesentlichen identisch sind. Durch die Anpassung der Lenkübersetzung ergibt sich ausgehend von der Neutralstellung ein maximaler Lenkbewegungsbereich des Lenkeingabeelements 12 in die erste Lenkrichtung 24 und ein maximaler Lenkbewegungsbereich des Lenkeingabeelements 12 in die zweite Lenkrichtung 26, welche zumindest im Wesentlichen identisch sind, sodass auch im Fall, dass sich das Lenkungsstellelement 14 bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs 40 nicht in der Mittelstellung 32 befindet, eine identische maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 in beide Lenkrichtungen 24, 26 erreicht werden kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird somit beim Lenken nach rechts eine andere Lenkübersetzung als beim Lenken nach links gewählt und/oder eingestellt, wodurch eine symmetrische Anordnung der Endanschläge 16, 20 erreicht werden kann.
Zur Anpassung der Lenkübersetzung wird in Abhängigkeit der Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 eine Soll-Position des Lenkungsstellelements 14 ermittelt und insbesondere der Reglereinheit 52 zur Regelung der Position des Lenkungsstellelements 14 zugeführt.
Bei der der Ermittlung der Soll-Position des Lenkungsstellelements 14 wird dabei wenigstens ein lenkrichtungsabhängiger Korrekturfaktor berücksichtigt, welcher im vorliegenden Fall für die erste Lenkrichtung 24 einen festen ersten Wert und für die zweite Lenkrichtung 26 einen, von dem ersten Wert abweichenden, festen zweiten Wert aufweist. Der erste Wert ergibt sich dabei aus einem Verhältnis zwischen einer maximalen Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 in die erste Lenkrichtung 24 ohne Anpassung der Lenkübersetzung und der Hälfte einer Gesamtauslenkung des Lenkeingabeelements 12 in beide Lenkrichtungen 24, 26. Der zweite Wert wird auf eine zu dem ersten Wert analoge Weise ermittelt. Der zweite Wert ergibt sich somit aus einem Verhältnis zwischen einer maximalen Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 in die zweite Lenkrichtung 26 ohne Anpassung der Lenkübersetzung und der Hälfte der Gesamtauslenkung des Lenkeingabeelements 12 in beide Lenkrichtungen 24, 26.
Zudem kann bei der Ermittlung der Soll-Position des Lenkungsstellelements 14 der, insbesondere herstellungsbedingte und/oder fertigungsbedingte, Versatz 28 zwischen dem Zentrum 30 des Lenkungsstellelements 14 und der Mittelstellung 32 berücksichtigt werden.
Ferner kann bei der Ermittlung der Soll-Position des Lenkungsstellelements 14 eine Stellerübersetzung des Lenksystems 10, insbesondere zwischen dem Lenkungsstellelement 14 und dem Lenkaktuator 34 berücksichtigt werden. Im vorliegenden Fall ist die Stellerübersetzung dabei fest und entspricht insbesondere einer Mechanikübersetzung des Radlenkwinkelstellers 48. Alternativ kann eine Stellerübersetzung jedoch auch variabel sein und vorteilhaft je nach Fahrsituation automatisch oder manuell, beispielsweise mittels eines Schalters, angepasst werden.
Im vorliegenden Fall ergibt sich die Soll-Position des Lenkungsstellelements 14 somit beispielhaft anhand des folgenden Zusammenhangs: $L = L W \cdot X + O f f s e t \cdot j = {\begin{matrix} L W \cdot x 1 + O f f s e t \cdot j & f \ddot{u} r & L W > 0 \\ L W \cdot x 2 + O f f s e t \cdot j & f \ddot{u} r & L W \leq 0 \end{matrix}$
Dabei beschreibt L die Soll-Position des Lenkungsstellelements 14, LW die Auslenkung des Lenkeingabeelements 12, X den lenkrichtungsabhängigen Korrekturfaktor, x1 den ersten Wert des lenkrichtungsabhängigen Korrekturfaktors, x2 den zweiten Wert des lenkrichtungsabhängigen Korrekturfaktors, Offset den Versatz 28 zwischen dem Zentrum 30 des Lenkungsstellelements 14 und der Mittelstellung 32 und j die Stellerübersetzung.

Rein beispielhaft ergibt sich somit mit folgenden Werten

- Versatz:	Offset = 15° (= 2,66mm)
- Soll-Endanschlag:	LW = ±450° (= ±80mm)
- Korrekturfaktor:	x1 = (-450°+15°)/-450° = 435/450
	x2 = (450°+15°)/450° = 465/450
- Stellerübersetzung:	j = 80mm/450°

für die Geradeausfahrt:

L W = 0

L = 0 \cdot 465 / 450 + 15 ° \cdot 80 mm/ 450 ° = 2,67 mm

und für die Endanschlagspositionen:

L W = 450 ° bzw . 80 mm

L = 80 mm \cdot 435 / 450 + 15 ° \cdot 80 mm/ 450 ° = 80 mm

L W = - 450 ° bzw . - 80 mm

L = - 80 mm \cdot 465 / 450 + 15 ° \cdot 80 mm/ 450 ° = - 80 mm

Hierdurch sind eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements 12, im vorliegenden Beispiel insbesondere in Form eines maximalen Lenkwinkels, in die erste Lenkrichtung 24, bei welcher das Lenkungsstellelement 14 den ersten Endanschlag 16 erreicht, und eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements 12, im vorliegenden Beispiel insbesondere in Form eines maximalen Lenkwinkels, in eine zweite Lenkrichtung 26, bei welcher das Lenkungsstellelement 14 den zweiten Endanschlag 20 erreicht, zumindest im Wesentlichen identisch.
3 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zum Betrieb des Lenksystems 10.
In einem ersten Verfahrensschritt 60 wird zur Anpassung der Lenkübersetzung in Abhängigkeit einer Auslenkung des Lenkeingabeelements 12 eine Soll-Position des Lenkungsstellelements 14 ermittelt, vorteilhaft unter Berücksichtigung des lenkrichtungsabhängigen Korrekturfaktors, des Versatzes 28 zwischen dem Zentrum 30 des Lenkungsstellelements 14 und der Mittelstellung 32 und/oder der Stellerübersetzung.
In einem darauffolgenden zweiten Verfahrensschritt 62 kann die Soll-Position dann der Reglereinheit 52 zugeführt werden, welche zur Bewegung und/oder Verstellung des Lenkungsstellelements 14 mit dem Lenkaktuator 34 zusammenwirkt.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 3 soll dabei insbesondere lediglich beispielhaft ein Verfahren zum Betrieb des Lenksystems 10 beschreiben. insbesondere können einzelne Verfahrensschritte auch variieren oder zusätzliche Verfahrensschritte hinzukommen, wie beispielsweise eine zusätzliche Geradeauslaufkorrektu r.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems (10), insbesondere eines Steer-by-Wire-Lenksystems, wobei das Lenksystem (10) wenigstens ein Lenkeingabeelement (12), wenigstens ein mit dem Lenkeingabeelement (12) wirkverbundenes Lenkungsstellelement (14), zumindest einen ersten Endanschlag (16) zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements (14) in eine erste Bewegungsrichtung (18) und zumindest einen zweiten Endanschlag (20) zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements (14) in eine zweite Bewegungsrichtung (22) umfasst, und wobei eine Lenkübersetzung zwischen dem Lenkeingabeelement (12) und dem Lenkungsstellelement (14) derart angepasst wird, dass eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements (12) in eine erste Lenkrichtung (24), bei welcher das Lenkungsstellelement (14) den ersten Endanschlag (16) erreicht, und eine maximale Auslenkung des Lenkeingabeelements (12) in eine zweite Lenkrichtung (26), bei welcher das Lenkungsstellelement (14) den zweiten Endanschlag (20) erreicht, zumindest im Wesentlichen identisch sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Lenkübersetzung in Abhängigkeit einer Auslenkung des Lenkeingabeelements (12) eine Soll-Position des Lenkungsstellelements (14) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Soll-Position des Lenkungsstellelements (14) wenigstens ein lenkrichtungsabhängiger Korrekturfaktor berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor für die erste Lenkrichtung (24) einen festen ersten Wert und für die zweite Lenkrichtung (26) einen festen zweiten Wert aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor für die erste Lenkrichtung (24) einen ersten Wert aufweist, welcher aus einem Verhältnis zwischen einer maximalen Auslenkung des Lenkeingabeelements (12) in die erste Lenkrichtung (24) ohne Anpassung der Lenkübersetzung und der Hälfte einer Gesamtauslenkung des Lenkeingabeelements (12) in beide Lenkrichtungen (24, 26) ermittelt wird, und für die zweite Lenkrichtung (26) einen zweiten Wert aufweist, welcher aus einem Verhältnis zwischen einer maximalen Auslenkung des Lenkeingabeelements (12) in die zweite Lenkrichtung (26) ohne Anpassung der Lenkübersetzung und der Hälfte der Gesamtauslenkung des Lenkeingabeelements (12) in beide Lenkrichtungen (24, 26) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Soll-Position des Lenkungsstellelements (14) wenigstens ein, insbesondere herstellungsbedingter und/oder fertigungsbedingter, Versatz (28) zwischen einem Zentrum (30) des Lenkungsstellelements (14) und einer Mittelstellung (32) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Soll-Position des Lenkungsstellelements (14) wenigstens eine Stellerübersetzung des Lenksystems (10), insbesondere zwischen dem Lenkungsstellelement (14) und einem Lenkaktuator (34) zur Verstellung des Lenkungsstellelements (14), berücksichtigt wird.
Steuergerät (36) mit zumindest einer Recheneinheit (38) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Lenksystem (10), insbesondere Steer-by-Wire-Lenksystem, mit wenigstens einem Lenkeingabeelement (12), mit wenigstens einem mit dem Lenkeingabeelement (12) wirkverbundenen Lenkungsstellelement (14), mit zumindest einem ersten Endanschlag (16) zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements (14) in eine erste Bewegungsrichtung (18), mit zumindest einem zweiten Endanschlag (20) zur mechanischen Begrenzung einer Bewegung des Lenkungsstellelements (14) in eine zweite Bewegungsrichtung (22) und mit einer Recheneinheit (38) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Fahrzeug (40) mit einem Lenksystem (10) nach Anspruch 9.