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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz der Bauteile einer Steer-by-wire-Lenkung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zum Ausführen des Verfahrens, ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln sowie eine Steer-by-wire-Lenkung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen.
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Die
DE 10 2018 208 199 A1 offenbart einen Aktuator mit einem Spindelantrieb einer Steer-by-wire-Lenkung für ein Kraftfahrzeug. Der Spindelantrieb umfasst eine Spindel mit einem Spindelgewinde sowie eine ortsfest gelagerte und drehend angetriebene Spindelmutter mit einem Muttergewinde. Dabei sind das Spindelgewinde und das Muttergewinde als Bewegungsgewinde mit Selbsthemmung zur ausschließlich axialen Verlagerung der Spindel gegenüber der ortsfest im Aktuator gelagerten Spindelmutter ausgebildet. Das Spindelgewinde und das Muttergewinde sind in Längsrichtung der Spindel mittels eines Gewinderings gegeneinander verspannt und die Flanken von Spindel und Spindelmutter berühren einander permanent. Durch die Selbsthemmung und die Verspannung und vor allem durch auf die Spindel wirkende Seitenkräfte aus dem Fahrwerk des Kraftfahrzeugs ergibt sich eine hohe Reibung. Der Schmierstoff wirkt dieser Reibung entgegen, jedoch bewirkt im Betrieb der Steer-by-wire-Lenkung eine andauernd hohe Last eine starke Erwärmung des Spindelantriebes und der umliegenden Bauteile und des Schmierstoffes. Mechanische und elektrische Bauteile werden dadurch belastet und der Schmierstoff kann seine tribologischen Eigenschaften verlieren, welches sich negativ auf die Lebensdauer der Steer-by-wire-Lenkung auswirken kann.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die thermische Belastung der Steer-by-wire-Lenkung in einen unkritischen Bereich zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. Weitere Aspekte der Erfindung werden mit einem Steuergerät zum Ausführen eines Verfahrens, einem Computerprogramm mit Programmcodemitteln sowie einer Steer-by-wire-Lenkung angegeben.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz der Bauteile einer Steer-by-wire-Lenkung, wobei die Steer-by-wire-Lenkung einen Spindelantrieb mit Selbsthemmung aufweist. Die Spindel wird mittels eines Drehantriebs einer ortsfest gelagerten Spindelmutter linear verlagert. Der Drehantrieb ist bevorzugt als Elektromotor ausgebildet und treibt die Spindelmutter entweder unmittelbar mittels eines Hohlrotor-Elektromotors oder in einer bevorzugten Variante mittels eines Getriebes, bevorzugt eines Zahnriemengetriebes an. Der Elektromotor ist dabei koaxial zur gemeinsamen Längsachse der Spindel und der Spindelmutter angeordnet. Wird die Spindelmutter in die eine oder andere Richtung gedreht, so wird die Spindel, welche permanent in Eingriff mit der Spindelmutter ist, linear in die eine oder andere Richtung entlang ihrer Längsachse verlagert. Das Bewegungsgewindes ist bevorzugt als Trapezgewinde ausgebildet. Vorzugsweise wird ein metrisches ISO-Trapezgewinde gemäß DIN 103 verwendet. Dieses Gewinde kann selbsthemmend ausgeführt sein und weist im Gegensatz zu einem Kugelumlaufgewinde eine hohe Reibung auf.
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Die Lenkung eines Kraftfahrzeuges muss radführend ausgebildet sein. Die Räder einer gelenkten Achse müssen den eingestellten Radwinkel beibehalten, damit das Fahrzeug die vorgegebene Trajektorie, zum Beispiel Geradeausfahrt oder eine Kurvenfahrt beibehalten kann. Die Lenkung verändert also nicht nur den Radwinkel sondern sie sorgt auch dafür, dass dieser beibehalten wird. Bei einem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere bei der Kurvenfahrt hohe Seitenkräfte, welche auf die Räder wirken. Diese Seitenkräfte wirken auf die Spindel der Steer-by-wire-Lenkung, weil diese mittelbar über ein Lenkgestänge oder unmittelbar mit einem Radträger verbunden sind, an welchem ein Rad drehbar gelagert ist. Mit zunehmender Geschwindigkeit und in Abhängigkeit vom Kurvenradius erhöhen sich die Seitenkräfte. Höhere Seitenkräfte bedingen höhere Stellkräfte in der steer-by-wire-Lenkung, welche einer Erhöhung der Reibung in dem Spindelantrieb bedeuten. Aber auch bei sehr langsamer Fahrt ergeben sich somit hohe und erst recht bei Stillstand ergeben sich sogar höchste Stellkräfte. Dieses liegt darin begründet, dass sich eine auf jeden Reifen wirkende Normalkraft ergibt - bedingt durch die Masse des Fahrzeuges verteilt sich die Gewichtskraft etwa gleichmäßig auf die Anzahl der Reifen. Der Reifen steht mit seiner Kontaktfläche auf der Fahrbahn. Um den Reifen zu lenken muss dieser um seine Hochachse gedreht werden. Dieses wird durch die Lenkung vorgenommen, welche auf den Radträger wirkt. Es muss demnach ein Drehmoment wirken, welches so groß ist, dass die Reibung und die wirkende Normalkraft des Reifens gegenüber der Fahrbahn überwunden wird. Die Spindel drückt bei der Lenkbewegung gegen den Radträger, um diesen mit dem Rad um die Hochachse des Rades zu lenken. Es erhöht sich dadurch die Reibung im Bewegungsgewinde des Spindelantriebs. Die Wirkung ist somit wie durch die auf die Spindel wirkende Seitenkraft, wobei die Kräfte bei Stillstand des Fahrzeug bzw. Reifen am größten sind.
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Die hohen Kräfte auf die Spindel erhöhen somit die Reibung in dem Bewegungsgewinde des Spindelantriebs der Steer-by-wire-Lenkung. Die Reibung erzeugt Wärme in dem Bewegungsgewinde. Besonders bei großen Lenkwinkeln, bspw. beim Parkieren des Fahrzeugs, sind längere lineare Verlagerungen, mit anderen Worten Stellwege der Spindel erforderlich. Somit ist der Wärmeintrag bei großen Stellwegen noch größer als bei kleinen Stellwegen. Der Wärmeeintrag kann über einen längeren Zeitraum so groß werden, dass der Schmierstoff so stark erhitzt, dass die tribologischen Eigenschaften versagen. Ggfs. kann sogar der Schmierstoff dessen Siedepunkt erreichen oder überschreiten und der Schmierstoff versagt. Ohne Schmierstoff können die Flanken der Gewinde des Spindelantriebs sich stark abnutzen und es kann zum vorzeitigen Versagen des Spindelantriebs kommen. Auch können weitere mechanische oder auch elektrische Bauteile stark erhitzen und ebenfalls geschädigt werden.
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Für einen Spindelantrieb und letztlich für die Steer-by-wire-Lenkung wird bei dessen Konstruktion und Auslegung für deren Betrieb eine thermische Maximallast festgelegt. Diese liegt bei bspw. 140 Grad Celsius für einen gewissen Zeitraum. Um zu vermeiden, dass die zuvor genannten Wärmeeinträge eine Überschreitung der thermischen Maximallast bedeuten, könnten in der Steer-by-wire-Lenkung Sensoren zur Erfassung der vorliegenden Temperatur genutzt werden. Die tatsächliche thermische Last in dem Bewegungsgewindes ist sensorisch jedoch schwer messbar bzw. erfassbar, weil die Spindelmutter rotiert und die Spindel sich dadurch linear bewegt. Eine Messung direkt an den Reibpartnern ist somit nahezu unmöglich. Sensoren bzw. eine Sensorik im Gehäuse bedingen, dass diese auch elektrisch mit einer aus Werteeinheit verbunden werden müssen. Hierdurch ergeben sich zusätzliche Kosten bei der Herstellung der Steer-by-wire-Lenkung.
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Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass sich die thermische Maximallast sehr gut durch Abschätzen ermitteln lässt. Nach einem ersten Aspekt der Erfindung lässt sich zur Abschätzung einer thermischen Maximallast in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit die lineare Verlagerung der Spindel gegenüber der Spindelmutter nach der Zeit fortwährend aufsummieren. Dabei wird die lineare Verlagerung, auch Verfahrweg genannt, über die Zeit fortwährend integriert. Dieses lässt sich auf einfache Weise durch die Integralbildung des Verfahrweges nach der Zeit vornehmen. Dabei wird so lange aufsummiert, bis ein erster Schwellwert erreicht ist. Es wird mit anderen Worten ein Temperaturintegral gebildet. Unter der Annahme der Zusammenhänge zwischen dem zurückgelegten Stellhub und der durch die lineare Verlagerung, eingebrachten Wärmemenge lässt sich so der voraussichtliche Temperaturverlauf sehr genau anhand des zurückgelegten Stellwegs ermitteln. In Kenntnis der Werkstoffe des Bewegungsgewindes und deren Reibwerte, sowie der maximal zu erwartenden Kräfte, welche auf die Spindel wirken, als auch der bekannten maximalen Verlagerung der Spindel wird dieser erste Schwellwert für die jeweilige Steer-by-wire-Lenkung festgelegt. Der Schwellwert ist somit eine Größe, welche die anzunehmende thermische Maximallast darstellt. Während der Integralbildung wird fortwährend ein Vergleich mit dem Schwellwert vorgenommen. Bei Erreichen des Schwellwertes wird eine Reduzierung des Betriebes des Spindelantriebs und somit der Steer-by-wire-Lenkung vorgenommen, welche noch näher erläutert wird.
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Bevorzugt wird während der Verlagerung zyklisch ein Abklingwert, auch Kühlwert genannt, von dem jeweils aktuellen Wert des Temperaturintegrals subtrahiert. Der Abklingwert ist insbesondere unabhängig von der Fahrsituationen, welche somit nicht berücksichtigt wird. Der Abklingwert wird vorzugsweise in Intervallen von 20-60 ms, bevorzugt jeweils jede 40 ms von dem Wert des Temperaturintegrals subtrahiert. Es wird damit eine natürliche Abkühlung des Spindelantriebes bzw. der Steer-by-wire-Lenkung nach einer gewissen Zeit berücksichtigt. Dieses liegt physikalisch darin begründet, dass die Abkühlung aufgrund von Konvektion und besonders bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten schneller erfolgt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei Erreichen des Schwellwertes die weitere Verlagerung der Spindel eingeschränkt und/oder das Antriebsmoment der Spindelmutter zumindest temporär reduziert. Insbesondere wird das Antriebsmoment auf nahezu 0 Nm, bevorzugt null Newtonmeter abgesenkt, um eine weitere thermische Belastung des Spindelantriebs zu reduzieren. Die eingeschränkte Verlagerung kann eine Reduzierung des Verfahrweges bedeuten. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Winkelgeschwindigkeit der Spindelmutter angepasst werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird nach Erreichen des ersten Schwellwertes bei eingeschränktem Verlagern der Spindel fortwährend der Abklingwert von dem Temperaturintegral subtrahiert. Es wird bei Erreichen eines zweiten Schwellwertes die eingeschränkte Verlagerung deaktiviert. Der zweite Schwellwert kann auch als Reaktivierungsschwelle bezeichnet werden. Es wird hierbei berücksichtigt, dass nach einer gewissen Zeit des eingeschränkten Betriebes der Steer-by-wire-Lenkung eine Abkühlung soweit erfolgt ist, dass wieder zum uneingeschränkten Betrieb der Steer-by-wire-Lenkung zurückgekehrt werden kann. Es kann die Spindel nach Erreichen der Reaktivierungsschwelle wieder mit maximalem Stellhub s verlagert werden.
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Der Unterschied zwischen einem eingeschränkten und uneingeschränkten Betrieb der Steer-by-wire-Lenkung kann sich in starken Leistungsunterschieden bemerkbar machen. Dieses würde vom Fahrer bzw. den Insassen als sprunghafte Lenkbewegungen bemerkt, was nicht erwünscht ist. Bevorzugt erfolgt daher die Änderung von der eingeschränkten auf die uneingeschränkte Verlagerung der Spindel graduell, sodass keine sprunghaften, mit anderen Worten schlagartigen Lenkbewegungen entstehen. Die Steer-by-wire-Lenkung wird für das jeweilige Fahrzeug derart ausgelegt, dass sowohl der Fahrer als auch die Insassen im Allgemeinen keinen Unterschied bezüglich einer eingeschränkten oder uneingeschränkten Leistung der Steer-by-wire-Lenkung bemerken. Unter einer graduellen Änderung ist mit anderen Worten eine allmähliche Änderung zu verstehen.
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Bei der erfindungsgemäßen Abschätzung der thermischen Maximallast handelt es sich um eine Sicherheitseinrichtung, die mit Blick auf die für Lenkungen bei Fahrzeugen vorliegenden Sicherheitsanforderungen und für die Langlebigkeit der Steer-by-wire-Lenkung vorteilhaft eingesetzt werden kann. Es handelt sich um eine kostengünstige Lösung, welche bevorzugt auf dem vorhandenen Steuergerät der Steer-by-wire-Lenkung als Sicherheitsfunktionen abläuft.
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Es wurde oben bereits gesagt, dass das Verfahren in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit geht einher mit der Rotation der Räder. Wie oben ebenfalls bereits gesagt ändert sich in Abhängigkeit von der Drehbewegung (Rotation) der Räder das Drehmoment, welches zur Drehung der Räder um die Hochachse überwunden werden muss. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass zur Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorteilhaft Bereiche unterschiedlicher Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt werden können. Es muss somit nicht jede aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt werden, sondern es ist ausreichend die Fahrzeuggeschwindigkeit in bestimmten Bereichen oder mit anderen Worten Bandbreiten zu berücksichtigen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden somit zur Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit mehrere Bereiche unterschiedlicher Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt, wobei einer oder mehrere Bereiche bei der Bildung des Temperaturintegrals (Aufsummierung der linearen Verlagerung der Spindel gegenüber der Spindelmutter nach der Zeit) berücksichtigt werden können.
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Es wird ein erster Bereich festgelegt, welcher den Fahrzeugstillstand kennzeichnet (Geschwindigkeit = 0 km/h), in welchem die Aufsummierung die lineare Verlagerung der Spindel gegenüber der Spindelmutter nach der Zeit fortwährend erfolgt. Wie oben bereits gesagt sind bei Fahrzeugstillstand höchste Stellkräfte erforderlich. Mit anderen Worten erfolgt hier der höchste Wärmeeintrag in den Spindelantrieb. Die Bildung des Temperaturintegrals in vollem Umfang ist somit bei Fahrzeugstillstand zur Ermittlung der Bestimmung der maximalen thermischen Belastung sinnvoll.
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Des Weiteren wird ein zweiter Bereich festgelegt, welcher mittlere Geschwindigkeiten von etwa 10 bis 50 km/h berücksichtigt, wobei für diesen Bereich ein Koeffizient gebildet wird, sodass die Aufsummierung reduziert erfolgt. Die Bildung des Koeffizienten basiert z.B. auf empirischer Ermittlung. Es handelt sich hierbei um einen mittleren Bereich, bei dem die Reifenaufstandskräfte noch sinnvoll zu berücksichtigen sind, weil sich dadurch zwar geringere Stellkräfte als bei dem Fahrzeugstillstand ergeben. Jedoch ist durch die Stellkräfte noch ein erhöhter Wärmeeintrag in den Spindelantrieb zu erwarten.
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Zudem wird ein dritter Bereich festgelegt, welcher hohe Geschwindigkeiten von größer 50 km/h berücksichtigt, wobei in diesem Bereich keine Aufsummierung vorgenommen wird. Bei hohen Geschwindigkeiten ist das aufzuwendende Drehmoment zur Lenkung der Räder vergleichsweise gering bis kaum vorhanden. Zudem ist die lineare Verlängerung bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten ebenfalls sehr gering. Das liegt darin begründet, dass zum Beispiel bei einem Überholvorgang bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h Änderungen der Radlenkwinkel unter 1° im Bereich von wenigen Minuten ausreichend sind.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Steuergerät zum Ausführen eines Verfahrens vorgesehen. Dieses Steuergerät ist bevorzugt Teil der Steer-by-wire-Lenkung. Das Steuergerät kann in der Steer-by-wire-Lenkung in dessen Gehäuse integriert sein. Jedenfalls ist das Steuergerät bevorzugt der Steer-by-wire-Lenkung direkt zugeordnet.
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Ein weiteren Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren wie oben angegeben auszuführen, wenn das Programm auf einem Computer, insbesondere auf dem vorgenannten Steuergerät ausgeführt wird.
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Schließlich betrifft die Erfindung eine Steer-by-wire-Lenkung, welche vorzugsweise als Hinterachslenkung ausgebildet und mit einem Steuergerät wie vorgenannt ausgestattet ist, welches ein Verfahren wie vorgenannt ausführen kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine Steer-by-wire-Lenkung nach dem bekannten Stand der Technik und
- 2 ein Schaubild gem. des erfindungsgemäßen Verfahrens
- 3 eine weiteres Schaubild des erfindungsgemäßen Verfahrens
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Steer-by-wire-Lenkung 20, der für die Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird. Die Steer-by-wire-Lenkung 20 weist einen Spindelantrieb 21 auf, welcher eine Spindel 22, eine Spindelmutter 23, Lager 24 sowie eine Riemenscheibe 25 umfasst, welche über einen Riemen 26 von einem Elektromotor 27 antreibbar ist. Die Ansteuerung des Elektromotors 27 erfolgt mittels eines Steuergerätes SG, welches an diesem angeordnet ist. Durch Drehen der ortsfest gelagerten Spindelmutter 23 wird die Spindel 22 axial verschoben. Die lineare Verlagerung s ist durch einen Doppelpfeil angedeutet. Durch die lineare Verlagerung s ergibt sich für die Spindel 22 ein Stellhub s, auch Verfahrweg genannt. Die Spindel 22 kann von ihrem linken Endanschlag bis zu ihrem rechten Endanschlag verstellt werden. Das entspricht dem maximalen Stellhub bzw. der maximalen linearen Verlagerung. Die Spindel 22 ist in Figur in ihrer Mittenstellung gezeigt. Dieses entspricht einem Radlenkwinkel von 0°, welches der Geradeausfahrt entspricht. Die Spindel 22 weist eine nicht gezeigte Verdrehsicherung auf, so dass sich diese durch die Drehung der Spindelmutter 32 nicht mitdrehen kann. Der Aktuator 20 weist ein Gehäuse 28 auf, welches über ein erstes Gelenk 29 am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Die Spindel 22 ist an einem ihrer beiden Enden mit einem Aufschraubzapfen 30 fest verbunden, welcher gegenüber dem Gehäuse 28 axial gleitend geführt und an seinem äußeren, aus dem Gehäuse 28 herausragenden Ende mit einem zweiten Gelenk 31 verbunden ist. Der Aktuator 20 ist über das zweite Gelenk 31 mit einem nicht dargestellten Lenkgestänge, vorzugsweise einem Spurlenker einer Hinterachse mittelbar oder unmittelbar mit einem Radträger eines Kraftfahrzeuges verbunden und kann somit die Lenkung eines Hinterrades bewirken, wobei die fahrzeugseitig Abstützung über das erste Gelenk 29 erfolgt.
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2 zeigt ein Koordinatensystem, in welchem die lineare Verlagerung bzw. der Stellhub s an der Ordinate gegenüber der Zeit t an der Abszisse aufgetragen ist. Grundsätzlich können mittels einer Lenkung die Räder eines Fahrzeugs nach links und nach rechts für die entsprechend gewünschte Lenkbewegung gelenkt werden. Dieses erfordert durch die Steer-by-wire-Lenkung 20 bzw. dessen Aktuator einen Stellhub nach links bzw. nach rechts. Für die Darstellung gemäß der 2 und 3 bedeutet der Stellhub in den positiven Bereich eine Lenkbewegung nach links und in den negativen Bereich der Ordinate einen Stellhub nach rechts. Auf der Ordinate sind Maximalwerte s_max(+), s_max (-) eingetragen und entsprechen dem maximalen Stellhub s nach links bzw. nach rechts. Dieses entspricht einer linearen Verlagerung der Spindel 22 in den linken bzw. rechten Endanschlag der Steer-by-wire-Lenkung 20. Des Weiteren sind an der Ordinate ein erster Schwellwert T_max sowie ein zweiter Schwellwert T_reactiv eingetragen. Durch die linear ansteigend dargestellte Linie wird ein Temperaturintegral T_int dargestellt. Es ist erkennbar, dass der Stellhub s bzw. die lineare Verlagerung der Spindel mit der hier maximal dargestellten Lenkbewegung bzw. des Stellhubs s_max(+), s_max(-) nach der Zeit t zu einem Temperaturintegral T_int aufsummiert wird, bis der erste Schwellwert T_max erreicht ist. Verdeutlicht ist dieses mit dem Abszissenwert Zeitpunkt t_safe_s. Dieses bedeutet, dass die thermische Maximallast für den Spindelantrieb 21 bzw. die Steer-by-wire-Lenkung 20 durch die bisherige Lenkbewegung in dieser Zeit erreicht ist. Mit anderen Worten ist nach dieser Zeit in Abhängigkeit von dem erfolgten Stellhub s und der Fahrzeuggeschwindigkeit ein Wärmeeintrag durch die Reibung und Belastung im Spindelantrieb erfolgt. Ist der erste Schwellwert T_max erreicht, so wird zu diesem Zeitpunkt t_safe_s eine Schutzfunktion aktiviert. Mit der geschweiften Klammer ist verdeutlichend dargestellt, dass nach Aktivierung der Schutzfunktion die Steer-by-wire-Lenkung 20 mit einem eingeschränkten Stellhub s_red betrieben wird. Beim eingeschränkten Stellhub s_red ist der Stellhub s deutlich verringert. Es wird zudem unabhängig von der Fahrsituation von dem Temperaturintegral T_int fortwährend ein Abklingwert T_fade abgezogen. Dieses ist hier deutlich lediglich in dem Zeitraum des eingeschränkten Stellhubs s_red zu erkennen. Der Abklingwert T_safe wird jedoch zyklisch fortwährend von dem Temperaturintegral T_int abgezogen. Die Aufsummierung ist jedoch derart dominant, dass in der zeichnerischen Darstellung dieses während der Aufsummierung nicht erkennbar ist. Die Subtraktion des Abklingwertes T_safe entspricht dem natürlichen Abkühlverhalten des Spindelantriebes beim Betrieb der Steer-by-wire-Lenkung 20. Diese ist sinnvoll und eine realistische Abbildung der tatsächlichen Vorgänge in der Steer-by-wire-Lenkung 20, da zwischen Lenkbewegungen immer wieder kleine Lenkpausen vorliegen in denen nicht gelenkt wird. Die Begründung liegt darin, dass die kontinuierliche Kühlung der steer-by-wire Lenkung hauptsächlich über Konvektion erfolgt.
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3 zeigt ein ähnliches Koordinatensystem wie 2. Es stellt den zeitlichen Ablauf nach Erreichen des ersten Schwellwertes T_max und der Aktivierung der Schutzfunktion zum Zeitpunkt t_safe_s dar. Die Steer-by-wire-Lenkung 20 wird mit eingeschränktem Stellhub s_red betrieben. Es ist erkennbar, dass der Stellhub s deutlich verringert ist. Die thermische Belastung in dem Spindelantrieb 21 nimmt deutlich ab, welches durch ein fallendes Temperaturintegral T_int dargestellt ist. Der Abklingwert bzw. dessen Subtraktion ist durch den eingeschränkten Stellhub s dominant, so dass eine gewisse Aufsummierung weniger bedeutend ins Gewicht fällt. Quasi überwiegt der Abklingwert T_fade, welches dem Abnehmen der Temperatur im Spindelantrieb 21 reell entspricht. Erreicht das Temperaturintegral T_int einen zweiten Schwellwert T_reactiv so wird die Schutzfunktion zum Zeitpunkt t_safe_e deaktiviert. Die Steer-by-wire-Lenkung 20 kann sodann mit dem normalen Stellhub s weiter betrieben werden (uneingeschränkter Betrieb) und es erfolgt weiter die Aufsummierung des Temperaturintegrals T_int des Stellhubes s nach der Zeit t.
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Es hat sich gezeigt, dass durch diese Funktionalität eine sehr gute Bewertung der thermischen Maximallast auch ohne Temperatursensorik möglich ist. In vorteilhafter Weise kann daher auf eine separat in dem Spindeltrieb vorhandene direkte sensorische Erfassung der Temperatur verzichtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Steer-by-wire-Lenkung
- 21
- Spindelantrieb
- 22
- Spindel
- 23
- Spindelmutter
- 24
- Lager
- 25
- Riemenscheibe
- 26
- Riemen
- 27
- Elektromotor
- 28
- Gehäuse
- 29
- erstes Gelenk
- 30
- Aufschraubzapfen
- 31
- zweites Gelenk
- SG
- Steuergerät
- v_veh
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- T_int
- Temperaturintegral
- T_max
- (erster) Schwellwert
- t_safe_s
- Zeitpunkt Aktivierung Schutzfunktion
- t_safe_e
- Zeitpunkt Deaktivierung Schutzfunktion
- T_fade
- Abklingwert
- T_reactiv
- (zweiter) Schwellwert
- t
- Zeit (der Verlagerung der Spindel)
- s
- Stellhub, lineare Verlagerung
- s_max
- maximaler Stellhub
- s_red
- eingeschränkter Stellhub
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018208199 A1 [0002]
