DE102022209671A1

DE102022209671A1 - Verfahren zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eines Fahrzeugs durch Änderung einer Spur des Fahrzeugrads

Info

Publication number: DE102022209671A1
Application number: DE102022209671.1A
Authority: DE
Inventors: Joerg Strecker; Roland GREUL
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-03-21
Also published as: WO2024056665A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads (10, 12) eines Fahrzeugs (14), wobei das Fahrzeug (14) ein Lenksystem (16) mit zumindest einem Radlenkwinkelsteller (18, 20) zur Änderung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads (10, 12) und eine Fahrzeugsensorik (22) zur Fahrsituationserkennung umfasst, und wobei zur Anpassung des Radlenkwinkels eine Spur des Fahrzeugrads (10, 12) dynamisch an eine aktuelle Fahrsituation angepasst wird.
Es wird vorgeschlagen, dass in Abhängigkeit eines Zielwerts für die Spur des Fahrzeugrads und einer mit der aktuellen Fahrsituation korrelierten mechanischen Spuränderung des Fahrzeugrads ein fahrsituationsabhängiger Anpassungswert ermittelt wird und, dass der Radlenkwinkelsteller (18, 20) zur dynamischen Anpassung der Spur des Fahrzeugrads (10, 12) unter Verwendung des Anpassungswerts derart angesteuert wird, dass die Spur des Fahrzeugrads (10, 12) auf den Zielwert eingestellt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung eine Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Recheneinheit.
Für Fahrzeuge und insbesondere deren Fahrwerke müssen hinsichtlich kinematischer und elastokinematischer Eigenschaften grundsätzlich hersteller- bzw. fahrzeugspezifische Spezifikationen berücksichtigt werden, wobei neben der grundsätzlichen Auslegung auch generelle Komfort- und Sicherheitsaspekte eine Rolle spielen. In diesem Zusammenhang werden radindividuelle mechanische Vorspuränderungen für viele Szenarien entwickelt, wie beispielsweise zum Abbremsen, für eine Kurvenfahrt, für eine einseitige Hindernisüberfahrt und/oder im Hinblick auf eine Beladung des Fahrzeugs. Ein entsprechend ausgebildetes Lenksystem bietet die Möglichkeit diese Spuränderungsspezifikationen unabhängig von der mechanischen Auslegung des Fahrzeugs bzw. des Fahrwerks zu erfüllen.
Ferner ist aus der DE 10 2017 221 379 A1 ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs bekannt, wobei das Fahrzeug ein Lenksystem mit zumindest einem Radlenkwinkelsteller zur Änderung eines Radlenkwinkels des Fahrzeugrads umfasst, und wobei eine Vorspur des Fahrzeugrads dynamisch an eine aktuelle Fahrsituation angepasst wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eines Fahrzeugs mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Adaptivität und/oder Variabilität bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 8 und 9 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, insbesondere einem computerimplementierten Verfahren, zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eines Fahrzeugs, insbesondere durch Änderung einer Spur, vorteilhaft einer Vorspur, des Fahrzeugrads, wobei das Fahrzeug ein Lenksystem mit zumindest einem Radlenkwinkelsteller zur Änderung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads und eine Fahrzeugsensorik zur Fahrsituationserkennung umfasst, und wobei zur Anpassung des Radlenkwinkels die Spur des Fahrzeugrads dynamisch an eine aktuelle Fahrsituation angepasst wird.
Es wird vorgeschlagen, dass in Abhängigkeit eines Zielwerts für die Spur des Fahrzeugrads und einer mit der aktuellen Fahrsituation korrelierten mechanischen Spuränderung des Fahrzeugrads ein fahrsituationsabhängiger Anpassungswert ermittelt wird und, dass der Radlenkwinkelsteller zur dynamischen Anpassung der Spur des Fahrzeugrads unter Verwendung des Anpassungswerts derart angesteuert wird, dass die Spur des Fahrzeugrads auf den Zielwert eingestellt wird. Der Zielwert für die Spur des Fahrzeugrads und/oder die mit der aktuellen Fahrsituation korrelierte mechanische Spuränderung des Fahrzeugrads kann bevorzugt vorab ermittelt, beispielsweise berechnet, gemessen oder aus einem Betriebsspeicher des Fahrzeugs abgerufen, werden. Die mechanische Spuränderung kann insbesondere aus einer Änderung einer Fahrzeughöhe, insbesondere durch Änderung eines Einfederwegs am Fahrzeugrad, und/oder einer auf das Fahrzeugrad und/oder den Radlenkwinkelsteller einwirkenden, externen Kraft resultieren. Vorliegend wird der Radlenkwinkelsteller demnach zur gezielten dynamischen Anpassung der Spur des Fahrzeugrads derart angesteuert, dass die Spur des Fahrzeugrads unter Berücksichtigung der mechanischen Spuränderung auf den Zielwert gestellt bzw. korrigiert wird. Dazu wird vorab der Anpassungswert, also ein Zusatzwert, zur Ansteuerung des Radlenkwinkelstellers ermittelt, welcher in Kombination mit der mechanischen Spuränderung für die jeweilige Fahrsituation zum Zielwert für die Spur des Fahrzeugrads führt. Demzufolge wird im vorliegenden Fall die mechanische Spuränderung durch eine Softwarefunktion auf den richtigen Zielwert gestellt bzw. korrigiert, sofern eine Abweichung zwischen dem Zielwert und der mechanischen Spuränderung für die jeweilige Fahrsituation existiert. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Adaptivität und/oder Variabilität verbessert und Spuränderungsspezifikationen und/oder Spuränderungswünsche unabhängig von der mechanischen Auslegung des Fahrzeugs bzw. des Fahrwerks erfüllt werden. Zudem kann in jeder Fahrsituation eine vorteilhafte Anpassung der Spur des Fahrzeugrads erreicht werden.
Vorzugsweise ist das Fahrzeug als Kraftfahrzeug ausgebildet und umfasst insbesondere das Lenksystem und die Fahrzeugsensorik, welche dazu vorgesehen ist, wenigstens eine mit einer aktuellen Fahrsituation korrelierte Sensorgröße bereitzustellen. Dazu kann die Fahrzeugsensorik wenigstens ein, insbesondere elektrisches, magnetisches und/oder optisches, Sensorelement umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrzeugsensorik die mit der aktuellen Fahrsituation korrelierte Sensorgröße anhand eines Sensormodells, anhand einer Stellgröße und/oder anhand einer Information wenigstens eines anderen Aktuators ermitteln. Ferner ist das Lenksystem bevorzugt als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet, bei welchem eine Lenkvorgabe, insbesondere eines Fahrers, vorteilhaft rein elektrisch an die Fahrzeugräder weitergeleitet wird. Das Lenksystem umfasst in diesem Fall wenigstens einen Radlenkwinkelsteller und vorteilhaft eine mechanisch von dem Radlenkwinkelsteller getrennte Bedieneinheit. Unter einer „Bedieneinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine von einem Fahrer betätigbare Eingabeeinheit zur Ansteuerung des wenigstens einen Radlenkwinkelstellers verstanden werden. Die Bedieneinheit kann insbesondere eine Lenkhandhabe, beispielsweise in Form eines Lenkrads, und vorteilhaft einen Feedback-Aktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors, zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe umfassen. Unter einem „Radlenkwinkelsteller“ soll insbesondere eine mit zumindest einem Fahrzeugrad in Wirkverbindung stehende Aktuatoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, durch Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads eine Lenkvorgabe 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 kann dabei insbesondere einer Vorderachse oder einer Hinterachse des Fahrzeugs zugeordnet sein. Darüber hinaus kann das Fahrzeug weitere Bauteile und/oder Baugruppen aufweisen, wie beispielsweise wenigstens eine, insbesondere dem Fahrzeugrad zugeordnete, Feder-Dämpfer-Einheit zur Aufnahme und Dämpfung einer von einem Untergrund auf das Fahrzeugrad einwirkenden Kraft.
Des Weiteren umfasst das Fahrzeug wenigstens eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Verfahren zur dynamischen Anpassung des Radlenkwinkels des wenigstens einen Fahrzeugrads durchzuführen. 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 Berechnungsroutine, zumindest eine Ermittlungsroutine, zumindest eine Auswerteroutine und/oder zumindest eine Anpassungsroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit des Zielwerts für die Spur des Fahrzeugrads und der mit der aktuellen Fahrsituation korrelierten mechanischen Spuränderung den fahrsituationsabhängigen Anpassungswert zu ermitteln. Zudem kann die Recheneinheit dazu vorgesehen sein, den Zielwert und die mechanische Spuränderung des Fahrzeugrads zu ermitteln. Darüber hinaus kann die Recheneinheit zur Ansteuerung des Radlenkwinkelstellers vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, den Radlenkwinkelsteller zur dynamischen Anpassung der Spur des Fahrzeugrads unter Verwendung des Anpassungswerts derart anzusteuern, dass die Spur des Fahrzeugrads auf den Zielwert eingestellt wird. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dabei in ein Steuergerät des Fahrzeugs, beispielsweise ein zentrales Fahrzeugsteuergerät, oder ein Steuergerät des Lenksystems, insbesondere in Form eines Lenkungssteuergeräts, 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.
Bevorzugt wird der Zielwert ferner in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe, vorteilhaft an der Lenkhandhabe des Lenksystems, und in Abhängigkeit wenigstens einer Sensorgröße der Fahrzeugsensorik, vorteilhaft mehrerer Sensorgrößen der Fahrzeugsensorik, ermittelt. Ferner wird die mechanische Spuränderung bevorzugt in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe, vorteilhaft an der Lenkhandhabe des Lenksystems, und in Abhängigkeit wenigstens einer Sensorgröße der Fahrzeugsensorik, vorteilhaft mehrerer Sensorgrößen der Fahrzeugsensorik, ermittelt. Der Zielwert ist in diesem Fall vorzugsweise rein gesteuert und ohne mechanische oder elektronische bzw. softwaretechnische Anpassung an die jeweilige Fahrsituation, während die mechanische Spuränderung spezifisch für die jeweilige aktuelle Fahrsituation ermittelt wird. Hierdurch kann der Zielwert und/oder die mechanische Spuränderung vorteilhaft einfach bestimmt werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung des Zielwerts und/oder der mechanischen Spuränderung ein Sensormodell verwendet wird. Das Sensormodell kann dabei eine Kombination aus mehreren Sensorelementen bzw. Sensoren und/oder ein entsprechendes Modell, beispielsweise der Fahrzeugachse, umfassen. Hierdurch kann der Zielwert und/oder die mechanische Spuränderung vorteilhaft präzise bestimmt werden.
Umfasst die Fahrzeugsensorik zur Ermittlung der mechanischen Spuränderung wenigstens einen Fahrdynamiksensor, wenigstens einen, insbesondere einer Feder-Dämpfer-Einheit des Fahrzeugs zugeordneten, Federwegsensor und/oder wenigstens einen, insbesondere dem Radlenkwinkelsteller zugeordneten, Kraftsensor, kann eine vorteilhafte Fahrsituationserkennung erreicht und die mechanische Spuränderung besonders einfach ermittelt werden. Der Fahrdynamiksensor kann dabei beispielsweise zur Erfassung einer Querbeschleunigung, einer Gierrate, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Wankwinkels und/oder einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs vorgesehen sein.
Des Weiteren kann das Lenksystem als Steer-by-Wire-Lenksystem und der Radlenkwinkelsteller als Zentralsteller ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Radlenkwinkelsteller zumindest zwei, insbesondere lenkbaren, Fahrzeugrädern zugeordnet. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass das Lenksystem als Steer-by-Wire-Lenksystem und der Radlenkwinkelsteller als Einzelradsteller ausgebildet ist. In diesem Fall kann das Lenksystem vorteilhaft mehrere Radlenkwinkelsteller umfassen, wobei jeder Radlenkwinkelsteller genau einem, insbesondere lenkbaren, Fahrzeugrad zugeordnet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte radindividuelle Spureinstellung ermöglicht werden, wobei auch Einzelereignisse, wie beispielsweise ein einseitiges Überfahren eines Hindernisses, erkannt und bei der dynamischen Anpassung der Spur des Fahrzeugrads berücksichtigt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Lenksystem zumindest einen als Einzelradsteller ausgebildeten weiteren Radlenkwinkelsteller zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines weiteren Fahrzeugrads umfasst, wobei für jedes der Fahrzeugräder ein separater, radindividueller Anpassungswert ermittelt und mittels des jeweiligen Radlenkwinkelstellers eingestellt wird. Vorliegend wird demnach in Abhängigkeit eines weiteren Zielwerts für die Spur des weiteren Fahrzeugrads und einer mit der aktuellen Fahrsituation korrelierten weiteren mechanischen Spuränderung des weiteren Fahrzeugrads ein fahrsituationsabhängiger weiterer Anpassungswert ermittelt, sodass für jedes der Fahrzeugräder ein separater, radindividueller Anpassungswert ermittelt wird, wobei der weitere Radlenkwinkelsteller zur dynamischen Anpassung der Spur des weiteren Fahrzeugrads unter Verwendung des weiteren Anpassungswerts derart angesteuert wird, dass die Spur des weiteren Fahrzeugrads auf den weiteren Zielwert eingestellt wird. Zudem kann der weitere Zielwert für die Spur des weiteren Fahrzeugrads und/oder die mit der aktuellen Fahrsituation korrelierte weitere mechanische Spuränderung des weiteren Fahrzeugrads vorab ermittelt, beispielsweise berechnet, gemessen oder aus einem Betriebsspeicher des Fahrzeugs abgerufen, werden. Bevorzugt sind der Radlenkwinkelsteller und der weitere Radlenkwinkelsteller ferner derselben Fahrzeugachse, also der Vorderachse oder der Hinterachse, des Fahrzeugs zugeordnet. Darüber hinaus wird der weitere Zielwert und/oder die weitere mechanische Spuränderung in Abhängigkeit der Lenkvorgabe, vorteilhaft an der Lenkhandhabe des Lenksystems, und in Abhängigkeit wenigstens einer weiteren Sensorgröße der Fahrzeugsensorik, vorteilhaft mehrerer weiterer Sensorgrößen der Fahrzeugsensorik, ermittelt. Grundsätzlich können der Zielwert und der weitere Zielwert und/oder die Sensorgröße und die weitere Sensorgröße auch identisch miteinander sein. Hierdurch kann eine weitere Verbesserung der radindividuellen Spureinstellung erreicht werden.
Das Verfahren zur dynamischen Anpassung des Radlenkwinkels des wenigstens einen Fahrzeugrads und das Fahrzeug sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Verfahren zur dynamischen Anpassung des Radlenkwinkels des wenigstens einen Fahrzeugrads und das Fahrzeug zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:

Fig. la-b ein Fahrzeug mit einem beispielhaft als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildeten Lenksystem in einer vereinfachten Darstellung und
2 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens einen Fahrzeugrads des Fahrzeugs.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Figuren la und 1b zeigen ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 14 mit mehreren Fahrzeugrädern 10, 12 und mit einem Lenksystem 16 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 16 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern 10, 12 auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 14 vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 16 vorliegend als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet, bei welchem eine Lenkvorgabe in zumindest einem Betriebszustand elektrisch an die Fahrzeugräder 10, 12 weitergeleitet wird.
Das Lenksystem 16 weist eine an sich bekannte Bedieneinheit 38 auf. Die Bedieneinheit 38 umfasst eine, insbesondere von einem Fahrer betätigbare, Lenkhandhabe 40, beispielsweise in Form eines Lenkrads, sowie einen, insbesondere mechanisch mit der Lenkhandhabe 40 gekoppelten, Feedback-Aktuator 42. Im vorliegenden Fall ist der Feedback-Aktuator 42 zumindest zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe 40 vorgesehen. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Joystick, als Lenkhebel und/oder als Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Ferner könnte grundsätzlich auch auf einen Feedback-Aktuator verzichtet werden. Zudem ist denkbar, auf eine Bedieneinheit vollständig zu verzichten.
Darüber hinaus weist das Lenksystem 16 wenigstens einen Radlenkwinkelsteller 18, 20 auf. Im vorliegenden Fall umfasst das Lenksystem 16 beispielhaft zwei als Einzelradsteller ausgebildete Radlenkwinkelsteller 18, 20 und folglich insbesondere eine radindividuelle Lenkung. Die Radlenkwinkelsteller 18, 20 sind zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet und können dabei insbesondere als translatorische und/oder rotatorische Steller ausgestaltet sein. Die Radlenkwinkelsteller 18, 20 sind getrennt voneinander ausgebildet und im vorliegenden Fall frei von einer mechanischen Verbindung. Die Radlenkwinkelsteller 18, 20 sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Ferner sind die Radlenkwinkelsteller 18, 20 rein elektrisch mit der Bedieneinheit 38 und folglich der Lenkhandhabe 40 verbunden. Jeder der Radlenkwinkelsteller 18, 20 weist eine Wirkverbindung mit genau einem der Fahrzeugräder 10, 12, vorliegend beispielhaft einem Vorderrad, auf. Die Radlenkwinkelsteller 18, 20 sind dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe einen jeweiligen Radlenkwinkel des entsprechenden Fahrzeugrads 10, 12 zu ändern. Dazu umfasst jeder der Radlenkwinkelsteller 18, 20 ein beispielhaft als Zahnstange ausgebildetes Lenkungsstellelement 44, 46 und einen mit dem Lenkungsstellelement 44, 46 zusammenwirkenden und als Elektromotor ausgebildeten Lenkaktuator 48, 50. Grundsätzlich könnte ein Lenksystem natürlich auch einen als Zentralsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller umfassen. Ferner kann ein Lenksystem auch wenigstens vier als Einzelradsteller ausgebildete Radlenkwinkelsteller umfassen. Prinzipiell könnte ein Lenksystem auch eine Kombination aus einem als Einzelradsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller und einem als Zentralsteller ausgebildeten Radlenkwinkelsteller umfassen. Darüber hinaus könnte insbesondere auch wenigstens ein Radlenkwinkelsteller einem als Hinterrad ausgebildeten Fahrzeugrad zugeordnet sein. Ferner könnte ein Radlenkwinkelsteller auch von einem Einzelradsteller und/oder Zentralsteller verschieden sein und insbesondere zusätzlich zu einem vorhandenen Einzelradsteller und/oder Zentralsteller verbaut werden. In diesem Fall könnte der Radlenkwinkelsteller demnach als spezieller Zusatzsteller ausgebildet sein.
Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 14 wenigstens eine Feder-Dämpfer-Einheit 32, 34. Im vorliegenden Fall umfasst das Fahrzeug 14 mehrere als Fahrwerksdämpfer ausgebildete Feder-Dämpfer-Einheiten 32, 34, wobei in 1a beispielhaft zwei der Feder-Dämpfer-Einheiten 32, 34 dargestellt und mit Bezugszeichen versehen sind. Die Feder-Dämpfer-Einheiten 32, 34 sind zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Jede der Feder-Dämpfer-Einheiten 32, 34 ist dabei in einem Bereich eines der Radlenkwinkelsteller 18. 20 angeordnet und insbesondere dem jeweiligen Fahrzeugrad 10, 12 zugeordnet. Grundsätzlich könnte ein Fahrzeug jedoch auch eine andere Anzahl an Feder-Dämpfer-Einheiten aufweisen.
Ferner umfasst das Fahrzeug 14 eine an sich bekannte Fahrzeugsensorik 22 zur Fahrsituationserkennung. Die Fahrzeugsensorik 22 ist dazu vorgesehen, wenigstens eine mit einer aktuellen Fahrsituation korrelierte Sensorgröße bereitzustellen. Dazu kann die Fahrzeugsensorik 22 wenigstens ein, insbesondere elektrisches, magnetisches und/oder optisches, Sensorelement umfassen. Vorliegend umfasst die Fahrzeugsensorik 22 beispielsweise wenigstens einen Fahrdynamiksensor 24, mehrere Federwegsensoren 26, 27, wobei jeder der Feder-Dämpfer-Einheiten 32, 34 einer der Federwegsensoren 26, 27 zugeordnet ist, und mehrere Kraftsensoren 28, 30, wobei jedem der Radlenkwinkelsteller 18, 20 einer der Kraftsensoren 28, 30 zugeordnet ist. Der Fahrdynamiksensor 24 kann beispielsweise zur Erfassung einer Querbeschleunigung, einer Gierrate, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Wankwinkels und/oder einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 14 vorgesehen sein. Die Federwegsensoren 26, 27 können zur Erfassung einer Änderung einer Fahrzeughöhe, insbesondere durch Änderung eines Einfederwegs am entsprechenden Fahrzeugrad 10, 12, vorgesehen sein. Ferner können die Kraftsensoren 28, 30 zur Erfassung einer auf die Fahrzeugräder 10, 12 und/oder die Radlenkwinkelsteller 18, 20 einwirkenden, externen Kraft, beispielsweise in Form einer Spurstangenkraft, vorgesehen sein. Zudem kann die Fahrzeugsensorik 22 die mit der aktuellen Fahrsituation korrelierte Sensorgröße alternativ oder zusätzlich auch anhand eines Sensormodells ermitteln. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, auf einen Fahrdynamiksensor, auf Federwegsensoren und/oder auf Kraftsensoren vollständig zu verzichten. Ferner könnte eine mit einer aktuellen Fahrsituation korrelierte Sensorgröße auch anhand einer Stellgröße und/oder anhand einer Information wenigstens eines anderen Aktuators ermittelt werden.
Darüber hinaus weist das Fahrzeug 14 ein Steuergerät 52 auf. Das Steuergerät 52 ist im vorliegenden Fall als Lenkungssteuergerät ausgebildet und folglich Teil des Lenksystems 16. Das Steuergerät 52 weist eine elektrische Verbindung mit der Bedieneinheit 38 auf. Das Steuergerät 52 weist ferner eine elektrische Verbindung mit den Radlenkwinkelstellern 18, 20 auf. Zudem weist das Steuergerät 52 eine elektrische Verbindung mit der Fahrzeugsensorik 22 auf. Das Steuergerät 52 ist zumindest zur Steuerung eines Betriebs des Lenksystems 16 vorgesehen.
Das Steuergerät 52 weist eine Recheneinheit 36 auf. Die Recheneinheit 36 umfasst zumindest einen Prozessor (nicht dargestellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Betriebsspeicher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 36 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsroutine, zumindest einer Ermittlungsroutine, zumindest einer Auswerteroutine und/oder zumindest einer Anpassungsroutine. Prinzipiell könnte ein Steuergerät auch von einem Lenkungssteuergerät verschieden und beispielsweise als einzelnes, zentrales Fahrzeugsteuergerät mit einer zentralen Recheneinheit ausgebildet sein. Zudem ist denkbar, für jeden Radlenkwinkelsteller sowie für die Bedieneinheit separate Steuergeräte vorzusehen und diese kommunizierend miteinander zu verbinden.
Darüber hinaus kann das Fahrzeug 14 und/oder das Lenksystem 16 weitere, nicht dargestellte Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise eine interne Fahrzeugsensorik zur Erfassung wenigstens eines Betriebssignals der Radlenkwinkelsteller 18, 20, einen an sich bekannten Bordcomputer und/oder ein an sich bekanntes Navigationsgerät.
Allgemein müssen für Fahrzeuge und insbesondere deren Fahrwerke hinsichtlich kinematischer und elastokinematischer Eigenschaften hersteller- bzw. fahrzeugspezifische Spezifikationen berücksichtigt werden, wobei neben der grundsätzlichen Auslegung auch generelle Komfort- und Sicherheitsaspekte eine Rolle spielen. Ein entsprechend ausgebildetes Lenksystem, welches bevorzugt einzeln gelenkte Fahrzeugräder aufweist, bietet die Möglichkeit diese Spuränderungsspezifikationen unabhängig von der mechanischen Auslegung des Fahrzeugs bzw. des Fahrwerks zu erfüllen.
Zur Erhöhung einer Adaptivität und/oder Variabilität wird deshalb im Folgenden ein Verfahren zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads 10, 12 des Fahrzeugs 14, und zwar insbesondere durch Änderung einer Spur des Fahrzeugrads 10, 12, vorgeschlagen. Im vorliegenden Fall wird das Verfahren dabei beispielhaft in Bezug auf das Fahrzeugrad 10 und den dem Fahrzeugrad 10 zugeordneten Radlenkwinkelsteller 18 beschrieben, wobei die folgende Beschreibung jedoch auch auf das weitere Fahrzeugrad 12 und den dem weiteren Fahrzeugrad 12 zugeordneten weiteren Radlenkwinkelsteller 20 übernommen werden kann. Vorliegend ist dabei insbesondere die Recheneinheit 36 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entsprechenden Programmcodemitteln auf.
Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit eines Zielwerts für die Spur des Fahrzeugrads 10 und einer mit einer aktuellen Fahrsituation korrelierten mechanischen Spuränderung ein fahrsituationsabhängiger Anpassungswert, insbesondere in Form eines Zusatzwerts, ermittelt. Der Zielwert und die mechanische Spuränderung können dabei vorab ermittelt, beispielsweise berechnet, gemessen oder aus dem Betriebsspeicher der Recheneinheit 36 oder einem weiteren Betriebsspeicher des Fahrzeugs 14 abgerufen, werden. Prinzipiell ist aber auch denkbar, auf eine separate Ermittlung eines Zielwerts und/oder einer mechanischen Spuränderung zu verzichten. Ferner kann die mechanische Spuränderung beispielsweise aus einer Änderung einer Fahrzeughöhe, insbesondere durch Änderung eines Einfederwegs am Fahrzeugrad 10, und/oder einer auf das Fahrzeugrad 10 und/oder den Radlenkwinkelsteller 18 einwirkenden, externen Kraft resultieren. Der Anpassungswert wird dann zur Ansteuerung des Radlenkwinkelstellers 18 verwendet, wobei der Radlenkwinkelsteller 18 zur dynamischen Anpassung der Spur des Fahrzeugrads 10 unter Verwendung des Anpassungswerts derart angesteuert wird, dass die Spur des Fahrzeugrads 10 auf den Zielwert eingestellt wird. Im vorliegenden Fall dient das Verfahren zudem zur Anpassung einer Vorspur des Fahrzeugrads 10. Grundsätzlich kann das Verfahren jedoch auch zur Anpassung einer Nachspur des Fahrzeugrads 10 eingesetzt werden.
Demzufolge wird im vorliegenden Fall die mechanische Spuränderung durch eine Softwarefunktion auf den richtigen Zielwert gestellt bzw. korrigiert, sofern eine Abweichung zwischen dem Zielwert und der mechanischen Spuränderung für die jeweilige Fahrsituation existiert. Das Ziel ist es hierdurch einen bestimmten fahrsituationsabhängigen und radindividuellen Zusatzwert auf Basis eines gegebenen mechanischen Achsdesigns einzustellen. Hierdurch können insbesondere Spuränderungsspezifikationen und/oder Spuränderungswünsche unabhängig von der mechanischen Auslegung des Fahrzeugs 14 bzw. des Fahrwerks erfüllt werden.
Im vorliegenden Fall kann der Zielwert ferner in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe und bevorzugt in Abhängigkeit mehrerer Sensorgrößen der Fahrzeugsensorik 22 ermittelt werden. Die Lenkvorgabe kann dabei beispielsweise von einem Fahrer auf die Lenkhandhabe 40 aufgebracht werden, wodurch der Fahrer eine generelle Lenkvorgabe vorgeben kann. In einem weiteren Schritt kann eine gewünschte Ackermannbedingung eingestellt werden. Der so entstehende Zielwert für das Fahrzeugrad 10 bzw. für die Fahrzeugräder 10, 12 ist in diesem Fall rein gesteuert und ohne mechanische oder elektronische bzw. softwaretechnische Anpassung an die jeweilige Fahrsituation. Grundsätzlich kann zur Ermittlung des Zielwerts in diesem Zusammenhang auch ein Sensormodell verwendet werden.
Die mechanische Spuränderung kann in Abhängigkeit mehrerer Sensorgrößen der Fahrzeugsensorik 22 und bevorzugt der Lenkvorgabe ermittelt werden und ist spezifisch für die jeweilige aktuelle Fahrsituation. Im vorliegenden Fall können insbesondere Sensorgrößen des Fahrdynamiksensors 24, wenigstens eines der Federwegsensoren 26, 27 und/oder wenigstens eines der Kraftsensoren 28, 30 verwendet werden. Hierdurch kann beispielsweise anhand eines Abbilds mechanischer Eigenschaften, insbesondere aufgrund einer Einfederung, und/oder auf Basis einer Fahrdynamik des Fahrzeugs 14 eine weitere Optimierung des Anpassungswerts erreicht werden. Grundsätzlich kann zur Ermittlung der mechanischen Spuränderung vorliegend auch ein Sensormodell verwendet werden.
Je nach Fahrsituation kann es zudem sinnvoll sein für jedes der Fahrzeugräder 10, 12 einen separaten, radindividuellen Anpassungswert zu ermitteln und mittels des jeweiligen Radlenkwinkelstellers 18, 20 einzustellen. Hierdurch können vorteilhaft auch Einzelereignisse, wie beispielsweise ein einseitiges Überfahren eines Hindernisses, erkannt und bei der dynamischen Anpassung der jeweiligen Spur berücksichtigt werden.
Das vorliegende Verfahren kann demnach grundsätzlich zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels eines einzelnen Fahrzeugrads 10, 12 des Fahrzeugs 14, und zwar insbesondere durch Änderung einer Spur des Fahrzeugrads 10, 12, und/oder zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels mehrerer Fahrzeugräder 10, 12 des Fahrzeugs 14, und zwar insbesondere durch Änderung einer jeweiligen Spur der Fahrzeugräder 10, 12, vorgesehen sein.
Ein erster Anwendungsfall des zuvor genannten Verfahrens ergibt sich beispielsweise bei einem Einfedern des Fahrzeugs 14. Beispielhaft soll in diesem Fall die Spuränderung beim Einfedern um 5 mm links und rechts 1° betragen. Aufgrund des Fahrwerks ergibt sich jedoch jeweils nur eine mechanische Spuränderung von 0,5°, sodass in diesem Fall die Radlenkwinkelsteller 18, 20 zur dynamischen Anpassung der jeweiligen Spur der Fahrzeugräder 10, 12 unter Verwendung des jeweiligen Anpassungswerts derart angesteuert werden, dass nochmals jeweils 0,5° ergänzt werden.
Ein zweiter Anwendungsfall des zuvor genannten Verfahrens kann sich beispielsweise bei einem Abbremsen des Fahrzeugs 14 ergeben. Beispielhaft soll in diesem Fall die Spuränderung beim Abbremsen mit 0,8g links und rechts 1,75° betragen. Aufgrund des Fahrwerks ergibt sich jedoch jeweils nur eine mechanische Spuränderung von 1°, sodass in diesem Fall die Radlenkwinkelsteller 18, 20 zur dynamischen Anpassung der jeweiligen Spur der Fahrzeugräder 10, 12 unter Verwendung des jeweiligen Anpassungswerts derart angesteuert werden, dass nochmals jeweils 0,75° ergänzt werden.
2 zeigt abschließend ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten des Verfahrens zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens einen Fahrzeugrads des Fahrzeugs 14.
In einem Verfahrensschritt 60 wird zunächst eine aktuelle Fahrsituation sowie eine Notwendigkeit zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads 10, 12 des Fahrzeugs 14, und zwar insbesondere durch Änderung einer Spur des Fahrzeugrads 10, 12, ermittelt. Hierzu kann die Recheneinheit 36 beispielsweise dazu vorgesehen sein, wenigstens eine Sensorgröße der Fahrzeugsensorik 22 zu ermitteln und auszuwerten.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 62 kann ein Zielwert für die Spur des wenigstens einen Fahrzeugrads 10, 12 und/oder eine mit der aktuellen Fahrsituation korrelierte mechanische Spuränderung des wenigstens einen Fahrzeugrads 10, 12 ermittelt werden.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 64 wird dann in Abhängigkeit des Zielwerts und der mechanischen Spuränderung ein fahrsituationsabhängiger Anpassungswert, insbesondere in Form eines Zusatzwerts, ermittelt.
In einem Verfahrensschritt 66 wird wenigstens einer der Radlenkwinkelsteller 18, 20 zur dynamischen Anpassung der Spur des wenigstens einen Fahrzeugrads 10, 12 unter Verwendung des Anpassungswerts derart angesteuert, dass die Spur des Fahrzeugrads 10, 12 auf den Zielwert eingestellt und ein Radlenkwinkel des wenigstens einen Fahrzeugrads 10, 12 variiert wird. Hierdurch kann die mechanische Spuränderung durch eine Softwarefunktion auf den richtigen Zielwert gestellt bzw. korrigiert werden, sofern eine Abweichung zwischen dem Zielwert und der mechanischen Spuränderung für die jeweilige Fahrsituation existiert.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 2 soll lediglich beispielhaft ein Verfahren zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens einen Fahrzeugrads des Fahrzeugs 14 beschreiben. Insbesondere können einzelne Verfahrensschritte auch variieren oder zusätzliche Verfahrensschritte hinzukommen. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise denkbar, auf eine separate Ermittlung eines Zielwerts und/oder einer mechanischen Spuränderung und folglich den Verfahrensschritt 62 zu verzichten. Zudem kann das Verfahren grundsätzlich zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels eines einzelnen Fahrzeugrads 10, 12 des Fahrzeugs 14 und/oder zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels mehrerer Fahrzeugräder 10, 12 des Fahrzeugs 14 vorgesehen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017221379 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur dynamischen Anpassung eines Radlenkwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads (10, 12) eines Fahrzeugs (14), wobei das Fahrzeug (14) ein Lenksystem (16) mit zumindest einem Radlenkwinkelsteller (18, 20) zur Änderung des Radlenkwinkels des Fahrzeugrads (10, 12) und eine Fahrzeugsensorik (22) zur Fahrsituationserkennung umfasst, und wobei zur Anpassung des Radlenkwinkels eine Spur des Fahrzeugrads (10, 12) dynamisch an eine aktuelle Fahrsituation angepasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit eines Zielwerts für die Spur des Fahrzeugrads und einer mit der aktuellen Fahrsituation korrelierten mechanischen Spuränderung des Fahrzeugrads ein fahrsituationsabhängiger Anpassungswert ermittelt wird und, dass der Radlenkwinkelsteller (18, 20) zur dynamischen Anpassung der Spur des Fahrzeugrads (10, 12) unter Verwendung des Anpassungswerts derart angesteuert wird, dass die Spur des Fahrzeugrads (10, 12) auf den Zielwert eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Spuränderung aus einer Änderung einer Fahrzeughöhe, insbesondere durch Änderung eines Einfederwegs am Fahrzeugrad (10, 12), und/oder einer auf das Fahrzeugrad (10, 12) und/oder den Radlenkwinkelsteller (18, 20) einwirkenden, externen Kraft resultiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielwert und/oder die mechanische Spuränderung in Abhängigkeit einer Lenkvorgabe und in Abhängigkeit wenigstens einer Sensorgröße der Fahrzeugsensorik (22) ermittelt wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Zielwerts und/oder der mechanischen Spuränderung ein Sensormodell verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsensorik (22) wenigstens einen Fahrdynamiksensor (24), wenigstens einen, insbesondere einer Feder-Dämpfer-Einheit (32, 34) des Fahrzeugs (14) zugeordneten, Federwegsensor (26, 27) und/oder wenigstens einen, insbesondere dem Radlenkwinkelsteller (18, 20) zugeordneten, Kraftsensor (28, 30) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (16) als Steer-by-Wire-Lenksystem und der Radlenkwinkelsteller (18, 20) als Einzelradsteller ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (16) zumindest einen als Einzelradsteller ausgebildeten weiteren Radlenkwinkelsteller (18, 20) zur Änderung eines Radlenkwinkels wenigstens eines weiteren Fahrzeugrads (10, 12) umfasst, wobei für jedes der Fahrzeugräder (10, 12) ein separater, radindividueller Anpassungswert ermittelt und mittels des jeweiligen Radlenkwinkelstellers (18, 20) eingestellt wird.
Recheneinheit (36) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug (14), insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Fahrzeugrad (10, 12), mit einem Lenksystem (16), welches zumindest einen Radlenkwinkelsteller (18, 20) zur Änderung eines Radlenkwinkels des Fahrzeugrads (10, 12) umfasst, mit einer Fahrzeugsensorik (22) zur Fahrsituationserkennung und mit einer Recheneinheit (36) nach Anspruch 8.