DE10236331A1

DE10236331A1 - Betriebsverfahren für ein Fahrzeug-Lenksystem

Info

Publication number: DE10236331A1
Application number: DE10236331A
Authority: DE
Inventors: Michael Barz; Reidar Fleck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-08-09
Also published as: DE10236331B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Fahrzeug-Lenksystem, das unabhängig von einem vom Fahrer des Fahrzeugs mit seiner Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkwinkel mittels eines Aktuators einen Lenkeinschlag zur Kompensation eines Stör-Giermomentes erzeugen kann, das durch auf den Fahrzeug-Aufbau einwirkenden Seitenwind oder dgl. hervorgerufen wurde, wobei das mehrspurige Fahrzeug mit einem Bremssystem oder einem Antriebssystem ausgerüstet ist, mit dem durch Anlegen einer Längskraft an das oder die Fahrzeug-Räder zumindest einer Fahrzeug-Seite ein auf das Fahrzeug einwirkendes Giermoment erzeugbar ist. Erfindungsgemäß werden im Falle eines Ausfalls des Aktuators nach Einleitung eines ein Stör-Giermoment kompensierenden Lenkeinschlages, der bei ausgefallenem Aktuator erhalten bleibt, die folgenden Schritte durchgeführt: (1.) Es wird das durch den Aktuator erzeugte sog. Aktuator-Giermoment berechnet. (2.) Es wird ein das Aktuator-Giermoment kompensierendes Gegen-Giermoment durch selbsttätiges Aufbringen einer Rad-Längskraft langsam aufgebaut, um dem Fahrer zu ermöglichen, diesem Gegen-Giermoment einen Lenkeinschlag entgegenzusetzen. (3.) Das Gegen-Giermoment wird langsam abgebaut, um dem Fahrer zu ermöglichen, das dann aufgrund des noch vorliegenden Lenkeinschlages auftretende Giermoment durch einen mit seiner Lenkhandhabe erzeugten Lenkeinschlag auszugleichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Fahrzeug-Lenksystem, das unabhängig von einem vom Fahrer des Fahrzeugs mit seiner Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkwinkel mittels eines Aktuators oder dgl. einen Lenkeinschlag zur Kompensation eines Stör-Giermomentes erzeugen kann, das durch auf den Fahrzeug-Aufbau einwirkende Kräfte, insbesondere durch Seitenwind, hervorgerufen wurde, wobei das mehrspurige Fahrzeug mit einem Bremssystem oder einem Antriebssystem ausgerüstet ist, mit dem durch ein gezieltes Anlegen einer Längskraft an das oder die Fahrzeug-Räder zumindest einer Fahrzeug-Seite ebenfalls ein auf das Fahrzeug einwirkendes Giermoment erzeugbar ist.
Grundsätzlich bekannt (bspw. unter dem Namen „ESP") sind die letztgenannten Vorrichtungen, mit Hilfe derer mehrspurige Kraftfahrzeuge, die aufgrund widriger Randbedingungen, bspw. aufgrund eines Übersteuervorgangs bei Kurvenfahrt, zum Ausbrechen neigen, stabilisiert werden können. Ein entsprechendes sog. Stör-Giermoment, welches das Fahrzeug dann erfährt, kann bekanntermaßen kompensiert werden, indem die an die Räder der rechten und linken Fzg.-Seite angelegten Längskräfte geeignet unterschiedlich bemessen werden, was bspw. dadurch erfolgen kann, dass einseitig die Vortriebskraft reduziert und/oder einseitig eine Bremskraft angelegt wird. Selbstverständlich ist es dabei erforderlich, das auf das Fahrzeug einwirkende Giermoment geeignet festzustellen bzw. zu ermitteln.
Entsprechendes gilt aber auch bei anderen Störeinflüssen, so bspw. bei Auftreten von starkem Seitenwind, der ebenfalls neben einer Seitenkraft in Abhängigkeit von der Lage des Fzg.-Schwerpunktes in Relation zum sog. Seitenwind-Druckpunkt ein sog. Stör-Giermoment hervorrufen kann, wobei allgemein irgendwelche auf den Fahrzeug-Aufbau einwirkende Kräfte derartige Stör-Giermomente erzeugen können. Auch einem derartigen Stör-Giermoment kann durch Anlegen geeignet asymmetrischer Längskräfte an die Räder des mehrspurigen, insbesondere zweispurigen Fahrzeugs entgegengewirkt werden, d.h. es kann das Fahrzeug auf diese Weise stabilisiert werden. Dabei steht der Begriff „asymmetrische Rad-Längskraft" für unterschiedliche Rad-Längskräfte an den beiden Seiten des Fahrzeugs, seien es nun Vortriebskräfte oder Bremskräfte, wobei bekanntermaßen mittels derartiger asymmetrischer Längskräfte ein auf das Fahrzeug einwirkendes Giermoment erzeugt werden kann. Selbstverständlich kann es im Rahmen eines derartigen Stabilisierungsprozesses erforderlich sein, das auf das Fahrzeug aufgrund eines Störeinflusses einwirkende Giermoment geeignet festzustellen bzw. zu ermitteln.
Einem durch irgendwelche Störeinflüsse auf ein mehrspuriges Kraftfahrzeug einwirkenden sog. Stör-Giermoment kann aber nicht nur durch einseitiges oder allgemein asymmetrisches Anlegen von Längskräften an ein Fzg.-Rad oder beide (allg. mehrere) Fzg-Räder entgegengewirkt werden, sondern auch durch einen geeigneten Lenkeinschlag von lenkbaren Fzg.-Rädern. Ein entsprechender Lenkeinschlag kann vom Fahrer selbst erzeugt werden (sog. „Gegenlenken"), er kann bekannterweise jedoch auch automatisch, d.h. selbsttätig erzeugt werden, wenn das Fahrzeug mit einem entsprechenden Lenk-System ausgerüstet ist. Bekannt sind in diesem Zusammenhang bspw. die sog. Hinterrad-Lenkungen von bspw. Personenkraftwagen, daneben aber auch Lenksysteme, die einen Zugriff oder eine Einflussnahme bspw. einer elektronischen Steuereinheit auf den vom Fzg.-Fahrer gewünschten bzw. vorgegebenen Lenkwinkel der (wie üblich) lenkbaren (Vorder-)Räder des Fahrzeugs ermöglichen. Beispiele hierfür sind die sog. steer-by-wire-Systeme sowie Überlagerungs-Lenksysteme. Während bei erstgenannten bekanntermaßen der Lenkwinkel vollständig von einem geeigneten sog. Aktuator (= Stellmotor oder dgl.), der hierzu von einer elektronischen Steuereinheit auch unter Berücksichtigung der Vorgaben des Fzg.-Fahrers geeignet angesteuert wird, eingestellt wird, wird bei letztgenannten der vom Fahrer vorgegebene Lenkwinkel zwar noch direkt mechanisch an die lenkbaren Fzg.-Räder weitergeleitet, jedoch kann diesem Lenkwinkel ein zusätzlicher Lenkwinkel (additiv) überlagert werden. Dieser sog. Überlagerungs-Lenkwinkel kann bspw. in einem geeigneten Überlagerungsgetriebe mittels eines bevorzugt von einer elektronischen Steuereinheit geeignet angesteuerten Aktuators aufgebracht werden.
Wird nun eine der genannten Störungskompensationen, wie insbesondere die Kompensation eines durch auf den Fahrzeug-Aufbau einwirkende Kräfte (bspw. Seitenwind) erzeugten Stör-Giermoments, mit einem geschilderten sog. aktiven Lenksystem durchgeführt, welches mittels einer Steuereinheit den tatsächlichen Lenkwinkel der lenkbaren Fzg.-Räder hierfür geeignet verändert, so kann es zumindest theoretisch dazu kommen, dass der besagte Aktuator dieses Lenksystems einen Lenkwinkel an den lenkbaren Rädern einstellt und danach auf Grund eines irgendwie gearteten Fehlers abschalten muss, ohne dass dieser eingestellte Winkel wieder zurückgestellt werden kann. Dies kann insbesondere bei den genannten Überlagerungs-Lenkungen auftreten, da diese zumeist nicht (mehrfach) redundant ausgelegt werden, nachdem bei diesen die Anforderungen bezüglich der Systemsicherheit aufgrund der stets vorhandenen direkten mechanischen Verbindung zwischen den lenkbaren Rädern und dem Lenkrad (bzw. allg. der Lenkhandhabe) des Fahrers geringer sind als bei den reinen steer-by-wire-Systemen, bei denen eine derartige mechanische Verbindung überhaupt nicht vorliegt.
In der weiteren Beschreibung lediglich auf ein Überlagerungs-Lenksystem Bezug nehmend, dadurch jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Lenksystem beschränkend, könnte ein Ausfall dieses Lenksystems zur Folge haben, dass bspw. aufgrund von Seitenwind ein Lenkwinkel bzw. Überlagerungs-Winkel an den lenkbaren Rädern eingestellt wird, um das aus dieser sog. Störgröße resultierende Stör-Giermoment zu kompensieren, wodurch sich das Fahrzeug erwünschtermaßen zunächst richtungsstabil weiterbewegt. Beim einem besagten Ausfall des Überlagerungs-Lenksystems, so bspw. des Aktuators selbst, bleibt nun dieser einmal eingestellte Überlagerungs-Winkel an den gelenkten Rädern bestehen. Ändert sich jedoch diese Störgröße, was zwangsläufig irgendwann geschieht, so würde das Fahrzeug aufgrund dieses beibehaltenen Lenk-Winkels (nämlich des Überlagerungs-Winkels) für den Fahrer unerwartet seine Fahrtrichtung ändern.
Grundsätzlich kann der Fahrer zwar hierauf reagieren, nachdem das Lenksystem weiterhin Lenkeingriffe des Fahrers an den lenkbaren Rädern zulässt und umsetzt, nichtsdestotrotz wird der Fahrer jedoch verunsichert sein, weshalb er denn nun plötzlich die Lenkung betätigen bzw. das Lenkrad verdrehen muss, um die gewünschte und bereits durch eine entsprechende Lenkradstellung vorgegebene Fahrtrichtung beizubehalten.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik bezüglich eines Betriebsverfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Ausfalls des Aktuators nach Einleitung eines ein Stör-Giermoment kompensierenden Lenkeinschlages, der bei ausgefallenem Aktuator erhalten bleibt, die folgenden Schritte durchgeführt werden:

1) es wird das durch den Aktuator vor seinem Ausfall aufgrund des initiierten Lenkeinschlags erzeugte sog. Aktuator-Giermoment berechnet,
2) es wird ein das Stör-Giermoment kompensierendes sog. Gegen-Giermoment, das in Betrag und Richtung gleich dem Aktuator-Giermoment ist, durch selbsttätiges Aufbringen einer Rad-Längskraft geeignet langsam aufgebaut, um dem Fahrer zu ermöglichen, diesem Gegen-Giermoment einen Lenkeinschlag entgegenzusetzen,
3) das Gegen-Giermoment wird geeignet langsam abgebaut, um dem Fahrer die Aufgabe der Kurshaltung und Störungskompensation zu übertragen, so wie dies bei einem konventionellen Fahrzeug ohne die Möglichkeit eines Lenkeingriffs durch einen Aktuator oder dgl. der Fall ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche, ferner ist in Anspruch 6 ein Fahrzeug-Lenksystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens angegeben, das sich durch eine elektronische Steuereinheit auszeichnet, welche die genannte Ermittlung des Aktuator-Giermomentes sowie den Aufbau und Abbau des genannten Gegen-Giermoments sowie ggf. eines im weiteren noch erläuterten sog. Kurshalte-Giermomentes durch geeignete Ansteuerung geeigneter Stellglieder veranlasst.

An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Begriff des „Aktuators" in einem (erfindungsgemäßen) Fahrzeug-Lenksystem äußerst allgemein zu verstehen ist, d.h. mit diesem Begriff ist in seiner Gesamtheit ein Lenksystem oder ein Bestandteil desselben zu verstehen, das oder der ,durch einen Lenkeingriff lenkbare Fzg.-Räder derart einschlägt, dass ein irgendwie geartetes, auf das Fahrzeug einwirkendes Stör-Giermoment durch diesen Lenk-Einschlag kompensiert, d.h. aufgehoben werden kann. Unter dem Aktuator kann also bspw. ein geeigneter Stellmotor, aber auch ein Getriebe oder eine Ansteuerung für dieses) bzw. allgemein für ein entsprechendes Lenkungselement verstanden werden. Ferner ist selbstverständlich erforderlich, dass zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dieser Aktuator (bzw. allg. dieses zur Kompensation von Stör-Giermomenten vorgesehene Lenksystem) auf seine Funktionstüchtigkeit hin überwacht wird, d.h. bevorzugt eine geeignete elektronische Steuereinheit muss einen Ausfall dieses besagten Lenksystems bzw. des genannten Aktuators selbstverständlich erst einmal feststellen, ehe das erfindungsgemäße Verfahren, das sich mit einem Systemausfall des sog. Aktuators befasst, in Gang gesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß soll nun bei einem Ausfall bspw. des Aktuators des Überlagerungs-Lenksystems oder dgl., der oder das zunächst einen Lenkeinschlag zur Kompensation eines sog. Stör-Giermoments hervorgerufen hat, ein auf das Fahrzeug einwirkendes Gegen-Giermoment bspw. über die Fzg.-Bremsanlage erzeugt werden, welches das Stör-Giermoment komensiert. Dieses Gegen-Giermoment soll dabei betragsmäßig ebenso groß wie das und gleichgerichtet zu dem zuvor vom Aktuator aufgrund des hervorgerufenen Lenkeinschlags erzeugten sog. Aktuator-Giermoment sein. Dabei wird im Folgenden zunächst davon ausgegangen, dass das Stör-Giermoment über einen gewissen Zeitraum erhalten bleibt, was insbesondere dann durchaus realistisch ist, wenn es sich bei der dieses Stör-Giermoment hervorrufenden Störgröße um eine Seitenwind-Kraft oder dgl. handelt.

Um wie angegeben ein Gegen-Giermoment anlegen zu können, das dem vom Aktuator vor dessen Funktions-Ausfall aufgebrachten sog. Aktuator-Giermoment gleich ist, muss in einem ersten Verfahrensschritt dieses Aktuator-Giermoment ermittelt bzw. berechnet werden. Dies kann mit Hilfe des letzten Radwinkel-Sensorsignals bzw. des letzten in einer (elektronischen) Steuereinheit abgespeicherten Aktuator-Lenkwinkels und weiteren Fahrzeugdaten und Fahrzustandsdaten erfolgen, wobei auch auf einen entsprechenden Teil-Lenkwinkel, der letztendlich zurückgenommen werden soll, zurückgegriffen werden kann. Danach wird im bereits genannten zweiten Verfahrensschritt das genannte Gegen-Giermoment durch selbsttä tiges Aufbringen einer asymmetrischen Rad-Längskraft erzeugt, wobei der Begriff „asymmetrische Rad-Längskraft" für unterschiedliche Rad-Längskräfte an den beiden Seiten des mehrspurigen Fahrzeugs, seien es nun Vortriebskräfte oder Bremskräfte, steht.

Erfindungsgemäß soll dieser Aufbau des sog. Gegen-Giermomentes derart geeignet langsam erfolgen, dass der Fahrer diesem Gegen-Giermoment durch einen Lenkeinschlag entgegenwirken kann. Unter der Voraussetzung, dass der Störeinfluss bzw. das sog. Stör-Giermoment praktisch unverändert erhalten bleibt und somit weiterhin auf das Fahrzeug einwirkt (d.h. der Seitenwind greift weiterhin am Fzg.-Aufbau an), wird in diesem Verfahrensschritt die Kompensation dieses Stör-Giermoments (langsam bzw. kontinuierlich zunehmend) vom erfindungsgemäß angelegten Gegen-Giermoment übernommen, während der vom Aktuator zuvor erzeugte Lenkeinschlag (ebenso langsam bzw. ebenso kontinuierlich zunehmend) vom Fahrer durch Betätigung seiner Lenkhandhabe zurückgenommen wird. Ist das Gegen-Giermoment vollständig aufgebaut, so ist der vom Aktuator vor seinem Ausfall erzeugte Lenkeinschlag vollständig zurückgenommen, wobei sich – weiterhin einen konstanten Störeinfluss vorausgesetzt – das Fahrzeug exakt auf dem vom Fahrer gewünschten Kurs bewegt.

In einem sich hieran anschließenden dritten Verfahrensschritt wird das soweit aufgebrachte Gegen-Giermoment geeignet langsam abgebaut, um es dabei dem Fahrer abermals zu ermöglichen, das dann aufgrund des ggf. weiterhin bis dahin konstant wirkenden Stör-Einflusses zunehmend wirkende Stör-Giermoment durch einen geeigneten mit seiner Lenkhandhabe erzeugten Lenkeinschlag auszugleichen. Wie aus der bisherigen Schilderung hervorgeht, herrschte nach Durchführung des zweiten Verfahrensschrittes nämlich ein quasistabiler Zustand, in dem sich das Fahrzeug jedenfalls dann, wenn das ursprüngliche Störgiermoment unverändert weiterwirkt, das Fahrzeug auf gewünschtem Kurs bewegt, obwohl der vom Aktuator zuvor erzeugte Lenkeinschlag nicht mehr vorliegt. Jedoch soll dieser quasistationäre Zustand kein Dauerzustand bleiben, weshalb nun in einem dritten Verfahrensschritt das besagte, das Stör-Giermoment kompensierende Gegen-Giermoment relativ langsam abgebaut wird und der Fahrer selbst gefordert ist, mit einem von ihm initiierten Lenkeinschlag das Stör-Giermoment zu kompensieren. Verschwindet dann zu einem noch späteren Zeitpunkt der Störeinfluss, bspw. die Seitenwind-Kraft, so kann der Fahrer wie bei den einfachen Standard-Lenksystemen auch, hierauf in gewohnter Weise reagieren, d.h. den zuvor zur Kompensation des Stör-Giermomentes erzeugten Lenkwinkel wieder zurücknehmen. Im Verlauf dieses dritten Verfahrensschrittes wird der Fahrer des Fahrzeugs somit so gestellt und befindet sich abschließend in einer solchen Situation wie in einem „konventionellen" Fahrzeug, das nicht mit einem Aktuator zur Erzeugung eines Lenkeingriffs bzw. eines von der Fahrer-Vorgabe unabhängigen Lenkwinkels ausgerüstet ist.

Grundsätzlich sind somit bei Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens keine überstürzten Reaktionen des Fahrers auf schlagartig sich ändernde Randbedingungen erforderlich. Insbesondere besteht keine Gefahr einer plötzlichen Kursänderung des Fahrzeugs. Lediglich die Lenkhandhabe des Fahrers (so insbesondere ein Lenkrad) befindet sich dann (abschließend), wenn kein Stör-Giermoment mehr auf das Fahrzeug einwirkt, in einer von der Mittelstellung (d.h. dem Lenkwinkel 0°) abweichenden Stellung, nachdem der vom Aktuator erzeugte und von diesem nicht rückgängig gemachte Lenkeinschlag eben seitens des Fahrers mit seiner Lenkhandhabe zurückgestellt werden musste (und zwar im zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt). Vorteilhafterweise wird jedoch der Fahrer gerade durch diese von der Mittelstellung abweichende Stellung der Lenkhandhabe bzw. des Lenkrads darauf hingewiesen, dass ein Fehler im Lenksystem aufgetreten ist. Weitere Hinweise bzw. Warnungen, die auf akustischem und/oder optischen Wege erfolgen können (und auf die hier nicht näher eingegangen werden soll) können im übrigen von einer die geschilderten Verfahrensschritte steuernden elektronischen Überwachungseinheit ausgegeben werden.

In der bisherigen ausführlichen Beschreibung wurde – wie ausdrücklich erwähnt wurde – davon ausgegangen, dass während der Durchführung dieser Verfahrensschritte der sog. Stör-Einfluss, der das sog. Stör-Giermoment erzeugt, also insbesondere der besagte Seitenwind, im wesentlichen konstant erhalten bleibt. Wenngleich diese Annahme in manchen Fällen durchaus realistisch ist, so kann doch hiervon nicht generell ausgegangen werden. Daher wird im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen, dass bevorzugt vor Durchführung des in Anspruch 1 genannten Verfahrensschrittes Nr. 2 unter Berücksichtigung von sich ggf. ändernden Kräften oder allgemein einer Störungsänderung ein zur Kompensation der sich hieraus einstellenden Kursabweichung erforderliches sog. Stabilisierungs-Giermoment ermittelt wird und dass ein sog. Kurshalte-Giermoment erzeugt wird, das dem Differenzwert zwischen dem genannten Aktuator-Giermoment und dem genannten Stabilisierungs-Giermoment entspricht. Auf diese Weise kann somit schnellstmöglich auf sich ändernde Randbedingungen geeignet reagiert werden, wobei zum Ende des zweiten Verfahrensschrittes jeweils der vom Aktuator erzeugte Lenkwinkel zurückgenommen sein soll.

Bislang wurde ausgeführt, dass ein bzw. das auf das Fahrzeug erfindungsgemäß einwirkende sog. Gegen-Giermoment durch selbsttätiges Aufbringen einer asymmetrischen Rad-Längskraft erzeugt werden kann, wofür beispielshalber an die Rädern der einen Seite des mehrspurigen, insbesondere zweispurigen Fahrzeugs eine höhere Bremskraft angelegt werden kann als an die Räder auf der anderen Fahrzeug-Seite. Grundsätzlich kann jedoch eine jeweils gewünschte Rad-Längskraft entweder durch Abbremsen oder durch Beschleunigen des jeweiligen Rades hervorgerufen werden. Wesentlich ist nur, dass die Verteilung der Längskräfte zwischen der linken und der rechten Fahrzeugseite ungleich erfolgt, wobei bezogen auf eine bestimmte Fzg.-Seite die jeweilige Rad-Längskraft alternativ an eines oder an beide (bzw. allgemein mehrere) Räder einer Fahrzeug-Seite angelegt werden kann. Soll dabei ein betragsmäßig besonders großes Giermoment erzeugt werden, so kann an das oder die Räder der einen Fahrzeug-Seite eine Rad-Längskraft angelegt werden, die einer ebenfalls zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an das oder die Räder der anderen Fahrzeug-Seite angelegten Rad-Längskraft entgegengerichtet ist, d.h. das oder die Räder der eine Fzg.-Seite wird/werden abgebremst und das oder die Räder der eine Fzg.-Seite wird/werden beschleunigt. Auf diese Weise können vorteilhafterweise Änderungen in der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die sich unweigerlich aus alleinigen Bremseingriffen oder alleinigen Änderungen der Vortriebskraft ergeben, minimiert bzw. gering gehalten werden.

Wenngleich das soweit beschriebene Verfahren innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne durchgeführt und somit abgeschlossen werden kann, so ist doch nicht auszuschließen, dass sich während dieser soweit beschriebenen Verfahrensschritte irgendwelche Randbedingungen ändern, die ihrerseits das tatsächlich auf das Fahrzeug einwirkende Giermoment beeinflussen. Beispielsweise kann das Fahrzeug plötzlich auf eine sogenannte μ-split-Fahrbahn (bei der bekanntermaßen große Reibwert-Unterschiede zwischen den linksseitigen und rechtsseitigen Fahrzeug-Rädern und der Fahrbahn vorliegen) gelangen und es muss auf dieser ein Bremsvorgang durchgeführt werden. Um auch derartige neuerliche Störeinflüsse in Griff zu bekommen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass im jeweils durch diese Störeinflüsse bzw. Randbedingungs-Änderung betroffenen Verfahrensschritt und in den darauf folgenden Verfahrensschritten diese Störeinflüsse bzw. Änderung mit berücksichtigt und dabei durch geeignete Veränderung der Radlängskräfte ausgeglichen werden.

Zumindest theoretisch sind bereits Fzg.-Lenksysteme bekannt, die den Fahrer in der Betätigung des Lenkrades bzw. allgemein seiner Lenkhandhabe unterstützen. Ist ein Fahrzeug, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, mit einem derartigen Lenksystem ausgestattet, so kann im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung der Fahrer in einem oder beiden der oben erläuterten Verfahrensschritte 2 und/oder 3, in denen der Fahrer den zuvor vom Aktuator oder dgl. aufgebrachten Lenkeinschlag zurücknehmen soll, beim Erzeugen eines dementsprechenden Lenkeinschlags durch ein derartiges die Lenkhandhabe des Fahrers einstellendes System zumindest teilweise unterstützt werden. Ggf. kann dann sogar das gesamte erfindungsgemäße Verfahren völlig selbsttätig ablaufen.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Betriebsverfahren nochmals in anderen Worten anhand eines Beispiel-Falles beschrieben, wobei ein Aktuator eines Fzg.-Lenksystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausfalle, während eine sog. Seitenwind-Kompensation erfolge, wobei das Fahrzeug (der Einfachheit halber) eine gerade Strecke befahre: Tritt Seitenwind bspw. von rechts auf, wirkt zum einen eine Seitenkraft und zum anderen durch den Abstand des Druckpunktes zum Fahrzeugschwerpunkt auch ein sog. Stör-Giermoment auf das Fahrzeug. Beide erzeugen eine Kursabweichung. Diese kann durch einen automatischen Lenkungseingriff nach rechts kompensiert werden. Ein Ausfall des diesen Lenkungseingriff verursachenden Aktuators kann nun unter Umständen dazu führen, dass dieser Lenkeingriff quasi „eingefroren" wird und bei Änderung des Seitenwindes zu einer Kursabweichung führt, wobei nur allgemein darauf hingewiesen sei, dass vorteilhafterweise Lenkeingriffe, die zur Kompensation von Seitenwind oder dgl. benötigt werden, wesentlich geringer sind, als diejenigen, die bspw. während des Bremsens auf einer μ-split-Fahrbahn zum Ausgleich des daraus resultierenden Stör-Giermoments benötigt werden.

Zurückkommend auf den soeben geschilderten Fall eines Seitenwind-Angriffs von rechts und eines dementsprechenden Aktuator-Lenkeinschlags nach rechts wird nun erfindungsgemäß zunächst das durch den vom Aktuator-Lenkungseingriff erzeugte sog. Aktuator-Giermoment (M_L) mit Hilfe des letzten Radwinkel-Sensorsignals (d.h. des letzten abgespeicherten Motorlenkwinkels der aktiven Lenkung – bzw. einem Teillenkwinkel, der letztendlich zurückgenommen werden soll ) und weiteren Fahrzeug- und Fahrzustandsdaten berechnet. Dann wird unter der Annahme, dass der Stör-Giermoment weiter konstant angreife, ein dem Aktuator-Giermoment gleiches sog. Gegen-Giermoment durch geeignetes Aufbringen von Rad-Längskräften erzeugt, das somit das Stör-Giermoment aus dem angreifenden Seitenwind kompensiert. Dies erfolgt dabei derart langsam, dass der Fahrer „gegenlenken" kann, d.h. der Fahrer, der die aus dem Aufbau des Gegen-Giermomentes resultierende Kursabweichung bemerkt, wird daraufhin die lenkbaren Vorder-Räder nach links so weit einschlagen, bis sie letztendlich gerade stehen. In einem letzten Schritt wird dann das Gegen-Giermoment geeignet langsam abgebaut, so dass der Fahrer das weiterhin durch den Seitenwind hervorgerufene Stör-Giermoment selbsttätig (durch Betätigung seiner Lenkhandhabe) kompensieren muss.

Sollen Änderungen des Stör-Giermoments, die sich insbesondere aus Änderungen des Seitenwinds ergeben, berücksichtigt werden, so kann zunächst aus dem Giermoment M_S und der wirkenden Seitenkraft F_S durch den aktuell noch vorhandenen Seitenwind dann ein zur Kompensation der Kursabweichung erforderliches Giermoment M*_S errechnet werden. Daraufhin werden bei einem Aktuator-Lenkungseingriff nach rechts auf der linken Fahrzeugseite zur Kurshaltung solche Bremskräfte erzeugt, bis ein Giermoment in Höhe von (M_L – M*_S) anliegt. Anschließend sind die Bremskräfte auf der linken Fahrzeug-Seite zu reduzieren und ggf. auf der rechten Seite zu erhöhen (und zwar mit einer durch den Fahrer beherrschbaren Änderungsgeschwindigkeit), bis ein Giermoment in Höhe von M_L anliegt. Der Fahrer wird diesen letztgenannten Bremseneingriff als eine Kursabweichung nach rechts registrieren und über die Lenkung ausgleichen. Nach Abschluss dieser Bremskraftsteigerung stehen die Vorderräder des Fahrzeugs wieder gerade, eine plötzliche Kursabweichung ist nicht mehr zu befürchten. Störend für den Fahrer ist nur, dass das Lenkrad einen leichten Schiefstand (nach links) hat und das Fahrzeug durch die Bremskraft leicht verzögert wurde. Diese Verzögerung könnte durch eine entsprechende Steigerung des Antriebsmomentes kompensiert werden (z.B. gleichzeitig rechtes Vorderrad abbremsen und linkes Hinterrad antreiben). Abschließend ist die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachte Bremskraft oder Antriebskraft wieder langsam zu reduzieren.

Schließlich ist ein Fahrzeug-Lenksystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinheit, welche die genannte Giermoment-Ermittlung sowie den Aufbau und Abbau des genannten Gegen-Giermoments sowie des genannten Kurshalte-Giermoments durch geeignete Ansteuerung geeigneter Stellglieder veranlasst, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details auch abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Betriebsverfahren für ein Fahrzeug-Lenksystem, das unabhängig von einem vom Fahrer des Fahrzeugs mit seiner Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkwinkel mittels eines Aktuators oder dgl. einen Lenkeinschlag zur Kompensation eines Stör-Giermomentes erzeugen kann, das durch auf den Fahrzeug-Aufbau einwirkende Kräfte, insbesondere durch Seitenwind, hervorgerufen wurde, wobei das mehrspurige Fahrzeug mit einem Bremssystem oder einem Antriebssystem ausgerüstet ist, mit dem durch ein gezieltes Anlegen einer Längskraft an das oder die Fahrzeug-Räder zumindest einer Fahrzeug-Seite ebenfalls ein auf das Fahrzeug einwirkendes Giermoment erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Ausfalls des Aktuators nach Einleitung eines ein Stör-Giermoment kompensierenden Lenkeinschlages, der bei ausgefallenem Aktuator erhalten bleibt, die folgenden Schritte durchgeführt werden: 1) es wird das durch den Aktuator vor seinem Ausfall aufgrund des initiierten Lenkeinschlags erzeugte sog. Aktuator-Giermoment berechnet, 2) es wird ein das Aktuator-Giermoment kompensierendes sog. Gegen-Giermoment durch selbsttätiges Aufbringen einer Rad-Längskraft geeignet langsam aufgebaut, um dem Fahrer zu ermöglichen, diesem Gegen-Giermoment einen Lenkeinschlag entgegenzusetzen, 3) das Gegen-Giermoment wird geeignet langsam abgebaut, um dem Fahrer zu ermöglichen, das dann aufgrund des noch vorliegenden Lenkeinschlages auftretende Giermoment durch einen mit seiner Lenkhandhabe erzeugten Lenkeinschlag auszugleichen.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bevorzugt vor Durchführung des in Anspruch 1 genannten Verfahrensschrittes Nr. 2 unter Berücksichtigung von sich ggf. ändernden Kräften oder allgemein einer Störung ein zur Kompensation der sich hieraus einstellenden Kursabweichung erforderliches sog. Stabilisierungs-Giermoment ermittelt wird und dass ein sog. Kurshalte-Giermoment erzeugt wird, das dem Differenzwert zwischen dem genannten Aktuator-Giermoment und dem genannten Stabilisierungs-Giermoment entspricht.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: – die jeweils gewünschte Rad-Längskraft wird durch Abbremsen oder Beschleunigen des jeweiligen Rades hervorgerufen – die jeweilige Rad-Längskraft wird an eines oder beide Räder einer Fahrzeug-Seite angelegt –es wird an das oder die Räder der einen Fahrzeug-Seite eine Rad-Längskraft angelegt, die einer ebenfalls zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 an das oder die Räder der anderen Fahrzeug-Seite angelegten Rad-Längskraft entgegengerichtet ist
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich während der genannten Verfahrensschritte verändernde Randbedingungen, die das tatsächlich auf das Fahrzeug einwirkende Giermoment beeinflussen, im jeweils durch diese Änderung betroffenen und den darauf folgenden Verfahrensschritten mit berücksichtigt und dabei durch geeignete Veränderung der Radlängskräfte ausgeglichen werden.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer beim Erzeugen eines Lenkeinschlags durch ein die Lenkhandhabe des Fahrers einstellendes System zumindest teilweise unterstützt wird.
Fahrzeug-Lenksystem zur Durchführung des Betriebsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinheit, die die genannte Giermoment-Ermittlung sowie den Aufbau und Abbau des genannten Gegen-Giermoments sowie ggf. des Kurshalte-Giermoments durch geeignete Ansteuerung geeigneter Stellglieder veranlasst.