DE10244067A1

DE10244067A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Lenkunterstützung für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung

Info

Publication number: DE10244067A1
Application number: DE2002144067
Authority: DE
Inventors: Olaf Kwasny; Klaus Wahnschaffe; Holger Manz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-01
Also published as: WO2004022411A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Lenkunterstützung für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung, wobei lenkbare Fahrzeugräder sowohl mit einem durch einen Fahrer beeinflußbaren Lenkmittel (1) als auch mit einem elektrischen Servomotor (2) antreibend verbunden sind, ein durch den Servomotor (2) für die Lenkunterstützung aufgebrachter Unterstützungswinkel und/oder aufgebrachtes Unterstützungsmoment fahrsituationsabhängig gesteuert und/oder geregelt wird und der Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment durch einen variablen Software-Endanschlag (6) reduziert wird, wobei der Software-Endanschlag (6) mindestens mit wachsendem Lenkwinkel (delta) erhöht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Lenkunterstützung für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung.

Lenkungen, durch welche lenkbare Fahrzeugräder zusätzlich zu einem durch einen Fahrer mittels eines Lenkrades über eine durchgehende mechanische Verbindung aufgebrachten Lenkwinkels durch einen Druckmittel-Servomotor angetrieben werden, sind beispielsweise aus der DE 35 39 607 A1 bekannt. Ein zentrales Lenkbegrenzungsventil, welches beim Erreichen eines durch mechanische Endanschläge am Fahrzeug festgelegten Maximalwertes eines Einschlagwinkels eines Fahrzeugrades einen Arbeitsdruck des Servomotors absenkt, ist sowohl unmittelbar mit der Pumpendruckleitung einer an den Servomotor angeschlossenen Lenkhelfpumpe verbunden als auch durch vom Einschlagwinkel beeinflußte Fühlorgane steuerbar. Ein als Lenkbegrenzungsventil verwendetes Analogventil ist von einem Steuersignal derart beeinflußt, daß der Arbeitsdruck in proportionaler Abhängigkeit zum Ansteigen des Einschlagwinkels abgesenkt wird.

Daneben sind elektromechanische Lenkungen bekannt, wobei eine Unterstützungskraft durch einen elektrischen Servomotor zusätzlich zu einem durch den Fahrer mittels eines Lenkrads über eine durchgehende mechanische Verbindung vorgegebenen Lenkwinkels aufgebracht wird. Ein insgesamt durch Lenkmittel und Servomotor aufgebrachter Stellwinkel ist durch mechanische Endanschläge begrenzt. Wird ein Erreichen eines Endanschlags nicht erkannt, so unterstützt der Servomotor mit hohem Strom weiter. Dies kann einen hohen Strom- und damit Kraftstoffverbrauch oder einen Ausfall der Lenkung als Folge haben.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur fahrsituationsabhängigen Lenkunterstützung für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung zu schaffen, wobei elektronische Komponenten vor einer Überlastung geschützt werden.

Die Lösung des Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein durch einen Servomotor für die Lenkunterstützung aufgebrachter Unterstützungswinkel und/oder aufgebrachtes Unterstützungsmoment wird fahrsituationsabhängig, beispielsweise in Abhängigkeit eines Lenkwinkels, gesteuert und/oder geregelt, der Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment wird durch einen variablen Software-Endanschlag reduziert, wobei der Software-Endanschlag mindestens mit wachsendem Lenkwinkel erhöht wird. Als Software-Endanschlag ist beispielsweise ein Winkelwert ermittelbar, durch welchen der Unterstützungswinkel verringert wird oder ein Moment, welches dem Unterstützungsmoment entgegenwirkt. Durch den eine Lenkunterstützung reduzierenden Software-Anschlag wird eine Überhitzung des Servomotors vermieden und die mittlere Stromaufnahme verringert. infolge der Reduzierung der Lenkunterstützung wird einem Fahrer ein Endanschlag suggeriert, welcher einem beispielsweise aus hydraulischen Systemen bekannten Endanschlag entspricht. Dies führt zu einer Verbesserung eines Lenkgefühls im Bereich eines mechanischen Endanschlags. Dadurch werden auch die mechanischen Komponenten gegen ein zu schnelles Einlenken in den Endanschlag geschützt.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Software-Endanschlag zusätzlich abhängig von einer Lenkwinkelgeschwindigkeit. Eine Berücksichtigung der Lenkwinkelgeschwindigkeit hat eine dämpfende Wirkung, so daß der Schutz gegen ein schnelles Einlenken in den mechanischen Endanschlag verbessert wird.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Software-Endanschlag mindestens aus einer Federkennlinie und einer Dämpferkennlinie ermittelt. Durch die Federkennlinie wird die Lenkunterstützung in Nähe des mechanischen Endanschlags bei quasistatischen Zuständen reduziert. Durch die Dämpferkennlinie wird verhindert, daß mit zu hoher Lenkwinkelgeschwindigkeit in den mechanischen Endanschlag gelenkt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer elektromechanischen Lenkung mit Lenkunterstützung und
2 einen Verlauf eines Software-Anschlags,
1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer elektromechanischen Lenkung mit Lenkunterstützung, umfassend ein als Lenkrad ausgebildetes Lenkmittel 1 und einen Servomotor 2, die über Getriebe 11, 21 mit einer Zahnstange 3 verbunden sind. Die Zahnstange 3 ist über eine nicht dargestellte bekannte Lenkverbindung steuerbar mit ebenfalls nicht dargestellten lenkbaren Rädern eines Fahrzeugs verbunden. Das Lenkmittel 1 ist über einen Drehstab 10, und das Getriebe 11 mit der Zahnstange 3 wirkverbunden. Für eine Lenkunterstützung wird zusätzlich durch den Servomotor 2 ein in einer Recheneinheit 4 ermitteltes Unterstützungsmoment aufgebracht. Eine zusätzliche Bewegung der Zahnstange 3 durch den Servomotor 2 führt zu einer Torsion des Drehstabs 10. Die Torsion des Drehstabs 10 ist durch einen bekannten Drehmomentsensor 51 meßbar. Eine Fahrsituation des Fahrzeugs ist durch Fahrgeschwindigkeit v, Lenkwinkel δ, Lenkwinkelgeschwindigkeit δ° und Lenkmoment τ_δ beschreibbar. Die Fahrgeschwindigkeit v wird durch einen Sensor 52, beispielsweise ein Tachometer, ermittelt, der Lenkwinkel δ durch einen Sensor 53. Die Lenkwinkelgeschwindigkeit δ° wird durch einen Sensor 54 ermittelt. Es ist jedoch auch denkbar, die Lenkwinkelgeschwindigkeit δ° durch eine Ableitung aus dem Lenkwinkel δ zu ermitteln. Alle aufgenommenen Werte der Fahrsituation werden der Recheneinheit 4 zugeführt. In der Recheneinheit 4 wird anhand dieser Daten ein Unterstützungsmoment und/oder ein Unterstützungswinkel ermittelt.
In Anhängigkeit des Lenkwinkels δ und der Lenkwinkelgeschwindigkeit δ° wird zudem ein Software-Anschlag 6 ermittelt. Der Software-Anschlag 6 ist in die Recheneinheit 4 integrierbar oder mit einer eigenen Recheneinheit ausbildbar. Durch den Software-Endanschlag 6 wird eine Lenkunterstützung bei Erreichen eines mechanischen Endanschlags des Lenkwinkels δ reduziert, wodurch wesentliche Vorteile entstehen. Die Erkennung führt zu einer Reduzierung der mittleren Stromaufnahme und damit zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, einer Verbesserung des Lenkgefühls im Anschlag, einem Schutz der mechanischen Komponenten gegen zu schnelles Einlenken in den mechanischen Endanschlag und einem Schutz der elektronischen Komponenten vor Überhitzung.
Eine Reduzierung der Unterstützung durch den Servomotor in Abhängigkeit des Lenkwinkels wird über zwei Kennlinien realisiert, einer sogenannten Federkennlinie und einer Dämpferkennlinie. Während die Federkennlinie die Aufgabe der Reduzierung der Lenkunterstützung im quasistatischen Zustand besitzt, verhindert die Dämpferkennlinie, daß mit zu hoher Lenkwinkelgeschwindigkeit in den Anschlag gelenkt wird.
2 zeigt schematisch einen Verlauf des ermittelten Software-Anschlags 6 in Abhängigkeit des Lenkwinkels δ. Die gestrichelte Linie zeigt einen Maximalwert des Lenkwinkels δ_max an.

Claims

Vorrichtung für eine Lenkunterstützung für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung, wobei lenkbare Fahrzeugräder sowohl mit einem durch einen Fahrer beeinflußbaren Lenkmittel (1) als auch mit einem elektrischen Servomotor (2) antreibend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Servomotor (2) für die Lenkunterstützung aufgebrachter Unterstützungswinkel und/oder aufgebrachtes Unterstützungsmoment fahrsituationsabhängig steuer- und/oder regelbar ist und der Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment durch einen variablen Software-Endanschlag (6) reduzierbar ist, wobei der Software-Endanschlag (6) mindestens mit wachsendem Lenkwinkel (δ) erhöht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Software-Endanschlag (6) in Abhängigkeit einer Lenkwinkelgeschwindigkeit (δ°) ermittelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Software-Endanschlag (6) mindestens aus einer Federkennlinie und einer Dämpferkennlinie ermittelbar ist.
Verfahren für eine Lenkunterstützung für Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung, wobei lenkbare Fahrzeugräder sowohl mit einem durch einen Fahrer beeinflußbaren Lenkmittel (1) als auch mit einem elektrischen Servomotor (2) antreibend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Servomotor (2) für die Lenkunterstützung aufgebrachter Unterstützungswinkel und/oder aufgebrachtes Unterstützungsmoment fahrsituationsabhängig gesteuert und/oder geregelt wird und der Unterstützungswinkel und/oder das Unterstützungsmoment durch einen variablen Software-Endanschlag (6) reduziert wird, wobei der Software-Endanschlag (6) mindestens mit wachsendem Lenkwinkel (δ) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Software-Endanschlag (6) in Abhängigkeit einer Lenkwinkelgeschwindigkeit (δ°) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Software-Endanschlag (6) mindestens aus einer Federkennlinie und einer Dämpferkennlinie ermittelt wird.