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Die Erfindung betrifft ein Lenksystem
für Kraftfahrzeuge
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 oder 2.
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Bei konventionellen mechanischen
Lenksystemen mit oder ohne Servofunktion ist eine mechanische Kopplung
zwischen der üblicherweise
als Lenkrad ausgebildeten Lenkeingabe und einem Lenkgetriebe vorgesehen,
das über
Lenkgestänge
mit den zu lenkenden Rädern
verbunden ist. Der Fahrer gibt über
die Lenkeingabe die Lenkbefehle ein, die gegebenenfalls servomotorisch
verstärkt, über die
gegebene mechanische Kopplung auf die zu lenkenden Räder übertragen
werden. In Abhängigkeit
von der Konstruktion der Radaufhängung
für die
gelenkten Räder,
dem Lenkwinkel der Räder
und fahrdynamischen Größen ergeben
sich auf die Geradeausfahrstellung der Räder als Mittelstellung Rückstellkräfte, die
an der Lenkeingabe als Reaktionskräfte spürbar sind und über die
dem Fahrer das sogenannte Lenkgefühl vermittelt wird.
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Neben Lenksystemen mit mechanischer Kopplung
zwischen Lenkeingabe und gelenkten Rädern sind auch mechanisch entkoppelte
Lenksysteme, insbesondere als Steer by Wire-Systeme, bekannt, bei
denen ein fahrerseitiges Lenkmodul, ein im Übergang auf die lenkbaren Räder liegendes
Stellmodul und eine Steuereinheit zur Verknüpfung von Lenkmodul und Stellmodul
vorgesehen sind, wobei die lenkbaren Räder in Abhängigkeit von über die Lenkeingabe des
Lenkmoduls eingegebenen Lenkbefehlen in ihrem Radwinkel verstellt
werden und bei denen auf die Lenkeingabe die von der jeweiligen Radstellung
abhängige
Reaktionskraft über
eine Stellvorrichtung einer Simulationseinrichtung rückgekoppelt
ist. Fällt
die Simulationseinrichtung, oder auch nur deren Stellvorrichtung
aus oder ergeben sich diesbezüglich
Fehlfunktionen, so führt
dies an der Lenkeingabe zu Reaktionskräften, die ein „falsches" Lenkgefühl vermitteln
und fahrerseits zur Eingabe falscher Lenkbefehle, also falschen
Lenkreaktionen führen
können.
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Um dies zu vermeiden, wird bei einem
Lenksystem gemäß der
DE 195 39 101 C1 ,
das im Oberbegriff der Ansprüche
1 und 2 berücksichtigt
ist, die Simulationseinrichtung mechanisch und mit besonders hoher
Ausfallsicherheit gestaltet. Hierzu ist das als Lenkeingabe vorgesehene
Lenkrad mit einer Rückstellfederanordnung
gekoppelt, welche einer Auslenkung des Lenkrades aus einer Mittellage
entgegenwirkt. Über
die Federn der Simulationseinrichtung wird eine Grundcharakteristik
der zu simulierenden, dem jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeuges
entsprechenden Reaktionskraft vorgegeben, die durch Verstellung
der Federabstützungen
veränderlich
ist.
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Die hohe Ausfallsicherheit eines
solchen Systems bedingt einen konstruktiv hohen Aufwand und ist
trotzdem nur in beschränktem
Umfange geeignet, ein der Realität
entsprechendes Lenkgefühl zu
vermitteln.
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In der Praxis stellt aber die Ausfallsicherheit der
Simulationseinrichtung als solche nicht das vorrangige Problem dar,
da auch nach Ausfall der Simulationseinrichtung noch ein sicherer,
wenn auch teilweise ungewohnter und unkomfortabler Betrieb des Lenksystems,
und damit des Fahrzeuges möglich
ist und Fehler in der Simulationseinrichtung ohnehin einen alsbaldigen
Werkstatt aufenthalt bedingen. Problematisch sind dagegen plötzlich auftretende
Fehlfunktionen, so insbesondere ein plötzlicher Ausfall der Simulationseinrichtung
im Hinblick auf dadurch ausgelöste
fahrerseitige Fehlreaktionen, da mit der Fehlfunktion die das Fahrgefühl vermittelnde
Rückkopplung
verfälscht
wird oder entfällt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Lenksystem der eingangs genannten Art bei einfachem Aufbau funktionell
dahingehend zu gestalten, dass bei Fehlfunktionen der Simulationseinrichtung daraus
resultierende fahrerseitige Fehlreaktionen im Wesentlichen ohne
Auswirkung auf den betriebsbedingt jeweils gegebenen, fahrerseitig
durch Beaufschlagung der Lenkeingabe vorgegebenen Radwinkel bleiben.
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Gemäß der Erfindung wird dies bei
einem Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder 2 erreicht,
denen zufolge Fehlfunktionen der Simulationseinrichtung, insbesondere
von deren Stellvorrichtung, zunächst
dahingehend beantwortet werden, dass die über die Simulationseinrichtung
laufende Rückkopplung
unterbrochen wird, die Simulationseinrichtung also abgeschaltet
wird, falls die Fehlfunktion sich nicht ohnehin als Ausfall der
Simulationseinrichtung oder deren Stellvorrichtung darstellt.
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Im Folgenden wird die Fehlfunktion
der Simulationseinrichtung als solche hingenommen, es werden aber,
orientiert am Lenkverlauf zum Zeitpunkt des Abschaltens der Simulationseinrichtung,
fahrerseitige Lenkeingaben auf ihre Plausibilität überprüft und gegebenenfalls modifiziert.
Die Modifikation erfolgt im Rahmen der Erfindung bevorzugt in Berücksichtigung
dessen, ob im Moment des Abschaltens der Simulationseinrichtung
ein aus Kurvenfahrt resultierendes, und damit angehobenes Lenkmoment
ansteht oder nahezu kein Lenkmoment, wie bei Geradeausfahrt gegeben.
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Im erstgenannten Zustand erweist
sich eine Modifikation der fahrerseitigen Lenkbefehle ausgehend
vom Zeitpunkt des Abschaltens der Simulationseinrichtung dahingehend
als zweckmäßig, dass für eine kurze Übergangszeit
der beim Abschalten gegebene Lenkzustand entweder unverändert aufrechterhalten
oder für
die Übergangszeit
entsprechend der Extrapolation des Lenkverlaufes vor der Abschaltung
weitergeführt
wird. Folgereaktionen des Fahrers auf den Ausfall der Simulationseinrichtung werden
somit in der Übergangszeit
in ihrer Auswirkung auf den Lenkverlauf faktisch unterdrückt. Die als Übergangszeit
vorgesehene Zeitspanne liegt dabei im Bereich entsprechender fahrerseitiger
Reaktionszeiten, und damit in Bereichen um etwa 100 ms. In einem
auf die Übergangszeit
folgenden Zeitbereich wird zweckmäßigerweise ausgehend von dem für die Übergangszeit
gewählten
Lenkverlauf dieser in Berücksichtigung
fahrerseitiger Lenkeingaben modifiziert, wobei diese Lenkeingaben,
als Korrektur der Folgereaktionen des Fahrers, zu einer Annäherung an
den fahrerseitig angestrebten Lenkverlauf vor Ausfall der Simulationseinrichtung
führen
können oder
diesen Lenkverlauf im Sinne fahrerseitig vorgegebener Veränderungen
auch beeinflussen können.
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Für
den zeitlichen Ablauf erweisen sich bezüglich des auf die Übergangszeit
folgenden Zeitbereiches Zeiträume
von etwa 300 ms bis etwa 1500 ms als zweckmäßig. Selbstverständlich liegt
es aber auch im Rahmen der Erfindung, schon in der Übergangszeit
jeweilige fahrerseitige Lenkeingaben modifiziert zu berücksichtigen,
wobei über
dem Zeitverlauf die jeweiligen fahrerseitigen Lenkeingaben entsprechend
gewichtet berücksichtigt
werden können.
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Steht bei Ausfall bzw. Abschalten
der Simulationseinrichtung kein signifikantes Lenkmoment an, wie
dies beispielsweise bei Geradeausfahrt gegeben ist, so ist der Ausfall
der Simulationseinrichtung für den
Fahrer praktisch so lange nicht fühlbar, wie dieser Lenkzustand
beibehalten wird. Folgereaktionen auf den Ausfall der Simulationseinrichtung,
und damit fahrerseitige, darauf zurückzuführende Fehlreaktionen sind
erst dann zu befürchten,
wenn der Lenkzustand Geradeausfahrt geändert und beispielsweise in
eine Kurvenfahrt überführt wird.
Wird dabei ein vorgegebenes Grenzlenkmoment überschritten, so bildet dieser
Zeitpunkt den Eingriffszeitpunkt, von dem ausgehend die fahrerseitigen
Lenkbefehle über
einen vorgegebenen Zeitraum in Berücksichtigung des zum Eingriffszeitpunkt
gegebenen Lenkverlaufes modifiziert werden, wobei bevorzugt mit
zunehmender Zeitdauer der einzustellende Lenkzustand zunehmend der
fahrerseitigen Vorgabe angenähert wird.
Grundsätzlich
ist es aber auch bei dieser Lösung
möglich,
zum Beispiel bei sehr schnellen Lenkwinkeländerungen, deren Auswirkungen
auf den einzustellenden Radwinkel zunächst weitgehend zu unterdrücken, so
beispielsweise dadurch, dass für
eine der Übergangszeit
entsprechende Zeitspanne ein verhältnismäßig kleiner Lenkwinkel angesetzt
wird, der aber größer ist
als ein dem vorgegebenen Grenzlenkmoment entsprechender Lenkwinkel.
Der dem Grenzlenkmoment entsprechende Lenkwinkel liegt bevorzugt
im Bereich von etwa 2 bis 10° und
kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise in Abhängigkeit
von Lenkgeschwindigkeit, Fahrgeschwindigkeit und dergleichen variiert
werden.
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Insgesamt wird bei der erfindungsgemäßen Lösungen der
modifizierte Lenkverlauf über
der Zeit zunehmend an den der fahrerseitigen Lenkeingabe entsprechenden
Lenkverlauf angenähert,
so dass die erfindungsgemäße Lösung nur über einen
sehr kurzen Zeitbereich Abweichungen zum fahrerseitig bewusst vorgegebenen
Lenkzustand bzw. Lenkverlauf bedingt und damit nicht sicherheitskritisch
ist.
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Die Annäherung der Verläufe kann
rampenförmig
oder progressiv erfolgen, womit dem Charakter des jeweiligen Fahrzeuges
ebenso Rechnung getragen werden kann wie fahrdynamischen Größen, so
etwa der Fahrgeschwindigkeit, dem jeweiligen Lenkmoment oder dergleichen,
oder auch fahrerseitig gegebenen Eigenarten.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird
insgesamt ein Lenksystem geschaffen, das bezüglich der Simulationseinrichtung,
und insbesondere deren Stellvorrichtung ohne Verdopplung mechanischer oder
elektrischer Einrichtungen auskommt, somit einkanalig aufgebaut
werden kann, weil Fehlreaktionen des Fahrers, die auf einen Ausfall
oder eine andere Fehlfunktion der Simulationseinrichtung zurückzuführen sind,
allein rechnergestützt
durch eine Modifikation des kritischen fahrerseitigen Befehles abgefangen
werden können,
wobei die Simulationseinrichtung, bzw. deren Stellvorrichtung abgeschaltet wird.
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Ebenso wie die rechnergestützte Modifikation
der fahrerseitigen Lenkbefehle, also des Fahrerwunsches, erfolgt
die Überwachung
der Simulationseinrichtung auf etwaige Fehler rechnergestützt, wobei
die Fehlererkennungszeit so kurz gewählt ist, dass in dieser Zeit
fahrerseitige Reaktionen auf den Fehler praktisch nicht möglich sind
oder zumindest ohne wesentliche Auswirkungen auf den Lenkverlauf bleiben.
Dies gilt unter der Prämisse,
dass zum Zeitpunkt des Ausfalls der Simulationseinrichtung keine Fahrsituation
gegeben ist, in der bereits heftige, dem Fahrerwunsch entsprechende
Lenkmanöver
stattfinden, wobei eine solche Koinzidenz sehr unwahrscheinlich
ist, so dass die im Rahmen der Erfindung gegebene sehr kurze Zeit,
in der der Lenkzustand oder Lenkverlauf ungeachtet fahrerseitiger
Eingriffe im Wesentlichen gleich bleibt, somit durch den Fahrer
nicht beeinflusst werden kann, nicht sicherheitskritisch ist.
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Für
die Funktion der Überwachungseinrichtung
kann auf in Verbindung mit dem Lenksystem ohnehin erfasste Größen, wie
gegebenenfalls auch auf andere fahrzeugseitig für Fahrdynamikprogram me oder
dergleichen erfasste und/oder verarbeitete Größen zurückgegriffen werden, so dass
auch diesbezüglich
Zusatzeinrichtungen nicht erforderlich sind, womit die Erfindung
zumindest im Wesentlichen nur softwarebasierte Eingriffe nötig macht.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale
der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung
nachstehend anhand der Zeichnungen mit weiteren Details näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
einer Schemadarstellung ein Fahrzeug mit einer Steer by Wire-Lenkung,
ausschnittsweise,
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2 für eine solche
Steer by Wire-Lenkung mit über
die Stellvorrichtung einer Simulationseinrichtung gegebener Rückkopplung
der lenkwinkelabhängigen
Reaktionskraft auf die Lenkeingabe die Ausfallstrategie bei Fehlfunktion,
insbesondere bei Ausfall der Simulationseinrichtung,
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3 und 4 Lenkverlaufsdarstellungen
eines Fahrzeuges bei Kurvenfahrt mit über der Zeit aufgetragenem
Lenkwinkel und in Annäherung
gleich bleibender Lenkgeschwindigkeit, hierzu überlagert bei schlagartigem,
fahrerseitigen Überreißen der Lenkung
mit nachfolgender Korrektur, sowie bei unter Aspekten der Fahrsicherheit
modifiziertem Lenkverlauf,
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5 die
bei erfindungsgemäßer Modifikation
des tatsächlichen
Lenkverlaufes gegebene Abweichung von dem durch die fahrerseitige
Lenkeingabe bestimmten Lenkverlauf bei rampenartiger Annäherung des
tatsächlichen
Lenk verlaufs an den durch bewusste fahrerseitige Lenkeingabe vorgegebenen
Lenkverlauf, und
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6 eine
den 3 und 4 entsprechende Lenkverlaufsdarstellung,
bei der die Simulationseinrichtung während eines im wesentlichen
lenkmomentenfreien Zustandes, insbesondere bei Geradeausfahrt abgeschaltet
wird und die Modifikation der fahrerseitigen Lenkbefehle erst bei
Aufbau eines über
einem vorgegebenen Grenzlenkmoment liegenden Lenkmomentes einsetzt.
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In 1 ist
schematisiert und nur teilweise ein Fahrzeug 1 dargestellt,
das eine gelenkte Vorderachse 2 aufweist. Die Hinterachse
ist nicht gezeigt. Die Vorwärtsfahrtrichtung
des Fahrzeuges 1 ist durch den Pfeil F angegeben. Der Vorderachse 2 sind
die gelenkten Räder 3 zugeordnet,
die über
ein Lenkgestänge 4 mit
einem Lenkgetriebe 5 verbunden sind, das von einem Stellmodul 6 beaufschlagt
ist. Dieses kann beispielsweise als Antriebsquelle für das Lenkgetriebe
einen Elektromotor umfassen, gegen den auch die aus dem jeweiligen
Radwinkel der Räder 3 und
den Einsatzbedingungen des Fahrzeuges resultierenden Reaktionskräfte abgestützt werden.
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Die Ansteuerung des Stellmoduls 6,
dessen Energieversorgung nicht gezeigt ist, erfolgt über eine Steuereinheit 7,
und die Signalwege zwischen der Steuereinheit 7 und dem
Stellmodul 6 sind durch die Pfeile 8 veranschaulicht.
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Mit 9 ist die Lenkeinheit
des Fahrzeuges 1 bezeichnet, die eine fahrerseitige Lenkeingabe 11 umfasst,
welche im Ausführungsbeispiels
als Lenkrad ausgebildet ist, beispielsweise, wie an sich bekannt,
aber auch durch so genannte Joysticks oder anderweitige Bedienelemente
gebildet sein kann.
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Die Lenkeingabe 11 ist über eine
Lenkwelle 12 mit dem Lenkmodul 10 der Lenkeinheit 9 verbunden,
wobei das Lenkmodul 10, wie schematisch angedeutet, eine
Winkelsensorik 13 zur Erfassung des Lenkwinkels und eine
Simulationseinrichtung 14 umfasst, deren beispielsweise
durch einen Elektromotor gebildete Stellvorrichtung mit der Lenkwelle 12 verbunden
ist. Die Energieversorgung für
die Stellvorrichtung ist nicht gezeigt, es ist das Lenkmodul 10 aber
mit der Steuereinheit 7 signalverbunden, wie durch die
Pfeile 15 veranschaulicht.
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Stellmodul 6, Steuergerät 7 und
Lenkeinheit 9 bilden die Grundelemente einer bekannten
Steer by Wire-Lenkung, bei der über
die Simulationseinrichtung 14 lenk- und/oder fahrzustandsabhängig Reaktionskräfte auf
die Lenkeingabe 11 rückgekoppelt sind,
so dass ungeachtet der lediglich signaltechnischen Verbindung zwischen
Lenkeingabe 11 und Rädern 3 die
Lenkeingabe 11 das bekannte „Lenkgefühl" zu vermitteln vermag, das dem Fahrer
auch haptisch ein Gefühl
der jeweiligen Fahrsituation vermittelt. Berücksichtigung finden in der
Simulationseinrichtung 14 bevorzugt Radwinkel, Lenkwinkel, Fahrgeschwindigkeit,
Radstellkräfte,
Lenkgeschwindigkeit und/oder weitere Werte.
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Die in 1 veranschaulichte
Steer by Wire-Lenkung ist zumindest bezüglich der Simulationseinrichtung 14 einkanalig,
d. h. nicht redundant ausgebildet, so dass bei Ausfall der Simulationseinrichtung 14 zwar
nach wie vor gelenkt werden kann, und zwar durch die Übermittlung
der entsprechenden Stellsignale vom Winkelsensor 13 auf
das Steuergerät 7,
eine Rückkopplung
der radseitig gegebenen Reaktionskräfte auf die Lenkeingabe 11 aber
entfällt, bzw.
bei einer Fehlfunktion der Simulationseinrichtung 14 gegebenenfalls
auch nur verfälscht
wird.
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Letzteres würde bezüglich der Lenkung zu einer
falschen Situationsbeurteilung führen,
bei Ausfall der Simulationseinrichtung
14 entfallen entsprechende
haptische Beurteilungsmöglichkeiten
vollständig.
In beiden Fällen
kann somit zwar noch gelenkt werden, es entfällt aber das gewohnte Lenkgefühl, und
bei einem plötzlichen
Ausfall der Rückkopplung
der radseitigen Reaktionskräfte
auf die Lenkeingabe 11 sind deshalb auch – gegebenenfalls
als Panikreaktion – überzogene
Lenkbewegungen im Sinne eines „Verreißens" der Lenkung zu befürchten.
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Um dem zu begegnen, andererseits
aber den einfachen Aufbau der Lenkeinheit 9 nicht zu komplizieren,
ist im Rahmen der Erfindung eine Überwachungseinrichtung 16 für die Simulationseinrichtung 14 vorgesehen,
wie dies in 1 angedeutet
ist, wobei die Überwachungseinrichtung 16 signaltechnisch
mit der Simulationseinrichtung 14 und der Steuereinheit 7 verbunden
ist.
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Über
die Überwachungseinrichtung 16 wird die
Funktion der Simulationseinrichtung 14 überwacht und diese bei Fehlfunktion
abgeschaltet, falls sie nicht durch den jeweils gegebenen Defekt
bereits funktionslos oder abgeschaltet ist. Die Überwachungseinrichtung 16 kann
beispielsweise durch eine redundante Auslegung der Simulationseinrichtung
gebildet sein, oder auf interne Kontrollen der Simulationseinrichtung
zurückgreifen.
Mit dem Ansprechen der Überwachungseinrichtung 16 wird
zugleich auch die Steuereinheit 7 dahingehend angesprochen,
dass eventuelle fahrerseitige Lenkbefehle, die vom momentan gegebenen
Lenkzustand sicherheitskritisch, d. h. gravierend abweichen, so
zum Beispiel durch ein Überziehen
der Lenkeingabe 11 bei Ausfall der Rückkopplung auf die Räder 3,
nicht in entsprechende Stellkräfte
für die
Räder 3 und
dadurch sich ergebende Lenkbewegungen umgesetzt werden.
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2 veranschaulicht
im Schema das Zusammenspiel zwischen Lenkmodul 10, Überwachungseinrichtung 16 und
Steuereinheit 7, wobei in der Steuereinheit 7 zunächst eine
Berechnung des ein zustellenden Radwinkels auf Basis der fahrerseitigen
Lenkbefehle und des daraus resultierenden Lenkwinkels erfolgt, der
in der Winkelsensorik 13 erfasst und zur Radwinkelberechnung
auf die Steuereinheit 7 übermittelt wird. Der so jeweils
vorgegebene Radwinkel entspricht dem vom Fahrer gewünschten Lenkverlauf,
bei dessen Ermittlung gegebenenfalls auch Zusatzgrößen, wie
beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit oder Fahrgewohnheiten des
Fahrers, wie beispielsweise eine sportliche Fahrweise berücksichtigt
werden können.
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Ein in dieser Weise vorgegebener
Lenkzustand kann vom Fahrerwunsch abweichende, auch drastische Änderungen
durch Lenkbefehle des Fahrers erfahren, die sich als Reaktion auf
den Ausfall der Stellvorrichtung der Simulationseinrichtung 14, oder
einer Fehlfunktion der Simulationseinrichtung 14 und einem
Abschalten der Simulationseinrichtung 14 infolge dieser
Fehlfunktion ergeben.
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Eine Auswirkung solcher Änderungen
des Lenkwinkels auf den Radwinkel der Räder wird im Rahmen der Erfindung
insbesondere bei einem bereits anstehenden Lenkmoment, so bei Kurvenfahrt zunächst dadurch
verhindert, dass die Überwachungseinrichtung 16 eine
sehr kurze Ansprechzeit hat und die Simulationseinrichtung 14 abgeschaltet wird.
Mit dem Ansprechen der Überwachungseinrichtung 16 wird
steuergeräteseitig
eine Übergangszeit t1
in Lauf gesetzt, innerhalb derer der bei ordnungsgemäßer Arbeitsweise
der Simulationsvorrichtung 14, also vor deren Ausfall und
deren Abschalten, gegebene Lenkzustand aufrechterhalten wird, und
zwar entweder unverändert,
wie zum Zeitpunkt des Ausfalls gegeben, oder als Lenkverlauf extrapoliert
auf Basis eines kurzen, dem Ausfall voraufgehenden Zeitabschnittes.
Für einen
darauf folgenden Zeitbereich t2 wird der durch die Folgereaktion
des Fahrers verfälschte
Lenkverlauf im Folgenden modifiziert. Hierfür wird davon ausgegangen, dass
fahrerseitig im Abklingen der spontanen Lenkreaktion auf den Ausfall
der Simulationseinrichtung wieder sachgerechte Lenkbefehle gegeben
werden, die den tatsächlichen
Fahrerwunsch widerspiegeln, so dass im Rahmen der Modifikation eine
Ausrichtung auf diese Lenkbefehle und damit auch auf den Lenkverlauf
erfolgen kann, den der Fahrer bei noch funktionierender Simulationseinrichtung
im Auge hatte und der für die Übergangszeit
auch Richtgröße war.
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Im Rahmen der Modifikation können weitere Zustandsgrößen, wie
zum Beispiel die Fahrgeschwindigkeit, die Lenkkraft, das jeweilige
Lenkmoment und dergleichen berücksichtigt
werden.
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Auf Basis des aus dem Lenkwinkel
bestimmten Lenkverlaufes oder des modifizierten Lenkverlaufes wird
der jeweilige Radwinkel ermittelt, wobei diesbezüglich insbesondere noch fahrdynamische
Größen, wie
beispielsweise Fahrgeschwindigkeit und/oder Querbeschleunigung berücksichtigt
werden können.
Die Lenkfunktion des erfindungsgemäßen Lenksystemes bleibt auch
bei Ausfall der Simulationseinrichtung 14 erhalten, es
entfällt
jedoch die Komfortfunktion.
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3 und 4 veranschaulichen vorstehend angesprochene
Modifikationen des Lenkverlaufes, wobei als Ausgangslage jeweils
ein Lenkvorgang mit gleich bleibender Lenkgeschwindigkeit angenommen ist.
Der daraus resultierende Lenkverlauf ist durch die in einem Übergangsbereich
strichliert dargestellte Gerade 17 veranschaulicht.
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Über
dem Lenkverlauf ist ein Ausfall der Simulationseinrichtung 14 angenommen.
Dieser Ausfall ist Auslöser
für eine
Folgereaktion des Fahrers mit einem „Verreißen" der Lenkung, wie durch die gepunktete
Lenkverlaufskurve 18 angedeutet. Wird dem Fahrer diese
Reaktion bewusst, so kann davon ausgegangen werden, dass er im Folgenden
einen Lenkverlauf anstrebt, der in etwa der Ausgangssituation entspricht,
wie durch die Gerade 17 symbolisiert.
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3 und 4 veranschaulichen die Übergangszeit
t1, beginnend mit dem Ausfall der Simulationseinrichtung 14,
und den an die Übergangszeit
t1 anschließenden
Zeitbereich t2, wobei die Übergangszeit
t1 in der Größenordnung
von etwa 100 ms liegt, und der Zeitbereich t2 etwa zwischen 300
und 1500 ms lang ist. 3 veranschaulicht
für die Übergangszeit
t1 in Reaktion auf den Ausfall der Simulationseinrichtung 14 einen
Beibehalt des Lenkzustandes, der im Zeitpunkt der Unterbrechung
der Rückkopplung,
also im Zeitpunkt des Ausfalls der Simulationseinrichtung 14 gegeben
ist. Dieser Abschnitt ist mit 19 bezeichnet und daran anschließend ergibt
sich eine fortlaufende Annäherung
zwischen dem Lenkverlauf 18 und dem durch die Gerade 17 symbolisierten
ursprünglich
angestrebten Lenkverlauf, veranschaulicht durch den Kurvenzug 20.
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In der Ausgestaltungsform gemäß 4 ist für die Übergangszeit t1 eine Extrapolation
des Lenkverlaufes vor Ausfall der Simulationseinrichtung 14 gegeben,
so dass für
die Übergangszeit
t1 der bisherige Verlauf beibehalten ist. Anschließend ergibt
sich durch Modifikation ein Verlauf gemäß Kurvenzug 21. In
beiden Ausgestaltungsformen ist während der Übergangszeit t1 der Lenkverlauf
unabhängig
von Lenkwinkeländerungen
vorgegeben, so dass sich Auswirkungen auf den weiteren Berechnungsvorgang
und den jeweiligen Radwinkel nicht ergeben. Erst in dem auf die Übergangszeit
t1 folgenden Zeitbereich t2 finden fahrerseitige Lenkeingaben im
Rahmen der Modifikation wieder Berücksichtigung, so dass zum Ende
des Zeitbereiches t2 die fahrerseitigen Lenkeingaben für den Lenkverlauf
wieder allein maßgebend
sind.
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5 veranschaulicht
dies, wobei der Grad der Abweichung des tatsächlichen, korrigierten Lenkverlaufes
von dem aus der Lenk winkelberechnung folgenden Lenkverlauf über der
Zeit dargestellt ist. Ausgangspunkt ist ein der Lenkwinkelberechnung folgender
Lenkverlauf, dem in der Übergangszeit
t1 ein von fahrerseitigen Lenkeingaben unabhängiger, an einem Ausgangswert
orientierter Lenkverlauf folgt. Der Grad der Abweichung zum der
fahrerseitigen Lenkeingabe entsprechenden Lenkwinkel ist in der Übergangszeit
t1 maximal, und anschließend
ergibt sich durch Modifikation des fahrerseitig vorgegebenen Lenkverlaufes über dem
Zeitbereich t2 eine Rückführung auf
den Ausgangszustand, in dem der durch fahrerseitige Lenkeingaben
bestimmte Lenkwinkel den Lenkverlauf bzw. den für den Lenkverlauf maßgeblichen
Radwinkel bestimmt, wobei in die Radwinkelberechnung gegebenenfalls
noch weitere Berechnungsgrößen, so
insbesondere fahrdynamische Berechnungsgrößen einfließen können.
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6 geht
für die
Erläuterung
des erfindungsgemäßen Lenksystems
von einer Ausgangssituation aus, wie sie etwa bei Geradeausfahrt
gegeben ist und bei der dementsprechend auch bei intakter Simulationseinrichtung
kein wesentliches Reaktionsmoment an der Lenkeingabe spürbar ist.
Dementsprechend wird das Abschalten der Simulationseinrichtung für den Fahrer
praktisch auch kaum spürbar,
so lange der gegebene Fahrzustand – Geradeausfahrt – beibehalten
wird. In 6 ist der Ausfall der
Simulationseinrichtung zu einem Zeitpunkt tx angenommen und durch
eine Strichpunktlinie symbolisiert. Ferner ist in 6 bezogen auf einen verhältnismäßig kleinen
Lenkwinkel von etwa 2 bis 10° das zu
einem solchen Lenkwinkel korrespondierende Lenkmoment als doppelt
gepunktete Strichlinie veranschaulicht, das als Grenzlenkmoment 22 festgelegt
ist. Wird dieses – aufgrund
der Abschaltung der Simulationseinrichtung für den Fahrer praktisch nicht spürbar – durch
den Lenkwinkel vergrößernde Lenkeingaben
des Fahrers überschritten,
so ist damit ein Eingriffszeitpunkt ts definiert, von dem aus über einen
Zeitraum t3 fahrerseitige Lenkbefehle modifiziert werden, wobei
die Modifika tion in Berücksichtigung des
Fahrerwunsches des zum Eingriffszeitpunkt gegebenen Lenkverlaufes
erfolgt. Über
den Zeitraum t3 erfolgt, wie anhand der 3 bis 5 für den Zeitraum t2
erläutert,
die Modifikation der einzustellenden Fahrtrichtung zunehmend in
Ausrichtung auf die fahrerseitigen Lenkeingaben, so dass das erfindungsgemäße System über den
Zeitraum t3 dem Fahrer die Möglichkeit
bietet, ungeachtet des Ausfalls an der Lenkeingabe spürbarer,
fahrzustandsabhängiger Rückmeldungen
sich mit seinen Lenkbefehlen auf einen Lenkzustand auszurichten,
der dem angestrebten Fahrverlauf, also der Wunschvorstellung des Fahrers
hinsichtlich des Fahrweges des Fahrzeuges entspricht. Der Zeitraum
t3 kann analog zum Ausführungsbeispiel
gemäß 3 und 4 eine Zeitspanne von etwa 1500 ms abdecken.