DE19946074B4

DE19946074B4 - Elektrohydraulische Lenkung eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE19946074B4
Application number: DE1999146074
Authority: DE
Inventors: Jörg KREFT
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-09-25
Filing date: 1999-09-25
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2019-09-26
Also published as: DE19946074A1

Abstract

Elektrohydraulische Lenkung eines Fahrzeuges mit mindestens einem lenkbaren Rad (39,40), mindestens einer hydraulischen Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21), mindestens einer elektronischen Steuereinrichtung (1, 2, 3) und einer Mehrzahl von Sensoren (6, 7, 8; 12, 13, 14) zur Erfassung einer oder mehrerer veränderlicher Größen in Abhängigkeit derer die elektronische Steuereinrichtung (1, 3) den Einschlagwinkel des mindestens einen lenkbaren Rades (39, 40) über die hydraulische Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21) einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens einen hydraulischen Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21) ein Mehrheitsentscheider (4, 5) zugeordnet ist, der eine Ansteuerung der hydraulischen Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21) durch die elektronische Steuereinrichtung (1, 3) davon abhängig macht, ob die von den Sensoren (6, 7, 8; 12, 13, 14) ausgehenden Signale mehrheitlich einander im wesentlichen entsprechen, wobei die Anzahl der Sensoren (6, 7, 8; 12, 13, 14), die eine veränderliche Größe erfassen, eine ungerade Mehrzahl ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Lenkung eines Fahrzeuges mit mindestens einem lenkbaren Rad, mindestens einer hydraulischen Stelleinrichtung, mindestens einer elektronischen Steuereinrichtung und einer Mehrzahl von Sensoren zur Erfassung einer oder mehrerer veränderlicher Größen in Abhängigkeit derer die elektronische Steuereinrichtung den Einschlagwinkel des mindestens einen lenkbaren Rades über die hydraulische Stelleinrichtung einstellt.
Fahrzeuge, die mit einer derartigen Lenkung ausgestattet sind, werden auch als „Drive By Wire"-Fahrzeuge bzw. als „Steer By Wire"-Fahrzeuge bezeichnet.
Die grundlegende Eigenschaft einer „Drive By Wire"-Lenkung besteht darin, daß zwischen Lenkrad und den damit gekoppelten Rädern keine direkten mechanischen Verbindungen existieren. Die vom Fahrer ausgeübten Lenkbewegungen werden nicht mehr direkt auf mechanischem Wege umgesetzt, sondern über Sensoren am Lenkrad aufgenommen, durch Steuerrechner elektronisch verarbeitet und als elektrische Stellgröße an die zugeordneten Aktoren weitergeleitet.
Vorteile eines „Drive By Wire"-Systems sind unter anderem die Erhöhung der passiven Sicherheit, da z. B. eine Lenksäulenintrusion in den Fahrzeuginnenraum durch den Verzicht auf eine Lenksäule ausgeschlossen ist. Ferner läßt sich der Komfort des Fahrzeuges verbessern, indem z. B. eine freie Wahl des Rückstellmoments am Lenkrad sowie eine variable Übersetzung zwischen Lenkrad und den damit gekoppelten Rädern ermöglicht wird. Des weiteren ergeben sich auch Konstruktionsvorteile. So wird z. B. die Konstruktion von Rechts-/Linkslenkerausführungen bzw. deren Auswahl und auch die Umrüstung zu Fahrschulfahrzeugen oder behindertengerechten Fahrzeugen erleichtert.
Andererseits besteht bei einem „By Wire"-System jedoch die Problematik, daß bei einem Fehler in einer seiner Komponenten ein Übergang in einen sicheren Zustand nicht garantiert ist. Anders als z. B. bei einer herkömmlichen Servolenkung, bei der im Falle eines Fehlers, der zum Ausfall der Servounterstützung der Lenkung führt, immer noch die grundsätzliche Lenkfunktion erhalten bleibt, kann in einem „By Wire"-System der Ausfall einer Komponente fatale Folgen haben, sofern nicht konstruktive bzw. konzeptionelle Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden.
Die DE 42 41 849 A1 offenbart ein Lenksystem für Fahrzeuge mit einem Lenkhandrad und einem Lenkelement, welche keine mechanische Wirkverbindung untereinander aufweisen, eine Lenkelement-Sensoreinrichtung und eine Steuereinrichtung, die einen elektromechanischen Umformer, an dessen Abgangsseite das Lenkelement angeordnet ist, in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Sensoreinrichtungen betätigt. Die Steuereinrichtung weist weiterhin mindestens zwei voneinander unabhängige Regeleinheiten auf, wobei eine Fehlerüberwachungseinrichtung vorgesehen ist, die eine defekte Regeleinheit von der Beeinflussung des Lenkelements ausschließt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenkung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die auch im Falle eines sicherheitskritischen Fehlers in einem ihrer Sensoren eine fehlerfreie Steuerung des mindestens einen lenkbaren Rades sicherstellt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der mindestens einen hydraulischen Stelleinrichtung ein Mehrheitsentscheider zugeordnet ist, der eine Ansteuerung der hydraulischen Stelleinrichtung durch die elektronische Steuereinrichtung davon abhängig macht, ob die von den Sensoren ausgehenden Signale mehrheitlich einander im wesentlichen entsprechen, wobei die Anzahl der Sensoren, die eine veränderliche Größe erfassen, eine ungerade Mehrzahl ist.
Sind beispielsweise drei Sensoren vorhanden, die jeweils die gleiche veränderliche Größe erfassen, und tritt in einem der Sensoren ein sicherheitskritischer Fehler auf, so arbeitet die erfindungsgemäße Lenkung dennoch sicher, da durch die beiden anderen fehlerfreien Sensoren in Verbindung mit dem Mehrheitsentscheider eine fehlerfreie Ansteuerung der hydraulischen Stelleinrichtung gewährleistet ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lenkung ist dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Sensoren, der eine veränderliche Größe erfaßt, jeweils eine eigene elektronische Steuereinrichtung zugeordnet ist, die das vom jeweiligen Sensor ausgehende Signal verarbeitet und als 1-bit Signal an den Mehrheitsentscheider abgibt. Durch diese Ausgestaltung wird die Funktionssicherheit der Lenkung weiter erhöht.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die hydraulische Stelleinrichtung doppelt ausgeführt ist, wobei jeder der beiden Stelleinrichtungen ein eigener Mehrheitsentscheider zugeordnet ist. Auch durch diese Ausgestaltung wird die Funktionssicherheit der Lenkung weiter erhöht.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtungen jeweils an den einen Mehrheitsentscheider ein erstes Signal und an den zweiten Mehrheitsentscheider ein von dem ersten Signal verschiedenes zweites Signal abgeben. Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist dabei jeder hydraulischen Stelleinrichtung eine eigene elektronische Steuereinrichtung zugeordnet, wobei diejenige Stelleinrichtung durch ihre zugehörige Steuereinrichtung aktiv steuerbar ist, deren zugehöriger Mehrheitsentscheider von den Steuereinrichtungen mehrheitlich das erste Signal erhält.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die elektronischen Steuereinrichtungen Steuerrechner sind, die über einen Bus, vorzugsweise über einen CAN-Bus miteinander kommunizieren. Die Steuerrechner können dabei vorzugsweise als Mikrocontroller ausgeführt sein.
Vorzugsweise kann in den Steuerrechnern eine Routine implementiert sein, die es dem jeweils steuernden Steuerrechner erlaubt, eine Umschaltforderung an die anderen Steuerrechner zu formulieren, wodurch diese ihre von den Mehrheitsentscheidern empfangenen Signale ändern, so daß ein anderer steuerbefähigter Steuerrechner die Kontrolle im System übernimmt, indem dieser andere Steuerrechner dann die ihm zugeordnete Stelleinrichtung steuert.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lenkung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungs-beispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkung,
2 eine schematische Darstellung der Komponenten der in der Lenkung gemäß 1 verwendeten Lenkhydraulik, und
3 eine schematische Darstellung der Komponenten einer mit der Lenkung gemäß 1 kombinierten Brems hydraulik.
Das in der Zeichnung schematisch dargestellte „Drive By Wire"-System besteht aus zwei Subsystemen, nämlich einer Lenkung und einem Bremssystem. Aus funktionaler Sicht lassen sich somit die Subsysteme „Steer By Wire" und „Brake By Wire" unterscheiden. Die Aktoren für Lenkung und Bremse sind jeweils doppelt ausgeführt, so daß beim Ausfall des einen Aktors auf den anderen umgeschaltet werden kann.
Mittelpunkt des dargestellten Systems bilden drei miteinander kommunizierende Steuerrechner 1, 2, 3 und zwei Mehrheitsentscheider 4, 5, die auch als „Voter" bezeichnet werden. Jeder der Steuerrechner 1, 2, 3 ist mit eigenen Sensoren 6, 9, 12; 7, 10, 13; 8, 11, 14 für die Aufnahme der durch den Fahrer über das Lenkrad bzw. das Bremspedal vorgenommenen Steuerung und für die Aufnahme des Einschlagwinkels der Räder ausgestattet. Ferner sind Sensoren (nicht gezeigt) für die Aufnahme des Energieversorgungszustandes vorhanden. Dabei weist jeder der Steuerrechner auch eine eigene Notstromversorgung auf. Zur Kommunikation zwischen den Steuerrechnern 1, 2, 3 dient ein CAN-Bus 15, der weitgehend fehlertolerant und CPU-unabhängig arbeitet.
Die Steuerrechner 1 und 3 besitzen die Kontrolle über einen eigenen Lenk- und Bremshydraulikkreis. Hinsichtlich der Lenkung ist entweder nur der Kreis von Steuerrechner 1 oder nur der von Steuerrechner 3 aktiv, wohingegen die Bremse immer zweikreisig benutzt wird. Der Steuerrechner 1 kontrolliert die Radbremszylinder vorne links (Bezugszeichen 16) und hinten rechts (in 1 nicht gezeigt), während der Steuerrechner 3 entsprechend die Radbremszylinder vorne rechts (Bezugszeichen 17) und hinten links (in 1 nicht gezeigt) kontrolliert, so daß im Falle des Versagens eines Bremskreises dennoch eine grundsätzliche Bremsfunktion gewährleistet ist. Die Bezugszeichen 18 und 19 bezeichnen jeweils eine Hydrauliksteuerung, an der neben den Radbremszylindern eines Bremskreises jeweils ein doppeltwirkender Lenkzylinder 20 bzw. 21 angeschlossen ist.
Der Steuerrechner 2 dient einerseits als Kontrollrechner für die beiden steuerfähigen Rechner 1 und 3 und ermöglicht damit erst eine Mehrheitsentscheidung in dem Voter 4 bzw. 5. Andererseits steuert er einen Lenkmomentenmotor, mit dem am Lenkrad 22 ein Rückstellmoment simuliert wird.
Die Mehrheitsentscheider (Voter) 4, 5 steuern Lenkbypassventile 23 an (vgl. 2) und legen so fest, welcher Lenkhydraulikkreis gerade aktiv ist. Jeder der beiden Mehrheitsentscheider 4, 5 erhält von jedem der drei Steuerrechner 1, 2, 3 ein 1-bit Eingangssignal. Aus Sicht des jeweiligen Steuerrechners i sind die beiden Signale, die er an die Mehrheitsentscheider 4, 5 ausgibt, invers zueinander, d. h., er gibt entweder an den Mehrheitsentscheider 4 ein low-Signal (E_1i = 0) und an den Mehrheitsentscheider 5 ein high-Signal (E_2i := ¬E_1i = 1) oder umgekehrt. Daher werden im folgenden die ersten Indizes (i) weggelassen.
Entsprechend ihrer Eingangsgrößen E₁ bis E₃ bzw. ¬E₁ bis ¬E₃ bestimmen die Mehrheitsentscheider 4, 5 ihr Ausgangssignal A₁ bzw. A₂ nach folgenden Gleichungen: A1 := (E1 ∧ E2) ∨ (E2 ∧ E3) ∨ (E1 ∧ E3) A2 := (¬E1 ∧ ¬E2) ∨ (¬E2 ∧ ¬E3) ∨ (¬E1 ∧ ¬E3)
Es ist also jeweils der Lenkhydraulikkreis aktiv, dessen zugehöriger Mehrheitsentscheider 4 bzw. 5 von mindestens zwei Steuerrechnern ein high-Signal erhält. Durch den Austausch von Statusdaten über den CAN-Bus 15 kann jeder Steuerrechner bestimmen, welcher Rechner von ihnen gerade aktiv steuert.
Die Steuerrechner 1, 2, 3 bestehen vorzugsweise aus Mikrocontrollern. Die Steuerungssoftware enthält eine Plausibilitätsprüfung, die Fehler in den Aktoren identifiziert. Dazu wird der Fahrerwunsch, d. h. der vom Fahrer über das Lenkrad und/oder das Bremspedal ausgeübte Steuerungsbefehl, einerseits an die jeweilige Aktorik weitergeleitet und andererseits in Modellrechnungen in den Steuerungsrechnern verwendet. Die von den Modellrechnungen gelieferten Werte werden mit den Meßwerten der Aktorik verglichen. Befinden sich die Meßwerte der Aktorik innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbandes, so ist die Aktorik funktionsfähig.
Die Steuerungssoftware ist so ausgelegt, daß sie einen auftretenden Fehler hinsichtlich seiner Wirkung auf das Gesamt-system klassifiziert, d. h. es wird festgestellt, ob der oder die Fehler tolerierbar sind oder die Betriebssicherheit des Fahrzeuges gefährden.
Die Reaktion auf tolerierbare Fehler kann z. B. eine Beobachtung und/oder Aufzeichnung des Fehlers, eine Rückführung in einen bekannten fehlerfreien Vorherzustand oder die Berechnung eines fehlerfreien Folgezustandes anhand eines Modells sein.
Die Steuerrechner 1, 2, 3 arbeiten mit Algorithmen zur Überprüfung bzw. Bewertung des aktuellen Zustandes des Fahrzeuges sowie des „Drive-By-Wire"-Systems. Die Überprüfung umfaßt insbesondere Testroutinen für die Aktoren, die Sensorik und die Spannungsversorgung.
In den Steuerrechnern 1, 2, 3 ist jeweils ein Maßnahmenkatalog gespeichert, der die Reaktionen auf alle erkennbaren Erstfehler definiert. Das erfindungsgemäße System ist so ausgelegt, daß bei einem sicherheitskritischen Fehler ein sicherer Übergang in einen sicheren Zustand noch möglich ist. Dieser sichere Zustand kann unter Umständen nur erreicht werden, wenn bei Auftreten eines fatalen Fehlers, d. h. eines die Betriebssicherheit gefährdenden Fehlers, neben optischen und/oder akustischen Hinweisen an den Fahrer das Fahrtende durch aktive Eingriffe, wie z. B. eine Fahrzeugverzögerung durch stetiges, langsames Abbremsen, forciert wird.
Vorzugsweise ist in der Steuersoftware eine Routine implementiert, die es dem steuernden Rechner 1 oder 3 erlaubt, eine Umschaltfunktion an die beiden anderen Steuerrechner 2, 3 bzw. 1, 2 zu formulieren. Dies erwirkt die Modifizierung ihrer Votersignale, so daß der andere steuerbefähigte Rechner (1 bzw. 3) die Kontrolle übernimmt. Dies ist notwendig für die erwähnten Hydraulik-Testroutinen, die in jeder Fahrtpause durchgeführt werden. Die Erkennung einer Fahrtpause und des Fahrtendes beruht ebenfalls auf einer Mehrheitsentscheidung und wird vom jeweils steuernden Rechner initiiert.
Aus den von den Sensoren aufgenommenen Meßwerten und den oben erwähnten Modellrechnungen, die z. B. hinsichtlich der Lenkung die Beziehung zwischen Lenkrad- und Radeinschlagwinkel gegenüber den Drücken in den Lenkzylinderkammern betrachten, kann jeder Steuerrechner den eigenen Zustand sowie den des Systems bestimmen. Stellen mindestens zwei Steuerrechner fest, daß die Systemfunktion Abweichungen von ihren Modellerwartungen zeigt, so können sie durch Änderung ihrer Signale an die Mehrheitsentscheider (Voter) 4, 5 eine Suspendierung des gerade aktiv steuernden Rechners und damit das Umschalten auf den zweiten Lenkhydraulikkreis erzwingen.
Nachfolgend werden der Aufbau und die Funktion der Subsysteme „Steer By Wire" und „Brake By Wire" näher erläutert.
Das Subsystem „Steer By Wire" umfaßt ein Lenkradmodul und eine Lenkhydraulik. Das Lenkradmodul besteht dabei aus dem Lenkrad 22, dem Lenkmomentenmotor (nicht gezeigt) und drei Sensoren 6, 7, 8, die jeweils den Lenkradwinkel erfassen.
Die Lenkhydraulik des jeweiligen Lenkhydraulikkreises gliedert sich in zwei Teile (vgl. 2). Der erste Teil dient der Bereitstellung des Versorgungsdruckes und besteht aus einem Hydraulikfluid-Tank 24, einem Filter 25, einer von einem Elektromotor 26 angetriebenen Pumpe 27, einem Rückschlagventil 28, einem Pumpenbypassventil (2/2 Wegeventil) 29, einem Speicher 30 und einem Drucksensor 31 zur Messung des Versorgungsdruckes.
Die Pumpe 27 fördert aus dem Tank 24 Hydraulikfluid über das Rückschlagventil 28 in den Speicher 30. Wird ein vorgegebener maximaler Versorgungsdruck erreicht, so wird die Pumpe 27 über eine geeignete Software abgeregelt. Bei Unterschreitung eines vorgegebenen minimalen Versorgungsdruckes wird die Pumpe 27 wieder eingeschaltet. Das Rückschlagventil 28 verhindert den Abbau des Druckes in Richtung Tank 24. Das Pumpenbypassventil 29 dient im offenen Zustand dazu, die Pumpe 27 ohne Gegendruck vom System anlaufen zu lassen. Der im Speicher 30 aufgebaute Versorgungsdruck wird sowohl für die Lenkung als auch für die Bremse genutzt. Die in 2 mit dem Bezugszeichen 32 versehene Leitung führt daher zur Bremshydraulik, während das Bezugszeichen 33 die Rücklaufleitung von der Bremshydraulik zum Tank 24 bezeichnet.
Der zweite Teil der Lenkhydraulik besteht aus einem doppeltwirkenden Lenkzylinder 20, einem Proportionalventil (3/4 Wegeventil) 34, einem Lenkbypassventil (2/2 Wegeventil) 23 und zwei Drucksensoren 35, 36, die jeweils an einer der beiden Zylinderkammern 37, 38 des Lenkzylinders 20 angeschlossen sind.
Außerdem sind drei Sensoren 12, 13, 14 für die Erfassung des Radeinschlagwinkels vorhanden (vgl. 1). Die Sensoren 12, 13, 14 erfassen dabei den Einschlagwinkel der Räder 39, 40 indirekt, indem sie die Stellung der Lenkzylinderkolbenstange 41, einer Spurstange 42 oder einer Lenkstange aufnehmen.
Ist das Lenkbypassventil 23 geschlossen, kann über das Proportionalventil 34 in jeder der beiden Lenkzylinderkammern 37, 38 gezielt ein Druck aufgebaut werden. Je nach Differenz dieser beiden Drücke bewegt sich die Kolbenstange 41 des Lenkzylinders 20 nach links oder nach rechts und führt so die Lenkbewegung an den Rädern 39, 40 durch. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Lenkzylinderkammern 37, 38 bildet die Berechnungsgrundlage für das über den Lenkmomentenmotor am Lenkrad 22 erzeugte Rückstellmoment. Da der Steuerrechner 2 die Druckdifferenz nicht selbst erfaßt, wird dieser Wert über den CAN-Bus 15 übertragen.
Über das erzeugte Rückstellmoment wird dem Fahrer ein von der jeweiligen Fahrsituation abhängiges Fahrgefühl vermittelt. So ist z. B. bei einer Fahrt auf einer glatten, rutschigen Straße das Rückstellmoment am Lenkrad 22 deutlich geringer als bei einer Fahrt auf einer relativ rauhen bzw. trockenen Straße. Es ist somit möglich, auf taktile Weise den Fahrer über das vom Lenkmomentenmotor am Lenkrad 22 erzeugte Rückstellmoment auf sich anbahnende kritische Fahrsituationen aufmerksam zu machen. Zur Erfassung solcher Situationen können verschiedene Sensoren verwendet werden, insbesondere Drucksensoren, Temperatursensoren, Schlupfsensoren und/oder optische Sensoren.
Durch Öffnen des Lenkbypassventils 23 wird die Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderkammern 37, 38 ausgeglichen. Auf diese Weise wird der betreffende Lenkzylinder passiv geschaltet. Der andere Lenkzylinder übernimmt in diesem Fall die Einstellung des Radeinschlagwinkels, während der über seine zugehörige Kolbenstange 41 mechanisch mit der Spurstange 42 verbundene Kolben 43 des passiv geschalteten Lenkzylinders kraftlos mitläuft.
Das Subsystem „Brake By Wire" setzt sich aus einem Bremspedalwerk und einer Bremshydraulik zusammen (vgl. 1 und 3).
Das Bremspedalwerk simuliert über Federn den Gegendruck einer konventionellen Bremshydraulik. Entsprechend der Stellung des Bremspedals 44 drücken drei aufeinander abgestimmte Federn (nicht gezeigt) gegen das Bremspedal 44. Dadurch wird dem Fahrer das von einer konventionellen Bremshydraulik gewohnte Bremsgefühl vermittelt.
Die jeweils einem der beiden Steuerrechner 1, 3 zugeordnete Bremshydraulik (vgl. 3) umfaßt zwei Radbremszylinder, und zwar vorne links (16) und hinten rechts (116) bzw. vorne rechts und hinten links, zwei Proportionalventile (3/3 Wegeventile) 45, 46, die jeweils einem der Radbremszylinder 16, 116 zugeordnet sind, ein Bremsbypassventil (2/2 Wegeventil) 47, über das die Zylinderkammern der Radbremszylinder 16, 116 miteinander verbindbar sind, und zwei an den Zylinderkammern der Radbremszylinder 16, 116 angeschlossene Drucksensoren 48, 49.
Zusätzlich werden über zwei Sensoren (nicht gezeigt) die Raddrehzahlen erfaßt. Diese Sensoren sind Teil eines Antiblockiersystems und/oder einer Antischlupfregelung.
Ist das Bremsbypassventil 47 geschlossen, kann über die Proportionalventile 45, 46 in jedem der Radbremszylinder 16, 116 ein unterschiedlicher Druck aufgebaut werden. Die Drucksensoren 48, 49 nehmen diese Drücke auf. Durch die getrennte Ansteuerung aller vier Radbremszylinder durch beide Steuerrechner 1, 3 kann ein Antiblockiersystem realisiert werden.
Ist das Bremsbypassventil 47 dagegen geöffnet, so findet zwischen den beiden Radbremszylindern 16, 116 ein Druckausgleich statt, d. h. beide Räder (Vorderrad und Hinterrad) werden gleich stark abgebremst. Diese Eigenschaft wird in Testroutinen genutzt, um die beiden Drucksensoren 48, 49 mit dem Versorgungsdrucksensor 31 (vgl. 2) auf unzulässige Abweichungen hin zu überprüfen.
Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem Erfindungsgedanken auch bei abweichender Gestaltung Gebrauch machen. So kann das erfindungsgemäße System beispielsweise auch Mittel aufweisen, mit denen die Übersetzung zwischen Lenkradbewegung und Lenkbewegung der Räder 39, 40 eingestellt werden kann. Die Übersetzung kann dann je nach Fahrsituation, z. B. für einen Einparkvorgang oder eine Autobahnfahrt variiert werden.
Ferner ist es zweckmäßig, das System mit einer elektronischen Wegfahrsperre zu kombinieren, da ein herkömmliches Lenkradschloß aufgrund der mechanischen Entkopplung von Lenkrad 22 und lenkbaren Rädern 39, 40 entfallen kann.

1: Steuerrechner
2: Steuerrechner
3: Steuerrechner
4: Mehrheitsentscheider (Voter)
5: Mehrheitsentscheider (Voter)
6: Sensor für Erfassung des Lenkradwinkels
7: Sensor für Erfassung des Lenkradwinkels
8: Sensor für Erfassung des Lenkradwinkels
9: Sensor für Erfassung der Bremspedalstellung
10: Sensor für Erfassung der Bremspedalstellung
11: Sensor für Erfassung der Bremspedalstellung
12: Sensor für Erfassung des Radeinschlagwinkels
13: Sensor für Erfassung des Radeinschlagwinkels
14: Sensor für Erfassung des Radeinschlagwinkels
15: CAN-Bus
16: vorderer Radbremszylinder
17: vorderer Radbremszylinder
18: Hydrauliksteuerung
19: Hydrauliksteuerung
20: Lenkzylinder
21: Lenkzylinder
22: Lenkrad
23: Lenkbypassventil
24: Hydraulikfluid-Tank
25: Filter
26: Elektromotor
27: Pumpe
28: Rückschlagventil
29: Pumpenbypassventil
30: Speicher
31: Versorgungsdrucksensor
32: Leitung zur Bremshydraulik
33: Rücklaufleitung
34: Proportionalventil
35: Drucksensor
36: Drucksensor
37: Lenkzylinderkammer
38: Lenkzylinderkammer
39: Rad
40: Rad
41: Lenkzylinderkolbenstange
42: Spurstange
43: Lenkzylinderkolben
44: Bremspedal
45: Proportionalventil
46: Proportionalventil
47: Bremsbypassventil
48: Drucksensor
49: Drucksensor
50: Speicher
51: Elektromotor
52: Pumpe
116: hinterer Radbremszylinder

Claims

Elektrohydraulische Lenkung eines Fahrzeuges mit mindestens einem lenkbaren Rad (39,40), mindestens einer hydraulischen Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21), mindestens einer elektronischen Steuereinrichtung (1, 2, 3) und einer Mehrzahl von Sensoren (6, 7, 8; 12, 13, 14) zur Erfassung einer oder mehrerer veränderlicher Größen in Abhängigkeit derer die elektronische Steuereinrichtung (1, 3) den Einschlagwinkel des mindestens einen lenkbaren Rades (39, 40) über die hydraulische Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21) einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens einen hydraulischen Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21) ein Mehrheitsentscheider (4, 5) zugeordnet ist, der eine Ansteuerung der hydraulischen Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21) durch die elektronische Steuereinrichtung (1, 3) davon abhängig macht, ob die von den Sensoren (6, 7, 8; 12, 13, 14) ausgehenden Signale mehrheitlich einander im wesentlichen entsprechen, wobei die Anzahl der Sensoren (6, 7, 8; 12, 13, 14), die eine veränderliche Größe erfassen, eine ungerade Mehrzahl ist.
Elektrohydraulische Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Mehrheitsentscheider (4, 5) empfangenen Signale jeweils 1-bit Signale sind.
Elektrohydraulische Lenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Sensoren (6, 7, 8; 12, 13, 14), der eine veränderliche Größe erfaßt, jeweils eine eigene elektronische Steuereinrichtung (1, 2, 3) zugeordnet ist, die das vom jeweiligen Sensor ausgehende Signal verarbeitet und als 1-bit Signal an den Mehrheitsentscheider (4, 5) abgibt.
Elektrohydraulische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21) doppelt ausgeführt ist, wobei jeder der beiden Stelleinrichtungen (18, 20; 19, 21) ein eigener Mehrheitsentscheider (4, 5) zugeordnet ist.
Elektrohydraulische Lenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (1, 2, 3) jeweils an den einen Mehrheitsentscheider (4, 5) ein erstes Signal und an den zweiten Mehrheitsentscheider (5 bzw. 4) ein von dem ersten Signal verschiedenes zweites Signal abgeben.
Elektrohydraulische Lenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder hydraulischen Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21) eine eigene elektronische Steuereinrichtung (1, 3) zugeordnet ist, wobei diejenige Stelleinrichtung (18, 20; 19, 21) durch ihre zugehörige Steuereinrichtung (1, 3) aktiv steuerbar ist, deren zugehöriger Mehrheitsentscheider (4, 5) von den Steuereinrichtungen (1, 2, 3) mehrheitlich das erste Signal erhält.
Elektrohydraulische Lenkung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Steuereinrichtungen (1, 2, 3) Steuerrechner sind, die über einen Bus (15) miteinander kommunizieren.
Elektrohydraulische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungerade Mehrzahl von Sensoren (6, 7, 8) zur Erfassung eines Lenkradwinkels und eine ungerade Mehrzahl von Sensoren (12, 13, 14) zur Erfassung eines Radeinschlagwinkels vorgesehen sind.
Elektrohydraulische Lenkung nach den Ansprüchen 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerrechner (1, 2, 3) durch Modellrechnungen unter Verwendung der von den Sensoren (6, 7, 8; 12, 13, 14) erfaßten Meßwerte den eigenen Zustand sowie den Zustand der Lenkung ermitteln und ein Umschalten von dem jeweils aktiven Steuerrechner (1 bzw. 3) auf den der anderen Stelleinrichtung zugeordneten Steuerrechner (3 bzw. 1) bewirken, falls die Funktion der Lenkung Abweichungen von den Modellerwartungen einer Mehrheit der Steuerrechner (1, 2, 3) zeigt.
Elektrohydraulische Lenkung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mehrheitsentscheider (4, 5) und der hydraulischen Stelleinrichtung (18, 20, 19, 21) ein Lenkbypassventil (23) vorgesehen ist, welches von dem Mehrheitsentscheider (4, 5) ansteuerbar ist und durch die Betätigung des Lenkbypassventil eine der hydraulischen Stelleinrichtungen (18, 20, 19, 21) wirkungslos schaltbar ist.