DE602004009375T2

DE602004009375T2 - Fahrzeuglenksystem

Info

Publication number: DE602004009375T2
Application number: DE602004009375T
Authority: DE
Inventors: Kiyotaka Shitamitsu; Hitoshi Ono; Kazuo Hara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: EP1510436B1; CN1590183A; US20050045413A1; EP1510436A3; CN1330526C; EP1510436A2; US7004279B2; DE602004009375D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Fahrzeuglenksystem. Die vorliegende Erfindung betrifft spezieller ein Fahrzeuglenksystem, das ein mechanisches Lenksystem und ein Steer-by-wire-Lenksystem aufweist, wobei das Steer-by-wire-Lenksystem in normalen Betriebssituationen zugeschaltet und in Defektsituationen selektiv abgetrennt ist.
Es wurde kürzlich ein Fahrzeuglenksystem entwickelt, das einen Lenkkennwert durch Variieren des Verhältnisses zwischen einem Betätigungsbetrag eines Bedienelementes (Lenkrad) und einem Einschlagbetrag der gelenkten Fahrzeugräder variieren kann. So wird durch die Bewegung des Bedienelementes ein Lenkaktuator betätigt, um eine Lenkkraft auf die gelenkten Fahrzeugräder zu übertragen, um den Einschlagwinkel zu variieren. Ein Beispiel für diesen Typ von Fahrzeuglenksystem ist als so genanntes Steer-by-wire-System bekannt. In einem so genannten Steer-by-wire-System ist das Bedienelement (Lenkrad) nicht mechanisch mit den gelenkten Fahrzeugrädern verbunden (normale Betriebssituationen). In einem Steer-by-wire-System wird das Verhältnis zwischen Betätigungsbetrag und Lenkbetrag durch Steuern des Lenkaktuators variiert, ohne das Lenkrad mechanisch mit den gelenkten Fahrzeugrädern zu verbinden, wenn eine Bewegung eines Lenkaktuators auf die gelenkten Fahrzeugräder übertragen wird, um den Lenkwinkel durch einen Lenkgetriebeeinheit-Aktuator zu variieren. So wird beispielsweise in einem Lenksystem des Steer-by-wire-Typs, da das Lenkrad normalerweise nicht mechanisch mit den gelenkten Fahrzeugrädern verbunden ist, eine Reaktionskraft auf der Basis von Reibung mit der Straßenoberfläche wie z. B. Lenkwiderstand auf das Lenkrad aufgebracht, um dem Fahrer ein Lenkgefühl ähnlich dem eines mechanisch verbundenen Lenksystems zu vermitteln.
Es ist bei einigen der Lenksysteme des Steer-by-wire-Typs für Fahrzeuge, die ein Reaktionsmoment für ein Lenkrad und einen Einschlagwinkel für die gelenkten Fahrzeugräder frei einstellen können, bekannt, einen mechanischen Reservemechanismus bereitzustellen, der eine Kupplung zum Verbinden und Abtrennen des Lenkrads mit und von den gelenkten Fahrzeugrädern benutzt, um im Falle eines Systemdefekts die Sicherheit zu bewahren. Ein Beispiel für ein solches Lenksystem des Steer-by-wire-Typs ist im US-Patent Nr. 6442462 offenbart (siehe auch offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-145098 ). Im US-Patent Nr. 6442462 sind das Lenkrad und die gelenkten Vorderräder in normalen Situationen voneinander getrennt und es werden ein Lenkreaktionskraft-Aktuator und ein Lenkgetriebeeinheit-Aktuator betätigt, um eine Lenkreaktionskraft auf das Lenkrad und eine Einschlagkraft auf die gelenkten Fahrzeugräder aufzubringen. Im Falle einer Fehlfunktion in einem dieser Kraftaktuatoren wird eine Kupplung eingerückt, um das Lenkrad mechanisch mit den gelenkten Fahrzeugrädern zu verbinden und eine Lenkhilfskraft aufzubringen.
Im Hinblick auf das oben Gesagte wird es für die Fachperson anhand der vorliegenden Offenbarung offensichtlich sein, dass Bedarf an einem verbesserten Fahrzeuglenksystem besteht. Die vorliegende Erfindung geht diesen Bedarf in der Technik sowie andere Bedürfnisse an, die für die Fachperson anhand der vorliegenden Offenbarung offensichtlich werden.
Es wurde entdeckt, dass in dem oben erwähnten, im US-Patent Nr. 6442462 offenbarten Lenksystem der Lenkreaktionsaktuator, wenn eine Fehlfunktion darin erfasst wird, die das Lenkrad mit einer Reaktionskraft beaufschlagt, gestoppt wird und das Lenkrad, das der Fahrer zu drehen begonnen hat, sich frei dreht, bis eine Kupplung hergestellt ist. Der Lenkgetriebeeinheit-Aktuator wird jedoch auf der Basis von Änderungen des erfassten Lenkwinkels aufgrund der Drehung des Lenkrads gesteuert. Folglich kann der Fahrer das Fahrzeug übersteuern, weil sich das Lenkrad stärker dreht, als der Fahrer dachte. Mit anderen Worten, wenn ein Defekt im Lenkaktuator auftritt, dann kommt es zu einer Übergangsperiode, bis die Kupplung voll einrückt, um das Lenkrad mechanisch mit den gelenkten Fahrzeugrädern zu verbinden. Während dieser Übergangsperiode ab dem Zeitpunkt, an dem eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator erfasst wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Kupplung die Verbindung herstellt, erfolgt die Lenkaktuatorsteuerung auf der Basis eines erfassten Lenkwinkels durch den normalen Modus.
Die vorliegende Erfindung kam zu Stande, um diese Art von Problemen im Wesentlichen zu vermeiden. So ist es eine vorgeschlagene Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeuglenksystem bereitzustellen, das eine Verschiebung der gesteuerten Fahrzeugräder klein macht und einen Fluchtungsfehler der Fahrzeugspur verhindert, wenn eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator gefunden wird und wenn die Lenksteuerung von einem normalen Lenkbetätigungsmodus in einen Reservelenkbetätigungsmodus wechselt.
Die DE 10101827 A1 offenbart ein Fahrzeuglenksystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die DE 10135736 C1 offenbart ein Fahrzeuglenksystem mit einem Lenkregler, der mehrere redundante Komponenten beinhaltet. Wenn bei einer Anzahl der Komponenten eine Fehlfunktion festgestellt wird, dann wird das Lenkrad durch eine Kupplung mechanisch mit einem Lenkmechanismus verbunden.
Die DE 19838490 A1 offenbart ein Fahrzeuglenksystem, bei dem das Lenkrad mechanisch mit einem Lenkmechanismus verbunden wird, wenn es im Lenkregelsystem zu einer Fehlfunktion kommt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 1 bereit.
Bevorzugte Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für die Fachperson anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden, die in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung offenbart. Dabei zeigt:
1 eine Gesamtansicht eines Fahrzeuglenksystems gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
2 ein Fließschema der von der Steer-by-wire-Regelung der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung durchgeführten Steer-by-wire-Regelverarbeitung; und
3 vier Zeitdiagramme, die einen Lenkregler, der gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet, mit einem herkömmlichen Lenkregler in Bezug auf den Stromstoß, den Lenkradwinkel, den Einschlag-(Reifen-)Winkel und die Breitenverschiebung des Fahrzeugs vergleicht, wenn eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator auftritt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Gewählte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es wird anhand der vorliegenden Offenbarung für die Fachperson offensichtlich sein, dass die folgende Beschreibung der Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung lediglich zur Illustration und nicht zum Begrenzen der Erfindung gegeben wird, die durch die beiliegenden Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.
Zunächst mit Bezug auf 1, diese zeigt ein Fahrzeuglenksystem gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Das in 1 illustrierte Fahrzeuglenksystem ist ein SBW-(Steer-by-wire)-System mit einem Reserve-Lenkbetätigungsmodus. Mit anderen Worten, das Fahrzeuglenksystem ist mit einem primären Steer-by-wire-Lenksystem und einem sekundären mechanischen Reservelenksystem ausgestattet, in dem ein Regelsystem vom primären Lenksystem auf das Reservelenksystem umschaltet, wenn ein Defekt oder eine Fehlfunktion im primären Lenksystem erfasst wird.
Das Fahrzeuglenksystem der vorliegenden Erfindung umfasst grundsätzlich ein Lenkrad 1 (Bedieneingabeelement), einen Betätigungsteil 2, ein Paar lenkbare Fahrzeugräder 3, einen Lenkmechanismus oder Einschlagteil 4, eine erste Kupplung 5, eine zweite Kupplung 6, einen Lenkradwinkelsensor 7, einen Lenkreaktionskraft-Aktuator 8, eine erste Lenksäulenwelle 9, eine zweite Lenksäulenwelle 10, einen Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11, einen Einschlagwinkelsensor 12, einen Drehmomentsensor 13, eine erste Ritzelwelle 14, eine zweite Ritzelwelle 15, einen Lenkgetriebemechanismus 16, einen Kabelmechanismus 17, einen ersten Steer-by-wire-Regler 18, einen Lenkgetriebeservomotor 19 und einen zweiten Lenkhilferegler 20.
Das Lenkrad 1, der Lenkradwinkelsensor 7, der Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 befinden sich an der ersten Lenksäulenwelle 9 des Betätigungsteils 2. Die erste Kupplung 5 ist vorzugsweise eine elektronische Magnetkupplung oder dergleichen, die fernein- und -ausgekuppelt werden kann. Die erste Kupplung 5 befindet sich zwischen der ersten Lenksäulenwelle 9 und der zweiten Lenksäulenwelle 10, um die erste Lenksäulenwelle 9 selektiv zur zweiten Lenksäulenwelle 10 zuzuschalten oder davon abzutrennen.
Der Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11, der Einschlagwinkelsensor 12, der Drehmomentsensor 13 befinden sich an der zweiten Ritzelwelle 15 des Einschlagteils 4. Die zweite Kupplung 6 ist vorzugsweise eine elektronische Magnetkupplung oder dergleichen, die fernein- und -ausgekuppelt werden kann. Die zweite Kupplung 6 befindet sich zwischen der ersten Ritzelwelle 14 des Einschlagteils 4 und der zweiten Ritzelwelle 15 des Einschlagteils 4, um die erste Ritzelwelle 14 selektiv mit der zweiten Ritzelwelle 15 zu verbinden und davon abzutrennen.
Wie nachfolgend erläutert, ist das Fahrzeuglenksystem der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass es Verschiebungen der lenkbaren Fahrzeugräder 3 klein macht und Fluchtungsfehler der Fahrzeugspur verhütet, wenn eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 gefunden wird und wenn das Regelsystem in der Übergangsperiode in den Reserve-Lenkbetätigungsmodus schaltet. Insbesondere wird, wie nachfolgend erläutert, der Steuerbefehl zum Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11 von dem Punkt an, an dem eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 ermittelt wird, bis zu dem Punkt beschränkt, an dem die Kupplungen 5 und 6 völlig eingerückt sind, d. h. die Kupplungen 5 und 6 die mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 1 und den lenkbaren Fahrzeugrädern 3 herstellen.
In der illustrierten Ausgestaltung ist der Lenkgetriebemechanismus 16 ein Lenkmechanismus des Zahnstangentyps, der betriebsmäßig mit der Unterseite der zweiten Ritzelwelle 15 auf herkömmliche Weise gekoppelt ist. Die lenkbaren Fahrzeugräder 3 sind so positioniert, dass sie eingeschlagen werden können, um den Einschlagwinkel des Fahrzeugs durch Verschieben einer Zahnstangenachse auf beiden Seiten des Lenkgetriebemechanismus 16 zu verändern.
Der Kabelmechanismus 17 befindet sich zwischen dem Betätigungsteil 2 und dem Einschlagteil 4. Der Kabelmechanismus 17 bildet einen Reservelenkmechanismus, der den Betätigungsteil 2 und den Einschlagteil 4 mechanisch miteinander koppelt, wenn beide Kupplungen 5 und 6 eingerückt sind. Der Kabelmechanismus 17 hat eine erste Kabelrolle 17a, die mit dem Ende der zweiten Lenksäulenwelle 10 gekoppelt ist, und eine zweite Kabelrolle 17b, die mit dem Ende der ersten Ritzelwelle 14 gekoppelt ist. Der Kabelmechanismus 17 hat auch ein erstes Kabel 17c und ein zweites Kabel 17d, die betriebsmäßig mit der ersten und der zweiten Kabeltrommel 17a und 17b verbunden sind. Das erste und das zweite Kabel 17c und 17d werden in unterschiedlichen Richtungen auf die erste und die zweite Kabelrolle 17a und 17b gewickelt, um den Betätigungsteil 2 und den Einschlagteil 4 betriebsmäßig zu verbinden. Wenn ein Fahrer am Lenkrad 1 dreht, dann dient dieser Kabelmechanismus 17 als Säulenwelle und überträgt ein Lenkmoment vom Lenkrad 1 auf die lenkbaren Fahrzeugräder 3 durch die Kabel 17c und 17d und überträgt ein Reaktionsmoment von den lenkbaren Fahrzeugrädern 3 auf das Lenkrad 1.
Beide Kupplungen 5 und 6 befinden sich in der Mitte des Lenksystems zwischen dem Lenkrad 1 und den lenkbaren Fahrzeugrädern 3. Das Lenkrad 1 und die lenkbaren Fahrzeugräder 3 werden mechanisch durch Ausrücken beider Kupplungen 5 und 6 in normalen Situationen mechanisch voneinander getrennt. Das Lenkrad 1 und die lenkbaren Fahrzeugräder 3 werden durch Verbinden der Kupplungen 5 und 6 mechanisch über den Kabelmechanismus 17 verbunden.
Der erste Steer-by-wire-Regler 18 ist so konfiguriert und angeordnet, dass er Lenkvariationsinformationen oder -signale vom Lenkradwinkelsensor 7 und vom Einschlagwinkelsensor 13 einschließlich Variationen zwischen dem Lenkwinkel und dem Einschlagwinkel sowie Drehmomentinformationen oder -signale vom Drehmomentsensor 13 empfangt. Auf der Basis dieser Signale oder Informationen ist der erste Steer-by-wire-Regler 18 so konfiguriert und angeordnet, dass er einen Reaktionsbefehl an den Lenkreaktionskraft-Aktuator 8, einen Einschlagwinkelbefehl an den Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11 und einen Steuerbefehl zum Verbinden oder Abtrennen an die Kupplungen 5 und 6 gibt.
Der zweite Lenkhilferegler 20 ist so konfiguriert und angeordnet, dass er Drehmomentinformationen oder -signale vom Drehmomentsensor 13 und Reserve-Betätigungsmodusinformationen oder -signale vom ersten Steer-by-wire-Regler 18 empfängt. Auf der Basis dieser Signale oder Informationen wird der zweite Lenkhilferegler 20 so konfiguriert und angeordnet, dass er Antriebshilfebefehle zum Unterstützen des von einem Fahrer benötigten Drehmoments auf der Basis von Drehmomentinformationen oder -signalen vom Drehmomentsensor 13 ausgibt, wenn die Reservebetätigungsmodusinformationen vom ersten Steer-by-wire-Regler 18 empfangen werden.
Die Regler 18 und 20 können separate Einheiten oder eine einzelne integrierte Einheit sein, die vorzugsweise einen Mikrocomputer mit einem oder mehreren Lenksteuerprogrammen beinhaltet, die das Fahrzeuglenksystem wie nachfolgend erörtert steuern. Die Regler 18 und 20 können auch andere konventionelle Komponenten wie z. B. eine Eingabeschnittstellenschaltung, eine Ausgabeschnittstellenschaltung und Speichergeräte wie z. B. ein ROM-(Festwertspeicher)-Gerät und ein RAM-(Direktzugriffsspeicher)-Gerät beinhalten. Es wird für die Fachperson aus der vorliegenden Offenbarung hervorgehen, dass der/die genaue(n) Aufbau und Algorithmen für die Regler 18 und 20 eine beliebige Kombination aus Hardware und Software sein können, die die Funktionen der vorliegenden Erfindung ausführt. Mit anderen Worten, „Mittel plus Funktion"-Ausdrücke, wie sie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, beziehen sich auf jede Konstruktion oder Hardware und/oder jeden Algorithmus oder Software, die/der zum Ausführen der Funktion des „Mittel plus Funktion" Ausdrucks benutzt werden kann.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 2 die Steer-by-wire-Regelverarbeitung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Insbesondere zeigt 2 ein Fließschema zum Ausführen der Steer-by-wire-Regelverarbeitung durch den Steer-by-wire-Regler 18 der illustrierten Ausgestaltung. Es werden nachfolgend die einzelnen Schritte beschrieben (Lenkregelverfahren). Diese Regellogik wird wiederholt in Regelzyklen in vorbestimmten Intervallen ausgeführt.
In Schritt S1 setzt der Steer-by-wire-Regler 18 einen Timer-Flag auf „0" (Flag = 0). Wie nachfolgend erörtert, wird dieser Timer-Flag zum Starten und Stoppen eines Zeitgebers zum Ermitteln einer Zeitdauer benutzt, während der ein Stromstoß im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 vorliegt.
In Schritt S2 liest der erste Steer-by-wire-Regler 18 einen erfassten Wert des im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 auftretenden Stroms. Vorzugsweise filtert der erste Steer-by-wire-Regler 18 in Schritt S2 beim Einholen des erfassten Wertes des Stroms im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 das Rauschen aus. Mit anderen Worten, der vom Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 erhaltene Strom enthält Rauschen und daher wird der erfasste Strom beispielsweise durch Berechnen eines gleitenden Durchschnitts gefiltert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Erhalt des erfassten Wertes des Stroms anhand einer Berechnung des gleitenden Durchschnitts begrenzt. So kann stattdessen beispielsweise ein Rauschfilter wie z. B. ein Tiefpassfilter verwendet werden. So bildet Schritt 2 grundsätzlich ein(en) Verfahren oder Teil des ersten Steer-by-wire-Reglers 18 zum Erfassen des Stroms im Lenkreaktionskraft-Aktuator. Dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S3.
In Schritt S3 ermittelt der Steer-by-wire-Regler 18, ob der Strom im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 ein Stromstoß ist. Wenn der Strom im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 ein Stromstoß ist, dann ermittelt der Steer-by-wire-Regler 18, ob der Stromstoß größer als ein voreingestellter Stoßschwellenwert ist oder nicht. Vorzugsweise werden Defekt- oder Fehlfunktionssituationen von Strom (Stoß) im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 dann festgestellt, wenn der Absolutwert der Differenz zwischen dem Zielstromwert zum Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 und dem anhand der Berechnung des gleitenden Durchschnitts erhaltenen Realstromwert über dem voreingestellten Stoßschwellenwert liegt. Wenn der Stromstoß geringer ist als der voreingestellte Stoßschwellenwert (nein), dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S4. Wenn der Stromstoß jedoch größer ist als der voreingestellte Stoßschwellenwert (ja), dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S5.
In Schritt S4 setzt der Steer-by-wire-Regler 18 den normalen Regelbetrieb des Lenksystems fort, d. h. fährt mit der Steer-by-wire-Regelung fort und geht dann zum Logikende. Hier bezieht sich der normale Regelbetrieb (Steer-by-wire-Regelung) z. B. auf einen Zustand, bei dem der Steer-by-wire-Regler 18 Einschlagwinkelbefehle an den Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11 zum Regeln des Einschlagwinkels auf der Basis von Signalen vom Drehwinkelsensor 12 ausgibt und Reaktionskraftbefehle an den Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 zum Aufbringen der Lenkreaktionskraft auf der Basis des Reaktionsmoments zwischen den lenkbaren Fahrzeugrädern 3 und der Straßenoberfläche ausgibt, das vom Drehmomentsensor 13 erfasst wird, wenn die Kupplungen 5 und 6 ausgerückt werden, z. B. wenn die Kupplungen 5 und 6 mit Strom gespeist werden.
In Schritt S5 ermittelt der erste Steer-by-wire-Regler 18, ob der Timer-Flag auf „1" (Flag = 1) gesetzt ist, d. h. er ermittelt, ob ein Stromstoß, der größer ist als ein voreingestellter Stoßschwellenwert, zuvor erfasst wurde und die Stoßzeituhr lauft. Wenn der Timer-Flag auf „0" gesetzt ist (Flag = 0), d. h. kein Stromstoß, der größer ist als der voreingestellte Stoßschwellenwert, zuvor erfasst wurde, dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S6. Wenn jedoch der Timer-Flag auf „1" gesetzt wurde (Flag = 1), d. h. ein Stromstoß, der größer ist als der voreingestellte Stoßschwellenwert, zuvor erfasst wurde, dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S7.
In Schritt S6 setzt der Steer-by-wire-Regler 18 den Timer-Flag auf „1" (Flag = 1) und startet den Stromstoßzeitnehmer, um die Zeitdauer zu messen, während der der Stromstoß auftritt. Dann geht die Verarbeitung durch den Steer-by-wire-Regler 18 weiter zu Schritt S7.
In Schritt S7 ermittelt der Steer-by-wire-Regler 18, ob der Stromstoß für eine Zeitdauer auftritt, die länger ist als eine vorgeschriebene Zeit ΔT. Mit anderen Worten, der Steer-by-wire-Regler 18 ermittelt, ob es eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 gibt oder nicht, indem er den Stromstoß im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 erfasst. Wenn der Steer-by-wire-Regler 18 feststellt, dass der Stoß für eine Zeitperiode auftritt, die länger ist als eine vorgeschriebene Zeit ΔT (ja), dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S8. Wenn der Steer-by-wire-Regler 18 feststellt, dass der Stromstoß für eine Zeitperiode auftritt, die kürzer ist als eine vorgeschriebene Zeit ΔT (nein), dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S8.
In Schritt S8 führt der Steer-by-wire-Regler 18 den normalen Regelbetrieb des Lenksystems weiter durch, d. h. setzt die Steer-by-wire-Regelung wie oben mit Bezug auf Schritt S4 beschrieben fort. Dann geht die Verarbeitung durch den Steer-by-wire-Regler 18 weiter zu Schritt S2, wo der Strom im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 wiederum bestimmt wird. So fährt der Steer-by-wire-Regler 18 in dieser Regelschleife weiter fort, bis der Stromstoßpegel unter den voreingestellten Stromstoßschwellenwert gemäß Ermittlung in Schritt S3 abfallt (nein) oder bis der Stromstoßpegel für eine Zeitperiode, die länger als die vorgeschriebene Zeit ΔT gemäß Ermittlung in Schritt S7 (ja), weiter oberhalb des voreingestellten Stromstoßschwellenwertes liegt.
Wenn der Stromstoßpegel für eine Zeitperiode, die länger ist als die vorgeschriebene Zeit ΔT gemäß Ermittlung in Schritt S7 über dem voreingestellten Stromstoßschwellenwert bleibt, dann geht die Verarbeitung durch den Steer-by-wire-Regler 18 zu Schritt S9. In Schritt S9 zählt der Steer-by-wire-Regler 18, wie oft der voreingestellte Stromstoßschwellenwert für die vorgeschriebene Zeit ΔT überschritten wurde. Mit anderen Worten, in Schritt S9 startet der Steer-by-wire-Regler 18 einen Zähler zum Zählen, wie oft der Strom im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 den voreingestellten Schwellenwert für die vorgeschriebene Zeit ΔT in Folge überschritten hat. Wenn ein Regelzyklus ohne Erfassung eines Stromstoßes nach einem Regelzyklus auftritt, in dem ein Stromstoß über einem voreingestellten Stromstoßschwellenwert für die vorgeschriebene Zeit ΔT erfasst wird, dann wird der Zähler in Schritt S9 zurückgesetzt. Grundsätzlich bilden die Schritte S3, S7 und S9 der Regelschleife ein(en) Verfahren oder Teil des Steer-by-wire-Reglers 18 zum Erkennen einer Lenkfehlfunktion.
Während der Steer-by-wire-Regler 18 in Schritt S9 der illustrierten Ausgestaltung eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 durch Zählen von zwei aufeinander folgenden Regelzyklen mit Stromstößen oberhalb des voreingestellten Stromstoßschwellenwertes für die vorgeschriebene Zeit ΔT feststellt, wird es für die Fachperson anhand der vorliegenden Offenbarung offensichtlich sein, dass die Ermittlung in Schritt S9 nicht auf diese Situation begrenzt ist. So kann beispielsweise Schritt S9 bei Bedarf wegfallen oder kann so modifiziert werden, dass mehr als zwei aufeinander folgende Stromstöße über dem voreingestellten Stromstoßschwellenwert für die vorgeschriebene Zeit ΔT erfasst werden müssen, um zu Schritt S10 überzugehen. Ebenso kann Schritt S9 so modifiziert werden, dass ermittelt wird, ob mehr als eine vorbestimmte Anzahl von Stromstößen über dem voreingestellten Stromstoßschwellenwert für die vorgeschriebene Zeit ΔT innerhalb einer vorgeschriebenen Anzahl von Regelzyklen auftreten muss (ob aufeinander folgend oder nicht).
In jedem Fall wird in der illustrierten Ausgestaltung, wenn der Steer-by-wire-Regler 18 zwei aufeinander folgende Fälle zählt, in denen der Strom im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 den voreingestellten Schwellenwert für die vorgeschriebene Zeit ΔT in Schritt S9 übersteigt, in Schritt S9 ein Defekt oder eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 erfasst und die Verarbeitung durch den Steer-by-wire-Regler 18 geht zu Schritt S10, wo die Vorbereitung für den Reservebetätigungsmodus begonnen wird. Wenn der Steer-by-wire-Regler 18 nicht zwei aufeinander folgende Male zählt, in denen der Strom im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 den voreingestellten Schwellenwert für die vorgeschriebene Zeit ΔT in Schritt S9 übersteigt, dann geht der Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 zu Schritt S4, wo der Steer-by-wire-Regler 18 den normalen Regelbetrieb des Lenksystems weiter ausführt, d. h. mit der Steer-by-wire-Regelung wie oben beschrieben fortfährt.
In Schritt S10 wird der Strom zum Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 auf der Basis der Ermittlung einer Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 in Schritt S9 abgetrennt. Gleichzeitig werden die beiden Kupplungen 5 und 6 eingerückt. Dann geht der Steer-by-wire-Regler 18 zu Schritt S11. Beide Kupplungen 5 und 6 werden dann eingerückt, wenn der Strom abgeschaltet ist, d. h. wenn kein Strom zu den Kupplungen 5 und 6 gespeist wird. Andererseits sind beide Kupplungen 5 und 6 dann ausgerückt, wenn der Strom eingeschaltet ist, z. B. wenn die Kupplungen 5 und 6 mit Strom gespeist werden. So werden beide Kupplungen 5 und 6 in Schritt S10 vom Steer-by-wire-Regler 18 eingerückt, wenn er einen Befehl zum Zuführen von Strom zu den Kupplungen 5 und 6 ausgibt.
In Schritt S11 gibt der erste Steer-by-wire-Regler 18 einen Lenkwinkelbefehl an den Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11, so dass die Regelverstärkung abnimmt oder null wird. Hier ist beispielsweise, wenn die Regelverstärkung K und der Lenkwinkel θ ist, der Lenkwinkelbefehlswert δ gleich dem Produkt aus Regelverstärkung K und Lenkwinkel θ, d. h. δ = K·θ. Wenn die Regelverstärkung K abnimmt, dann wird auch der Lenkwinkelbefehlswert δ kleiner. Ebenso wird, wenn die Regelverstärkung K null wird, der Lenkwinkelbefehlswert δ null.
In Schritt S12 ermittelt der erste Steer-by-wire-Regler 18, ob die vorbestimmte Zeit zum Einrücken der ersten und zweiten Kupplung 5 und 6 verstrichen ist. Wenn der erste Steer-by-wire-Regler 18 feststellt, dass die vorbestimmte Zeit verstrichen ist (ja), dann geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S13. Wenn in Schritt S12 der erste Steer-by-wire-Regler 18 feststellt, dass die vorbestimmte Zeit noch nicht verstrichen ist (nein), dann geht die Verarbeitung zurück zu Schritt S11. Wie oben erwähnt, sind beide Kupplungen 5 und 6 vorzugsweise von einem solchen Typ, dass sie bei abgeschaltetem Strom eingerückt sind. Für diese Kupplungstypen gibt es eine mechanische Verzögerungszeitkonstante, um nach dem Abschalten des Stroms tatsächlich einzurücken. Mit anderen Worten, diese Kupplungstypen rücken erst nach dem Verstreichen der Zeitnacheilung um die Verzögerungszeitkonstante ein. So rücken diese Kupplungstypen nicht sofort nach dem Abtrennen ein. Als Referenz, diese Kupplungstypen mit elektromagnetischen Spulen brauchen im Allgemeinen etwa 50 Millisekunden bis etwa 100 Millisekunden, um nach dem Abtrennen einzurücken. Die vorbestimmte Zeit wird in Schritt S12 auf eine Zeitdauer eingestellt, die zum Einrücken beider Kupplungen 5 und 6 benötigt wird. So kann beispielsweise die vorbestimmte Zeit in Schritt S12 experimentell anhand von Daten auf der Basis von Experimenten berechnet werden, die die Reaktionsverzögerungszeit ab der Stromabschaltung bis zum Vollzug des Einrückens misst.
In Schritt S13 gehen beide Aktuatoren 8 und 11 zurück in den Reservebetätigungsmodus mit Reservebetätigung, dann geht die Verarbeitung zum Logikende. Hier ist der Reservebetätigungsmodus die Situation, in der beide Kupplungen 5 und 6 durch Stromabschaltung eingerückt werden und in der die Lenkreaktions- und die Einschlagkraft nicht angegeben sind. So ist der Reservebetätigungsmodus die Situation, in der ein normales mechanisches Lenksystem zum Übertragen der Lenkeingaben vom Lenkrad 1 auf die lenkbaren Fahrzeugräder 3 verwendet wird. Außerdem, indem Befehle, dass der Reservebetätigungsmodus „EIN" ist, zum zweiten Lenkhilferegler 20 gesendet werden, erfolgt die Motorkraftlenkbetätigung, die Servodrehmoment zum Senken des vom Fahrer erzeugten Lenkmoments erzeugt, mittels des Drehmomentsensors 13 und des Lenkgetriebeservomotors 19 während des Betriebs am zweiten Lenkhilferegler 20.
Wenn festgestellt wird, dass der Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 normal arbeitet, geht die Verarbeitung von Schritt S1 zu Schritt S2, zu Schritt S3 und dann zu Schritt S4 im Fließschema von 2 (Steer-by-wire-Regelverfahren). In Schritt S4 erfolgt der normale Regelbetrieb mittels der Einschlagwinkelregelung und der Lenkreaktionsregelung, so dass die lenkbaren Fahrzeugräder 3 auf der Basis der Betätigung des Lenkrads 1 durch den Fahrer eingeschlagen werden.
Wenn anfangs festgestellt wird, dass möglicherweise ein Defekt oder eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 vorliegt, dann geht die Verarbeitung von Schritt S1 zu Schritt S2, zu Schritt S3, zu Schritt S5, zu Schritt S6, zu Schritt S7, zu Schritt S8 und dann zurück zu Schritt S2. Diese Schleife wird so lange fortgesetzt, bis die vorgeschriebene Zeit ΔT gemäß Ermittlung in Schritt S7 verstrichen ist. Wenn der Stromstoß nicht länger als für die vorgeschriebene Zeit ΔT aufgetreten ist (nein in Schritt S7), dann wird der normale Regelbetrieb fortgesetzt. Mit anderen Worten, wenn der Regelprozess von Schritt S7 zu Schritt S3 zurückgeht, wenn der Stromstoß für die vorgeschriebene Zeit ΔT gestoppt hat, dann ist der erfasste Strom unter den voreingestellten Stromstoßschwellenwert abgefallen und die Verarbeitung geht zu Schritt S4 (normaler Regelbetrieb). In Schritt S10 wird der Strom zum Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 abgeschaltet und beide Kupplungen 5 und 6 werden eingerückt. In Schritt S11 geht die Regelverstärkung des Lenkgetriebeeinheit-Aktuators 11 zurück oder wird null. In Schritt S12 ermittelt der erste Steer-by-wire-Regler 18, ob die vorbestimmte Zeit zum Einrücken der ersten und der zweiten Kupplung 5 und 6 verstrichen ist oder nicht. In Schritt S12 geht die Verarbeitung, solange die vorbestimmte Zeit nicht verstrichen ist, zurück zu Schritt S11. In Schritt S12 geht die Verarbeitung, wenn festgestellt wurde, dass die vorgeschriebene Zeit verstrichen ist, von Schritt S12 zu Schritt 13 und dann in den Reservebetätigungsmodus.
Daher werden in Defekt- oder Fehlfunktionssituationen beide Kupplungen 5 und 6 eingerückt und das Lenkrad 1 und die lenkbaren Fahrzeugräder 3 sind verbunden. Diese Defekt- oder Fehlfunktionssequenz wird durch Auftreten einer Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8, die benötigte Zeit zum Erfassen einer Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 und das Einrücken der Kupplungen 5 und 6 in chronologischer Reihenfolge vollzogen.
Wenn der Strom zum Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 abgeschaltet wird, dann dreht sich das Lenkrad 1 frei, bis beide Kupplungen 5 und 6 nach der Erfassung einer Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 eingerückt sind. In diesem Fall nimmt der Lenkradwinkelsensor 7 die Winkeldaten vom Lenkrad 1 als Basis zum Steuern des Lenkgetriebeeinheit-Aktuators 11. Wenn der Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11 normal arbeitet, basierend auf dem Wert vom Lenkradwinkelsensor 7, nachdem die Lenkreaktionskraft gestoppt hat und die Kupplungen 5 und 6 nicht völlig eingerückt sind, kommt es zu einer Überreaktion des Lenkgetriebeeinheit-Aktuators 11.
Aus diesem Grund reagiert der erste Steer-by-wire-Regler 18 durch Verringern der Regelverstärkung K oder durch Nullstellen der Regelverstärkung K nach dem Erfassen einer Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8. So wird die Betätigungsverschiebung begrenzt oder der Wert vom Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11 wird für eine bestimmte Zeit gleich gehalten, bis die Kupplungen 5 und 6 nach der Erfassung einer Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 völlig eingerückt sind. Dadurch werden die Verschiebungen der lenkbaren Fahrzeugräder 3 begrenzt und ein unerwünschtes Fahrzeugverhalten kann gering gehalten werden.
3 illustriert Zeitdiagramme, die die Defekt- oder Fehlfunktionssituation des Lenkreaktionskraft-Aktuators 8 und die die vom Steer-by-wire-Regler 18 ausgeführte Regelung in chronologischer Reihenfolge zeigen. Von oben, 3 zeigt die Ermittlung des Stromstoßes, des Lenkwinkels (der Lenkradwinkel), des Einschlagwinkels (Reifenwinkel) und der Verschiebung des Fahrzeugs in der Breitenrichtung.
Wie in 3 zu sehen ist, repräsentiert Punkt A den Moment des Auftretens eines Stromstoßes. Der Endpunkt B repräsentiert den Zeitpunkt, an dem eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 ermittelt wird, während der Endpunkt C den Moment repräsentiert, in dem die Kupplungen 5 und 6 eingerückt werden. Wenn der erfasste Stromstoß einen voreingestellten Stromstoßschwellenwert an Punkt A übersteigt, dann wird die Stromstoßermittlung, die während der Periode vor Punkt A abgeschaltet war, wie durch die Linie 31 angedeutet wird, in der Periode zwischen den Punkten A und B, repräsentiert durch die Linie 32, eingeschaltet, so dass das Lenkrad 1 durch den Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 in einer Richtung in Drehung gehalten wird. In der Zeitperiode zwischen den Punkten A und B repräsentieren die Linien 32, 34 und 38 der Zeitdiagramme die Einflüsse des Stromstoßes auf die Lenkung des Fahrzeugs. In diesem Fall bewegt sich, da der Lenkradwinkelsensor 7 den Winkel des Lenkrades 1 identifiziert, der Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11, der normal arbeitet, in dieser Zeitperiode zwischen den Punkten A und B.
In der Zeitperiode zwischen den Punkten A und B wird, wenn die vorgeschriebene Zeit ΔT von Punkt A zu Punkt B verstreicht und eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 erfasst wird, der Strom zum Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 unterbrochen. Danach wird der Strom zu beiden Kupplungen 5 und 6 unterbrochen, um beide Kupplungen 5 und 6 einzurücken.
In diesem Fall wird während der Zeitperiode zwischen den Punkten B und C von 3 der Strom zum Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 wie durch die Linie 33 angedeutet abgeschaltet und der Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 wird nicht angetrieben. Da jedoch die erste Lenksäulenwelle 9 nicht mit der zweiten Ritzelwelle 15 verbunden ist, ist nicht genügend externe Kraft zum Stoppen der Betätigung vorhanden. Daher dreht sich das Lenkrad 1 wie durch die Linie 35 angedeutet aufgrund von Trägheit in der Zeitperiode zwischen den Punkten B und C von 3 weiter.
Wenn der Steer-by-wire-Regler 18 den Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11 in der Zeitperiode zwischen den Punkten B und C weiter regelt, d. h. bevor beide Kupplungen 5 und 6 völlig eingerückt sind, ändert sich der Einschlagwinkel der lenkbaren Fahrzeugräder 3 in derselben Richtung wie das Lenkrad 1, wie durch die Linie 39 gezeigt, in der Zeitperiode zwischen den Punkten B und C von 3. In diesem Zustand begrenzt der Einschlagwinkel durch Verringern der Regelverstärkung K des Einschlagwinkels oder durch absichtliches Nullstellen der Regelverstärkung K wie durch die Linie 41 gezeigt in der Zeitperiode zwischen den Punkten B und C von 3 nach dem Ermitteln des Stromstoßes die Betätigung des Lenkrads 1 während der vorbestimmten Zeit. Mit anderen Worten, wenn der Steuerbefehl zum Lenkgetriebeeinheit-Aktuator 11 nicht begrenzt wird, dann werden die lenkbaren Fahrzeugräder 3 aufgrund des Fehlens einer Reaktionskraft auf dem Lenkrad 1 zu weit eingeschlagen. Mit Übergangsbegrenzungsregelung kann jedoch eine Übersteuerung der lenkbaren Fahrzeugräder 3 minimal gehalten werden.
Mit Hilfe dieser Übergangsbegrenzungsregelung, wie durch die Linien 43 und 44 der Zeitperiode nach Punkt C gezeigt, besteht eine große Differenz zwischen der Verschiebung in Breitenrichtung zwischen einem geradeaus fahrenden Fahrzeug mit ausgeführter Einschlagwinkelbegrenzung und einem ohne Einschlagwinkelbegrenzung. Der Pfeil II in 3 der Zeitserie der Verschiebung in der Breitenrichtung des Fahrzeugs repräsentiert die Abweichung zwischen den Verschiebungen in Breitenrichtung zwischen einem geradeaus fahrenden Fahrzeug mit ausgeführter Einschlagwinkelbegrenzung und ohne Einschlagwinkelbegrenzung. So kann sich die Lenkung des Fahrzeugs in einer unerwünschten Weise verhalten, was durch Begrenzen des Regeln des Einschlagwinkels minimal gehalten werden kann.
Ebenso ist die Zeitperiode nach Punkt C eine Situation, in der beide Kupplungen 5 und 6 eingerückt sind und das Lenkrad 1 und die lenkbaren Fahrzeugräder 3 mechanisch völlig verbunden sind. Während dieser Zeitperiode nach Punkt C gibt es jedoch eine große Differenz der Änderung des Einschlagwinkels, wie durch den Pfeil I angedeutet wird. Wie durch die Linien 40 und 42 und den Pfeil I angedeutet, ist der Einschlagwinkel in dieser Zeitperiode nach Punkt C mit Übergangsbegrenzungsregelung klein und ohne Übergangsbegrenzungsregelung groß.
Daher muss, ohne Übergangsbegrenzungsregelung, wie durch die Linie 37 in der Zeitperiode nach Punkt C von 3 angedeutet ist, der Fahrer das Lenkrad 1 nach dem Reservebetätigungsmodus stark zurückdrehen, da der Einschlagwinkel zu groß war, wenn das Lenkrad 1 und die lenkbaren Fahrzeugräder 3 nicht mechanisch verbunden sind. Andererseits kann die Bedienung mit Übergangsbegrenzungsregelung, wie durch die Linie 36 in der Zeitperiode nach Punkt C von 3 gezeigt, nach dem mechanischen Reservebetätigungsmodus erleichtert werden, da der Einschlagwinkel klein war, als das Lenkrad 1 und die lenkbaren Fahrzeugräder 3 verbunden wurden, so dass der Fahrer das Lenkrad 1 sanft um den begrenzten Betätigungsbetrag zurücklenken kann, damit sich das Fahrzeug in der gewünschten Weise verhält.
Als Nächstes werden dieselben potentiellen Auswirkungen beschrieben, die mit dem Fahrzeuglenksystem der illustrierten Ausgestaltung erzielt werden können. Grundsätzlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeuglenksystem, das ein primäres Lenksystem umfasst, das eine Lenkreaktionskraft auf ein Lenkrad (Bedieneingabeelement) aufbringt, und eine Lenkgetriebeeinheit, die ein lenkbares Rad in normalen Situationen steuert, und wobei sich wenigstens eine Kupplung im Lenksystem zwischen dem Lenkrad und dem lenkbaren Fahrzeugrad befindet, so dass das Regelsystem die wenigstens eine Kupplung einrückt und auf ein sekundäres mechanisches Reservelenksystem umschaltet, wenn ein Defekt oder eine Fehlfunktion im primären Lenksystem ermittelt wird. Das Lenkregelverfahren des Lenkreglers 18 führt eine Regelung des Antriebs des Lenkreaktionskraft-Aktuators 8 und des Lenkgetriebeeinheit-Aktuators 11 in normalen Situationen auf der Basis von Bedieneingabeinformationen in das Lenkrad 1 aus. Das Fehlfunktionserfassungsverfahren des Lenkreglers 18 ist so konfiguriert, dass es Fehlfunktionen des Lenkreaktionskraft-Aktuators 8 erfasst. Das/der Lenkregelungsbegrenzungsverfahren oder -teil des Lenkreglers 18 ist so konfiguriert, dass bei einer Erfassung von Fehlfunktionen die Fluchtungsfehler der Fahrzeugspur in der Übergangsperiode gering gehalten werden, indem es vom Betätigungsmodus in den Reservebetätigungsmodus wechselt, da das/der Lenkregelungsbegrenzungsverfahren oder -teil des Lenkreglers 18 die Regelbefehle von dem Moment, in dem Fehlfunktionen am Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 erfasst werden, bis zu dem Moment begrenzt, in dem die Kupplungen 5 und 6 eingerückt werden.
Es ist möglich, Fehler in der Fehlfunktionserfassung des Stromstoßes zu verhüten, da das Lenkfehlfunktionserfassungsverfahren feststellt, dass eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 vorliegt, wenn der Stromstoß für eine bestimmte Zeit im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 weiter auftritt.
Es ist möglich, den Einfluss von Rauschen im Strom zu unterdrücken und die Stromstoßsituation präzise zu ermitteln, weil die Lenkreaktionskraft-Aktuatorstromerfassung von Schritt S1 Strom am Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 erfasst und den Stromstoß am Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 erkennt, wenn der Absolutwert der Differenz zwischen dem Sollstrom zum Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 und dem realen Strom anhand eines gleitenden Durchschnitts des erfassten Lenkreaktionskraft-Aktuatorstroms einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Zudem ist es möglich, die Fehlfunktion des Lenkaktuators 8 früh präzise zu erfassen, weil das Fehlfunktionserfassungsverfahren die Anzahl der Stromstöße zählt, die den vorbestimmten Schwellenwert übersteigen, und eine Fehlfunktion dann erkennt, wenn er zwei aufeinander folgende Stromstöße zählt.
Es ist auch möglich, die Bedienung gleich nach der mechanischen Reservebetätigung dadurch zu erleichtern, dass der Einschlagwinkel der lenkbaren Fahrzeugräder 3, die zurückbewegt werden müssen, unmittelbar nach der Fehlfunktionserfassung im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 gering gehalten werden, weil der Lenkregler 18 den Strom zum Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 stoppt, wenn eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 gefunden wird, und dann das/der Lenkregelbegrenzungsverfahren oder -teil des Lenkreglers 18 die Steuerbefehle durch Verringern der Regelverstärkung K zum Lenkreaktionskraft- Aktuator 8 oder durch Nullstellen der Regelverstärkung K begrenzt, das Lenkrad 1 und die lenkbaren Fahrzeugräder 3 vorher durch die Kupplungen 5 und 6 verbunden werden.
Es ist auch möglich, die Belastung des Fahrers im Reservebetätigungsmodus nach einer Fehlfunktion zu verringern, weil der Lenkgetriebemechanismus 16 des Einschlagteils 4 einen Servomotor 19 hat und der Lenkregler 18 in einen Motorkraftlenkhilfemodus umschaltet, nachdem ein Bedieneingabeelement und die lenkbaren Fahrzeugräder 3 durch eine Reservebetätigung auf der Basis einer Fehlfunktionserfassung im Lenkreaktionskraft-Aktuator 8 verbunden werden.
Die vorliegende Erfindung wurde oben auf der Basis der illustrierten Ausgestaltung beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf die Ausgestaltung begrenzt. Der Aufbau kann modifiziert oder neue Merkmale können hinzugefügt werden, solange diese das Grundkonzept der Ansprüche der vorliegenden Erfindung nicht ändern.
So zeigt die illustrierte Ausgestaltung beispielsweise das System, bei dem der Lenkteil und der Einschlagteil einen Aktuator haben, aber die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Lenksystem anwendbar, bei dem der Lenkteil und der Einschlagteil wenigstens einen Aktuator haben.
Die illustrierte Ausgestaltung zeigt die beiden Kupplungsmechanismen (mechanisch miteinander verbundene Teile) und den Kabelmechanismus (mechanischer Reservemechanismus) im Lenksystem. So beinhaltet die vorliegende Erfindung jedoch beispielsweise eine Situation, in der nur eine Kupplung vorliegt. So kann die vorliegende Erfindung jede beliebige mechanische Verbindung enthalten, die das Lenkrad und die Räder als Reservemechanismus verbindet und trennt, solange das Lenkrad starr mit den lenkbaren Rädern verbunden ist, um die Rotation des Lenkrades direkt auf die lenkbaren Räder zu übertragen. Die illustrierte Ausgestaltung zeigt ein System, das ein SBW-System und ein Lenksystem auf der Basis von elektrischem Strom kombiniert, aber ein System ohne elektrischen Strom ist weiterhin akzeptabel. So kann beispielsweise ein System mit Hydrauliklenksystem anstatt eines Stromlenksystems zum Einsatz kommen.
Die hierin verwendeten folgenden Richtungsbegriffe „vorwärts, rückwärts, oben, unten, vertikal, horizontal, unterhalb und transversal" sowie andere ähnliche Richtungsbegriffe beziehen sich auf die Richtungen eines mit der vorliegenden Erfindung ausgestatteten Fahrzeugs. Demgemäß sind diese Begriffe, die zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung benutzt wurden, relativ zu einem mit der vorliegenden Erfindung ausgestatteten Fahrzeug zu interpretieren. Der hierin verwendete Begriff „konfiguriert" soll eine Komponente, eine Sektion oder einen Teil einer Vorrichtung beschreiben, die/der Hardware und/oder Software beinhaltet, die zum Ausführen der gewünschten Funktion konstruiert und/oder programmiert ist. Darüber hinaus beinhalten Begriffe, die in den Ansprüchen als „Mittel plus Funktion" ausgedrückt sind, jede Konstruktion, die zum Ausführen der Funktion dieses Teils der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Hierin verwendete Ausmaßbegriffe wie „im Wesentlichen", „etwa" und „ungefähr" bedeuten eine sinnvolle Abweichungsmenge des modifizierten Begriffs, so dass das Endergebnis nicht erheblich verändert wird. So können diese Begriffe beispielsweise als mit einer Abweichung von wenigstens ±5% von dem modifizierten Term angesehen werden, wenn diese Abweichung die Bedeutung des von ihm modifizierten Wortes nicht negiert.
Es wurden zwar nur selektierte Ausgestaltungen zum Illustrieren der vorliegenden Erfindung ausgewählt, aber es wird für die Fachperson anhand der vorliegenden Offenbarung offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hierin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung gemäß Definition in den beiliegenden Ansprüchen abzuweichen. Feiner wurden die obigen Beschreibungen der Ausgestaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich zur Illustration und nicht zum Begrenzen der Erfindung gemäß Definition in den nachfolgenden Ansprüchen gegeben. So ist der Umfang der Erfindung nicht auf die offenbarten Ausgestaltungen begrenzt.

Claims

Fahrzeuglenksystem, das Folgendes umfasst: ein Bedieneingabeelement (1) zum Lenken eines Fahrzeugs; einen Lenkreaktionskraft-Aktuator (8), der so konfiguriert ist, dass er eine Reaktionskraft auf das Bedieneingabeelement (1) aufbringt; einen Lenkmechanismus (4) mit einem Lenkgetriebe-Aktuator (11) und wenigstens einem lenkbaren Fahrzeugrad (3), das betriebsmäßig mit dem Lenkgetriebe-Aktuator (11) gekoppelt ist; eine Kupplung (5, 6), die zwischen dem Bedieneingabeelement (1) und dem lenkbaren Fahrzeugrad (3) angeordnet ist und selektiv betätigt werden kann, um das Bedieneingabeelement (1) mechanisch von dem lenkbaren Fahrzeugrad (3) zu trennen und das Bedieneingabeelement (1) mechanisch mit dem lenkbaren Fahrzeugrad (3) zu verbinden; und einen Lenkregler (18), der so konfiguriert ist, dass er den Lenkreaktionskraft-Aktuator (8) und den Lenkgetriebe-Aktuator (11) auf der Basis von Bedieneingabeinformationen in das Bedieneingabeelement (1) steuert, wobei der Lenkregler (18) einen Lenkfehlfunktionserfassungsteil aufweist, der so konfiguriert ist, dass er eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator (8) erfasst; wobei der Lenkregler (18) und die Kupplung (5, 6) so konfiguriert sind, dass die Kupplung (5, 6) unter normalen Betriebsbedingungen, wenn keine Fehlfunktion des Lenkreaktionskraft-Aktuators (8) erfasst wird, das Bedieneingabeelement (1) mechanisch vom Lenkbaren Fahrzeugrad (3) trennt, und die Kupplung (5, 6) das Bedieneingabeelement (1) nach der Erfassung einer Fehlfunktion des Lenkreaktionskraft-Aktuators (8) mechanisch mit einem lenkbaren Fahrzeugrad (3) verbindet; wobei der Lenkregler (18) so konfiguriert ist, dass er an den Lenkgetriebe-Aktuator (11) einen Lenkwinkelbefehlswert (δ) anlegt, der unter normalen Betriebsbedingungen, wenn keine Fehlfunktion des Lenkreaktionskraft-Aktuators (8) erfasst wird, von den Bedieneingabeinformationen abhängig ist; wobei der Lenkregler (18) so konfiguriert ist, dass er den Betrieb der Kupplung (5, 6) zum mechanischen Verbinden des Bedieneingabeelementes (1) mit dem lenkbaren Fahrzeugrad (3) nach dem Erfassen einer Fehlfunktion des Lenkreaktionskraft-Aktuators (8) einleitet; wobei der Lenkregler (18) so konfiguriert ist, dass er die Steuerung des Lenkgetriebe-Aktuators (11) ab einem Erfassungspunkt, wenn eine Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator (8) erfasst wird, bis zu einem Einrückpunkt fortsetzt, an dem ermittelt wird, dass die Kupplung (5, 6) die mechanische Verbindung zwischen dem Bedieneingabeelement (1) und dem lenkbaren Fahrzeugrad (3) vollzogen hat; und wobei der Lenkregler (18) einen Lenkregelungsbegrenzungsteil aufweist, der so konfiguriert ist, dass er den Lenkwinkelbefehlswert (δ) nach dem Erfassungspunkt bis zu dem Einrückpunkt begrenzt; dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkregler (18) so konfiguriert ist, dass er den Lenkreaktionskraft-Aktuator (8) deaktiviert und den Betrieb der Kupplung (5, 6) zum mechanischen Verbinden des Bedieneingabeelementes (1) mit dem lenkbaren Fahrzeugrad (3) einleitet, sobald eine Fehlfunktion des Lenkreaktionskraft-Aktuators (8) erfasst wird, und der Lenkregelungsbegrenzungsteil so konfiguriert ist, dass er den Lenkwinkelbefehlswert (δ) begrenzt, sobald eine Fehlfunktion des Lenkreaktionskraft-Aktuators (8) erfasst wird.
Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 1, wobei der Lenkfehlfunktionserfassungsteil ferner so konfiguriert ist, dass er die Differenz zwischen einem erfassten Wert eines Stroms im Lenkreaktionskraft-Aktuator (8) und einem Sollstrom des Lenkreaktionskraft-Aktuators (8) erfasst und ermittelt, ob der Absolutwert der Differenz einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 2, bei dem der erfasste Wert des Stroms ein gleitender Durchschnitt des Ist-Stroms im Lenkreaktionskraft-Aktuator (8) ist.
Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Lenkfehlfunktionserfassungsteil ferner so konfiguriert ist, dass er eine Fehlfunktion des Lenkreaktionskraft-Aktuators (8) erfasst, wenn der Absolutwert der Differenz den vorbestimmten Schwellenwert für eine vorbestimmte Zeitdauer weiter übersteigt.
Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Lenkfehlfunktionserfassungsteil ferner so konfiguriert ist, dass er zählt, wie oft der Absolutwert der Differenz den vorbestimmten Schwellenwert für eine vorbestimmte Zeitdauer übersteigt, und nach dem Erfassen von zwei aufeinander folgenden Auftretensfällen eine Fehlfunktion feststellt.
Fahrzeuglenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Lenkregler (18) ferner so konfiguriert ist, dass er den Strom zum Lenkreaktionskraft-Aktuator (8) nach dem Ermitteln einer Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator (8) stoppt, und der Lenkregelungsbegrenzungsteil ferner so konfiguriert ist, dass er den Lenkwinkelbefehlswert durch Verringern einer Regelverstärkung zum Lenkgetriebe-Aktuator (11) oder durch Nullstellen der Regelverstärkung begrenzt.
Fahrzeuglenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Lenkmechanismus (4) ferner einen Servomotor (19) aufweist; und der Lenkregler (18) ferner so konfiguriert ist, dass er in einen Motorleistungslenkmodus umschaltet, nachdem das Bedieneingabeelement (1) und das lenkbare Fahrzeugrad (3) verbunden sind, auf der Basis der Erfassung einer Fehlfunktion im Lenkreaktionskraft-Aktuator (8).