EP1173356A1 - Lenkvorrichtung für fahrzeuge mit elektrischen steuereinrichtungen - Google Patents

Lenkvorrichtung für fahrzeuge mit elektrischen steuereinrichtungen

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EP1173356A1
EP1173356A1 EP00916989A EP00916989A EP1173356A1 EP 1173356 A1 EP1173356 A1 EP 1173356A1 EP 00916989 A EP00916989 A EP 00916989A EP 00916989 A EP00916989 A EP 00916989A EP 1173356 A1 EP1173356 A1 EP 1173356A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steering
vehicle wheels
basic position
steering wheel
steerable vehicle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00916989A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Semmler
Jörg KREFT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP1173356A1 publication Critical patent/EP1173356A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/001—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits the torque NOT being among the input parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/005—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback

Definitions

  • the invention relates to a steering device for vehicles with electrical control devices according to the preamble of claim 1.
  • Steering devices for vehicles are known in which there is no mechanical coupling between the steering wheel and the steerable vehicle wheels.
  • the steering movements carried out on the steering wheel are electronically recorded by means of angle sensors or in some other way and converted into corresponding steering movements on the steerable vehicle wheels by means of electrical control devices.
  • Steering devices of this type are known under the term “steer by wire systems”.
  • Such a steering device with electrical control devices is known from DE 195 39 101 C1, in which a return spring arrangement acts as part of a reaction simulator on the steering rod of the steering wheel.
  • the return spring arrangement has the purpose that when the steering wheel is deflected from its straight-ahead position, a counterforce is generated which is intended to give the driver a steering feeling as in conventional steering systems.
  • adjustable abutments are also arranged on the return spring arrangement in order to achieve a desired reaction simulation on the steering wheel.
  • the steerable vehicle wheels and the steering gear can be reset with hydraulic support after the steering wheel is released after a steering operation.
  • An electric motor is not used for this power steering since the hydraulic power assist is only supplied by a servo pump.
  • the steerable vehicle wheels can no longer be aligned in a desired position.
  • the invention has for its object to provide a steering device for vehicles with electrical control devices, which allows the steering of the steerable vehicle wheels in a desired basic position when the vehicle engine is turned off
  • an electric steering motor aligns the steerable vehicle wheels into a predetermined basic position.
  • the basic position does not necessarily have to be the straight-ahead position. If the vehicle is parked on a road with a steep slope, a basic position of the vehicle wheels may be expedient, in which the steerable vehicle wheels are aligned laterally towards the curb.
  • an adjustment element can be arranged on the control panel accessible by the driver.
  • the setting element can be a simple rotary knob or the keyboard of an on-board computer.
  • the basic position entered in each case is recorded by a control unit which, in conjunction with further electrical control devices, then causes the desired orientation of the steerable vehicle wheels when the vehicle is parked
  • the steering device can also be equipped with a spring device that acts on the steering rod of the steering wheel the electrical control devices tracked the steering wheel position accordingly, so that the steerable vehicle wheels, like the steering wheel, automatically assume the straight-ahead position
  • a spring device that acts on the steering rod of the steering wheel the electrical control devices tracked the steering wheel position accordingly, so that the steerable vehicle wheels, like the steering wheel, automatically assume the straight-ahead position
  • the drawing shows a block diagram of the steering device which controls the steerable vehicle wheels 2, 3 of a vehicle via an electric steering motor 1.
  • the position of the steering wheel 4 is reported by a sensor 5 to a control unit 6, which is connected on the output side to the electric steering motor 1 and controls it in accordance with the angular position of the steering wheel 4. There is therefore no mechanical coupling between the steering wheel 4 and the steerable vehicle wheels 2, 3.
  • a spring device 8 also acts on the steering rod 7 of the steering wheel 4 and exerts a restoring torque on the steering wheel 4 via the steering rod 7 when the steering wheel 4 is deflected from the basic position.
  • the handlebar 7 is coupled to an electric motor 9, which can correct the restoring torque generated by the spring device 8.
  • the electric motor 9 also enables any orientation of the steering wheel 4 when the vehicle is parked.
  • the electric motor 9 can be acted upon by the control unit 6 so that when the vehicle is parked the steering wheel 4 has exactly the angular position which corresponds to the steering position of the steerable vehicle wheels 2, 3.
  • a desired basic position for the steerable vehicle wheels 2, 3 can be entered via an adjusting element 10, which can be, for example, a rotary knob or the keyboard of an on-board computer.
  • the desired basic position is passed on to the control unit 6 via the setting element 10, which then performs a corresponding alignment of the steerable vehicle wheels 2, 3 when or after the vehicle is parked.
  • the entry of the basic position for the steerable vehicle wheels 2, 3 can, however, also take place via a programming input directly on the control unit 6, so that a certain basic position can be preset in the factory. A setting element to be operated by the driver could then possibly also be omitted.
  • the setting element 10 is coupled to a direction indicator 11, which shows the driver the current position of the steerable vehicle wheels 2, 3.
  • the Direction indicator 11 can in the simplest case also be a rotary knob which serves to set the basic position for the steerable vehicle wheels 2, 3, so that the basic position can be seen from the position of the rotary knob.

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Abstract

Es wird eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit elektrischen Steuereinrichtungen vorgeschlagen, wobei ein am Lenkrad (4) vorgegebener Lenkwinkel über eine Steuereinheit (6) an einen elektrischen Lenkmotor (1) in der Weise übertragen wird, dass die lenkbaren Fahrzeugräder (2, 3) vom Lenkmotor (1) in eine entsprechende Lenkposition gebracht werden. Mittels eines Einstellelements (10) kann der Steuereinheit (6) eine gewünschte Grundstellung für die lenkbaren Fahrzeugräder (2, 3) mitgeteilt werden. Bei oder nach dem Abstellen des Fahrzeugs veranlasst die Steuereinheit (6), dass der Lenkmotor (1) die lenkbaren Fahrzeugräder (2, 3) in die vorgegebene Grundstellung ausrichtet.

Description

Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit elektrischen Steuereinrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit elektrischen Steuereinrichtungen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Lenkvorrichtungen für Fahrzeuge bekannt, bei denen zwischen Lenkrad und den lenkbaren Fahrzeugrädern keine mechanische Kopplung besteht. Die am Lenkrad ausgeführten Lenkbewegungen werden mittels Winkelsensoren oder in anderer Weise elektronisch erfaßt und über elektrische Steuereinrichtungen in entsprechende Lenkbewegungen an den lenkbaren Fahrzeugrädern umgesetzt. Derartige Lenkvorrichtungen sind unter dem Begriff „Steer by Wire Systeme" bekannt.
Aus der DE 195 39 101 C1 ist eine derartige Lenkvorrichtung mit elektrischen Steuereinrichtungen bekannt, bei der eine Rückstellfederanordnung als Teil eines Rückwirkungssimulators an der Lenkstange des Lenkrades angreift. Die Rückstellfederanordnung hat den Zweck, daß beim Auslenken des Lenkrades aus seiner Geradeausposition eine Gegenkraft erzeugt wird, die dem Fahrer ein Lenkgefühl wie bei herkömmlichen Lenkungen geben soll. An der Rückstellfederanordnung sind zu diesem Zweck außerdem verstellbare Wiederlager angeordnet, um eine gewünschte Rückwirkungssimulation am Lenkrad zu erreichen. Im Fahrbetrieb vermag das auf das Lenkrad wirkende Rückstellmoment bei losgelassenem Lenkrad dieses weitestgehend in die gerade Ausstellung zurückzustellen. Bei stehendem Fahrzeug ist eine selbsttätige Rückstellung des Lenkrads durch das Rückstellmoment nicht möglich.
Bei einer Hilfskraftlenkung mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung, wie sie aus der DE 197 17 796 A1 bekannt ist, können nach einem Loslassen des Lenkrades nach einem Lenkvorgang die lenkbaren Fahrzeugräder und das Lenkgetriebe mit hydraulischer Unterstützung zurückgestellt werden. Ein Elektromotor wird für diese Hilfskraftlenkung nicht verwendet, da die hydraulische Hilfskraftunterstützung ausschließlich von einer Servopumpe geliefert wird. Bei abgestelltem Fahrzeug lassen sich somit die lenkbaren Fahrzeugräder nicht mehr in eine gewünschte Position ausrichten. Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit elektrischen Steuereinrichtungen zu schaffen, die bei abgestelltem Fahrzeugmotor eine selbsttätige Ausrichtung der lenkbaren Fahrzeugrader in eine gewünschte Grundstellung ermöglicht
Die Losung dieser Aufgabe erhalt man durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale. Bei oder kurz nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs richtet ein elektrischer Lenkmotor die lenkbaren Fahrzeugrader in eine vorgegebene Grundstellung aus. Die Grundstellung muß dabei nicht unbedingt die Geradeausstellung sein Wird das Fahrzeug auf einer Straße mit starkem Gefalle abgestellt, so kann eine Grundstellung der Fahrzeugrader zweckmäßig sein, bei der die lenkbaren Fahrzeugrader seitlich zur Bordsteinkante hin ausgerichtet sind.
Besonders vorteilhaft ist es, die von den lenkbaren Fahrzeugradem eingenommene Grundstellung in Form einer Richtungsanzeige dem Fahrer anzuzeigen. Der Fahrer kann dann entscheiden, ob er diese Grundstellung beibehalten oder andern mochte. Das Anzeigen der Grundstellung hat außerdem Vorteile beim Ausparken, da der Fahrer die Ausgangsstellung der Fahrzeugrader kennt und entsprechende Lenkbewegungen zum Ausparken gezielt vornehmen kann. Die Stellung der lenkbaren Fahrzeugrader kann dabei auch standig angezeigt werden
Um für die lenkbaren Fahrzeugrader beim Abstellen des Fahrzeugs eine gewünschte Grundstellung einstellen zu können, kann an dem vom Fahrer erreichbaren Bedienfeld ein Einstellelement angeordnet sein. Das Einstellelement kann ein einfacher Drehknopf oder die Tastatur eines Bordcomputers sein Die jeweils eingegebene Grundstellung wird von einer Steuereinheit erfaßt, die in Verbindung mit weiteren elektrischen Steuereinrichtungen die gewünschte Ausrichtung der lenkbaren Fahrzeugrader dann beim Abstellen des Fahrzeugs veranlaßt
Die Lenkvorrichtung kann zusätzlich mit einer Federeinrichtung, die an der Lenkstange des Lenkrads angreift, ausgestattet sein Die Federeinrichtung erzeugt bei Ausrichtung des Lenkrades aus der Geradeausstellung ein auf das Lenkrad wirkendes Gegenmoment, welches das losgelassene Lenkrad selbsttätig in die Geradeausstellung zurückdrehen kann Die lenkbaren Fahrzeugrader werden über die elektrischen Steuereinrichtungen der Lenkradstellung entsprechend nachgefuhrt, so daß die lenkbaren Fahrzeugrader ebenfalls wie das Lenkrad die Geradeausstellung selbsttätig einnehmen Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild der Lenkvorrichtung, die über einen elektrischen Lenkmotor 1 die lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 eines Fahrzeugs steuert.
Die Position des Lenkrades 4 wird von einem Sensor 5 an eine Steuereinheit 6 gemeldet, die ausgangsseitig mit dem elektrischen Lenkmotor 1 in Verbindung steht und diesen entsprechend der Winkelposition des Lenkrades 4 steuert. Es besteht somit keine mechanische Kopplung zwischen Lenkrad 4 und den lenkbaren Fahrzeugrädern 2, 3.
An der Lenkstange 7 des Lenkrades 4 greift außerdem eine Federeinrichtung 8 an, die bei Auslenkung des Lenkrades 4 aus der Grundposition ein Rückstellmoment über die Lenkstange 7 auf das Lenkrad 4 ausübt. Die Lenkstange 7 ist mit einem Elektromotor 9 gekoppelt, der eine Korrektur des von der Federeinrichtung 8 erzeugten Rückstellmoments vornehmen kann. Der Elektromotor 9 ermöglicht auch eine beliebige Ausrichtung des Lenkrades 4 beim Abstellen des Fahrzeugs. Der Elektromotor 9 kann von der Steuereinheit 6 so beaufschlagt werden, daß bei abgestelltem Fahrzeug das Lenkrad 4 exakt die Winkelposition hat, die der Lenkposition der lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 entspricht.
Über ein Einstellelement 10, welches beispielsweise ein Drehknopf oder die Tastatur eines Bordcomputers sein kann, ist die Eingabe einer gewünschten Grundstellung für die lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 möglich. Die gewünschte Grundstellung wird über das Einstellelement 10 an die Steuereinheit 6 weitergegeben, die bei oder nach dem Abstellen des Fahrzeugs dann eine entsprechende Ausrichtung der lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 vornimmt.
Die Eingabe der Grundstellung für die lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 kann aber auch über einen Programmiereingang direkt an der Steuereinheit 6 erfolgen, so daß werkseitig eine bestimmte Grundstellung vorgegeben werden kann. Ein vom Fahrer zu bedienendes Einstellelement könnte dann gegebenenfalls auch entfallen.
Das Einstellelement 10 ist mit einer Richtungsanzeige 11 gekoppelt, die dem Fahrer die jeweils aktuelle Position der lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 anzeigt. Die Richtungsanzeige 11 kann im einfachsten Fall auch ein Drehknopf sein, der zur Einstellung der Grundstellung für die lenkbaren Fahrzeugrader 2, 3 dient, so daß anhand der Stellung des Drehknopfes die Grundstellung ersichtlich ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
Lenkmotor
Fahrzeugrader
Lenkrad
Sensor
Steuereinheit
Lenkstange
Federeinrichtung
Elektromotor
Einstellelement
Richtungsanzeige

Claims

PAT E N TAN S P R Ü C H E
1. Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit elektrischen Steuereinrichtungen, die am Lenkrad (4) ausgeführte Lenkvorgänge in entsprechende Lenkbewegungen an den mittels eines elektrischen Lenkmotors (1) lenkbaren Fahrzeugrädern (2, 3) umsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (6) bei oder kurz nach dem Abstellen des Fahrzeugs den Lenkmotor (1 ) so ansteuert, daß dieser die lenkbaren Fahrzeugrader (2, 3) in eine vorgegebene Grundstellung ausrichtet.
2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die lenkbaren Fahrzeugrader (2, 3) in Grundstellung geradeaus oder zur Bordsteinkante hin seitlich ausgerichtet sind.
3. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den lenkbaren Fahrzeugrädern (2, 3) eingenommene Stellung in Form einer Richtungsanzeige (11 ) dem Fahrer angezeigt wird.
4. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des vom Fahrer erreichbaren Bedienfeldes ein Einstellelement (10) zur Einstellung einer gewünschten Grundstellung angeordnet ist.
5. Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (10) die Tastatur eines Bordcomputers oder ein separater Drehknopf ist.
6. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabe der Grundstellung über einen Programmiereingang direkt an der Steuereinheit (6) erfolgt.
7. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federeinrichtung (8) an der Lenkstange (7) des Lenkrades (4) angreift, die bei Auslenkung des Lenkrades (4) aus der Geradeaussteliung ein auf das Lenkrad (4) wirkendes Gegenmoment erzeugt, welches das losgelassene Lenkrad (4) selbsttätig in die Grundstellung zurückdreht und damit bei abgestelltem Fahrzeug eine entsprechende Geradeausstellung oder eine andere vorgegebene Grundstellung der lenkbaren Fahrzeugrader (2, 3) über die Steuereinheit (6) veranlaßt.
EP00916989A 1999-04-22 2000-03-22 Lenkvorrichtung für fahrzeuge mit elektrischen steuereinrichtungen Withdrawn EP1173356A1 (de)

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