EP1809527A1 - Fahrzeuglenkung und verfahren zur regelung einer fahrzeuglenkung - Google Patents

Fahrzeuglenkung und verfahren zur regelung einer fahrzeuglenkung

Info

Publication number
EP1809527A1
EP1809527A1 EP05808017A EP05808017A EP1809527A1 EP 1809527 A1 EP1809527 A1 EP 1809527A1 EP 05808017 A EP05808017 A EP 05808017A EP 05808017 A EP05808017 A EP 05808017A EP 1809527 A1 EP1809527 A1 EP 1809527A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steering
pressure
cmd
driver
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05808017A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Böhm
Steffen Linkenbach
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.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP1809527A1 publication Critical patent/EP1809527A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/065—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist

Definitions

  • the invention relates to a vehicle steering system and a method for controlling a vehicle steering system.
  • the servo assistance of the vehicle steering system has one or more actuators, for example hydraulic cylinders, in the middle region of the steering mechanism. By a force generated by the actuators actuation of the steering mechanism is supported in response to the rotation of the steering wheel by the driver. This reduces the driver's effort during the steering operation.
  • One known type of such hydraulic vehicle steering systems are hydraulic power steering systems according to the open-center principle, in which, in the straight-ahead position of the steering wheel, there is substantially no pressure difference between the cylinder chambers of a hydraulic working cylinder separated by a piston.
  • a steering movement of the driver with respect to the steering angle and the steering torque is evaluated.
  • a corresponding support pressure is set with a slide valve actuated by an electric motor or electromagnetically and supplied to a cylinder chamber of the hydraulic cylinder in order to generate the desired steering assistance.
  • the object of the present invention is to provide a vehicle steering system of the type mentioned which has improved dispensability.
  • the invention proposes a vehicle steering system for motor vehicles with a steering handle which can be actuated by the driver and which is connected with steering-wheel-connected vehicle wheels in an effective manner in order to specify a direction of travel.
  • the vehicle steering system comprises a hydraulic working cylinder which has two directions of action, and a hydraulic pressure source which actuates a valve assembly with a hydraulic pressure.
  • the valve assembly controls the height of the hydraulic pressure transmitted to the working cylinder and determines the working direction of the working cylinder.
  • the valve assembly has a slide valve, which is actuated by an actuator and to which a pressure sensor and a displacement sensor are assigned whose signal outputs are signal-connected to a pressure regulator or a position controller.
  • the output variables of the pressure controller and of the position controller can be fed to an evaluation circuit, which links the output variables for determining an actuator control variable with weighting factors.
  • the actuator is an electromagnetic or an electromotive actuator.
  • a further object of the present invention is to propose a method for regulating a vehicle steering system, with which better controllability of the vehicle steering system can be achieved.
  • This object is achieved by a scheme according to claim 3.
  • the invention proposes a method for controlling a hydraulic vehicle steering system, in which the assisting pressure is adjusted during a steering movement by means of a valve driven by an electric motor or electromagnetically.
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • the weighting factors are set at low support pressures such that the manipulated variable, which was determined on the basis of the detected position of the actuating element, dominates the common manipulated variable.
  • the weighting factors are set at support pressures in such a way that the manipulated variable, which is at Basis of the target support pressure was determined, the common control variable dominates.
  • the weighting factors in the interval can be between 0 and 1.
  • the sum of the weighting factors can be equal to 1.
  • a desired torque for the hydraulic vehicle steering can be calculated from driver commands.
  • the output signals of driver assistance systems are superimposed on the driver commands.
  • the output signals of driver assistance systems are superimposed on the driver commands with a weighting factor.
  • Figure 1 A schematic diagram of the overall system of a vehicle steering system according to the invention
  • FIG. 2 shows a section of the vehicle steering system from FIG. 1;
  • Figure 3 a schematic functional diagram of Vehicle steering system of Figure 1;
  • Figure 4 the static characteristic of a slide valve for controlling the working pressure
  • FIG. 5 is a schematic diagram for illustrating the actuator control
  • FIG. 6 is a schematic functional diagram of vehicle steering with superordinate steering interventions
  • FIG. 7 shows a schematic functional diagram of the vehicle steering with consideration of external actuating interventions.
  • FIG. 8 shows a further functional diagram of the vehicle steering with consideration of superordinate steering interventions and external control interventions.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an exemplary embodiment of the vehicle steering system according to the invention.
  • Figure 1 in addition to the schematic apparatus design of the vehicle steering system and the sensor information is shown, which are required to realize the functions of the vehicle steering system according to the invention.
  • the steering system illustrated in FIG. 1 consists of a steering wheel 1 and a steering column 2 connected to the steering wheel 1, which comprises two universal joints 3, 4.
  • the steering column 2 is connected to a steering wheel shaft 5 or forms part of the steering wheel shaft 5.
  • the steering wheel shaft 5 drives a steering gear 6, which converts the rotational movement of the steering wheel shaft 5 in a translational movement of a handlebar 7.
  • the handlebar 7 is in Figure 1 designed as a rack 7, which actuates the rod arranged on the Lenk ⁇ tie rods 8, 9.
  • the operation of the tie rods 8, 9 causes pivoting of wheels 10, 11 to control the direction of travel of the vehicle.
  • a hydraulic assistance is realized by means of a hydraulic pump 12 driven by the drive motor of the vehicle.
  • the pump 12 is driven by a Rie ⁇ menantrieb 13 in the illustrated embodiment.
  • the hydraulic pump 12 generates pressure in a hydraulic fluid which is supplied via a line 14 to a directional valve 15. Via a return line 16, the pressure fluid in a reservoir 17 zu ⁇ back flow.
  • the directional valve 15 is connected via two hydraulic lines 18a, 18b to a hydraulic cylinder 19.
  • the hydraulic cylinder 19 is divided by a piston 20 into two cylinder chambers 21, 22.
  • the piston 20 is firmly seated on the handlebar 7, so that the piston 20 can exert force directly on the handlebar 7, when one of the two Zylin ⁇ derschttingn 21, 22 is acted upon by an overpressure.
  • a torsion bar 23 Between the second universal joint 4 and the steering gear 6, a torsion bar 23, a torque sensor 24 and a Winkelsen ⁇ sensor 25 are arranged.
  • the angle sensor 25 measures the angle of rotation predetermined by a driver with the steering wheel 1 and outputs an output signal 5 DRV representing this angle of rotation.
  • the output signal 5 DRV is transmitted to a control unit (ECU) 28 for controlling the directional valve 15.
  • ECU control unit
  • the angle sensor 25 is, for example, the angle sensor of the vehicle dynamics control systems, such as For example, an ESP system (ESP: Electronic Stability Program) is used to determine the steering specification of the driver, which is usually used in such systems to determine a setpoint behavior of the vehicle.
  • the output signal 5 DRV is preferably transmitted to the control unit 28 via a data bus within the vehicle, preferably via the CAN bus (CAN: Controller Area Network) usually used in motor vehicles.
  • CAN bus Controller Area Network
  • the torque sensor measures the torque exerted by the driver and outputs an output signal M DRV representing the torque to the control unit.
  • a control line 29 leads to the directional valve 15 to set the direction of the steering assistance, that is, which of the two cylinder chambers 21, 22 is acted upon by the pressure medium.
  • the position of the slide in the directional valve 15 is measured with a Wegaufneh ⁇ mer 31 whose output signal x A k t is returned to the Steuererein ⁇ unit 28 to close a control loop.
  • a slide valve 43 not shown in FIG. 1 (FIG. 2), determines the height of the working pressure, that is to say, how large the steering assistance is.
  • a second control line 32 connects the control unit 28 with a safety valve 33.
  • the safety valve 33 establishes a hydraulic short circuit between the two cylinder chambers 21, 22 of the working cylinder 19. This ensures that the vehicle remains steerable because of the mechanical coupling between the steering wheel 1 and the steering rod 7.
  • the hydraulic short circuit between the cylinder chambers 21, 22 ensures that the piston 20 and thus the steering rod is displaceable.
  • the safety valve 33 is designed so that it is biased by a mechanical spring 34 in the short-circuited position shown in Figure 1.
  • An electromagnet 35 operates against the spring pressure and closes the safety valve 33 when a corresponding current flows through the winding of the electromagnets. If the control unit 28 switches off the power or if the power fails, then the safety valve 33 automatically returns to the short-circuited position, whereby the steerability of the vehicle is guaranteed.
  • valve assembly 30 which regulates the height and the direction of the working pressure, including the safety valve 33, is also referred to as valve assembly 30 for short and is shown in FIG. 1 with a dashed line.
  • a pressure sensor 41a, 41b communicates with the cylinder chambers 21, 22 in terms of flow in order to measure the respective pressure in the cylinder chambers, which is referred to below as the actuator pressure.
  • the respective pressure in the left or right cylinder chamber is designated by p A ⁇ , Li or PAK, RE in FIG.
  • the output signals of the pressure sensors 41a, 41b P AK , Li and P AK , RE are fed via signal lines 42a, 42b of the control unit 28 as input signals.
  • the control unit 28 receives the vehicle speed v K fz, because the behavior of the vehicle steering, inter alia, also depends on the vehicle speed.
  • control electronics 28 also receives a signal U bat representing the battery voltage, in order to trigger a fault message, if the battery voltage U bat drops below a certain threshold value and the proper function of the vehicle steering system is no longer guaranteed , A fault message causes the safety valve 33 switched off and between the cylinder cartridges 21, 22 a hydraulic short circuit is made, which sets the hydrauli ⁇ cal steering assistance out of action.
  • FIG. 2 shows the slide valve 43, which is actuated by an electromagnet 44.
  • the valve 43 functions as a pressure control valve and regulates the assist pressure with which the working cylinder 19 is acted upon.
  • the position of the slide of the pressure regulating valve 43 or the position of the electromagnet is measured by means of a displacement sensor 45.
  • the electromagnet 44 operates against a mechanical spring.
  • the slide valve 43 may be driven by an electric motor via a corresponding gear. The manner in which the slide valve is driven is irrelevant to the present invention. In the following, therefore, reference will be made uniformly to an actuator whose position is clearly related to the position of the slide of the valve. The position of the spool of the valve 43, in turn, clearly determines the level of support pressure.
  • the function of the control unit 28 shown in FIG. 1 is subdivided into main functional blocks in FIG. These main function blocks include a power steering function 46, a Actuator 47 and a function module 48 for calculating the support pressure.
  • the assistance torque for the driver is determined as a function of the driver's manual torque M DRV , the steering wheel angle 5 DRV , the steering wheel angle speed d ⁇ oRv / dt and the vehicle speed v K f Z, and in one embodiment of the invention as desired value M Ser vo, CMD, for the support torque to the subordinate actuator controller 47 überge ⁇ ben.
  • a the target value v o M Ser, C corresponding Sollunter ⁇ MD can support pressure ps e rv o, C MD of the functional module 46 to the Aktua ⁇ torregler be passed 47th
  • the desired assist torque M Se rv o r, cMD and the target assist pressure are proportional to each other.
  • the assist torque M Ser vo, CMD is calculated in the function module 46 based on substantially known sub-functions such as parameter steering, active steering return, Mittenzentrie ⁇ tion, etc., which are known in the art and not the subject of the present invention.
  • SEL With a further input signal SEL, it is also possible to select different characteristics and functions in the function module 46. In this way, the driver can be offered a choice of different steering behaviors.
  • the function module 48 calculates from the output signals PAK, RE and p A k, Li from the pressure sensors 41a, 41b (FIG. 1) the currently prevailing assisting pressure ps e rv o - the calculated assisting pressure ps e rv o is applied to the Transfer function modules 46 and 47.
  • the actua- Torregier 47 a position signal x R k tr which indicates the position of the slide of the pressure control valve 43 and the actuator. From the input variables Pservo and x A kt calculates the tuatorregler 47 an output signal l R ⁇ i r representing the size and direction of an electric current for actuating the Aktua ⁇ sector.
  • This signal is initially present as a digital signal and is converted in a known manner into an analog drive signal and amplified in order to drive an electromagnetic or electromotive actuator.
  • the actuator adjusts the position of the slide in the pressure control valve and thus regulates the pressure of the hydraulic servo assistance in order to achieve the desired steering assistance.
  • the invention takes into account the characteristic of the slide valve, which is used for pressure control, in which relatively small travel ranges of the slide only lead to small pressure changes in the region of low pressures. In contrast, relatively small travel paths of the slide lead to large pressure changes in the area of high pressures.
  • This behavior is illustrated by the characteristic curve shown in FIG. On the abscissa the travel of the slider x A k t is plotted and on the ordinate the pressure change P Ak achieved thereby.
  • the slide valve shows a soft behavior in the region of low pressures, which becomes increasingly stiffer with increasing pressures.
  • FIG. 5 shows the actuator control 47 from FIG. 3 in greater detail.
  • the actuator control 47 there is a arranged in parallel combination of a Druckreg ⁇ coupler 51 with a travel controller 52.
  • a Umticiansfunktions- block 53 the calculated by the function module 46 servo torque is M Ser vo, CMD converted into a servo target pressure pservo, CMD . from which in a differential stage 54 the instantaneous servo pressure ps e rv o calculated by the function module 48 is subtracted.
  • the conversion function block 53 is omitted.
  • the difference signal ⁇ p forms the input signal for the pressure regulator 51, which determines therefrom a first actuator control signal v A k t , C MD, P. From the determined by the conversion function block 53 Servosolldruck ps e rv o , C MD a setpoint position x A k t , C MD is determined in an evaluation stage 56 using a model for the inverse Ventil characteris ⁇ tik the pressure control valve. The valve characteristic underlying this calculation is shown in FIG. From the nominal position of the actuator XAk t , C MD, the actual position x A k t measured by the displacement sensor 45 is subtracted in a differential stage 47. The difference signal ⁇ x forms the input signal for the position controller 52. From the input signal ⁇ x the position controller 52 determines a second actuating signal v Akt , cMD, x for the actuator. In this arrangement, both controllers 51, 52 are active at any given time and generate control signals.
  • the common control signal v Akt , cMD corresponds to an actuating speed of the actuator.
  • a differentiating stage 64 calculates the momentary actuator speed dx A k t / dt from the cyclically measured position signals x A k t of the actuator.
  • the instantaneous Aktuatorgeschwin ⁇ speed is subtracted in a differential stage 66 in order to obtain a Diffe ⁇ renzsignal ⁇ v.
  • a speed controller 67 From the difference signal ⁇ v, a speed controller 67 generates an output signal ⁇ R k tr which represents an electrical current for actuating the actuator.
  • the structure of this regulator is preferably a regulator with a proportionally acting behavior (P controller), wherein in a preferred embodiment the amplification factor can be adapted to the valve characteristic.
  • P controller proportionally acting behavior
  • a controller with proportional and differentiating behavior is preferably used as regulator for the pressure controller, the proportional Part can also be adapted to the valve characteristics.
  • the weighting factors Sl and S2 have a value of approximately 0.5.
  • the speed setpoint values v Akt , cMD, pv A k t , cMD, x of both controllers multiplied by the weighting factor are added to form a resulting speed setpoint for the subordinate speed controllers 67, which shows a proportional and integrating behavior (PI controller ).
  • the output of the regulator 67 is a setpoint for the electrical current to be adjusted that powers the actuator.
  • FIGS. 6 to 8 show schematic functional diagrams which illustrate how control interventions of a higher-level driver assistance system can be taken into account and adjusted in the vehicle steering system according to the invention.
  • FIG. 6 shows a functional diagram in which control actions such as, for example, a steering torque or a steering angle are specified by a superordinate control system, not shown here.
  • This control system can be, for example, a tracking system, a parking assistance system or a driving stability system (for example ESP with steering torque setting intervention). be.
  • these steering inputs or the torques resulting therefrom are interpreted as driver operations and transferred together with the driver manual torque to the power steering function in the form of a modified driver torque.
  • ESP steering torque setting intervention
  • the control system for vehicle steering illustrated in FIG. 6 essentially comprises the control unit 28 already described and a linking module 71 which provides two universal interfaces for driver assistance systems which engage the vehicle steering system: a steering angle interface 72 and a steering torque interface 73.
  • the linkage unit 71 receives a steering angle 5DRV predetermined by the driver assistance system, C MD a maximum permissible steering torque M Max and a warning signal W whose function will be explained below.
  • the linking unit 71 receives a steering torque request of the driver assistance system M DS R and a control variable S which can assume the values 0 or 1 and with which the torque request of the driver assistance system M DS R is weighted.
  • the control variable S is also forwarded to a processing stage 74 where the steering torque requested by the driver is multiplied by a factor of 1-S.
  • the linking unit 71 determines from all input signals a resulting Monassistenz- steering torque M AS s, which in an adder 76 with that of the Driver requested moment M DRV is added to a total moment M DRV , M od .
  • the total torque M DRV , M od thus takes the place of the pure driver torque M DRV .
  • the warning signal W has the function of generating vibrations in the steering wheel when the driver assistance system intervenes in the vehicle steering in order to end, for example, a critical driving situation.
  • the oscillations of the steering wheel have the purpose of making the driver aware of the intervention of the driver assistance system, for example in order to warn against the lane leaving the lane by means of these warning vibrations.
  • FIG. 7 shows in a detailed representation the linking module 71 for processing the setpoint requests of the driver assistance system.
  • the linking module 71 is essentially constructed from a vibration generator 77 and a steering angle control 78 as well as two additional stages 79, 81.
  • the vibration generator 77 generates an oscillating steering torque M WRN which is noticeable on the steering wheel 1 (FIG. 1) when a warning signal W is present.
  • the steering angle control generates a steering torque M LK s, EPA according to the steering angle input variables.
  • the two steering torques M WRN and M L ⁇ s, EPA are added in the adder stage 79 and finally combined in the adder stage 81 with the steering torque M DSR predetermined by the driver assistance system to finally form the total assist steering torque M ASS of the linkage stage 71.
  • the total assist steering torque M AS s is added to the driving torque M DRV taking into account the control variable S in the addition stage 76.
  • the output signal of the addi tion stage 76 is the modified driver steering torque M DRV , Mod r which is further processed in the functional module 46 in the manner described with reference to FIG.
  • Figure 8 shows a modified embodiment of the invention with a higher degree of integration.
  • the functions which are assigned to the linking module 71 in the exemplary embodiment according to FIG. 6 have in the present case been integrated into a modified function module 46 '.

Landscapes

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Abstract

Fahrzeuglenkung mit einer vom Fahrer betätigbaren Lenkhandhabe, die mit lenkbaren Fahrzeugrädern wirkungsmäßig verbunden ist, um eine Fahrtrichtung vorzugeben. Die Fahrzeuglenkung umfasst einen hydraulischen Arbeitszylinder, der zwei Wirkrichtungen aufweist, und eine hydraulische Druckquelle, die eine Ventilbaugruppe mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt. Die Ventilbaugruppe steuert die Höhe des an den Arbeitszylinder weitergeleiteten hydraulischen Drucks und legt die Wirkrichtung des Arbeitszylinders fest. Die Ventilbaugruppe weist ein Schieberventil auf, das von einem Aktuator betätigt wird und dem ein Drucksensor und ein Wegsensor zugeordnet sind, deren Signalausgänge mit einem Druckregler bzw. einem Wegregler signalmäßig verbunden sind. Die Ausgangsgröße des Druckreglers und des Wegreglers sind einer Auswerte Schaltung zuführbar, welche die Ausgangsgrößen zur Bestimmung einer Aktuatorregelgröße mit Gewichtungsfaktoren verknüpft.

Description

Fahrzeuglenkung und Verfahren zur Regelung einer
Fahrzeuglenkung
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkung und ein Verfahren zur Regelung einer Fahrzeuglenkung.
Heutige Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in der Regel mit hydraulischen oder elektrohydraulischen Ser¬ volenkungen ausgestattet, bei denen ein Lenkrad mechanisch mit den lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsgekoppelt ist. Die Servo- Unterstützung der Fahrzeuglenkung weist in der Regel im Mit¬ telbereich des Lenkmechanismus einen oder mehrere Aktuatoren auf, beispielsweise Hydraulikzylinder. Durch eine von den Ak¬ tuatoren erzeugte Kraft wird die Betätigung des Lenkmechanis¬ mus in Reaktion auf die Drehung des Lenkrades durch den Fahrer unterstützt. Dadurch wird der Kraftaufwand des Fahrers beim Lenkvorgang verringert.
Eine bekannte Art von solchen hydraulischen Fahrzeuglenkungen sind hydraulische Servolenkungen nach dem Open-Center-Prinzip, bei der in der Geradeausstellung des Lenkrades im Wesentlichen keine Druckdifferenz zwischen den durch einen Kolben getrenn¬ ten Zylinderkammern eines hydraulischen Arbeitszylinders vor¬ liegt. Bei solchen Lenkungen wird eine Lenkbewegung des Fah¬ rers hinsichtlich des Lenkwinkels und des Lenkmomentes ausge¬ wertet. Hiervon abhängig wird mit einem elektromotorisch oder elektromagnetisch angetriebenen Schieberventil ein entspre¬ chender Unterstützungsdruck eingestellt und einer Zylinderkam¬ mer des Hydraulikzylinders zugeführt, um die gewünschte Lenk¬ unterstützung zu erzeugen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrzeuglen¬ kung der genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Do- sierbarkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1 gelöst. Insbesondere schlägt die Erfindung eine Fahrzeuglen¬ kung für Kraftfahrzeuge mit einer vom Fahrer betätigbaren Lenkhandhabe vor, die mit lenkbaren Fahrzeugräder wirkungsmä¬ ßig verbunden ist, um eine Fahrtrichtung vorzugeben. Die Fahr¬ zeuglenkung umfasst einen hydraulischen Arbeitszylinder, der zwei Wirkrichtungen aufweist, und eine hydraulische Druckquel¬ le, die eine Ventilbaugruppe mit einem hydraulischen Druck be¬ aufschlagt. Die Ventilbaugruppe steuert die Höhe des an den Arbeitszylinder weitergeleiteten hydraulischen Drucks und legt die Wirkrichtung des Arbeitszylinders fest. Erfindungsgemäß weist die Ventilbaugruppe ein Schieberventil auf, das von ei¬ nem Aktuator betätigt wird und dem ein Drucksensor und ein Wegsensor zugeordnet sind, deren Signalausgänge mit einem Druckregler bzw. einem Wegregler signalmäßig verbunden sind. Die Ausgangsgröße des Druckreglers und des Wegreglers sind ei¬ ner Auswerteschaltung zuführbar, welche die Ausgangsgrößen zur Bestimmung einer Aktuatorregelgröße mit Gewichtungsfaktoren verknüpft.
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Aktuator ein elektromagnetischer oder ein elektromotorischer Aktuator.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung einer Fahrzeuglenkung vorzuschlagen, mit dem eine bessere Dosierbarkeit der Fahrzeuglenkung er¬ reichbar ist. Diese Aufgabe wird durch eine Regelung nach Anspruch 3 gelöst. Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur Regelung einer hydrau¬ lischen Fahrzeuglenkung, bei der während einer Lenkbewegung der Unterstützungsdruck mit einem elektromotorisch oder elekt¬ romagnetisch angetriebenen Ventil eingestellt wird. Das erfin¬ dungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Erfassen der momentanen Drücke in Zylinderkammern eines Ar¬ beitsZylinders;
- Erfassen der Position eines Stellelementes zur Einstellung des Unterstützungsdruckes;
- Ermitteln einer Stellgröße für das Stellelement auf Grundla¬ ge des festgestellten Druckes sowie eines Sollunterstüt¬ zungsdrucks;
- Ermitteln einer Stellgröße für das Stellelement auf Grundla¬ ge der festgestellten Position des Stellelementes sowie ei¬ nes Sollwertes für die Position des Stellelementes;
- Bestimmen von Gewichtungsfaktoren für die Stellgrößen als Funktion des Sollunterstützungsdruckes, und
- Berechnen einer gemeinsamen Stellgröße aus den gewichteten Stellgrößen.
Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei niedrigen Unterstützungsdrücken die Ge¬ wichtungsfaktoren so eingestellt, dass die Stellgröße, die auf Grundlage der festgestellten Position des Stellelementes er¬ mittelt wurde, die gemeinsame Stellgröße dominiert.
Bei einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens werden bei Unterstützungsdrücken die Gewich¬ tungsfaktoren so eingestellt, dass die Stellgröße, die auf Grundlage des Sollunterstützungsdruckes ermittelt wurde, die gemeinsame Stellgröße dominiert.
Vorteilhafterweise können die Gewichtungsfaktoren in dem In¬ tervall zwischen 0 und 1 liegen. Bei einer weiteren Ausgestal¬ tung der Erfindung kann die Summe der Gewichtungsfaktoren gleich 1 sein.
Mit Vorteil kann aus Fahrerbefehlen ein Sollmoment für die hydraulische Fahrzeuglenkung berechnet werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Ausgangssignale von Fahrerassistenzsystemen den Fahrerbefehlen überlagert. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass die Ausgangssignale von Fahrerassistenzsystemen den Fahrerbefehlen additiv überlagert werden. In einer weiteren Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Ausgangssignale von Fahrer¬ assistenzsystemen den Fahrerbefehlen mit einem Gewichtungsfak¬ tor überlagert werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den unterschiedlichen Figuren der Zeichnung mit den¬ selben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Figur 1: Eine Prinzipdarstellung des Gesamtsystems einer erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung;
Figur 2: ein Ausschnitt der Fahrzeuglenkung aus Fig. 1;
Figur 3: ein schematisches Funktionsdiagramm der Fahrzeuglenkung aus Figur 1;
Figur 4 : die statische Kennlinie eines Schieberventils zur Steuerung des Arbeitsdruckes;
Figur 5: ein schematisches Schaubild zur Veranschaulichung der Aktuatorregelung;
Figur 6: ein schematisches Funktionsdiagramm der Fahrzeug¬ lenkung mit übergeordneten Lenkungseingriffen;
Figur 7 : ein schematisches Funktionsdiagramm der Fahrzeug¬ lenkung mit Berücksichtigung externer Stell¬ eingriffe; und
Figur 8 : ein weiteres Funktionsdiagramm der Fahrzeuglen¬ kung mit Berücksichtigung übergeordneter Len¬ kungseingriffe und externer Stelleingriffe.
In Figur 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Ausführungs¬ beispieles der erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung gezeigt. In Figur 1 sind neben dem schematischen apparativen Aufbau der Fahrzeuglenkung auch die Sensorinformationen dargestellt, die erforderlich sind, um die Funktionen der erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung zu realisieren.
Das in Figur 1 dargestellte Lenksystem besteht aus einem Lenk¬ rad 1 und einer mit dem Lenkrad 1 verbundenen Lenksäule 2, die zwei Kreuzgelenke 3, 4 umfasst. Die Lenksäule 2 ist mit einer Lenkradwelle 5 verbunden oder bildet ein Teil der Lenkradwelle 5. Die Lenkradwelle 5 treibt ein Lenkradgetriebe 6 an, welches die Drehbewegung der Lenkradwelle 5 in eine translatorische Bewegung einer Lenkstange 7 umwandelt. Die Lenkstange 7 ist in Figur 1 als Zahnstange 7 ausgebildet, welche die an der Lenk¬ stange angeordneten Spurstangen 8, 9 betätigt. Die Betätigung der Spurstangen 8, 9 bewirkt ein Verschwenken von Rädern 10, 11, um die Fahrtrichtung des Fahrzeuges zu steuern. Bei der hier gezeigten Zahnstangenlenkung wird eine hydraulische Un¬ terstützung mittels einer von dem Antriebsmotor des Fahrzeugs angetriebenen hydraulischen Pumpe 12 realisiert. Die Pumpe 12 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Rie¬ menantrieb 13 angetrieben. Selbstverständlich sind aber für die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung auch alle ande¬ ren geeigneten Antriebsmittel denkbar, die im Stand der Tech¬ nik bekannt sind. Die hydraulische Pumpe 12 erzeugt in einer Hydraulikflüssigkeit Druck, die über eine Leitung 14 einem Richtungsventil 15 zugeführt wird. Über eine Rücklaufleitung 16 kann die Druckflüssigkeit in einen Vorratsbehälter 17 zu¬ rückströmen. Das Richtungsventil 15 ist über zwei Hydraulik¬ leitungen 18a, 18b mit einem Hydraulikzylinder 19 verbunden. Der Hydraulikzylinder 19 wird von einem Kolben 20 in zwei Zy¬ linderkammern 21, 22 aufgeteilt. Der Kolben 20 sitzt fest auf der Lenkstange 7, so dass der Kolben 20 unmittelbar auf die Lenkstange 7 Kraft ausüben kann, wenn eine der beiden Zylin¬ derkammern 21, 22 mit einem Überdruck beaufschlagt wird.
Zwischen dem zweiten Kreuzgelenk 4 und dem Lenkgetriebe 6 sind ein Torsionsstab 23, ein Momentensensor 24 und ein Winkelsen¬ sor 25 angeordnet. Der Winkelsensor 25 misst den von einem Fahrer mit dem Lenkrad 1 vorgegebenen Drehwinkel und gibt ein diesen Drehwinkel repräsentierendes Ausgangssignal 5DRV ab. Das Ausgangssignal 5DRV wird an eine Steuereinheit (ECU) 28 zur An¬ steuerung des Richtungsventils 15 übertragen.
Bei dem Winkelsensor 25 handelt es sich beispielsweise um den Winkelsensor der in Systemen zur Fahrdynamikregelung, wie bei- spielsweise einem ESP-System (ESP:Elektronisches Stabilitäts¬ programm) , eingesetzt wird, um die Lenkvorgabe des Fahrers zu ermitteln, die bei derartigen System üblicherweise zur Bestim¬ mung eines Sollverhaltens des Fahrzeugs herangezogen wird. Das Ausgangssignal 5DRV wird dabei vorzugsweise über eine Datenbus innerhalb des Fahrzeugs, vorzugsweise über den üblicherweise in Kraftfahrzeugen eingesetzten CAN-Bus (CAN: Controller Area Network) an die Steuereinheit 28 übertragen.
Der Momentensensor 24 misst das von dem Fahrer ausgeübte Dreh¬ moment und gibt ein das Drehmoment repräsentierendes Ausgangs¬ signal MDRV an die Steuereinheit 28 ab.
Von der Steuereinheit 28 führt eine Steuerleitung 29 zu dem Richtungsventil 15, um die Richtung der Lenkunterstützung festzulegen, das heißt welche der beiden Zylinderkammern 21, 22 mit dem Druckmittel beaufschlagt wird. Die Position des Schiebers in dem Richtungsventil 15 wird mit einem Wegaufneh¬ mer 31 gemessen, dessen Ausgangssignal xAkt zu der Steuerein¬ heit 28 zurückgeführt wird, um einen Regelkreis zu schließen. Darüber hinaus legt ein in Figur 1 nicht dargestelltes Schie¬ berventil 43 (Figur 2) die Höhe des Arbeitsdruckes fest, das heißt wie groß die Lenkunterstützung ist.
Eine zweite Steuerleitung 32 verbindet die Steuereinheit 28 mit einem Sicherheitsventil 33. Bei einem Systemausfall stellt das Sicherheitsventil 33 einen hydraulischen Kurzschluss zwi¬ schen den beiden Zylinderkammern 21, 22 des Arbeitszylinders 19 her. Dadurch ist gewährleistet, dass das Fahrzeug wegen der mechanischen Kopplung zwischen dem Lenkrad 1 und der Lenkstan¬ ge 7 lenkbar bleibt. Der hydraulische Kurzschluss zwischen den Zylinderkammern 21, 22 stellt sicher, dass der Kolben 20 und damit die Lenkstange verschiebbar ist. Das Sicherheitsventil 33 ist so ausgebildet, dass es mit einer mechanischen Feder 34 in die in Figur 1 dargestellte Kurz¬ schlussstellung vorgespannt ist. Ein Elektromagnet 35 arbeitet gegen den Federdruck und verschließt das Sicherheitsventil 33, wenn ein entsprechender Strom durch die Wicklung des Elektro¬ magneten fließt. Wenn die Steuereinheit 28 den Strom abschal¬ tet oder wenn der Strom ausfällt, dann stellt sich das Sicher¬ heitsventil 33 automatisch wieder in die Kurzschlussstellung zurück, womit die Lenkbarkeit des Fahrzeuges garantiert ist.
Die Baugruppe, welche die Höhe und die Richtung des Arbeits¬ druckes regelt, einschließlich des Sicherheitsventils 33, wird kurz auch als Ventilbaugruppe 30 bezeichnet und ist in Figur 1 mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet.
Mit den Zylinderkammern 21, 22 steht jeweils ein Drucksensor 41a, 41b strömungsmäßig in Verbindung, um den jeweiligen Druck in den Zylinderkammern zu messen, der im Folgenden als Aktua- tordruck bezeichnet wird. Der jeweilige Druck in der linken bzw. rechten Zylinderkammer wird mit pAκ,Li bzw. PAK,RE in Figur 1 bezeichnet. Die Ausgangssignale der Drucksensoren 41a, 41b PAK,Li und PAK,RE werden über Signalleitungen 42a, 42b der Steuer¬ einheit 28 als Eingangssignale zugeführt. Als weiteres Ein¬ gangssignal empfängt die Steuereinheit 28 die Fahrzeugge¬ schwindigkeit vKfz, weil das Verhalten der Fahrzeuglenkung u.a. auch von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt. Schließlich emp¬ fängt die Steuerelektronik 28 auch ein die Batteriespannung repräsentierendes Signal Ubat, um gegebenenfalls eine Störungs¬ meldung auslösen zu können, wenn die Batteriespannung Ubat un¬ ter einen bestimmten Schwellenwert absinkt und die einwand¬ freie Funktion der Fahrzeuglenkung nicht mehr gewährleistet ist. Eine Störungsmeldung bewirkt, dass das Sicherheitsventil 33 abgeschaltet und zwischen den Zylinderkartimern 21, 22 ein hydraulischer Kurzschluss hergestellt wird, der die hydrauli¬ sche Lenkunterstützung außer Funktion setzt.
In Figur 2 ist die Ventilbaugruppe 30 nochmals in größerer Einzelheit dargestellt. Insbesondere ist in Figur 2 das Schie¬ berventil 43 gezeigt, das von einem Elektromagneten 44 betä¬ tigt wird. Das Ventil 43 funktioniert als Druckregelventil und regelt den Unterstützungsdruck, mit dem der Arbeitszylinder 19 beaufschlagt wird. Die Position des Schiebers des Druckregel¬ ventils 43 bzw. die Position des Elektromagneten wird mit ei¬ nem Wegsensor 45 gemessen.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform arbeitet der Elektromagnet 44 gegen eine mechanische Feder. Bei einer ande¬ ren Ausführungsform können aber auch zwei Elektromagnete und zwei Federn vorgesehen sein, die an einander gegenüber liegen¬ den Seiten des Verschiebeweges angeordnet sind. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann das Schiebeventil 43 über ein entsprechendes Getriebe elektromotorisch angetrieben sein. Die Art und Weise wie das Schiebeventil angetrieben wird, ist für die vorliegende Erfindung unerheblich. Im folgenden wird des¬ halb einheitlich auf einen Aktuator Bezug genommen, dessen Po¬ sition eindeutig mit der Position des Schiebers des Ventils zusammenhängt. Die Position des Schiebers des Ventils 43 legt ihrerseits eindeutig die Höhe des Unterstützungsdrucks fest.
Die Funktionen der insoweit beschriebenen Fahrzeuglenkung wer¬ den nun anhand der Figuren 3 bis 8 näher erläutert.
Die Funktion der in Figur 1 gezeigten Steuereinheit 28 ist in Figur 3 in Hauptfunktionsblöcke untergliedert. Zu diesen Hauptfunktionsblöcken gehört eine Servolenkfunktion 46, ein Aktuatorregler 47 und ein Funktionsmodul 48 zur Berechnung des Unterstützungsdruckes. In dem Funktionsmodul "Servolenk- funktion" 46 wird in Abhängigkeit des Fahrerhandmomentes MDRV, des Lenkradwinkels 5DRV, der Lenkradwinkelgeschwindigkeit dδoRv/dt und der Fahrzeuggeschwindigkeit vKfZ das Unterstüt¬ zungsmoment für den Fahrer ermittelt und in einer Ausführungs¬ form der Erfindung als Sollwert MServo,CMD, für das Unterstüt¬ zungslenkmoment an den unterlagerten Aktuatorregler 47 überge¬ ben.
In nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung kann gleichfalls ein dem Sollwert MServo,CMD entsprechender Sollunter¬ stützungsdruck pservo,CMD von dem Funktionsmodul 46 an den Aktua¬ torregler 47 übergeben werden. Das Sollunterstützungsmoment MServor,cMD und der Sollunterstützungsdruck sind dabei proportio¬ nal zueinander.
Das Unterstützungsmoment MServo,CMD wird in dem Funktionsmodul 46 auf Grundlage aus im wesentlichen bekannten Teilfunktionen wie Parameterlenkung, aktive Lenkungsrückstellung, Mittenzentrie¬ rung usw. berechnet, die im Stand der Technik bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Mit einem weiteren Eingangssignal SEL ist es darüber hinaus möglich, un¬ terschiedliche Charakteristiken und Funktionen in dem Funkti¬ onsmodul 46 auszuwählen. Auf diese Weise kann dem Fahrer eine Auswahl von unterschiedlichen Lenkverhaltensweisen angeboten werden.
Das Funktionsmodul 48 "Druckberechnung" berechnet aus den Aus¬ gangssignalen PAK,RE und pAk,Li von den Drucksensoren 41a, 41b (Figur 1) den momentan herrschenden Unterstützungsdruck pservo- Der berechnete Unterstützungsdruck pservo wird an die Funktions¬ module 46 und 47 übergeben. Darüber hinaus empfängt der Aktua- torregier 47 ein Positionssignal xRktr welches die Position des Schiebers des Druckregelventils 43 bzw. des Aktuators angibt. Aus den Eingangsgrößen Pservo und xAkt berechnet der Ak- tuatorregler 47 ein Ausgangssignal lRκir welches die Größe und Richtung eines elektrischen Stromes zur Betätigung des Aktua¬ tors repräsentiert. Dieses Signal liegt zunächst als digitales Signal vor und wird in bekannter Weise in ein analoges Ansteu¬ ersignal umgewandelt und verstärkt, um einen elektromagneti¬ schen oder elektromotorischen Aktuator anzutreiben. Der Aktua- tor verstellt die Position des Schiebers in dem Druckregelven¬ til und regelt so den Druck der hydraulischen Servounterstüt- zung, um die gewünschte Lenkunterstützung zu erzielen.
Die Erfindung berücksichtigt bei der Aktuatorregelung die Cha¬ rakteristik des Schieberventils, das zur Druckregelung verwen¬ det wird, bei dem im Bereich kleiner Drücke relativ große Stellwege des Schiebers nur zu kleinen Druckänderungen führen. Im Gegensatz dazu führen im Bereich hoher Drücke relativ klei¬ ne Stellwege des Schiebers zu großen Druckänderungen. Dieses Verhalten wird mit der in Figur 4 dargestellten Kennlinie ver¬ anschaulicht. Auf der Abszisse ist der Stellweg des Schiebers xAkt aufgetragen und auf der Ordinate die dadurch erzielte Druckänderung PAk. In dieser Darstellung wird deutlich, dass das Schieberventil im Bereich kleiner Drücke ein weiches Ver¬ halten zeigt, das mit zunehmenden Drücken immer steifer wird.
In Figur 5 ist die Aktuatorregelung 47 aus Figur 3 in größerer Einzelheit dargestellt. Bei der Aktuatorregelung 47 handelt es sich um eine parallel angeordnete Kombination eines Druckreg¬ lers 51 mit einem Wegregler 52. In einem Umrechnungsfunktions- block 53 wird das von dem Funktionsmodul 46 berechnete Servo- moment MServo,CMD in einen Servosolldruck pservo,CMD umgerechnet, von dem in einer Differenzstufe 54 der von dem Funktionsmodul 48 berechnete momentane Servodruck pservo abgezogen wird.
Bei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen von dem Funkti¬ onsmodul 46 bereits der Sollunterstützungsdruck pservo,cMD be¬ reitgestellt wird, entfällt der Umrechnungsfunktionsblock 53.
Das Differenzsignal δp bildet das Eingangssignal für den Druckregler 51, der daraus ein erstes Aktuatorstellsignal vAkt,CMD,P bestimmt. Aus dem von dem Umrechnungsfunktionsblock 53 bestimmten Servosolldruck pservo,CMD wird in einer Auswertestufe 56 mit Hilfe eines Modells für die inverse Ventilcharakteris¬ tik des Druckregelventiles eine Sollposition xAkt,CMD bestimmt. Die dieser Berechnung zugrunde liegende Ventilcharakteristik ist in Figur 4 dargestellt. Von der Sollposition des Aktuators XAkt,CMD wird in einer Differenzstufe 47 die von dem Wegsensor 45 gemessene Istposition xAkt abgezogen. Das Differenzsignal δx bildet das Eingangssignal für den Wegregler 52. Aus dem Ein¬ gangssignal δx bestimmt der Wegregler 52 ein zweites Stellsig¬ nal vAkt,cMD,x für den Aktuator. In dieser Anordnung sind zu je¬ dem Zeitpunkt beide Regler 51, 52 aktiv und erzeugen Stellsig¬ nale.
In Abhängigkeit des gewünschten Sollunterstützungsdruckes pser- vo,CMD bestimmt eine Selektionseinheit 58 einen Gewichtungsfak¬ tor Sl, mit dem das Ausgangssignal des Druckreglers 51 in ei¬ ner Multiplikationsstufe 59 gewichtet wird. Aus dem ersten Ge¬ wichtungsfaktor Sl wird in einer Berechnungsstufe 61 ein zwei¬ ter Gewichtungsfaktor S2 nach der Gleichung S2 = 1-Sl be¬ stimmt. Das Ausgangssignal vAkt,cMD,x des Wegreglers 52 wird in einer Multiplikationsstufe 62 mit dem zweiten Gewichtungsfak¬ tor S2 multipliziert. In einer Additionsstufe 63 werden die beiden gewichteten Regelstellsignale des Druckreglers 51 und des Wegreglers 52 miteinander addiert, um ein gemeinsames Re¬ gelstellsignal vAkt,cMD zu erhalten. Das gemeinsame Regelstell¬ signal vAkt,cMD entspricht einer Betätigungsgeschwindigkeit des Aktuators . Eine Differenzierstufe 64 berechnet aus den zyk¬ lisch gemessenen Positionssignalen xAkt des Aktuators die mo¬ mentane Aktuatorgeschwindigkeit dxAkt/dt. Von den gemeinsamen Regelstellsignalen vAkt,cMD wird die momentane Aktuatorgeschwin¬ digkeit in einer Differenzstufe 66 subtrahiert, um ein Diffe¬ renzsignal δv zu erhalten. Aus dem Differenzsignal δv erzeugt ein Geschwindigkeitsregler 67 ein Ausgangssignal ϊRktr welches einen elektrischen Strom zur Betätigung des Aktuators reprä¬ sentiert.
In dem Bereich kleiner Drücke ist aus Gründen der Druckdosier- barkeit und der verbesserten Dynamik im Wesentlichen oder so¬ gar ausschließlich der Wegregler im Eingriff (Sl = 0 bzw. Sl sehr klein) , der zudem eine definierte Positionierung des Ven¬ tilschiebers für Drücke nahe 0 bar erlaubt. Die Struktur die¬ ses Reglers ist bevorzugt ein Regler mit proportional wirken¬ dem Verhalten (P-Regler) , wobei in einer bevorzugten Ausfüh¬ rungsform der Verstärkungsfaktor an die Ventilkennlinie ange- passt werden kann. Im Bereich hoher Drücke hingegen liegt ein sehr steifes Systemverhalten vor, so dass kleine Wegänderungen zu großen Druckänderungen führen. Hier ist der Druckregler besser geeignet und befindet sich daher im Eingriff (Sl = 1 bzw. nahe bei 1, allerdings kleiner 1) . Die Gründe sind wie¬ derum die gute Dosierbarkeit im Bereich der hohen Drücke, die optimale Nutzung der verfügbaren Druckaufbaudynamik und eine verbesserte stationäre Genauigkeit bei der Einregelung des Un¬ terstützungsdruckes. Als Regler für den Druckregler wird be¬ vorzugt ein Regler mit proportionalem und differenzierendem Verhalten (PD-Regler) eingesetzt, wobei der proportionale An- teil ebenfalls an die Ventilcharakteristik angepasst werden kann.
Wie aus der in Figur 5 dargestellten Kennlinie der Parameter¬ einheit 58 ersichtlich ist, gibt es einen Übergangsbereich, in dem beide Regler mit näherungsweise gleichen Gewichten in Ein¬ griff sind. In diesem Bereich haben die Gewichtsfaktoren Sl und S2 ungefähr einen Wert von 0,5. Die mit dem Gewichtungs¬ faktor multiplizierten Geschwindigkeitssollwerte vAkt,cMD,p vAkt,cMD,x beider Regler werden zu einem resultierenden Geschwin¬ digkeitssollwert für die unterlagerten Geschwindigkeitsregler 67 addiert, der ein proportionales und integrierendes Verhal¬ ten zeigt (PI-Regler) . Die Ausgangsgröße des Reglers 67 ist ein Sollwert für den einzustellenden elektrischen Strom, der den Aktuator versorgt.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann ein in Figur 5 nicht dargestelltes Funktionsmodul zur Überwachung und Begrenzung des Ventilschieberweges vorgesehen werden, da¬ mit eine Bewegung in dessen mechanischen Anschlag vermieden wird.
In den Figuren 6 bis 8 sind schematische Funktionsdiagramme dargestellt, die veranschaulichen, wie Stelleingriffe eines übergeordneten Fahrassistenzsystems in der erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung berücksichtigt und eingestellt werden können.
Figur 6 zeigt ein Funktionsdiagramm, bei dem Stelleingriffe wie zum Beispiel ein Lenkmoment oder ein Lenkwinkel von einem hier nicht dargestellten übergeordneten Regelsystem vorgegeben werden. Dieses Regelsystem kann beispielsweise ein Spurfüh¬ rungssystem, ein Einparkassistenzsystem oder ein Fahrstabili- tätssystem (zum Beispiel ESP mit Lenkmomentenstelleingriff) sein. In der Darstellung nach Figur 6 werden diese Lenkein¬ griffe bzw. die daraus resultierenden Momente als Fahrervorga¬ ben interpretiert und zusammen mit dem Fahrerhandmoment der Servolenkfunktion in Form eines modifizierten Fahrermomentes übergeben. Der Einfachheit halber wird hier davon ausgegangen, dass nur ein einziges Fahrerassistenzsystem vorhanden ist.
Das in Figur 6 dargestellte Steuerungssystem für die Fahrzeug¬ lenkung umfasst im wesentlichen die bereits beschriebene Steu¬ erungseinheit 28 und ein Verknüpfungsmodul 71, das zwei uni¬ verselle Schnittstellen für Fahrerassistenzsysteme bereit¬ stellt, die in die Fahrzeuglenkung eingreifen: Eine Lenkwin¬ kelschnittstelle 72 und eine Lenkmomentenschnittstelle 73. An der Lenkwinkelschnittstelle 72 empfängt die Verknüpfungsein¬ heit 71 einen von dem Fahrassistenzsystem vorgegebenen Lenk¬ winkel 5DRV,CMD ein maximal zulässiges Lenkmoment MMax und ein Warnsignal W, dessen Funktion weiter unten noch erläutert wird.
An der Lenkmomentenschnittstelle 73 empfängt die Verknüpfungs¬ einheit 71 eine Lenkmomentanforderung des Fahrerassistenzsys¬ tems MDSR sowie eine Steuervariable S, welche die Werte 0 oder 1 annehmen kann und mit der die Momentenanforderung des Fah¬ rerassistenzsystems MDSR gewichtet wird. Die Steuervariable S wird auch an eine Bearbeitungsstufe 74 weitergeleitet, wo das von dem Fahrer angeforderte Lenkmoment mit einem Faktor 1-S multipliziert wird. Durch diese Steuervariable S kann somit eingestellt werden, ob die Momentenanforderung des Fahreras¬ sistenzsystems MDSR dem vom Fahrer angeforderten Moment MDRV ad¬ ditiv überlagert wird (S=O) oder anstelle dieses Signals ver¬ wendet werden soll (S=I) . Die Verknüpfungseinheit 71 ermittelt aus allen Eingangssignalen ein resultierendes Gesamtassistenz- lenkmoment MASs, das in einer Additionsstufe 76 mit dem von dem Fahrer angeforderten Moment MDRV zu einem Gesamtmoment MDRV, Mod addiert wird.
Das Gesamtmoment MDRV, Mod tritt somit an die Stelle des reinen Fahrermomentes MDRV. Das Warnsignal W hat die Funktion Schwin¬ gungen in dem Lenkrad zu erzeugen, wenn das Fahrerassistenz¬ system in die Fahrzeuglenkung eingreift, um zum Beispiel eine kritische Fahrsituation zu beenden. Die Schwingungen des Lenk¬ rads haben den Sinn, den Fahrer auf den Eingriff des Fahreras¬ sistenzsystems aufmerksam zu machen, beispielsweise um mittels dieser Warnschwingungen vor dem sich anbahnenden Verlassen der Fahrspur zu warnen.
Figur 7 zeigt in einer detaillierten Darstellung das Verknüp¬ fungsmodul 71 zur Bearbeitung der Sollwertanforderungen des Fahrerassistenzsystems. Aus Figur 7 wird deutlich, dass das Verknüpfungsmodul 71 im wesentlichen aus einem Schwingungsge¬ nerator 77 und einer Lenkwinkelregelung 78 sowie zwei Additi¬ onsstufen 79, 81 aufgebaut ist. Der Schwingungsgenerator 77 erzeugt ein oszillierendes Lenkmoment MWRN, das an dem Lenkrad 1 (Figur 1) spürbar ist, wenn ein Warnsignal W vorliegt. Die Lenkwinkelregelung erzeugt ein Lenkmoment MLKs, EPA entsprechend der Lenkwinkeleingangsgrößen. Die beiden Lenkmomente MWRN und MLκs, EPA werden in der Additionsstufe 79 addiert und schließlich in der Additionsstufe 81 mit dem von dem Fahrerassistenzsystem vorgegebenen Lenkmoment MDSR zusammengeführt, um schließlich das Gesamtassistenzlenkmoment MASS der Verknüpfungsstufe 71 zu bilden. Das Gesamtassistenzlenkmoment MASs wird, wie bereits im Zusammenhang mit Figur 6 beschrieben worden ist, mit dem Fah¬ rerlenkmoment MDRV unter Berücksichtigung der Steuervariablen S in der Additionsstufe 76 addiert. Das Ausgangssignal der Addi¬ tionsstufe 76 ist das modifizierte Fahrerlenkmoment MDRV, Modr das in der mit Bezug auf Figur 6 beschriebenen Art und Weise in dem Funktionsmodul 46 weiterverarbeitet wird.
Figur 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung mit einem höheren Integrationsgrad. Die Funktionen, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 dem Verknüpfungsmodul 71 zugeordnet sind, sind vorliegend in ein abgewandeltes Funkti¬ onsmodul 46' integriert worden.

Claims

Patentansprüche:
1. Fahrzeuglenkung für Kraftfahrzeuge mit einer vom Fahrer be¬ tätigbaren Lenkhandhabe (1), die mit lenkbaren Fahrzeugrä¬ dern (10, 11) wirkungsmäßig verbunden ist, um eine Fahrt¬ richtung vorzugeben, mit einem hydraulischen Arbeitszylin¬ der (19) , der zwei Wirkrichtungen aufweist, mit einer hyd¬ raulischen Druckquelle (12), die eine Ventilbaugruppe (30) mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt, wobei die Ven¬ tilbaugruppe (30) die Höhe des an den Arbeitszylinder (19) weitergeleiteten hydraulischen Drucks steuert und die Wirk¬ richtung des Arbeitszylinders festlegt, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ventilbaugruppe (30) ein Schieberventil (43) auf¬ weist, das von einem Aktuator (44) betätigt wird und dem ein Drucksensor (41a, 41b) und ein Wegsensor (45) zugeord¬ net sind, deren Signalausgänge mit einem Druckregler (51) bzw. einem Wegregler (52) signalmäßig verbunden sind, dass die Ausgangsgröße des Druckreglers und des Wegreglers einer Auswerteschaltung (59, 62) zuführbar sind, welche die Aus¬ gangsgrößen zur Bestimmung einer Aktuatorregelgröße mit Ge¬ wichtungsfaktoren verknüpft.
2. Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, da du r ch ge k e n n z e i chn e t, dass der Aktuator (44) ein elektromagnetischer oder ein e- lektromotorischer Aktuator ist.
3. Verfahren zur Regelung einer hydraulischen Fahrzeuglenkung, bei der während einer Lenkbewegung der Unterstürzungsdruck mit einem elektromotorisch oder elektromagnetisch angetrie¬ benen Ventil (43) eingestellt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Erfassen der momentanen Drücke (PAK, Re/ PAK,LI) in Zylinder¬ kammern (21; 22) eines Arbeitszylinders (19);
- Erfassen der Position (XAkt) eines Stellelementes (43) zur Einstellung des Unterstützungsdruckes (Pservo) ;
- Ermitteln einer Stellgröße (VAkt, CMD, X) für das Stellelement
(43) auf Grundlage des festgestellten Arbeitsdruckes (Pser- vo) sowie eines Sollunterstützungsdruckes (Pservo, CMD) ;
- Ermitteln einer Stellgröße (VAkt, CMD, X) für das Stellele¬ ment auf Grundlage der festgestellten Position (XAkt) des Stellelementes sowie eines Sollwertes (XAkt,cMo) für die Po¬ sition des Stellelementes (43) ;
- Bestimmen von Gewichtungsfaktoren (Sl, S2) für die Stell¬ größen (VAkt, CMD,p; VAkt, CMD,x) als Funktion des Sollunter¬ stützungsdruckes (Pservo, CMD) , Und
- Berechnen einer gemeinsamen Stellgröße (VAkt, CMD) aus den gewichteten Stellgrößen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei niedrigen Sollunterstützungsdrücken (Pservo,CMD) die Gewichtungsfaktoren so eingestellt werden, dass die Stell¬ größe (VAkt, CMD,x) , die auf Grundlage der festgestellten Po¬ sition (XAkt) des Stellelementes (43) ermittelt wurde, die gemeinsame Stellgröße (VAkt, CMD) dominiert.
5. Verfahren nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei hohen Sollunterstützungsdrücken (Pservo,cMo) die Ge¬ wichtungsfaktoren so eingestellt werden, dass die Stellgrö¬ ße (VAkt, CMD,P) , die auf Grundlage des Sollunterstützungsdru¬ ckes (Pservo,cMo) ermittelt wurde, die gemeinsame Stellgröße dominiert.
6. Verfahren nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Gewichtungsfaktoren (Sl, S2) in dem Intervall zwi¬ schen 0 und 1 liegen.
7. Verfahren nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Summe der Gewichtungsfaktoren (Sl, S2) gleich 1 ist.
8. Verfahren nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass aus Fahrerbefehlen (6DRV, MDRV, dδDRv/dt) ein Sollmoment (Mservo, CMD) für die hydraulische Fahrzeuglenkung berechnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Ausgangssignale von Fahrerassistenzsystemen (6DRV,CMD,- MDSR^W) den Fahrerbefehlen überlagert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausgangssignale von Fahrerassistenzsystemen den Fahrerbefehlen additiv überlagert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausgangssignale von Fahrerassistenzsystemen den Fahrerbefehlen mit einem Gewichtungsfaktor (S) überlagert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Fahrerbefehle und die Ausgangssignale von Fahrer¬ assistenzsystemen einem Funktionsmodul (46; 46') übergeben werden, in dem das Sollmoment (MServo,CMD) für die hydrauli¬ sche Fahrzeuglenkung in Abhängigkeit von den Fahrerbefehlen und den Ausgangssignalen der Fahrerassistenzsysteme ermit¬ telt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass aus den Ausgangssignalen von Fahrerassistenzsystemen (ÖDRV,CMDΛ W) ein Lenkmoment bestimmt wird und/oder das von Fahrerassistenzsystemen ein Lenkmoment (MDSR) bereitgestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die aus den Ausgangssignalen von Fahrerassistenzsyste¬ men bestimmten Lenkmomente und/oder die von Fahrerassis¬ tenzsystemen bereitgestellten Lenkmomente additiv zu einem Gesamtassistenzlenkmoment (MASs) überlagert werden, welches für Bestimmung des Sollmomentes (MServo,CMD) für die hydrauli¬ sche Fahrzeuglenkung herangezogen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gesamtassistenzlenkmoment dem Funktionsblock (46) zur Ermittlung des Sollmomentes (MServo,CMD) für die hydrauli¬ sche Fahrzeuglenkung übergeben wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gesamtassistenzlenkmoment (MASS) additiv mit einem Fahrerlenkmoment (MDRV) zu einem modifizierten Fahrer¬ lenkmoment (MDRV,Mod) überlagert wird, welches dem Funktions¬ block (46) zur Ermittlung des Sollmomentes (MServo,CMD) für die hydraulische Fahrzeuglenkung übergeben wird und welches für die Bestimmung des Sollmomentes (MServo,CMD) für die hyd¬ raulische Fahrzeuglenkung herangezogen wird.
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