WO2020165257A1 - Method for controlling a steering system for a motor vehicle, and steering system for a motor vehicle for carrying out the method - Google Patents
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- B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
Definitions
- the invention relates to a method for controlling a steering system for a motor vehicle and a steering system for a motor vehicle for carrying out the method.
- steering systems for motor vehicles in which there is no fixed association between the handle position set on a steering handle and the wheel position of the steered wheels, unintentional positional deviations between the handle position and the wheel position can occur.
- Such steering systems include in particular active steering systems with superimposed steering for stepless adjustment of the steering ratio, and steer-by-wire steering systems in which there is no mechanical connection between the steering handle and the steered wheels.
- Steer-by-wire steering systems are the successor systems to conventional electric power steering systems (EPAS), which were mainly developed to implement various driving safety functions and for automated driving.
- Steer-by-Wi re steering systems comprise two main elements: a steering actuator for setting a Radlenkwin angle of the steered wheels, and a feedback actuator for providing a Lenkbeturgii supply force on the steering handle of the vehicle. Control commands are transmitted electronically between these elements.
- a steering actuator for setting a Radlenkwin angle of the steered wheels
- a feedback actuator for providing a Lenkbetuschi supply force on the steering handle of the vehicle.
- Control commands are transmitted electronically between these elements.
- positional deviations between the position of the steering handle and the position of the wheels can occur in particular because the steering handle is actuated when the ignition is switched off.
- the disadvantage is that the signaling-specific compensation of the steering wheel angle offset has to be accepted that the neutral position of the steering wheel no longer corresponds to straight-ahead travel. This can lead to irritation and unintentional steering behavior for the driver, as a result of which the safety of the driver and the vehicle is impaired.
- the invention is therefore based on the object of specifying a method for controlling a steering system for a motor vehicle and a steering system for a motor vehicle for carrying out the method, by means of which the controllability of the motor vehicle is improved and its safety is increased.
- This object is achieved by a method for controlling a steering system having the features of claim 1 and a steering system having the features of claim 14.
- a method for controlling a steering system for a motor vehicle is proposed, the steering system being an electronic control device for controlling a steering actuator acting on steered wheels by means of an actuating signal in order to move the steered wheels according to a selectable assignment function depending on a handling position applied to a steering handle to pivot, the method comprising the following steps
- the correction function can also be represented as a correction speed. If in the following one speaks simply of correction speed, the term also includes a complex correction function.
- the compensation only takes place if the driver already intends to change the driving condition of the vehicle.
- the compensation therefore takes place under the condition that the driving speed and / or the steering speed exceeds a predeterminable minimum value.
- steering interventions can take place largely unnoticed by the driver.
- critical situations of steering intervention immediately after starting the ignition or the engine when the vehicle is stationary and unguided are avoided.
- the correction function to be specified is preferably determined by means of different calculation rules.
- the steering intervention to compensate for the positional deviation can be carried out in a manner adapted to the situation in such a way that the steering intervention is hardly noticeable for the driver and at the same time the smallest possible deviation from the desired lane is guaranteed.
- the correction function is specified as a correction speed according to a linear or non-linear, monotonically increasing relationship as a function of the steering speed.
- the dependency of the correction speed on the speed Lenkge position deviations are compensated for particularly effectively and at the same time unnoticed by the driver, for example during parking maneuvers that require high steering speeds. It is advantageous that parking maneuvers, in particular, are often carried out shortly after the vehicle has started, so that the compensation takes place early on before the actual journey begins.
- the correction function is specified as a correction speed according to a linear or non-linear, monotonically decreasing relationship as a function of the driving speed. Reducing the correction speed at higher driving speeds ensures that the driver retains control of the vehicle in every driving situation and that the steering intervention does not lead to any danger.
- the correction function can be calculated as a correction speed from the multiplication of a speed component that is dependent on the steering speed and a speed component that is dependent on the driving speed.
- the correction function is formed by a correction speed that is limited to 50%, preferably to 30% and particularly preferably to 15% of an adjusting speed caused by the control signal.
- the correction function can preferably be specified with a positive or correspondingly a negative sign relative to the detected steering speed, depending on whether the steering speed acts in the direction of increasing or decreasing the position deviation.
- the minimum travel speed is preferably selected in the range of 0-6 km / h.
- the minimum steering speed of the steering handle is preferably selected in the range of 0-5 degrees / second.
- the adjustment of the wheel position can be ended, for example, when the position deviation falls below a predetermined threshold value.
- the steering handle is acted upon by a feedback actuator of the steering system with a torque during the step of adapting, which works towards an additional reduction of the positional deviation by adapting the handle position.
- the reset torque of the steering handle into the neutral position is influenced in such a way that the position deviation is compensated for at the same time during the reset.
- the restoring torque of the steering wheel that the driver is accustomed to is thus advantageously used to compensate for positional deviations without being noticed.
- the steering system can in particular be a steer-by-wire steering system.
- a steering system for a motor vehicle comprising:
- An electronic control device connected to the handle sensor, the position sensor, the speed sensor and the steering actuator for controlling the steering actuator as a function of the handle position detected by the handle sensor and the steering speed, the wheel position detected by the position sensor and the driving speed detected by the speed sensor,
- the steering system is set up to carry out a method according to one of the method steps.
- FIG. 1 shows schematically the structure of a steering system according to an embodiment example of the invention, which is set up to carry out the method according to the invention
- FIG. 2 schematically shows a vehicle equipped with the steering system according to the exemplary embodiment according to FIG. 1 in a top view.
- Fig. 3 shows schematically a front view of the steering system according to the Auspen approximately example according to FIG. 1,
- Fig. 4 shows schematically the reduction of a positional deviation in the implementation of the method according to the invention.
- a steering system 1 for a motor vehicle comprises a steering handle 3 with at least one handle sensor 19 (see FIG. 3) for detecting a handle position a and a steering speed of the steering handle 3, a steering actuator 9 acting on steered wheels 10 for pivoting the steered wheels 10, a position sensor 15 to he version of a wheel position ß the steered wheels 10 and a speed sensor 14 to determine the speed of the motor vehicle.
- the steering system 1 has fer ner an electronic control device 7, which is connected to the handling sensor 19 via signal line 6, the position sensor 15 via signal line 17, the speed sensor 14 via signal line 16 and the steering actuator 9 via signal line 8.
- the electronic control device 7 is designed to control the steering actuator 9 as a function of the handle position a detected by the handle sensor and the steering speed, the wheel position ⁇ detected by the position sensor 15 and the driving speed detected by the speed sensor 14.
- the steering system 1 shown in Fig. 1 is a steer-by-wire steering system.
- a rotation angle sensor is attached as a handle sensor 19, which is connected to the control device 7 via a Signallei device 6.
- the rotation angle sensor detects a steering wheel angle that is brought on by the driver by turning the steering handle 3, which is designed as a steering wheel.
- a steering wheel angular speed can be determined from this. Alternatively, the steering wheel angular speed can also be measured directly.
- a steering torque can also be recorded.
- a feedback actuator 4 is attached to the steering shaft 2, which serves to simulate the reactions from the roadway 5 to the steering wheel 3 and thus to give the driver feedback on the steering and driving behavior of the vehicle.
- the driver's steering request is transmitted via the signal line 6 to the control device 7 via the angle of rotation of the steering shaft 2 measured by the angle of rotation sensor.
- the control device 7 transmits the driver's steering request, taking into account a selectable assignment function between the steering wheel angle and a wheel steering angle in the form of a Stellsi signal via a signal line 8 to the electric steering actuator 9, which controls the position of the steered wheels 10.
- the steering actuator 9 acts via a steering rod steering gear 11, as in the example designed as a rack and pinion steering gear, and indirectly via tie rods 12 on the steered wheels 10, which are pivoted about the wheel steering angle.
- the control unit 7 preferably also controls the feedback actuator 4 via the signal line 13.
- the feedback actuator 4 is designed to block further rotation of the steering shaft 2 when a predefined rotation angle of the steering shaft 2 is exceeded.
- the feedback actuator 4 thus provides an end stop for the steering shaft 2 or the steering wheel.
- the control unit 7 is also connected via a signal line 16 to the driving speed sensor 14, which transmits a driving speed signal. Depending on the driving speed detected, the control unit can select an assignment function between the detected handling position a and the wheel position ⁇ in order to adapt the steering ratio to the driving situation.
- the position of the steered wheels 10 is detected by a position sensor 15 on the rack 18. This corresponds most closely to the driver's usual steering feel.
- the wheel position ⁇ of the articulated wheels 10 can also be determined, for example, by a rotor position sensor in the steering actuator 9.
- Fig. 2 and 3 illustrate the wheel position of the steered wheels in the form of Radlenkwin angle ß compared to the handling position in the form of the steering wheel steering angle a.
- the control device 7 shifts the rack 18 by a distance dX, which corresponds to a deflection of the wheels 10 to the wheel steering angle ⁇ .
- the steering wheel angle ⁇ is detected by a handle sensor 19.
- the motor M of the steering actuator 9 is active as long as fourth until the position sensor 15 has registered a displacement of the rack 18 by a distance dX which corresponds to the wheel steering angle ⁇ .
- the steering system 1 for motor vehicles has an electronic control device 7 for controlling the steering actuator 9 acting on the steered wheels 10 by means of an actuating signal in order to adjust the steered wheels 10 according to a selectable assignment function depending on the steering handle 3 to pivot applied handling position a.
- the following method steps are performed:
- c) Determining a positional deviation A between the handle position a and the wheel position ß taking into account the assignment function, the example providing for the positional deviation to be tolerated as long as a predefinable minimum driving speed of the vehicle and a predefinable minimum steering speed of the steering handle 3 are not exceeded, i.e. ) if the minimum steering speed and / or the minimum driving speed is exceeded, adjust the wheel position ß by applying the Stellsi signal for the steering actuator 9 with a correction signal that reduces the position deviation A with a predefinable correction function or correction speed.
- Steps a) and b) can also be carried out in reverse order.
- the handling position a is preferably first converted into a target wheel position g according to the selected assignment function and the positional deviation A is then determined as the difference between the target wheel position g and wheel position ⁇ (see Fig. 4).
- a nominal handling position can first be calculated from the wheel position ⁇ . In this case, the positional deviation A results as the difference between the target handling position and handling position a.
- the correction function or correction speed to be specified is preferably determined by means of different calculation rules, depending on whether or not the steering speed is greater than the predetermined minimum steering speed. With a steering speed above the specified minimum steering speed, the correction speed can be specified in accordance with a linear or non-linear, monotonically increasing relationship as a function of the steering speed.
- the correction speed can be specified in accordance with a linear or non-linear, monotonically decreasing relationship as a function of the driving speed.
- the correction speed can be calculated from the multiplication of one of the steering speed and one of the driving speed dependent speed component.
- the correction speed is limited to 50%, preferably to 30% and particularly preferably to 15% of the actuating speed caused by the actuating signal.
- the correction speed is preferably specified with a positive or correspondingly negative sign relative to the detected steering speed, depending on whether the steering speed acts in the direction of increasing or decreasing the position deviation A.
- the position deviation A for steering inputs can be effectively reduced in both directions of rotation by moving the rack either faster or slower than corresponds to the detected Lenkge speed.
- the correction speed is also limited to a fraction of the actuating speed caused by the actuating signal, it can be ensured that the steering intervention to compensate for the positional deviation A does not lead to any adjustment of the steered wheels against the steering direction intended by the driver.
- the correction speed assumes a fixed, predeterminable value for steering speeds less than or equal to the predetermined minimum steering speed.
- the predeterminable value for the correction speed of the wheel steering angle is therefore preferably in the range from 5 degrees per second to 10 degrees per second selected.
- the specifiable value for the correction speed can also be determined on the basis of an adaptation time within which the position deviation is to be compensated.
- the adaptation time is preferably selected in the range from 0-30 seconds, particularly preferably in the range from 0-10 seconds.
- the minimum travel speed is preferably selected in the range of 0-6 km / h. In a particularly preferred embodiment, the minimum travel speed is selected as the smallest speed that can be detected by the travel speed sensor. The position deviation is compensated for as soon as a movement of the vehicle is detected.
- the minimum steering speed of the steering handle 3 is preferably selected in the range of 0-5 angular degrees per second, preferably in the range of 0-1 angular degrees per second. However, it is conceivable and possible to set the minimum steering speed to 0 degrees per second.
- the adjustment of the wheel position ⁇ is preferably ended when the position deviation A falls below a predetermined threshold value.
- the method steps a) to e) are preferably repeated cyclically in order to achieve continuous monitoring and feedback of the position deviation A.
- the positional deviation A results in this case from the difference between the target wheel angle g and the wheel angle ⁇ .
- a positional deviation A determined at time t0 is initially tolerated in order to avoid unwanted, irritating steering interventions.
- the value of the position deviation A can be recalculated and recalculated cyclically. From the point in time t1, at which the steering speed exceeds the minimum steering speed, the position deviation begins to be compensated.
- the control device 7 determines a control signal according to the selected assignment function in order to instruct an adjustment of the rack 8 corresponding to the steering movement detected on the steering handle.
- the position deviation is compensated for by applying a correction signal to the control signal, which can move the rack 18 either slower or faster than the steering speed, in order to reduce the position deviation A.
- a correction signal to the control signal, which can move the rack 18 either slower or faster than the steering speed, in order to reduce the position deviation A.
- FIG the correction speed in a monotonous increase the relationship to the steering speed, whereby the positional deviation in the interval [t2, t3] (fast steering movement) is reduced significantly more than in the inter- vall [t3, t4] or [t4, t5] (slower steering movement).
- the position deviation is completely compensated.
- the steering handle 3 is acted upon by the feedback actuator 4 of the steering system 1 with a torque during the step of adapting, which works towards an additional reduction of the position deviation A by adapting the handle position a.
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Abstract
The present invention relates to a method for controlling a steering system (1) for motor vehicles having an electronic control device (7) by means of which a steering actuator (9) which acts on steered wheels (10) is activated by means of an actuation signal, in order to swivel the steered wheels (10) according to a selectable assignment function in accordance with a handle position applied to a steering handle (3), wherein the method comprises the following steps: a) detecting the handle position and a steering speed of the steering handle (3), b) detecting a wheel position of the steered wheels (10), c) determining a position difference between the handle position and the wheel position, taking into account the assignment function, d) if the minimum steering speed and/or the minimum velocity is exceeded, adapting the wheel position by applying a correction signal to the actuation signal for the steering actuator, which correction signal reduces the position difference with a predefinable correction function or correction speed. The invention further relates to a steering system for carrying out the method.
Description
Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug und Method for controlling a steering system for a motor vehicle and
Lenksystem für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens Steering system for a motor vehicle for carrying out the method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug und ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for controlling a steering system for a motor vehicle and a steering system for a motor vehicle for carrying out the method.
In Lenksystemen für Kraftfahrzeuge, bei denen keine feste Zuordnung zwischen der an einer Lenkhandhabe eingestellten Handhabestellung und der Radstellung der gelenkten Räder besteht, können ungewollt Stellungsabweichungen zwischen der Handhabestellung und der Radstellung auftreten. Zu solchen Lenksystemen zählen insbesondere aktive Lenksysteme mit Überlagerungslenkung zur stufenlosen Anpassung der Lenkübersetzung, und Steer-by- Wire Lenksysteme, bei denen keine mechanische Verbindung zwischen der Lenkhandhabe und den gelenkten Rädern besteht. In steering systems for motor vehicles, in which there is no fixed association between the handle position set on a steering handle and the wheel position of the steered wheels, unintentional positional deviations between the handle position and the wheel position can occur. Such steering systems include in particular active steering systems with superimposed steering for stepless adjustment of the steering ratio, and steer-by-wire steering systems in which there is no mechanical connection between the steering handle and the steered wheels.
Steer-by-Wire-Lenksysteme sind die Nachfolgesysteme von konventionellen elektrischen Servolenkungen (EPAS), die hauptsächlich zur Realisierung von verschiedenen Fahrsicher heitsfunktionen und für das automatisierte Fahren entwickelt wurden. Steer-by-Wi re- Lenk systeme umfassen zwei Hauptelemente: einen Lenksteller zum Einstellen eines Radlenkwin kels der gelenkten Räder, und einen Feedback-Aktuator zum Bereitstellen einer Lenkbetäti gungskraft an der Lenkhandhabe des Fahrzeugs. Zwischen diesen Elementen werden Steuerungsbefehle auf elektronischem Wege übertragen. In Steer-by-Wire-Lenksystemen können Stellungsabweichungen zwischen der Stellung des Lenkhandhabe und der Stellung der Räder insbesondere dadurch auftreten, dass die Lenkhandhabe bei ausgeschalteter Zündung betätigt wird. Ferner kann eine verminderte Leistungsfähigkeit des Lenkstellers bei spielsweise aufgrund von zu niedriger Batteriespannung oder erhöhten Temperaturen, oder ein zeitweises Blockieren des Lenkstellers, beispielsweise durch einen Bordstein, zu Stel lungsabweichungen führen.
Da der Lenkradwinkel in vielen Fahrzeugassistenzsystemen eine wichtige Eingangsgröße ist, können solche auch als Lenkradwinkel-Offset bezeichneten Stellungsabweichungen zu Komforteinbußen führen. Beispielsweise kann es bei einer aktiven Dämpferregelung in Kur venfahrten zu erhöhten Wankbewegungen kommen, wenn die Dämpferregelung von einem Lenkwinkel ausgeht, der nicht mehr der tatsächlichen Fahrspur entspricht. Steer-by-wire steering systems are the successor systems to conventional electric power steering systems (EPAS), which were mainly developed to implement various driving safety functions and for automated driving. Steer-by-Wi re steering systems comprise two main elements: a steering actuator for setting a Radlenkwin angle of the steered wheels, and a feedback actuator for providing a Lenkbetäti supply force on the steering handle of the vehicle. Control commands are transmitted electronically between these elements. In steer-by-wire steering systems, positional deviations between the position of the steering handle and the position of the wheels can occur in particular because the steering handle is actuated when the ignition is switched off. Furthermore, reduced performance of the steering actuator, for example due to low battery voltage or increased temperatures, or temporary blocking of the steering actuator, for example due to a curb, can lead to deviations in the position. Since the steering wheel angle is an important input variable in many vehicle assistance systems, such positional deviations, also referred to as steering wheel angle offset, can lead to a loss of comfort. For example, with an active damper control in bends, increased rolling movements can occur if the damper control is based on a steering angle that no longer corresponds to the actual lane.
Aus DE 10 2008 026 233 B4 ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lenkradwin- kel-Offsetkompensation in einem Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugmodell-Einheit bekannt, in der ein Fahrzeugmodell abgelegt ist, mittels dessen in Abhängigkeit eines erfassten Lenk radwinkels, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines angenommenen Lenkradwinkel-Off sets eine Gierrate berechnet wird. Die berechnete Gierrate wird mit einer gemessenen Gier rate in einer Fehlerberechnungseinheit verglichen, wobei deren Differenz eine Fehler-glei- chung bildet, aus der dann ein Lenkradwinkel-Offset bestimmt wird, der dann in das Fahr zeugmodell zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann der Lenkradwinkel-Offset iterativ be stimmt und signaltechnisch kompensiert werden. Nachteilig ist, dass durch die signaltechni sche Kompensation des Lenkradwinkel-Offsets hingenommen werden muss, dass die Neu tralstellung des Lenkrads nicht mehr der Geradeausfahrt entspricht. Dies kann beim Fahrer zu Irritationen und unbeabsichtigtem Lenkverhalten führen, wodurch die Sicherheit von Fah rer und Fahrzeug beeinträchtigt ist. From DE 10 2008 026 233 B4 a method and a device for steering wheel angle offset compensation in a motor vehicle with a vehicle model unit is known, in which a vehicle model is stored, by means of which, depending on a detected steering wheel angle, a vehicle speed and a assumed steering wheel angle offsets a yaw rate is calculated. The calculated yaw rate is compared with a measured yaw rate in an error calculation unit, the difference between which forms an error equation, from which a steering wheel angle offset is then determined, which is then fed back into the vehicle model. In this way, the steering wheel angle offset can be determined iteratively and compensated for by signaling. The disadvantage is that the signaling-specific compensation of the steering wheel angle offset has to be accepted that the neutral position of the steering wheel no longer corresponds to straight-ahead travel. This can lead to irritation and unintentional steering behavior for the driver, as a result of which the safety of the driver and the vehicle is impaired.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Lenk systems für ein Kraftfahrzeug und ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, durch das die Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs verbessert und dessen Sicherheit erhöht wird. The invention is therefore based on the object of specifying a method for controlling a steering system for a motor vehicle and a steering system for a motor vehicle for carrying out the method, by means of which the controllability of the motor vehicle is improved and its safety is increased.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14. This object is achieved by a method for controlling a steering system having the features of claim 1 and a steering system having the features of claim 14.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung genannt. Advantageous developments of the invention are mentioned in the subclaims.
Entsprechend dem Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Lenksystem eine elektronische Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines auf gelenkte Räder wirkenden Lenkstellers mittels eines Stellsignals, um die gelenkten Räder gemäß einer wählbaren Zuordnungsfunktion in Abhängigkeit einer an einer Lenkhandhabe aufgebrachten Handhabestellung zu verschwenken, aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst According to claim 1, a method for controlling a steering system for a motor vehicle is proposed, the steering system being an electronic control device for controlling a steering actuator acting on steered wheels by means of an actuating signal in order to move the steered wheels according to a selectable assignment function depending on a handling position applied to a steering handle to pivot, the method comprising the following steps
a) Erfassen der Handhabestellung und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe, b) Erfassen einer Radstellung der gelenkten Räder,
c) Bestimmen einer Stellungsabweichung zwischen der Handhabestellung und der Radstel lung unter Berücksichtigung der Zuordnungsfunktion, a) Detecting the handle position and a steering speed of the steering handle, b) Detecting a wheel position of the steered wheels, c) Determining a positional deviation between the handling position and the wheel position taking into account the assignment function,
d) wenn eine vorgebbare Mindestlenkgeschwindigkeit und/oder eine vorgebbare Mindest fahrgeschwindigkeit überschritten wird, Anpassen der Radstellung durch Beaufschlagen des Stellsignals für den Lenksteller mit einem Korrektursignal, das die Stellungsabwei chung mit einer vorgebbaren Korrekturfunktion reduziert. d) if a predeterminable minimum steering speed and / or a predeterminable minimum driving speed is exceeded, adjusting the wheel position by applying a correction signal to the control signal for the steering actuator, which reduces the position deviation with a predeterminable correction function.
Die Korrekturfunktion kann auch als Korrekturgeschwindigkeit dargestellt sein. Wenn im Fol genden einfach von Korrekturgeschwindigkeit gesprochen wird, ist mit dem Begriff auch eine komplexe Korrekturfunktion mit umfasst. The correction function can also be represented as a correction speed. If in the following one speaks simply of correction speed, the term also includes a complex correction function.
Es kann vorgesehen sein, die Stellungsabweichung zu tolerieren und kein Korrektursignal zur Reduktion der Stellungsabweichung zu generieren, solange eine vorgebbare Mindest fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eine vorgebbare Mindestlenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe nicht überschritten wird. Provision can be made to tolerate the positional deviation and not generate a correction signal to reduce the positional deviation, as long as a predefinable minimum driving speed of the vehicle and a predefinable minimum steering speed of the steering handle are not exceeded.
Hierdurch wird ein Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems geschaffen, bei dem ein au tomatischer Ausgleich einer Stellungsabweichung zwischen der Handhabestellung und der tatsächlich gefahrenen Radstellung hergestellt wird, damit die Handhabestellung unter Be rücksichtigung der gültigen Zuordnungsfunktion mit der Radstellung korrespondiert. Der au tomatische Ausgleich erfolgt durch Beaufschlagen des Stellsignals des Lenkstellers mit ei nem Korrektursignal, wodurch das Fahrzeug zu jeder Zeit steuerbar bleibt und die Sicherheit erhöht ist. This creates a method for controlling a steering system in which an automatic compensation of a positional deviation between the handling position and the actually driven wheel position is produced so that the handling position corresponds to the wheel position taking into account the valid assignment function. The automatic compensation takes place by applying a correction signal to the control signal of the steering actuator, which means that the vehicle can be controlled at all times and safety is increased.
Um Irritationen beim Fahrer zu vermeiden, die durch Lenkeingriffe entgegen der Absicht des Fahrers erzeugt werden könnten, ist vorgesehen, dass der Ausgleich nur dann erfolgt, wenn der Fahrer ohnehin die Absicht hat, den Fahrzustand des Fahrzeugs zu ändern. Der Aus gleich erfolgt deshalb unter der Bedingung, dass die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Lenk geschwindigkeit einen vorgebbaren Mindestwert überschreitet. Auf diese Weise können Lenkeingriffe weitgehend unbemerkt vom Fahrer erfolgen. Im Hinblick auf Lenkkomfort und Betriebssicherheit kritische Situationen eines Lenkeingriffs unmittelbar nach dem Start der Zündung oder des Motors bei stehendem, ungelenktem Fahrzeug werden vermieden. In order to avoid irritation for the driver, which could be generated by steering interventions contrary to the driver's intention, it is provided that the compensation only takes place if the driver already intends to change the driving condition of the vehicle. The compensation therefore takes place under the condition that the driving speed and / or the steering speed exceeds a predeterminable minimum value. In this way, steering interventions can take place largely unnoticed by the driver. With regard to steering comfort and operational safety, critical situations of steering intervention immediately after starting the ignition or the engine when the vehicle is stationary and unguided are avoided.
Vorzugsweise wird abhängig davon, ob die Lenkgeschwindigkeit größer als die vorgegebene Mindestlenkgeschwindigkeit ist oder nicht, die vorzugebende Korrekturfunktion mittels unter schiedlicher Berechnungsvorschriften bestimmt. Dadurch kann der Lenkeingriff zum Aus gleich der Stellungsabweichung situationsangepasst so durchgeführt werden, dass der Lenk eingriff für den Fahrer kaum spürbar ist und zugleich eine möglichst geringe Abweichung von der gewünschten Fahrspur gewährleistet ist.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindig keit die Korrekturfunktion als eine Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linearen, monoton steigenden Zusammenhang abhängig von der Lenkgeschwindigkeit vorgegeben wird. Durch die Abhängigkeit der Korrekturgeschwindigkeit von der Lenkge schwindigkeit werden Stellungsabweichungen besonders effektiv und zugleich für den Fah rer unbemerkt ausgeglichen, beispielsweise bei Parkmanövern, die hohe Lenkgeschwindig keiten erfordern. Vorteilhaft ist, dass insbesondere Ausparkmanöver häufig kurz nach dem Start des Fahrzeugs durchgeführt werden, so dass der Ausgleich frühzeitig bereits vor Be ginn der eigentlichen Fahrt erfolgt. Depending on whether the steering speed is greater than the predetermined minimum steering speed or not, the correction function to be specified is preferably determined by means of different calculation rules. As a result, the steering intervention to compensate for the positional deviation can be carried out in a manner adapted to the situation in such a way that the steering intervention is hardly noticeable for the driver and at the same time the smallest possible deviation from the desired lane is guaranteed. In particular, it is advantageous if, above the predetermined minimum steering speed, the correction function is specified as a correction speed according to a linear or non-linear, monotonically increasing relationship as a function of the steering speed. The dependency of the correction speed on the speed Lenkge position deviations are compensated for particularly effectively and at the same time unnoticed by the driver, for example during parking maneuvers that require high steering speeds. It is advantageous that parking maneuvers, in particular, are often carried out shortly after the vehicle has started, so that the compensation takes place early on before the actual journey begins.
Vorzugsweise wird bei Lenkgeschwindigkeiten oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkge schwindigkeit die Korrekturfunktion als eine Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linearen, monoton fallenden Zusammenhang abhängig von der Fahrgeschwindig keit vorgegeben. Durch die Reduzierung der Korrekturgeschwindigkeit bei höheren Fahrge schwindigkeiten wird sichergestellt, dass der Fahrer in jeder Fahrsituation die Kontrolle über das Fahrzeug behält und der Lenkeingriff zu keiner Gefährdung führt. Preferably, at steering speeds above the specified minimum steering speed, the correction function is specified as a correction speed according to a linear or non-linear, monotonically decreasing relationship as a function of the driving speed. Reducing the correction speed at higher driving speeds ensures that the driver retains control of the vehicle in every driving situation and that the steering intervention does not lead to any danger.
Insbesondere kann sich die Korrekturfunktion als eine Korrekturgeschwindigkeit aus der Mul tiplikation eines von der Lenkgeschwindigkeit und eines von der Fahrgeschwindigkeit abhän gigen Geschwindigkeitsanteils berechnen. In particular, the correction function can be calculated as a correction speed from the multiplication of a speed component that is dependent on the steering speed and a speed component that is dependent on the driving speed.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass bei einer Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgege benen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturfunktion durch eine Korrekturgeschwindig keit ausgebildet ist, die auf 50%, bevorzugt auf 30% und besonders bevorzugt auf 15% einer durch das Stellsignal bewirkten Stellgeschwindigkeit begrenzt wird. It can also be provided that at a steering speed above the specified minimum steering speed, the correction function is formed by a correction speed that is limited to 50%, preferably to 30% and particularly preferably to 15% of an adjusting speed caused by the control signal.
Vorzugsweise kann die Korrekturfunktion mit einem positiven oder entsprechend einem ne gativen Vorzeichen relativ zu der erfassten Lenkgeschwindigkeit vorgegeben werden, abhän gig davon, ob die Lenkgeschwindigkeit in Richtung einer Vergrößerung oder entsprechend einer Verkleinerung der Stellungsabweichung wirkt. The correction function can preferably be specified with a positive or correspondingly a negative sign relative to the detected steering speed, depending on whether the steering speed acts in the direction of increasing or decreasing the position deviation.
Bei Lenkgeschwindigkeiten kleiner oder gleich der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindig keit ist es vorteilhaft, wenn die Korrekturgeschwindigkeit einen festen, vorbestimmten Wert annimmt. Hierdurch wird erreicht, dass auch bei Beginn einer Fahrt ohne Lenkmanöver eine durch die zwischenzeitliche Abschaltung des Lenksystems verursachte Stellungsabweichung frühzeitig ausgeglichen wird.
Vorzugsweise ist die Mindestfahrgeschwindigkeit im Bereich von 0-6 km/h gewählt. Die Min destlenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe ist vorzugsweise im Bereich von 0-5 Winkel grad/Sekunde gewählt. At steering speeds less than or equal to the predetermined minimum steering speed, it is advantageous if the correction speed assumes a fixed, predetermined value. What is achieved hereby is that even at the start of a journey without a steering maneuver, a position deviation caused by the intermittent shutdown of the steering system is compensated for at an early stage. The minimum travel speed is preferably selected in the range of 0-6 km / h. The minimum steering speed of the steering handle is preferably selected in the range of 0-5 degrees / second.
Das Anpassen der Radstellung kann beispielsweise beendet werden, wenn die Stellungsab weichung einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. The adjustment of the wheel position can be ended, for example, when the position deviation falls below a predetermined threshold value.
Für einen beschleunigten Ausgleich von Stellungsabweichungen ist es zudem vorteilhaft, wenn die Lenkhandhabe während des Schritts des Anpassens von einem Feedback-Aktua tor des Lenksystems mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, das auf eine zusätzliche Re duzierung der Stellungsabweichung durch Anpassung der Handhabestellung hinwirkt. Da durch wird das Rückstellmoment der Lenkhandhabe in die Neutralstellung so beeinflusst, dass bei der Rückstellung zugleich ein Ausgleich der Stellungsabweichung erfolgt. Das für den Fahrer gewohnte Rückstellmoment des Lenkrads wird somit vorteilhaft genutzt zum un bemerkten Ausgleich von Stellungsabweichungen. Das Lenksystem kann insbesondere ein Steer-by-Wire-Lenksystem sein. For an accelerated compensation of positional deviations, it is also advantageous if the steering handle is acted upon by a feedback actuator of the steering system with a torque during the step of adapting, which works towards an additional reduction of the positional deviation by adapting the handle position. As a result, the reset torque of the steering handle into the neutral position is influenced in such a way that the position deviation is compensated for at the same time during the reset. The restoring torque of the steering wheel that the driver is accustomed to is thus advantageously used to compensate for positional deviations without being noticed. The steering system can in particular be a steer-by-wire steering system.
Die vorgenannte Aufgabe wird vorrichtungsmäßig gelöst durch ein Lenksystem für ein Kraft fahrzeug umfassend: The aforementioned object is achieved in terms of device by a steering system for a motor vehicle comprising:
- eine Lenkhandhabe mit mindestens einem Handhabesensor zur Erfassung einer Handha bestellung und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe, - A steering handle with at least one handle sensor for detecting a handle order and a steering speed of the steering handle,
- einen auf gelenkte Räder wirkenden, elektronisch geregelten Lenksteller zur Verschwen kung der gelenkten Räder, - an electronically controlled steering actuator acting on steered wheels for pivoting the steered wheels,
- einen Positionssensor zur Erfassung einer Radstellung der gelenkten Räder, - a position sensor for detecting a wheel position of the steered wheels,
- einen Geschwindigkeitssensor zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahr zeugs, - a speed sensor for determining the driving speed of the motor vehicle,
- eine mit dem Handhabesensor, dem Positionssensor, dem Geschwindigkeitssensor und dem Lenksteller verbundene elektronische Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Lenk stellers in Abhängigkeit der von dem Handhabesensor erfassten Handhabestellung und der Lenkgeschwindigkeit, der von dem Positionssensor erfassten Radstellung und der von dem Geschwindigkeitssensor erfassten Fahrgeschwindigkeit, - An electronic control device connected to the handle sensor, the position sensor, the speed sensor and the steering actuator for controlling the steering actuator as a function of the handle position detected by the handle sensor and the steering speed, the wheel position detected by the position sensor and the driving speed detected by the speed sensor,
wobei das Lenksystem dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Verfahrensschrit te auszuführen. wherein the steering system is set up to carry out a method according to one of the method steps.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entneh men. Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen darge stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Lenksystems gemäß einem Ausführungs beispiel der Erfindung, das eingerichtet ist zur Durchführung des erfindungsge mäßen Verfahrens, Further embodiments of the invention can be found in the following description. The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment shown in the accompanying figures. Fig. 1 shows schematically the structure of a steering system according to an embodiment example of the invention, which is set up to carry out the method according to the invention,
Fig. 2 zeigt schematisch ein mit dem Lenksystem gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ausgestattetes Fahrzeug in Draufsicht, FIG. 2 schematically shows a vehicle equipped with the steering system according to the exemplary embodiment according to FIG. 1 in a top view.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Frontalansicht des Lenksystems gemäß dem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 1 , Fig. 3 shows schematically a front view of the steering system according to the Ausfüh approximately example according to FIG. 1,
Fig. 4 zeigt schematisch die Reduzierung einer Stellungsabweichung bei der Durchfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 4 shows schematically the reduction of a positional deviation in the implementation of the method according to the invention.
In Fig. 1 ist schematisch ein Lenksystem 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt. Das Lenksystem 1 umfasst eine Lenkhandhabe 3 mit min destens einem Handhabesensor 19 (vgl. Fig. 3) zur Erfassung einer Handhabestellung a und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 3, einen auf gelenkte Räder 10 wirkenden Lenksteller 9 zur Verschwenkung der gelenkten Räder 10, einen Positionssensor 15 zur Er fassung einer Radstellung ß der gelenkten Räder 10 und einen Geschwindigkeitssensor 14 zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Das Lenksystem 1 weist fer ner eine elektronische Steuereinrichtung 7 auf, die mit dem Handhabesensor 19 über Signal leitung 6, dem Positionssensor 15 über Signalleitung 17, dem Geschwindigkeitssensor 14 über Signalleitung 16 und dem Lenksteller 9 über Signalleitung 8 verbunden ist. Die elektro nische Steuereinrichtung 7 ist zur Ansteuerung des Lenkstellers 9 in Abhängigkeit der von dem Handhabesensor erfassten Handhabestellung a und der Lenkgeschwindigkeit, der von dem Positionssensor 15 erfassten Radstellung ß und der von dem Geschwindigkeitssensor 14 erfassten Fahrgeschwindigkeit ausgebildet. In Fig. 1, a steering system 1 for a motor vehicle according to an embodiment of the invention is shown schematically. The steering system 1 comprises a steering handle 3 with at least one handle sensor 19 (see FIG. 3) for detecting a handle position a and a steering speed of the steering handle 3, a steering actuator 9 acting on steered wheels 10 for pivoting the steered wheels 10, a position sensor 15 to he version of a wheel position ß the steered wheels 10 and a speed sensor 14 to determine the speed of the motor vehicle. The steering system 1 has fer ner an electronic control device 7, which is connected to the handling sensor 19 via signal line 6, the position sensor 15 via signal line 17, the speed sensor 14 via signal line 16 and the steering actuator 9 via signal line 8. The electronic control device 7 is designed to control the steering actuator 9 as a function of the handle position a detected by the handle sensor and the steering speed, the wheel position β detected by the position sensor 15 and the driving speed detected by the speed sensor 14.
Das in Fig. 1 dargestellte Lenksystem 1 ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem. An einer Lenkwel le 2 ist ein Drehwinkelsensor als Handhabesensor 19 angebracht, der über eine Signallei tung 6 mit der Steuereinrichtung 7 verbunden ist. Der Drehwinkelsensor erfasst einen Lenk radwinkel der vom Fahrer durch Drehen der als Lenkrad ausgebildeten Lenkhandhabe 3 auf gebracht wird. Daraus kann eine Lenkradwinkelgeschwindigkeit bestimmt werden. Alternativ kann die Lenkradwinkelgeschwindigkeit auch direkt gemessen werden. Zusätzlich kann auch ein Lenkmoment erfasst werden.
An der Lenkwelle 2 ist ein Feedback-Aktuator 4 angebracht, welcher dazu dient, die Rückwir kungen von der Fahrbahn 5 auf das Lenkrad 3 zu simulieren und somit dem Fahrer eine Rückmeldung über das Lenk- und Fahrverhalten des Fahrzeugs zu geben. The steering system 1 shown in Fig. 1 is a steer-by-wire steering system. On a Lenkwel le 2, a rotation angle sensor is attached as a handle sensor 19, which is connected to the control device 7 via a Signallei device 6. The rotation angle sensor detects a steering wheel angle that is brought on by the driver by turning the steering handle 3, which is designed as a steering wheel. A steering wheel angular speed can be determined from this. Alternatively, the steering wheel angular speed can also be measured directly. In addition, a steering torque can also be recorded. A feedback actuator 4 is attached to the steering shaft 2, which serves to simulate the reactions from the roadway 5 to the steering wheel 3 and thus to give the driver feedback on the steering and driving behavior of the vehicle.
Der Fahrerlenkwunsch wird über den vom Drehwinkelsensor gemessenen Drehwinkel der Lenkwelle 2 über die Signalleitung 6 an die Steuereinrichtung 7 übertragen. Die Steuerein richtung 7 überträgt den Fahrerlenkwunsch unter Berücksichtigung einer wählbaren Zuord nungsfunktion zwischen dem Lenkradwinkel und einem Radlenkwinkel in Form eines Stellsi gnals über eine Signalleitung 8 an den elektrischen Lenksteller 9, welcher die Stellung der gelenkten Räder 10 steuert. Der Lenksteller 9 wirkt über ein Lenkstangen-Lenkgetriebe 11 , wie im Beispiel als ein Zahnstangen-Lenkgetriebe ausgebildet, sowie über Spurstangen 12 mittelbar auf die gelenkten Räder 10, die um den Radlenkwinkel verschwenkt sind. The driver's steering request is transmitted via the signal line 6 to the control device 7 via the angle of rotation of the steering shaft 2 measured by the angle of rotation sensor. The control device 7 transmits the driver's steering request, taking into account a selectable assignment function between the steering wheel angle and a wheel steering angle in the form of a Stellsi signal via a signal line 8 to the electric steering actuator 9, which controls the position of the steered wheels 10. The steering actuator 9 acts via a steering rod steering gear 11, as in the example designed as a rack and pinion steering gear, and indirectly via tie rods 12 on the steered wheels 10, which are pivoted about the wheel steering angle.
Die Steuereinheit 7 übernimmt bevorzugt auch die Ansteuerung des Feedback-Aktuators 4 über die Signalleitung 13. Der Feedback-Aktuator 4 ist dazu ausgebildet, beim Überschreiten eines vordefinierten Verdrehwinkels der Lenkwelle 2 ein weiteres Verdrehen der Lenkwelle 2 zu blockieren. Der Feedback-Aktuator 4 stellt somit einen Endanschlag für die Lenkwelle 2 bzw. das Lenkrad bereit. The control unit 7 preferably also controls the feedback actuator 4 via the signal line 13. The feedback actuator 4 is designed to block further rotation of the steering shaft 2 when a predefined rotation angle of the steering shaft 2 is exceeded. The feedback actuator 4 thus provides an end stop for the steering shaft 2 or the steering wheel.
Die Steuereinheit 7 ist weiterhin über eine Signalleitung 16 mit dem Fahrgeschwindigkeits sensor 14 verbunden, der ein Fahrgeschwindigkeitssignal übermittelt. Abhängig von der er fassten Fahrgeschwindigkeit kann die Steuereinheit eine Zuordnungsfunktion zwischen der erfassten Handhabestellung a und der Radstellung ß auswählen, um die Lenkübersetzung der Fahrsituation anzupassen. The control unit 7 is also connected via a signal line 16 to the driving speed sensor 14, which transmits a driving speed signal. Depending on the driving speed detected, the control unit can select an assignment function between the detected handling position a and the wheel position β in order to adapt the steering ratio to the driving situation.
Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Stellung der gelenkten Rä der 10 über einen Positionssensor 15 an der Zahnstange 18 erfasst. Das entspricht dem ge wohnten Lenkgefühl des Fahrers am meisten. Alternativ kann die Radstellung ß der gelenk ten Räder 10 beispielsweise aber auch durch einen Rotorpositionssensor im Lenksteller 9 bestimmt werden. According to the embodiment shown in FIG. 1, the position of the steered wheels 10 is detected by a position sensor 15 on the rack 18. This corresponds most closely to the driver's usual steering feel. Alternatively, the wheel position β of the articulated wheels 10 can also be determined, for example, by a rotor position sensor in the steering actuator 9.
Fig. 2 und 3 veranschaulichen die Radstellung der gelenkten Räder in Form des Radlenkwin kels ß im Vergleich zur Handhabestellung in Form des Lenkradlenkwinkels a. Bei einem Ver drehen des Lenkrads 3 um den Lenkradlenkwinkel a bewirkt die Steuereinrichtung 7 eine Verschiebung der Zahnstange 18 um eine Wegstrecke dX, die einer Auslenkung der Räder 10 auf den Radlenkwinkel ß entspricht. Wie in Fig. 3 dargestellt wird der Lenkradwinkel a durch einen Handhabesensor 19 erfasst. Der Motor M des Lenkstellers 9 wird solange akti-
viert bis der Positionssensor 15 eine Verschiebung der Zahnstange 18 um eine Wegstrecke dX registriert hat, die dem Radlenkwinkel ß entspricht. Fig. 2 and 3 illustrate the wheel position of the steered wheels in the form of Radlenkwin angle ß compared to the handling position in the form of the steering wheel steering angle a. When the steering wheel 3 is turned by the steering wheel steering angle α, the control device 7 shifts the rack 18 by a distance dX, which corresponds to a deflection of the wheels 10 to the wheel steering angle β. As shown in FIG. 3, the steering wheel angle α is detected by a handle sensor 19. The motor M of the steering actuator 9 is active as long as fourth until the position sensor 15 has registered a displacement of the rack 18 by a distance dX which corresponds to the wheel steering angle β.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, das mittels des in den Fig.The method according to the invention is described below, which is carried out using the method shown in FIGS.
1 bis 3 dargestellten Lenksystems ausgeführt werden kann. 1 to 3 shown steering system can be performed.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, weist das Lenksystem 1 für Kraftfahrzeuge eine elektro nische Steuereinrichtung 7 zur Ansteuerung des auf die gelenkten Räder 10 wirkenden Lenkstellers 9 mittels eines Stellsignals auf, um die gelenkten Räder 10 gemäß einer wähl baren Zuordnungsfunktion in Abhängigkeit von der an der Lenkhandhabe 3 aufgebrachten Handhabestellung a zu verschwenken. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt: As already stated above, the steering system 1 for motor vehicles has an electronic control device 7 for controlling the steering actuator 9 acting on the steered wheels 10 by means of an actuating signal in order to adjust the steered wheels 10 according to a selectable assignment function depending on the steering handle 3 to pivot applied handling position a. According to the method according to the invention, the following method steps are performed:
a) Erfassen der Handhabestellung a und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhand habe 3, a) Detecting the handle position a and a steering speed of the steering hand have 3,
b) Erfassen einer Radstellung ß der gelenkten Räder 10, b) detecting a wheel position ß of the steered wheels 10,
c) Bestimmen einer Stellungsabweichung A zwischen der Handhabestellung a und der Radstellung ß unter Berücksichtigung der Zuordnungsfunktion, wobei im Beispiel vorgesehen ist, die Stellungsabweichung zu tolerieren, solange eine vorgebbare Mindestfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und eine vorgebba- re Mindestlenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 3 nicht überschritten werden, d) wenn die Mindestlenkgeschwindigkeit und/oder die Mindestfahrgeschwindigkeit überschritten wird, Anpassen der Radstellung ß durch Beaufschlagen des Stellsi gnals für den Lenksteller 9 mit einem Korrektursignal, das die Stellungsabwei chung A mit einer vorgebbaren Korrekturfunktion oder Korrekturgeschwindigkeit reduziert. c) Determining a positional deviation A between the handle position a and the wheel position ß taking into account the assignment function, the example providing for the positional deviation to be tolerated as long as a predefinable minimum driving speed of the vehicle and a predefinable minimum steering speed of the steering handle 3 are not exceeded, i.e. ) if the minimum steering speed and / or the minimum driving speed is exceeded, adjust the wheel position ß by applying the Stellsi signal for the steering actuator 9 with a correction signal that reduces the position deviation A with a predefinable correction function or correction speed.
Die Schritte a) und b) können dabei auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Steps a) and b) can also be carried out in reverse order.
Zur Erfassung der Stellungsabweichung A wird bevorzugt die Handhabestellung a zunächst gemäß der gewählten Zuordnungsfunktion in eine Soll-Radstellung g umgerechnet und die Stellungsabweichung A dann als Differenz zwischen Soll-Radstellung g und Radstellung ß bestimmt (vgl. Fig. 4). Alternativ kann aber auch aus der Radstellung ß zunächst eine Soll- Handhabestellung berechnet werden. In diesem Fall ergibt sich die Stellungsabweichung A als Differenz aus Soll-Handhabestellung und Handhabestellung a. To detect the positional deviation A, the handling position a is preferably first converted into a target wheel position g according to the selected assignment function and the positional deviation A is then determined as the difference between the target wheel position g and wheel position β (see Fig. 4). Alternatively, however, a nominal handling position can first be calculated from the wheel position β. In this case, the positional deviation A results as the difference between the target handling position and handling position a.
Vorzugsweise wird die vorzugebende Korrekturfunktion bzw. Korrekturgeschwindigkeit mit tels unterschiedlicher Berechnungsvorschriften bestimmt, abhängig davon, ob die Lenkge schwindigkeit größer als die vorgegebene Mindestlenkgeschwindigkeit ist oder nicht.
Bei einer Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit kann die Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linearen, monoton steigenden Zusammenhang abhängig von der Lenkgeschwindigkeit vorgegeben werden. The correction function or correction speed to be specified is preferably determined by means of different calculation rules, depending on whether or not the steering speed is greater than the predetermined minimum steering speed. With a steering speed above the specified minimum steering speed, the correction speed can be specified in accordance with a linear or non-linear, monotonically increasing relationship as a function of the steering speed.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann bei einer Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgegebe nen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linearen, monoton fallenden Zusammenhang abhängig von der Fahrgeschwindigkeit vorgegeben werden. Insbesondere kann die Korrekturgeschwindigkeit sich aus der Multipli kation eines von der Lenkgeschwindigkeit und eines von der Fahrgeschwindigkeit abhängi gen Geschwindigkeitsanteils berechnen. Dadurch wird eine Resynchronisierung von Lenk handhabe und gelenkten Rädern auf Grundlage der Fahrgeschwindigkeit und der Lenkeinga be erzielt, die schnell und sicher unter Aufrechterhaltung der Lenkbarkeit des Fahrzeugs er folgt. As an alternative or in addition to this, if the steering speed is above the specified minimum steering speed, the correction speed can be specified in accordance with a linear or non-linear, monotonically decreasing relationship as a function of the driving speed. In particular, the correction speed can be calculated from the multiplication of one of the steering speed and one of the driving speed dependent speed component. As a result, a resynchronization of the steering handle and steered wheels on the basis of the driving speed and the Lenkeinga be achieved, which he follows quickly and safely while maintaining the steerability of the vehicle.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturgeschwindigkeit auf 50%, bevorzugt auf 30% und besonders bevorzugt auf 15% der durch das Stellsignal bewirk ten Stellgeschwindigkeit begrenzt. Dadurch, dass der Lenkeingriff auf einen Bruchteil der vom Fahrer selbst beabsichtigten Lenkbewegung begrenzt wird, ist sichergestellt, dass der Lenkeingriff vom Fahrer nicht als störend empfunden und in vielen Fällen sogar unbemerkt bleibt. In a preferred embodiment of the invention, at a steering speed above the predetermined minimum steering speed, the correction speed is limited to 50%, preferably to 30% and particularly preferably to 15% of the actuating speed caused by the actuating signal. The fact that the steering intervention is limited to a fraction of the steering movement intended by the driver himself ensures that the driver does not perceive the steering intervention as disruptive and in many cases even goes unnoticed.
Die Korrekturgeschwindigkeit wird vorzugsweise mit einem positiven oder entsprechend ei nem negativen Vorzeichen relativ zu der erfassten Lenkgeschwindigkeit vorgegeben, abhän gig davon, ob die Lenkgeschwindigkeit in Richtung einer Vergrößerung oder entsprechend einer Verkleinerung der Stellungsabweichung A wirkt. Dadurch kann die Stellungsabwei chung A bei Lenkeingaben in beiden Drehrichtungen effektiv verringert werden, indem die Zahnstange entweder schneller oder langsamer bewegt wird als es der erfassten Lenkge schwindigkeit entspricht. Wenn die Korrekturgeschwindigkeit zusätzlich auf einen Bruchteil der vom Stellsignal bewirkten Stellgeschwindigkeit begrenzt wird, kann sichergestellt wer den, dass der Lenkeingriff zum Ausgleich der Stellungsabweichung A zu keinem Verstellen der gelenkten Räder entgegen der vom Fahrer beabsichtigten Lenkrichtung führt. The correction speed is preferably specified with a positive or correspondingly negative sign relative to the detected steering speed, depending on whether the steering speed acts in the direction of increasing or decreasing the position deviation A. As a result, the position deviation A for steering inputs can be effectively reduced in both directions of rotation by moving the rack either faster or slower than corresponds to the detected Lenkge speed. If the correction speed is also limited to a fraction of the actuating speed caused by the actuating signal, it can be ensured that the steering intervention to compensate for the positional deviation A does not lead to any adjustment of the steered wheels against the steering direction intended by the driver.
Weiterhin kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Korrekturgeschwindigkeit bei Lenkge schwindigkeiten kleiner oder gleich der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit einen fes ten, vorgebbaren Wert annimmt. Insbesondere ist in diesem Fall ein schneller Ausgleich der Stellungsabweichung wünschenswert. Der vorgebbare Wert für die Korrekturgeschwindigkeit des Radlenkwinkels wird daher vorzugsweise im Bereich von 5 Winkelgrad pro Sekunde bis
10 Winkelgrad pro Sekunde gewählt. Der vorgebbare Wert für die Korrekturgeschwindigkeit kann auch auf Basis einer Adaptionszeit bestimmt werden, innerhalb derer die Stellungsab weichung auszugleichen ist. Die Adaptionszeit wird vorzugsweise im Bereich von 0-30 Se kunden, besonders bevorzugt im Bereich von 0-10 Sekunden gewählt. Furthermore, it can preferably be provided that the correction speed assumes a fixed, predeterminable value for steering speeds less than or equal to the predetermined minimum steering speed. In this case, in particular, a quick compensation of the positional deviation is desirable. The predeterminable value for the correction speed of the wheel steering angle is therefore preferably in the range from 5 degrees per second to 10 degrees per second selected. The specifiable value for the correction speed can also be determined on the basis of an adaptation time within which the position deviation is to be compensated. The adaptation time is preferably selected in the range from 0-30 seconds, particularly preferably in the range from 0-10 seconds.
Die Mindestfahrgeschwindigkeit wird vorzugsweise im Bereich von 0-6 km/h gewählt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Mindestfahrgeschwindigkeit als die kleins te von dem Fahrgeschwindigkeitssensor detektierbare Geschwindigkeit gewählt. Der Aus gleich der Stellungsabweichung erfolgt dann sobald eine Bewegung des Fahrzeugs detek- tiert wird. The minimum travel speed is preferably selected in the range of 0-6 km / h. In a particularly preferred embodiment, the minimum travel speed is selected as the smallest speed that can be detected by the travel speed sensor. The position deviation is compensated for as soon as a movement of the vehicle is detected.
Die Mindestlenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 3 ist vorzugsweise im Bereich von 0-5 Winkelgrad pro Sekunde, bevorzugt im Bereich von 0-1 Winkelgrad pro Sekunde gewählt. Es ist jedoch denkbar und möglich die Mindestlenkgeschwindigkeit auf 0 Wnkelgrad pro Sekun de festzulegen. The minimum steering speed of the steering handle 3 is preferably selected in the range of 0-5 angular degrees per second, preferably in the range of 0-1 angular degrees per second. However, it is conceivable and possible to set the minimum steering speed to 0 degrees per second.
Das Anpassen der Radstellung ß wird vorzugsweise beendet, wenn die Stellungsabwei chung A einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Vorzugsweise werden die Ver fahrensschritte a) bis e) zyklisch wiederholt, um eine kontinuierliche Überwachung und Rück führung der Stellungsabweichung A zu erreichen. The adjustment of the wheel position β is preferably ended when the position deviation A falls below a predetermined threshold value. The method steps a) to e) are preferably repeated cyclically in order to achieve continuous monitoring and feedback of the position deviation A.
In Fig. 4 ist die Wrkung des Verfahrens zur Verringerung der Stellungsabweichung A im Zeitverlauf dargestellt. Die Stellungsabweichung A ergibt sich in diesem Fall aus der Diffe renz des Soll-Radwinkels g und des Radwinkels ß. Eine zum Zeitpunkt tO festgestellte Stel lungsabweichung A wird zunächst toleriert, um ungewollte, irritierende Lenkeingriffe zu ver meiden. Während des Zeitraums des Tolerierens kann der Wert der Stellungsabweichung A zyklisch neu erfasst und berechnet werden. Ab dem Zeitpunkt t1 , in dem die Lenkgeschwin digkeit die Mindestlenkgeschwindigkeit überschreitet, wird begonnen die Stellungsabwei chung auszugleichen. Zunächst bestimmt die Steuereinrichtung 7 dazu gemäß der gewähl ten Zuordnungsfunktion ein Steuersignal, um eine der an der Lenkhandhabe erfassten Lenk bewegung entsprechende Verstellung der Zahnstange 8 anzuweisen. Der Ausgleich der Stellungsabweichung erfolgt dadurch, dass das Steuersignal mit einem Korrektursignal be aufschlagt wird, das die Zahnstange 18 sich entweder langsamer oder schneller als es der Lenkgeschwindigkeit entspricht, bewegen lässt, um die Stellungsabweichung A zu reduzie ren. We aus Fig. 4 ersichtlich kann die Korrekturgeschwindigkeit in einem monoton steigen den Zusammenhang zur Lenkgeschwindigkeit stehen, wodurch sich die Stellungsabwei chung im Intervall [t2, t3] (schnelle Lenkbewegung) wesentlich stärker reduziert als im Inter-
vall [t3, t4] oder [t4, t5] (langsamere Lenkbewegung). Zum Zeitpunkt t5 ist die Stellungsab weichung vollständig ausgeglichen. 4 shows the effect of the method for reducing the positional deviation A over time. The positional deviation A results in this case from the difference between the target wheel angle g and the wheel angle β. A positional deviation A determined at time t0 is initially tolerated in order to avoid unwanted, irritating steering interventions. During the tolerance period, the value of the position deviation A can be recalculated and recalculated cyclically. From the point in time t1, at which the steering speed exceeds the minimum steering speed, the position deviation begins to be compensated. First, the control device 7 determines a control signal according to the selected assignment function in order to instruct an adjustment of the rack 8 corresponding to the steering movement detected on the steering handle. The position deviation is compensated for by applying a correction signal to the control signal, which can move the rack 18 either slower or faster than the steering speed, in order to reduce the position deviation A. We can see from FIG the correction speed in a monotonous increase the relationship to the steering speed, whereby the positional deviation in the interval [t2, t3] (fast steering movement) is reduced significantly more than in the inter- vall [t3, t4] or [t4, t5] (slower steering movement). At time t5, the position deviation is completely compensated.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Lenkhandhabe 3 während des Schritts des Anpassens von dem Feedback-Aktuator 4 des Lenksystems 1 mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, das auf eine zusätzliche Reduzierung der Stel lungsabweichung A durch Anpassung der Handhabestellung a hinwirkt.
According to a further preferred embodiment of the invention, the steering handle 3 is acted upon by the feedback actuator 4 of the steering system 1 with a torque during the step of adapting, which works towards an additional reduction of the position deviation A by adapting the handle position a.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Lenksystem 1 steering system
2 Lenkwelle 2 steering shaft
3 Lenkhandhabe 3 steering handle
4 Feedback-Aktuator 4 feedback actuator
5 Fahrbahn 5 lane
6 Signalleitung 6 signal line
7 Steuereinheit 7 control unit
8 Signalleitung 8 signal line
9 Lenksteller 9 steering actuators
10 Räder 10 wheels
11 Lenkgetriebe 11 steering gear
12 Spurstangen 12 tie rods
13 Signalleitung 13 signal line
14 Geschwindigkeitssensor 14 speed sensor
15 Positionssensor15 position sensor
16 Signalleitung 16 signal line
17 Signalleitung 17 signal line
18 Zahnstange 18 rack
19 Handhabesensor 19 handling sensor
a Handhabestellung ß Radstellung a handling position ß wheel position
g Soll-Radstellung dX Wegstrecke g Target wheel position dX Distance
M Motor
M engine
Claims
1. Verfahren zur Steuerung eines Lenksystems (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer elek tronischen Steuereinrichtung (7) zur Ansteuerung eines auf gelenkte Räder (10) wir kenden Lenkstellers (9) mittels eines Stellsignals, um die gelenkten Räder (10) ge mäß einer wählbaren Zuordnungsfunktion in Abhängigkeit einer an einer Lenkhand habe (3) aufgebrachten Handhabestellung (a) zu verschwenken, wobei das Verfah ren die folgenden Schritte umfasst 1. A method for controlling a steering system (1) for a motor vehicle with an electronic control device (7) for controlling a steered wheels (10) we kenden steering actuator (9) by means of a control signal to the steered wheels (10) according to a selectable assignment function depending on a handle position (a) applied to a steering hand (3), the method comprising the following steps
a) Erfassen der Handhabestellung (a) und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenk handhabe (3), a) Detecting the handle position (a) and a steering speed of the steering handle (3),
b) Erfassen einer Radstellung (ß) der gelenkten Räder (10), b) detecting a wheel position (ß) of the steered wheels (10),
c) Bestimmen einer Stellungsabweichung (A) zwischen der Handhabestellung (a) und der Radstellung (ß) unter Berücksichtigung der Zuordnungsfunktion, d) wenn eine vorgebbare Mindestlenkgeschwindigkeit und/oder eine vorgebbare Mindestfahrgeschwindigkeit überschritten wird, Anpassen der Radstellung (ß) durch Beaufschlagen des Stellsignals für den Lenksteller (9) mit einem Korrektur signal, das die Stellungsabweichung (A) mit einer vorgebbaren Korrekturfunktion reduziert. c) Determination of a positional deviation (A) between the handling position (a) and the wheel position (ß) taking into account the allocation function, d) If a predefinable minimum steering speed and / or a predefinable minimum driving speed is exceeded, the wheel position (ß) is adjusted by applying the actuating signal for the steering actuator (9) with a correction signal that reduces the position deviation (A) with a predefinable correction function.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass abhängig davon, ob die Lenkgeschwindigkeit größer als die vorgegebene Mindestlenkgeschwindigkeit ist oder nicht, die vorzugebende Korrekturfunktion mittels unterschiedlicher Berechnungsvor schriften bestimmt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that, depending on whether the steering speed is greater than the predetermined minimum steering speed or not, the correction function to be specified is determined by means of different calculation rules.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Lenk geschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrek turfunktion als eine Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linea ren, monoton steigenden Zusammenhang abhängig von der Lenkgeschwindigkeit vorgegeben wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at a steering speed above the predetermined minimum steering speed, the correction function is specified as a correction speed according to a linear or non-linear Ren, monotonously increasing relationship depending on the steering speed.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei ei ner Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturfunktion als eine Korrekturgeschwindigkeit gemäß einem linearen oder nicht-linearen, monoton fallenden Zusammenhang abhängig von der Fahrgeschwin digkeit vorgegeben wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at egg ner steering speed above the predetermined minimum steering speed, the correction function is specified as a correction speed according to a linear or non-linear, monotonically decreasing relationship depending on the Fahrgeschwin speed.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfunktion als eine Korrekturgeschwindigkeit sich aus der Multiplikation eines
von der Lenkgeschwindigkeit und eines von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Ge schwindigkeitsanteils berechnet. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the correction function as a correction speed results from the multiplication of a calculated from the steering speed and a speed component dependent on the driving speed.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei ei ner Lenkgeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit die Korrekturfunktion durch eine Korrekturgeschwindigkeit ausgebildet ist, die auf 50%, bevorzugt auf 30% und besonders bevorzugt auf 15% einer durch das Stellsignal be wirkten Stellgeschwindigkeit begrenzt wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at egg ner steering speed above the predetermined minimum steering speed, the correction function is formed by a correction speed that is 50%, preferably 30% and particularly preferably 15% of the control signal be effected actuating speed is limited.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfunktion mit einem positiven oder entsprechend einem negativen Vorzeichen relativ zu der erfassten Lenkgeschwindigkeit vorgegeben wird, abhängig davon, ob die Lenkgeschwindigkeit in Richtung einer Vergrößerung oder entsprechend einer Verkleinerung der Stellungsabweichung (A) wirkt. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the correction function is specified with a positive or correspondingly a negative sign relative to the detected steering speed, depending on whether the steering speed is in the direction of an increase or a corresponding decrease in the position deviation ( A) works.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfunktion bei Lenkgeschwindigkeiten kleiner oder gleich der vorgegebenen Mindestlenkgeschwindigkeit einen festen, vorgebbaren Wert annimmt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the correction function assumes a fixed, predeterminable value at steering speeds less than or equal to the predetermined minimum steering speed.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestfahrgeschwindigkeit im Bereich von 0-6 km/h gewählt ist. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the minimum travel speed is selected in the range of 0-6 km / h.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestlenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 3 im Bereich von 0-5 Winkelgrad/Se kunde gewählt ist. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the minimum steering speed of the steering handle 3 is selected in the range of 0-5 angular degrees / second.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Radstellung (ß) beendet wird, wenn die Stellungsabweichung (A) einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the adjustment of the wheel position (ß) is ended when the position deviation (A) falls below a predetermined threshold value.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkhandhabe (3) während des Schritts des Anpassens von einem Feedback-Aktua tor (4) des Lenksystems (1) mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, das auf eine zusätzliche Reduzierung der Stellungsabweichung (A) durch Anpassung der Handha bestellung (a) hinwirkt. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the steering handle (3) during the step of adapting from a feedback actuator (4) of the steering system (1) is acted upon with a torque which is an additional reduction the position deviation (A) by adjusting the handle order (a).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (1) ein Steer-by-Wire-Lenksystem ist.
13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the steering system (1) is a steer-by-wire steering system.
14. Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend 14. Steering system (1) for a motor vehicle comprising
- eine Lenkhandhabe (3) mit mindestens einem Handhabesensor (19) zur Erfassung einer Handhabestellung (a) und einer Lenkgeschwindigkeit der Lenkhandhabe (3), - a steering handle (3) with at least one handle sensor (19) for detecting a handle position (a) and a steering speed of the steering handle (3),
- einen auf gelenkte Räder (10) wirkenden, elektronisch geregelten Lenksteller (9) zur Verschwenkung der gelenkten Räder (10), - An electronically controlled steering actuator (9) acting on steered wheels (10) for pivoting the steered wheels (10),
- einen Positionssensor (15) zur Erfassung einer Radstellung (ß) der gelenkten Rä der (10), - A position sensor (15) for detecting a wheel position (ß) of the steered wheels (10),
- einen Geschwindigkeitssensor (14) zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, - A speed sensor (14) for determining the driving speed of the motor vehicle,
- eine mit dem Handhabesensor (19), dem Positionssensor (15), dem Geschwindig keitssensor (14) und dem Lenksteller (9) verbundene elektronische Steuereinrich tung (7) zur Ansteuerung des Lenkstellers (9) in Abhängigkeit der von dem Hand habesensor (19) erfassten Handhabestellung (a) und der Lenkgeschwindigkeit, der von dem Positionssensor (15) erfassten Radstellung (ß) und der von dem Ge schwindigkeitssensor (14) erfassten Fahrgeschwindigkeit, - An electronic control device (7) connected to the handle sensor (19), the position sensor (15), the speed sensor (14) and the steering actuator (9) for controlling the steering actuator (9) as a function of the handle sensor (19 ) detected handling position (a) and the steering speed, the wheel position (ß) detected by the position sensor (15) and the driving speed detected by the speed sensor (14),
dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (1) dazu eingerichtet ist, ein Ver fahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen. characterized in that the steering system (1) is set up to carry out a method according to one of claims 1 to 13.
15. Lenksystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (1) ein Steer-by-Wire-Lenksystem ist.
15. Steering system according to claim 14, characterized in that the steering system (1) is a steer-by-wire steering system.
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