BE1032089B1

BE1032089B1 - Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs und Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: BE1032089B1
Application number: BE20235885A
Authority: BE
Inventors: Robin Malsam; Carlo Mario Miano; Kristof Polmans; Leonard Lapis
Original assignee: Thyssenkrupp Presta Ag; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2023-10-25
Filing date: 2023-10-25
Publication date: 2025-05-26
Also published as: BE1032089B9; BE1032089A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs (1), welches ein Steer-by-Wire-Lenksystem (2) aufweist, bei dem im Normalbetrieb mindestens ein elektromotorischer Lenkaktuator (41) angesteuert wird zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mindestens eines damit wirkverbundenen lenkbaren Rads (5), und bei dem im Falle einer Störung des Normalbetriebs ein Redundanzbetrieb aktiviert wird, in dem mindestens ein auf ein Rad (5) wirkendes Radmoment gesteuert wird zur Erzeugung einer Lenkbewegung des Fahrzeugs (1). Um eine effizientere Nutzung alternativer Lenkmethoden im Redundanzbetrieb zu ermöglichen, schlägt die Erfindung vor, dass bei der Aktivierung des Redundanzbetriebs das Fahrwerk (6) mindestens eines lenkbaren Rads (5) in eine Rückfallposition verstellt wird.

Description

Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs und Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs, welches ein Steer-by-

Wire-Lenksystem aufweist, bei dem im Normalbetrieb mindestens ein elektromotorischer

Lenkaktuator angesteuert wird zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mindestens eines damit wirkverbundenen lenkbaren Rads, und bei dem im Falle einer Störung des Normalbetriebs ein

Redundanzbetrieb aktiviert wird, in dem mindestens ein auf ein Rad wirkendes Radmoment ge- steuert wird zur Erzeugung einer Lenkbewegung des Fahrzeugs.

Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs, welches ein

Steer-by-Wire-Lenksystem aufweist, bei dem im Normalbetrieb mindestens ein elektromotori- scher Lenkaktuator angesteuert wird zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mindestens eines damit wirkverbundenen lenkbaren Rads, bei dem in Abhängigkeit von einer Betriebssituation des Fahrzeugs ein Sonderbetriebsmodus aktiviert wird.

Bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem werden Lenkbefehle über manuelle Lenkeingabemittel er- fasst und in elektrische Steuersignale zur Ansteuerung eines oder mehrerer elektromotorischer

Lenkaktuatoren umgesetzt, die mit lenkbaren Rädern des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt sind und einen Lenkeinschlag erzeugen können. Zusätzlich oder alternativ können die Lenkak- tuatoren im autonomen Fahrbetrieb über automatisch generierte oder extern zugeführte Daten elektrisch angesteuert werden.

Es ist bekannt, bei einer Störung des Normalbetriebs der Lenkung, beispielsweise beim Ausfall eines Lenkaktuators, einen Redundanzbetrieb zu aktivieren, der auch als Not- oder Rückfallmo- dus bezeichnet wird. Dabei wird eine auf das Fahrzeug wirkende Quer- bzw. Lenkkraft dadurch erzeugt, dass ein mindestens auf ein Rad wirkendes Radmoment gezielt gesteuert wird. Als derartige alternative Lenkmethode ist beispielsweise Torque-Vectoring bekannt, bei dem das

Antriebsmoment eines oder mehrerer Räder relativ zu den übrigen Rädern erhöht und/oder re- duziert wird, oder Steer-by-Brake, bei dem ein Bremsmoment in ein oder mehrere Räder einge- bracht wird. Dadurch wird zwischen Rad und Fahrbahn eine Reibkraft erzeugt, die eine Quer- kraft und damit einen Lenkanschlag der lenkbaren Räder bewirkt.

Durch die Aktivierung des Redundanzbetriebs kann eine Störung des Normalbetriebs wirksam kompensiert werden, wodurch das Sicherheitsniveau erhöht wird. Die Effizienz der alternativen

Lenkmethoden ist jedoch maßgeblich von den Fahrwerksparametern des Fahrzeugs abhängig.

Diese sind üblicherweise im Hinblick auf das Fahr- und Lenkverhalten im Normalbetrieb opti- miert, insbesondere im Hinblick auf die geforderten Fahr- und Betriebseigenschaften. Zur An- passung an unterschiedliche Fahrsituationen und Komfortanforderungen ist es bekannt, das

Fahrwerk verstellbar zu gestalten, so dass mit der Fahrwerksgeometrie, der Dämpfung und/oder der Federung korrelierte Fahrwerksparameter eingestellt werden können. Dadurch, dass die Einstellungen des Fahrwerks ebenfalls im Hinblick auf den Normalbetrieb optimiert sind, kann nicht die volle Effizienz alternativer Lenkverfahren ausgeschöpft werden.

Es ist weiterhin bekannt, dass in einer vom Normalbetrieb abweichenden Betriebssituation des

Fahrzeugs, ein Sonderbetriebsmodus aktiviert werden kann, der eine effizientere Nutzung der

Lenkung ermöglicht.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der CN 115 817 630 A beschrie- ben. Die darin vorgeschlagenen alternativen Lenkverfahren können sich jedoch in nachteiliger

Weise gegenseitig negativ beeinflussen. In der CN 114 834 465 A und CN 106 467 038 A sind gattungsgemäße Verfahren offenbart.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Er- findung, eine effizientere Nutzung alternativer Lenkmethoden im Redundanzbetrieb oder im

Sonderbetriebsmodus zu ermöglichen.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des An- spruchs 1 und das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einem Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs, welches ein Steer-by-Wire-Lenksystem aufweist, bei dem im Normalbetrieb mindestens ein elektromotorischer Lenkaktuator angesteu- ert wird zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mindestens eines damit wirkverbundenen lenkba- ren Rads, und bei dem im Falle einer Störung des Normalbetriebs ein Redundanzbetrieb akti-

viert wird, in dem mindestens ein auf ein Rad wirkendes Radmoment gesteuert wird zur Erzeu- gung einer Lenkbewegung des Fahrzeugs, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei der Akti- vierung des Redundanzbetriebs das Fahrwerk mindestens eines lenkbaren Rads in eine Rück- fallposition verstellt wird, wobei das Fahrwerk in der Rückfallposition in einen Endanschlag ge- bracht wird.

Bei erfindungsgemäß en Verfahren wird das Fahrwerk beim Übergang vom Normalbetrieb in den Redundanzbetrieb, beispielsweise bei einem Ausfall eines Lenkaktuators oder einer ande- ren Störung des Lenksystems, derart verstellt, dass die Fahrwerksparameter im Hinblick auf eine alternative Lenkmethode, die ohne die Ansteuerung der Lenkaktuatoren auskommt, opti- miert werden. Diese definierte Fahrwerkseinstellung bildet die erfindungsgemäße Rückfallposi- tion.

Die Rückfallposition kann im Redundanzbetrieb unabhängig von einer Fahrwerkseinstellung im normalen Fahrbetrieb, einer sogenannten Betriebs- oder Normalposition, vorgegeben werden.

Dadurch kann der Vorteil realisiert werden, dass die im Redundanzbetrieb aktivierte alternative

Lenkmethode mittels der Steuerung eines in mindestens ein Rad eingebrachten, von mindes- tens einem der übrigen Räder des Fahrzeugs abweichenden Radmoment, mit einer für diese

Lenkmethode optimierten Fahrwerkseinstellung betrieben werden kann. Entsprechend wird die

Effizienz der Lenkung im Redundanzbetrieb erhöht, und die Fahrsicherheit wird gesteigert.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fahrwerk in der Rückfallposition in einen Endan- schlag gebracht wird. Der Endanschlag kann beispielweise dadurch realisiert sein, dass das

Fahrwerk im Endanschlag maximal eingefahren, bzw. eingefedert ist. Dabei ist das Feder-

Dämpfungselement maximal zusammengefahren, d.h. gestaucht wird. Bei gängigen Geomet- rien der Radaufhängung kann im Endanschlag der bauartbedingt größtmögliche Lenkrollradius und der kleinstmögliche Nachlauf realisiert sein. Bei einem semi-aktiven Fahrwerk kann der

Endanschlag durch eine Reduzierung der Dämpfungswirkung einfach durch die Wirkung der

Schwerkraft eingestellt werden. Bei einem aktiven Fahrwerk kann der Endanschlag durch eine aktive Begrenzung des Federwegs und/oder eine aktive Reduzierung der Dämpfungswirkung eingestellt werden.

Es ist möglich, dass der Endanschlag passiv eingestellt wird. Dies kann wie vorangehen be- schrieben beispielsweise allein durch die auf das Fahrzeug wirkende Schwerkraft erfolgen,

ohne aktive Energiezufuhr in das Feder-Dämpfungselement, beispielsweise durch einfache Ab- schaltung der Dämpfung. Dadurch wird das Feder-Dämpfungselement bis zum Anschlag maxi- mal zusammengedrückt.

Bevorzugt können der oder die Lenkaktuatoren im Redundanzbetrieb deaktiviert werden, so dass die bei einem alternative Lenkverfahren durch die zwischen dem lenkbaren Rad und der

Fahrbahn wirkende Reibungskraft einen Lenkeinschlag der lenkbaren Räder erzeugen kann.

Es ist möglich, dass das Fahrwerk semi-aktiv oder aktiv gesteuert wird. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert ein verstellbares Fahrwerk des Fahrzeugs, bei dem die Betriebseigenschaften mindestens eines Feder-Dämpfungselements einer Radaufhängung verstellbar sind, konkret die Feder- und/oder Dämpfungsparameter. Das Fahrwerk kann semi- aktiv oder aktiv ausgestaltet sein. Bei einem semi-aktiven Fahrwerk kann die Dämpferrate ver- stellt und an die Fahrsituation und die gewünschte Fahrzeugcharakteristik angepasst werden, wobei keine äußere Energie zugeführt wird. Ein aktives Fahrwerk ermöglich eine aktive Einstel- lung der Dämpfer- und/oder Federcharakteristik, wobei zur Regelung aktiv Energie zugeführt werden kann, beispielsweise zur Änderung der Federkraft, einer Niveauregelung oder derglei- chen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei einem semi-aktiven Fahrwerk beispielsweise dadurch realisiert werden, dass das Rad durch eine reduzierte Dämpfung unter dem Einfluss der auf das Fahrzeug wirkenden Schwerkraft bis in eine definierte Rückfallposition bewegt wird, beispielsweise in eine maximal eingefederte Endposition. Bei einem aktiven Fahrwerk können bevorzugt Feder- und Dämpfungsparameter, oder zumindest Federparameter definiert vorgege- ben werden, um das Fahrwerk innerhalb des möglichen Verstellbereichs der Radaufhängung in eine Rückfallposition zu verstellen, welche für die eingesetzte alternative Lenkmethode optimal geeignet ist. Die definierte Einstellung des Fahrwerks bei der Aktivierung des Redundanzbe- triebs ermöglicht bei einem Fahrzeug mit einem verstellbaren Fahrwerk einen optimierten Re- dundanzbetrieb mit erhöhter Effizienz und Sicherheit mit geringem Aufwand.

Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass im Redundanzbetrieb auf mindestens ein Rad ein er- höhtes oder reduziertes Antriebsmoment oder Bremsmoment ausgeübt wird. Beim sogenann- ten Torque-Vectoring wird das Antriebsmoment eines Teils der Räder des Fahrzeugs kontrol- liert verändert, beispielsweise bei einem oder mehreren Rädern auf einer äußeren Spur des

Fahrzeugs erhöht. Dadurch kann relativ zur Fahrbahn eine zur anderen, inneren Spur gerich- tete Querkraft erzeugt werden, so dass ein Lenkeinschlag auf die innere Spur zu erzeugt wird.

Beim Steer-by-Brake wird ein Teil der Räder durch ein Bremsmoment kontrolliert abgebremst, und dadurch beispielsweise bei einem oder mehreren Rädern auf einer inneren Spur des Fahr-

zeugs erhöht. Dadurch kann relativ zur Fahrbahn eine zu dieser inneren Spur gerichtete Quer- kraft erzeugt werden, so dass ein Lenkeinschlag auf die innere Spur zu erzeugt wird. Die ge- nannten Lenkmethoden können auch kombiniert werden. In jedem Fall kann durch die erfin- dungsgemäße Optimierung der Effizienz eine hinreichend große Lenkkraft erzeugt werden, um 5 einen Ausfall von Lenkaktuatoren sicher zu kompensieren.

Durch die genannten Verfahren können die Antriebs- und/oder Bremsmomente für ungelenkte

Räder und/oder für gelenkte Räder gesteuert werden.

Es kann vorgesehen sein, dass in der Rückfallposition ein definierter Lenkrollradius eingestellt wird. Dabei ist es bevorzugt möglich, dass in der Rückfallposition ein maximal großer Lenkroll- radius eingestellt wird. Ein möglichst großer Lenkrollradius ist für die Realisierung von Torque-

Vectoring und Steer-by-Brake besonders vorteilhaft. Entsprechend kann die Effizienz der alter- nativen Lenkmethoden in vorteilhafter Weise optimiert werden, vorzugsweise dadurch, dass der

Lenkrollradius für das gegebene Fahrwerk im Redundanzbetrieb größtmöglich eingestellt wird.

Es kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass in der Rückfallposition ein definierter

Nachlauf eingestellt wird. Dabei ist es bevorzugt möglich, dass in der Rückfallposition ein maxi- mal kleiner Nachlauf eingestellt wird. Dabei ist es bevorzugt möglich, dass in der Rückfallposi- tion ein maximal kleiner Nachlauf eingestellt wird. Ein möglichst kleiner Nachlauf, vorzugsweise von null, ist für die Realisierung von Torque-Vectoring und Steer-by-Brake besonders vorteil- haft. Entsprechend kann die Effizienz der alternativen Lenkmethoden in vorteilhafter Weise opti- miert werden, vorzugsweise dadurch, dass der Lenkrollradius für das gegebene Fahrwerk im

Redundanzbetrieb größtmöglich eingestellt wird.

Es ist vorteilhaft möglich, dass zur Aktivierung des Redundanzbetriebs die Betriebscharakteris- tik mindestens eines Feder-/Dämpfungselements verändert wird. Bei einem semi-aktiven Fahr- werk kann durch die Reduzierung der Dämpfungswirkung ein schnelles Erreichen der Rückfall- position durch die von außen auf das Rad wirkenden Kräfte erreicht werden, bevorzugt durch die auf das Fahrzeug wirkende Schwerkraft. Bei einem aktiven Fahrwerk können die Feder- und/oder Dämpfungswirkung derart vorgegeben werden, dass eine definierte Rückfallposition eingestellt wird, welche optimal Bedingungen für die Realisierung der alternativen Lenkmetho- den wie vorangehend beschrieben bietet.

Es kann vorteilhaft sein, dass das Fahrwerk für sämtliche Räder des Fahrzeugs in die Rückfall- position verstellt wird. Dabei können die Räder angetriebene und antriebslose, gelenkte und un- gelenkte Räder umfassen. Es ist alternativ möglich dass nur einzelne oder Teilgruppen von Rä- dern in die Rückfallposition gebracht werden, beispielsweise um die Reibkraft von nicht in die

Rückfallposition verstellten Rädern für Torque-Vectoring oder Steer-by-Brake zu optimieren.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Kraftfahrzeug, welches ein Steer-by-Wire-Lenksystem auf- weist, umfassend mindestens einen elektromotorischen Lenkaktuator, der in einem Normalbe- trieb ansteuerbar ist zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mindestens eines damit wirkverbun- denen lenkbaren Rads, und umfassend eine Antriebseinrichtung und eine Bremseinrichtung, die in einem Redundanzbetrieb ansteuerbar sind, um mindestens ein auf ein lenkbares Rad wir- kendes Radmoment zu erzeugen zur Erzeugung einer Lenkbewegung des Fahrzeugs, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das Fahrzeug ausgebildet ist zur Durchführung des vo- rangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das Fahrzeug weist in an sich bekannten Weise ein Steer-by-Wire-Lenksystem auf, welches eine Lenkeingabeeinrichtung zur Eingabe von manuellen Lenkbefehlen aufweist, beispielsweise eine Lenksäule oder dergleichen. Diese weist Sensoreinrichtungen auf, die zur Umsetzung ma- nueller Lenkbefehle in elektrische Steuersignale ausgebildet sind, beispielsweise Drehsensoren zur Erfassung von eingegebenen Lenkwinkeln und/oder Lenkmomenten. Die Sensoreinrichtun- gen sind an eine Steuereinheit angeschlossen, die ihrerseits mit mindestens einem mit einem oder mehreren lenkbaren Rädern zusammenwirkenden Lenkaktuator verbunden ist. Die Steuer- einheit übernimmt die Umsetzung der Lenkbefehle in elektrische Steuerbefehle zur Ansteue- rung des oder der Lenkaktuatoren. Weiterhin können externe Sensoren an die Steuereinheit an- geschlossen sein, um eine automatisierte Spurführung zu ermöglichen, und zusätzlich oder al- ternativ Datenempfangseirichtungen, beispielsweise Mobilfunkmodule oder dergleichen, um ei- nen autonomen Fahrbetrieb ohne manuellen Lenkeingriff zu realisieren.

Zur Realisierung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass ein verstellbares Fahrwerk vorgesehen ist, das an eine Steuereinheit des Steer-by-Wire-Lenksystems angeschlossen ist. Das Fahrwerk ist wie vorangehend für das erfindungsgemäße Verfahren von dem Steuergerät ansteuerbar.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das Steuergerät ausgebildet ist, um eine Störung des

Steer-by-Wire-Lenksystems erfassen zu können, beispielsweise den Ausfall eines Lenkaktua- tors. Wenn das Steuergerät eine derartige Störung detektiert, aktiviert es automatisiert den Re- dundanzbetrieb.

Das Fahrzeug ist weiterhin ausgebildet zur Ausführung einer alternativen Lenkmethode, die eine Lenkung unabhängig von der Funktion des oder der Lenkaktuatoren im Normalbetrieb er- möglicht. Hierzu ist beispielsweise eine Antriebseinrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, An- triebsmomente definiert auf einzelne oder Gruppen von Antriebsrädern zu verteilen, um Torque-

Vectoring zu realisieren. Alternativ oder zusätzlich kann eine Bremseinrichtung vorgesehen sein, die es ermöglicht Bremsmomente definiert auf einzelne oder Gruppen von Rädern zu ver- teilen, um Steer-by-Brake zu realisieren. Im Redundanzbetrieb aktiviert die Steuereinheit einen

Not- oder Rückfallmodus, in dem die Antriebs- und/oder Bremseinrichtungen angesteuert wer- den, um das Fahrzeug mittels der alternativen Lenkmethoden auf einer durch die manuellen und/oder automatisierten Lenkbefehle vorgegebenen Bahntrajektorie entlangbewegt wird.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs, welches ein

Steer-by-Wire-Lenksystem aufweist, bei dem im Normalbetrieb mindestens ein elektromotori- scher Lenkaktuator angesteuert wird zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mindestens eines damit wirkverbundenen lenkbaren Rads. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass abhän- gig von einer Fahrsituation ein Sonderbetriebsmodus aktiviert wird, bei der das Fahrwerk min- destens eines lenkbaren Rads in eine definierte Sonderbetriebsposition verstellt wird.

Eine vom Normalbetrieb abweichender Sonderbetrieb kann beispielsweise vorliegen, wenn wie vorangehend beschrieben eine Störung eines Lenkaktuators auftritt, und alternative Lenkmetho- den wie Torque-Vectoring und/oder Steer-by-Brake realisiert werden. In diesem Fall wird als

Sonderbetriebsmodus der Redundanzbetrieb aktiviert, in dem das Fahrwerk wie oben beschrie- ben in eine Rückfallposition verstellt wird, welche einer Sonderbetriebsposition entspricht.

Diese Rückfallposition kann vorsehen, dass ein definierter, bevorzugt maximal großer Lenkroll- radius eingestellt wird, und/oder ein definierter, bevorzugt maximal kleiner Nachlauf eingestellt wird.

Dieser Sonderbetriebsmodus kann in vorteilhaften Ausführungen des Verfahrens auch in ande- ren Sonderbetriebssituationen aktiviert werden. Beispielsweise kann in einem Parkbetrieb, wenn bei langsamer Geschwindigkeit relativ große Lenkbewegungen erforderlich sind, der

Lenkrollradius vergrößert werden, so dass die erforderliche Lenkkraft relativ gering ist. Eine an- dere Sonderbetriebssituation kann beim sogenannten W-split-braking realisiert sein, wenn die

Fahrbahnreibung für Räder verschiedener Spuren unterschiedlich ist. In diesem Fall ist es vor- teilhaft, den Lenkrollradius zu verkleinern.

Eine weitere Sonderbetriebssituation kann beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit realisiert sein. In diesem Fall kann zur Erhöhung des Komforts der Nachlauf vergrößert werden, wobei erhöhte Rückstellkräfte der Räder einen stabileren Geradeauslauf erzeugen.

Beschreibung der Zeichnungen

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,

Fig. 2 eine schematisch freigestellte Darstellung eines erfindungsgemäßen Steer-by-

Wire-Lenksystems,

Fig. 3a ,b schematische Darstellungen eines Fahrwerks im Normalbetrieb,

Fig. 4a, b das Fahrwerk gemäß Figur 3a, b im Redundanzbetrieb.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen verse- hen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Funktionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1. Es umfasst ein Lenksystem 2, welches als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet ist. Dieses weist als manuelles Lenkeingabemittel eine Lenksäule 3 auf, welche Sensoreinrichtungen 31 auf- weist, die manuelle Lenkeingaben von Lenkbefehlen, beispielsweise durch Drehung eines

Lenkrads 32, in elektrische Steuersignale umsetzt. Das Lenksystem 2 ist in einer schemati- schen Ansicht in Fig.2 gezeigt.

Die Sensoreinrichtungen 31 sind an eine elektrische Steuereinheit 4 angeschlossen.

An die Steuereinheit 4 sind elektromotorische Lenkaktuatoren 41 angeschlossen. Diese können beispielsweise als Zahnstangen-Lenkgetriebe ausgebildet sein, welche über Spurstangen 42 an

Achsschenkeln 43 lenkbarer Räder 5 angelenkt sind. Die Lenkaktuatoren 41 können von der

Steuereinheit 4 in Abhängigkeit von Lenkbefehlen angesteuert werden, um die Spurstangen 42 wie mit dem Doppelpfeil angedeutet zu bewegen, um einen Lenkeinschlag der Räder 5 zu er- zeugen.

Die Räder 5 sind auf einer Fahrbahn 7 abrollbar.

An die Steuereinheit 4 sind Antriebseinrichtungen angeschlossen, die im Beispiel elektrische

Motoren 44 von Einzelradantrieben aufweisen können. Dabei kann jeder elektrische Motor 44 ein von der Steuereinheit 4 gesteuertes Antriebsmoment als Radmoment auf ein Rad 5 abge- ben. Dadurch sind die Räder 5 einzeln um ihre Achsen 51 antreibbar, so dass durch definierte

Verteilung von Antriebsmomenten eine Lenkung per Torque-Vectoring ermöglicht wird.

Mit jedem der Räder 5 wirkt eine Bremseinrichtung 45 zusammen, die in der Darstellung rein schematisch zusammen mit jeweils einem Motor 44 eingezeichnet ist. Die Bremseinrichtung 45 ist ebenfalls durch die Steuereinheit 4 steuerbar. Sie kann eine mit dem Motor 44 realisierte elektromotorische Bremse oder Generatorbremse aufweisen, und bevorzugt zusätzlich eine mit einem Rad 5 verbundene mechanische Reibungsbremse, beispielsweise eine Scheibenbremse oder dergleichen. Dabei kann jede Bremseinrichtung 45 ein von der Steuereinheit 4 gesteuertes

Bremsmoment als Radmoment auf ein Rad 5 abgeben. Dadurch sind die Räder 5 einzeln kon- trolliert bremsbar, um eine Lenkung per Steer-by-Brake zu realisieren.

Das Fahrzeug 1 weist ein semi-aktives oder aktives Fahrwerk auf, welches im Beispiel für jedes

Rad 5 eine Radaufhängung mit einem Feder-Dämpferelement 61 aufweist. Bei einem aktiven

Fahrwerk 6 sind die Feder- und Dämpfungsparameter des Feder-Dämpferelements 61 durch elektrische Ansteuerung aktiv einstellbar, und bei einem semi-aktiven Fahrwerk 6 kann die

Dämpfungswirkung verstellt werden.

Ein Feder-Dämpfungselement 61 ist wirkungsmäBig jeweils zwischen einem Rad 5, beispiels- weise am Achsschenkel 43, und einer Fahrzeug-Karosserie 11 angebracht, die in Fig.2 sche- matisch angedeutet ist.

Die Feder-Dämpfungselemente 61 sind an die Steuereinheit 4 angeschlossen, und können von diesem angesteuert und zur definierten Einstellung der Feder- und/oder Dämpfungseigenschaf- ten verstellt werden.

In Fig.3 und 4 ist ein Rad 5 schematisch mit der dazugehörigen Radaufhängung des Fahrwerks 6 gezeigt, und zwar in Fig.3a und 4a in Fahrtrichtung, und in Fig.3b und 4b quer zur Fahrtrich- tung des Fahrzeugs 1.

Das Rad 5 weist eine Radmittelebene 52 auf, die mit der Projektion der Achse 51, der Raddreh- achse, die Oberfläche der Fahrbahn 7, d.h. die Fahrbahnebene, im Radaufstandspunkt A schneidet.

Das Fahrwerk 6 weist einen oberen Querlenker 62 und einen unteren Querlenker 63 auf, die im

Beispiel als Dreieckslenker ausgeführt sind. Durch die Querlenker 62, 63 verläuft die Lenkachse 64, um die der Achsschenkel 43 drehbar gelagert ist. Die Lenkachse 64 ist relativ zur Fahrbahn 7 geneigt und schneidet die Oberfläche der Fahrbahn 7, d.h. die Fahrbahnebene, im Schnitt- punkt L, dem Durchstoßpunkt.

Das verstellbare Feder-Dämpfungselement 61 kann wie im Beispiel schematisch dargestellt zwischen dem Querlenker 63 und der Karosserie 11 angeordnet sein. Es ist kann, je nach Aus- legung der Fahrwerklenker, beispielsweise auch am Achsschenkel 43 abgestützt sein.

Der Lenkrollradius R ist definiert als der Abstand zwischen Radaufstandspunkt A und Schnitt- punkt L der Lenkachse 64 mit der Fahrbahn 7, quer zur Fahrtrichtung bzw. der Rollrichtung des

Rads 5 gemessen. Dies ist in Fig.3a und 4a dargestellt.

Der Nachlauf N ist definiert als der Abstand zwischen Radaufstandspunkt A und Schnittpunkt L der Lenkachse 64 mit der Fahrbahn 7, in Fahrtrichtung bzw. in der Rollrichtung des Rads 5 ge- messen. Dies ist in Fig.3b und 4b dargestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Fig.3 und 4 erläutert. Fig.3 zeigt einen Nor- malbetrieb des Kraftfahrzeugs 1. Dabei wird das Feder-Dämpfungselement 61 von der Steuer- einheit 4 angesteuert, um die Verstellung des Fahrwerks 6 auf den gewünschten Fahrkomfort zu optimieren. Die Verstellung erfolgt innerhalb des Verstellbereichs auf Zwischenpositionen, die zwischen der maximal eingefahrenen und der maximal ausgefahrenen Endposition des Fe- der-Dämpfungselements 61 liegen. Bei einem aktiven Fahrwerk 6 erfolgt dies durch eine aktive

Regelung der Feder- und Dämpfungseigenschaften; bei einem semi-aktiven Fahrwerk durch

Regelung der Dämpfungseigenschaften. Im Normalbetrieb liegen der Lenkrollradius R und der

Nachlauf N gemittelt in einem mittleren Normalbereich, wie in Fig.3a und 3b angegeben.

Fällt ein Lenkaktuator 41 aus, wird dies von der Steuereinheit 4 detektiert und ein Redundanz- betrieb aktiviert, der in Fig.4a und 4b in denselben Ansichten wie in Fig.3a und 3b gezeigt ist.

Konkret wird dabei von der Steuereinheit 4 das Feder-Dämpfungselement 61 angesteuert, dass es in eine Rückfallposition verstellt wird. Diese kann bei gängigen Fahrwerksgeometrien bevor- zugt einer maximal eingefahrenen bzw. eingefederten Position entsprechen, bei der das Rad 5 von der Fahrbahn 7 aus gesehen nach oben so weit wie möglich der Karosserie 11 angenähert ist. Durch die geometrische Anordnung der Querlenker 62, 63 wird dabei der Lenkrollradius R vergrößert, der in Fig.4a erkennbar größer ist als in Fig.3a. Der Nachlauf N wird dabei verklei- nert, so dass in dem Beispiel gemäß Fig.4b der Nachlauf N einen Betrag null hat, während die- ser in Fig.3b einen positiven Betrag größer null aufweist.

Bei einem aktiven Fahrwerk 6 kann das Feder-Dämpfungselement 61 aktiv in die Rückfallposi- tion verstellt werden, beispielsweise durch maximale Verkürzung der Feder und Reduzierung der Dämpfung. Bei einem semi-aktiven Fahrwerk 6 kann die Dämpfung reduziert werden, so dass die Rückfallposition durch die auf das Fahrzeug 1 wirkende Schwerkraft eingestellt wird, beispielsweise durch maximales Einfahren des Feder-Dämpfungselements 61 bis gegen einen

Endanschlag.

In dem Redundanzbetrieb gemäß der in Fig.3 gezeigten Rückfallposition mit vergrößertem

Lenkrollradius R und verringertem Nachlauf N kann eine effiziente Lenkung mittels alternativer

Lenkmethoden wie Torque-Vectoring und/oder Steer-by-Brake realisiert werden.

Zur Realisierung eines autonomen Fahrbetriebs kann eine Datenempfangseinrichtung 8 an die

Steuereinheit 4 angeschlossen sein, die ein Mobilfunkmodul und/oder Sensoreinrichtungen auf- weisen kann, um automatisiert Lenkbefehle zu generieren.

Bezugszeichenliste 1 Fahrzeug 11 Karosserie 2 Lenksystem (Steer-by-Wire-Lenksystem) 3 Lenksäule 31 Sensoreinrichtungen 32 Lenkrad 4 Steuereinheit 41 Lenkaktuator 42 Spurstange 43 Achsschenkel 44 Motor 45 Bremseinrichtung 5 Rad 51 Achse 52 Radmittelebene 6 Fahrwerk 61 Feder-Dämpfungselement 62, 63 Querlenker 64 Lenkachse 7 Fahrbahn 8 Datenempfangseinrichtung

A Radaufstandspunkt

L Schnittpunkt (Durchstof&punkt)

R Lenkrollradius

N Nachlauf

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs (1), welches ein Steer-by-Wire-Lenksystem (2) aufweist, bei dem im Normalbetrieb mindestens ein elektromotorischer Lenkaktuator (41) angesteuert wird zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mindestens eines damit wirk- verbundenen lenkbaren Rads (5), und bei dem im Falle einer Störung des Normalbe- triebs ein Redundanzbetrieb aktiviert wird, in dem mindestens ein auf ein Rad (5) wir- kendes Radmoment gesteuert wird zur Erzeugung einer Lenkbewegung des Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aktivierung des Redundanzbetriebs das Fahrwerk (6) mindestens eines lenkbaren Rads (5) in eine Rückfallposition verstellt wird, wobei das Fahrwerk (8) in der Rückfallposition in einen Endanschlag gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Redundanzbetrieb auf mindestens ein Rad (5) ein erhöhtes oder reduziertes Antriebsmoment oder Bremsmo- ment ausgeùbt wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückfallposition ein definierter Lenkrollradius (R ) eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückfallposition ein maximal großer Lenkrollradius (R ) eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückfallposition ein definierter Nachlauf (N) eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückfallposition ein maximal kleiner Nachlauf (N) eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aktivierung des Redundanzbetriebs die Betriebscharakteristik mindestens eines Fe- der-/Dämpfungselements (61) verändert wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (6) für sämtliche Räder (5) des Fahrzeugs (1) in die Rückfallposition ver- stellt wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (6) semi-aktiv oder aktiv gesteuert wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endanschlag passiv eingestellt wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (6) im Endanschlag maximal eingefahren ist.

12. Kraftfahrzeug (1), welches ein Steer-by-Wire-Lenksystem (2) aufweist, umfassend min- destens einen elektromotorischen Lenkaktuator (41), der in einem Normalbetrieb an- steuerbar ist zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mindestens eines damit wirkverbun- denen lenkbaren Rads (5), und umfassend eine Antriebseinrichtung (44) und eine Brem- seinrichtung (45), die in einem Redundanzbetrieb ansteuerbar sind, um mindestens ein auf ein lenkbares Rad (5) wirkendes Radmoment zu erzeugen zur Erzeugung einer Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens gemäß ei- nem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein verstellbares Fahr- werk (6) vorgesehen ist, das an eine Steuereinheit (4) des Steer-by-Wire-Lenksystems (2) angeschlossen ist.

14. Verfahren zum Lenken eines Kraftfahrzeugs (1), welches ein Steer-by-Wire-Lenksystem (2) aufweist, bei dem im Normalbetrieb mindestens ein elektromotorischer Lenkaktuator (41) angesteuert wird zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mindestens eines damit wirk- verbundenen lenkbaren Rads (5), bei dem im Falle der Störung des Normalbetriebs ein Redundanzbetrieb aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Redundanzbetrieb abhängig von einer Fahrsituation ein Sonderbetriebsmodus aktiviert wird, bei das Fahrwerk (6) mindestens eines lenkbaren Rads (5) in eine defi- nierte Sonderbetriebsposition verstellt wird.