-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer hilfskraftunterstützten Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs sowie eine hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere elektromechanische Lenkvorrichtungen, welche eine aktive Rückstellung in eine 0°-Lenkwinkellage, d. h. in die Mittelposition der Lenkvorrichtung, aufweisen.
-
Hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtungen werden in Fahrzeugen, wie zum Beispiel Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, verwendet, um die Kraft, welche zur Betätigung des Lenkrads des Kraftfahrzeugs beim Lenken im Stand, beim Rangieren oder bei geringen Fahrgeschwindigkeiten nötig ist, zu verringern. Die hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung unterstützt den Fahrer beim Lenken, indem die vom Fahrer aufgebrachte Kraft zum Lenken durch eine Hydraulikpumpe oder einen Elektromotor verstärkt wird.
-
Die
DE 19 829 531 A1 betrifft eine Hilfskraftlenkung mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung. Eine mit einem Lenkrad versehene Lenkspindel ist mit einem Eingangsglied eines Lenkgetriebes verbunden und ein Ausgangsglied des Lenkgetriebes ist mit zu lenkenden Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden. Zwei Arbeitsräume eines Servomotors einer Kraftverstärkungseinrichtung sind bei einem anstehenden Drehmoment im Bereich Lenkspindel/Eingangsglied über ein Lenkventil von einer Servopumpe mit Druckmitteln beaufschlagbar. Zum Erfassen eines Drehwinkels und eines Drehmoments ist an der Lenkspindel ein Sensor angeordnet. Eine Rückstelleinrichtung dient zur hydraulischen Unterstützung der Rückstellung des Lenkgetriebes und der zu lenkenden Räder nach einem Loslassen des Lenkrads nach einem Lenkvorgang. Sowohl die Größe und die Richtung der hydraulischen Hilfskraftunterstützung als auch die Rückstellung der zu lenkenden Räder werden über ein gemeinsames elektronisch gesteuertes Elektromagnetventil gesteuert.
-
Die
DE 39 18 987 A1 betrifft eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einer Lenkspindel, welche über ein Drehschieberventil mit einer Gewindespindel eines Lenkgetriebes verbunden ist. Das Drehschieberventil steuert die Druckbeaufschlagung eines Arbeitskolbens einer hydraulischen Kraftverstärkungseinrichtung. Eine Abtriebswelle eines Elektromotors ist mit dem Drehschieber des Drehschieberventils verbunden. Bei einer Drehbewegung der Lenkspindel wird durch einen Sensor der Elektromotor derart angesteuert, dass eine Gegenkraft auf den Drehschieber erzeugt wird, die der Drehbewegung der Lenkspindel entgegenwirkt. Außerdem wird nach Beendigung der Drehbewegung der Lenkspindel beim Loslassen des Lenkrads der Drehschieber durch den Elektromotor bis in seine Neutralstellung zurückbewegt.
-
Die
DE 102 04 955 A1 betrifft ein Verfahren zur Positionsregelung eines elektrischen Antriebs und zum Lenken eines Kraftfahrzeugs mit einer Steer-By-Wire-Lenkung. Eine Ist-Position einer Steuereinrichtung wird erfasst und die Ist-Position in einen Sollwert der Stellung des elektrischen Antriebs umgewandelt. Ein Ist-Wert der Stellung des elektrischen Antriebs wird erfasst und eine Regeldifferenz zwischen Sollwert und Istwert der Stellung des elektrischen Antriebs gebildet. Die Stellung des elektrischen Antriebs wird in Abhängigkeit von der Regeldifferenz geregelt und eine auf die Steuereinrichtung wirkenden Rückstellkraft oder ein. auf die Steuereinrichtung wirkendes Rückstellmoment wird in Abhängigkeit von der auf den elektrischen Antrieb wirkenden oder über eine Kennlinienschar oder ein Kennfeld erzeugte Momente und/oder Kräfte geregelt.
-
Die
DE 10 2008 054 823 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der mechanischen Mitte einer Zahnstange in einer hilfskraftunterstützten Lenkung mit variabler Lenkübersetzung. Bei dem Verfahren wird das Verhältnis des Lenkwinkels zur Hubänderung der Zahnstange zur Bestimmung des Hubs der Zahnstange herangezogen. Das Verfahren ermöglicht eine indirekte Bestimmung des Hubs der Zahnstange und erleichtert somit ein nachträgliches Justieren der Zahnstange, so dass trotz bestehender Toleranzen ein symmetrisches Lenkverhalten gewährleistet werden kann.
-
Die
DE 102 60 752 A1 betrifft ein Verfahren zum Erleichtern eines Lenkvorgangs für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs mit einer Servolenkeinrichtung. Dazu wird festgestellt, dass der Fahrer am Ende einer Kurvenfahrt die Kurve wieder auszuleiten versucht, und ein für eine aktuelle. Fahrsituation angemessenes Lenkrad-Rückstellmoment berechnet. Das berechnete Lenkrad-Rückstellmoment wird in die Servolenkvorrichtung des Kraftfahrzeugs eingespeist.
-
Bei elektromechanischen Lenkungen wird eine aktive Rückstellung in die 0°-Lenkwinkellage, welche auch als Mittelposition der Lenkung bezeichnet wird, über eine elektronische Steuerung beispielsweise in Software realisiert. Diese Rückstellung geht davon aus, dass das Zahnrad und die Zahnstange symmetrisch zu der 0°-Lage sind und stellt daher unabhängig von der Richtung der Auslenkung mit der gleichen Kraft in die Mittelposition zurück. Daher werden üblicherweise sehr hohe Ansprüche an die Fertigung des Zahnrads und der Zahnstangen gestellt und entsprechend teuere Verarbeitungsverfahren verwendet. Unsymmetrien in dem Zahnrad und der Zahnstange der Lenkung können zu einem unterschiedlichen haptischen Verhalten beim Auslenken in unterschiedliche Richtungen führen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung bereitzustellen, welche ein gleichmäßiges haptisches Verhalten über den gesamten Lenkbereich aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Betreiben einer hilfskraftunterstützten Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, eine hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 8 und ein Fahrzeug nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer hilfskraftunterstützten Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Lenkvorrichtung ist in der Lage, eine Rückstellkraft für eine Rückstellung der Lenkvorrichtung in eine Mittelposition der Lenkvorrichtung, d. h. in eine 0°-Lage der Lenkvorrichtung, bereitzustellen. Bei dem Verfahren wird eine Auslenkungsrichtung der Lenkvorrichtung bestimmt, welche anzeigt, ob die Lenkvorrichtung nach rechts oder links aus der Mittelposition ausgelenkt ist. Die Rückstellkraft wird in Abhängigkeit von der Auslenkungsrichtung eingestellt. Indem bei der Einstellung der Rückstellkraft die Auslenkungsrichtung berücksichtigt wird, können Unsymmetrien in der Zahnstange beim Einstellen der Rückstellkraft ausgeglichen werden, so dass das haptische Rücklaufverhalten der Lenkvorrichtung aus Sicht des Fahrers bei einem Rechtseinschlag und einem Linkseinschlag gleich ist. Hochwertige und kostspielige Fertigungsverfahren für eine symmetrische Zahnstange sind somit nicht erforderlich, da Unsymmetrien der Zahnstange durch die entsprechend eingestellte Rückstellkraft kompensiert werden können.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird bei dem Verfahren ferner eine erste Rückstellkraftkennlinie ausgewählt, wenn die Lenkvorrichtung nach rechts ausgelenkt ist, und eine zweite Rückstellkraftkennlinie ausgewählt, wenn die Lenkvorrichtung nach links ausgelenkt ist. Die Rückstellkraft wird in Abhängigkeit von der ausgewählten Rückstellkraftkennlinie eingestellt. Die erste Rückstellkraftkennlinie kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass sie einen bestimmen Rückstellkraftverlauf bei einem Rechtseinschlag der Lenkvorrichtung unter Berücksichtigung von mechanischen Fertigungstoleranzen eines Lenkgetriebes der Lenkvorrichtung vorgibt. Anders ausgedrückt kann die erste Rückstellkraftkennlinie in Abhängigkeit von mechanischen Fertigungstoleranzen des Lenkgetriebes, beispielsweise in Abhängigkeit von mechanischen Fertigungstoleranzen der Zahnstange des Lenkgetriebes, und in Abhängigkeit von dem bestimmten Rückstellkraftverlauf ausgebildet sein. Die erste Rückstellkraftkennlinie kann beispielsweise nach einer Fertigung des Lenkgetriebes mittels Informationen von beispielsweise einem Prüfstand, welcher die mechanischen Fertigungstoleranzen des Lenkgetriebes bestimmt, erstellt werden. Alternativ kann die erste Rückstellkraftkennlinie in Abhängigkeit von Sensordaten des Fahrzeugs im Betrieb des Fahrzeugs entsprechend adaptiert werden. Ebenso wie die erste Rückstellkraftkennlinie kann die zweite Rückstellkraftkennlinie ausgestaltet sein, den bestimmten Rückstellkraftverlauf bei einem Linkseinschlag der Lenkvorrichtung unter Berücksichtigung von mechanischen Fertigungstoleranzen des Lenkgetriebes der Lenkvorrichtung vorzugeben. Neben den mechanischen Fertigungstoleranzen des Lenkgetriebes können auch geometrische Eigenschaften des Fahrzeugs zu unterschiedlichen Rückstelllenkkräften bei einem Rechts- oder Linkseinschlag führen. Um einem Fahrer bei einer Rückstellung der Lenkung in die Mittelposition eine gleichmäßige haptische Rückmeldung unabhängig von einem Rechts- oder
-
Linkseinschlag der Lenkvorrichtung zu geben, kann die erste Rückstellkraftkennlinie ausgestaltet sein, einen bestimmten Rückstellkraftverlauf bei einem Rechtseinschlag der Lenkvorrichtung unter Berücksichtigung einer fahrzeugseitigen Geometrie vorzugeben, und die zweite Rückstellkraftkennlinie ausgestaltet sein, den bestimmten Rückstellkräftverlauf bei einem Linkseinschlag der Lenkvorrichtung unter Berücksichtigung der fahrzeugseitigen Geometrie vorzugeben.
-
Vorzugsweise sind die erste Rückstellkraftkennlinie und die zweite Rückstellkraftkennlinie derart ausgestaltet, dass ein bestimmter Rückstellkraftverlauf eingestellt wird, welcher für eine Auslenkung nach rechts und eine Auslenkung nach links betragsmäßig identisch ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Auslenkungsbetrag bestimmt, um welchen die Lenkvorrichtung aus der Mittelposition in der Auslenkungsrichtung ausgelenkt ist. Die Rückstellkraft wird in Abhängigkeit von dem Auslenkungsbetrag und der Auslenkungsrichtung unter Verwendung der entsprechenden ausgewählten Rückstellkraftkennlinie eingestellt. Dadurch kann die Rückstellkraft bei unterschiedlichen Auslenkungsbeträgen unterschiedlich eingestellt werden, wenn dies gewünscht ist, wobei jedoch gleiche Rückstellkräfte bei einem bestimmten Auslenkungsbetrag sowohl für einen Rechtseinschlag als auch für einen Linkseinschlag der Lenkung sichergestellt werden.
-
Die Lenkvorrichtung kann eine elektromechanische Lenkvorrichtung umfassen, bei welcher die Rückstellkraft mittels eines elektrischen Antriebs erzeugbar ist. Die Rückstellkraft wird. eingestellt, indem für den elektrischen Antrieb in Abhängigkeit von dem Auslenkungsbetrag und der Auslenkungsrichtung eine Soll-Rückstellkräft eingestellt wird.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Lenkvorrichtung umfasst einen Antrieb, welcher ausgestaltet ist, eine Rückstellkraft für eine Rückstellung der Lenkvorrichtung in eine Mittelposition der Lenkvorrichtung bereitzustellen. Die Lenkvorrichtung umfasst weiterhin eine Erfassungsvorrichtung zum Bestimmen einer Auslenkungsrichtung der Lenkvorrichtung und eine Steuervorrichtung. Die Auslenkungsrichtung zeigt an, ob die Lenkvorrichtung nach rechts oder links aus der Mittelposition ausgelenkt ist. Die Steuervorrichtung ist. ausgestaltet, den Antrieb in Abhängigkeit von der Auslenkungsrichtung anzusteuern. Die Lenkvorrichtung kann zur Durchführung des zuvor beshriebenen Verfahrens oder einer seiner Ausführungsformen ausgestaltet sein und umfasst daher auch die zuvor beschriebenen Vorteile.
-
Schließlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug bereitgestellt, welches die zuvor beschriebene hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung umfasst.
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail beschrieben werden.
-
1 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
2 zeigt schematisch eine Arbeitsweise eines Verfahrens zum Betreiben einer hilfskraftunterstützten Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einer hilfskraftunterstützten Lenkvorrichtung 101. Die hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung 101 umfasst ein Lenkgetriebe 102, in welchem beispielsweise eine Zahnstange angeordnet ist, welche von einem Zahnrad angetrieben wird, welches über eine Lenksäule 103 mit einem Lenkrad 104 gekoppelt ist. Durch Drehen des Lenkrads 104 wird das Zahnrad in dem Lenkgetriebe 102 gedreht und diese Drehung wird in eine translatorische Bewegung der Zahnstange zum Ansteuern anzulenkender Räder des Fahrzeugs 100 übersetzt. Die hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung 101 umfasst ferner einen elektrischen Antrieb 105, welcher mit dem Zahnrad oder der Zahnstange gekoppelt ist. Die Lenkvorrichtung 101 umfasst weiterhin eine Steuervorrichtung 106 und einen Sensor 107. Der Sensor 107 kann eine Auslenkung des Lenkgetriebes erfassen, insbesondere beispielsweise eine Auslenkungsrichtung, einen Auslenkungsbetrag und/oder ein Auslenkungsmoment. Die Steuervorrichtung 106 steuert in Abhängigkeit von Informationen des Sensors 107 den Antrieb 105 an, um eine Kraft bereitzustellen, welche den Fahrer beim Einschlagen der Lenkung unterstützt. Beim Zurückstellen der Lenkung in die Mittelposition, d. h. bei einer Rückstellung in. die 0°-Lenkwinkellage, steuert die Steuervorrichtung 106 den Antrieb 105 an, um eine unterstützende Rückstellkraft für eine Rückstellung der Lenkvorrichtung 101 in die Mittelposition bereitzustellen. Um fertigungstechnische Unsymmetrien des Lenkgetriebes, beispielsweise fertigungstoleranzenbedingte Ungenauigkeiten der Zahnung der Zahnstage, auszugleichen, wird in der Steuervorrichtung 106 das in Verbindung mit 2 nachfolgend beschriebene Verfahren durchgeführt. Dadurch kann erreicht werden, dass ein haptisch unterschiedliches Verhalten aus Sicht des Fahrers an dem Lenkrad 104 vermieden werden kann.
-
Wie in 2 dargestellt, wird ein Lenkwinkel 201, welcher beispielsweise von dem Sensor 107 erfasst wird, als Eingangsgröße verwendet. Von dem Lenkwinkel 201 wird zum einen in den Blöcken 202 und 203 jeweils der Betrag des Lenkwinkels bestimmt und zusätzlich im Block 104 ein Vorzeichen des Lenkwinkels, d. h. eine Auslenkungsrichtung nach rechts oder links, bestimmt. Der Lenkwinkelbetrag wird zwei Kennlinien 205 und 206 zugeführt, welche jedem Wert des Lenkwinkelbetrags jeweils eine Rückstellkraft zuordnen. Die Kennlinie 205 ordnet dabei eine Rückstellkraft für eine nach links ausgelenkte Lenkung zu und die Kennlinie 206 ordnet jedem Lenkwinkelbetrag eine entsprechende Rückstellkraft für eine nach rechts ausgelenkte Lenkung zu. In Abhängigkeit von der Vorzeichenbestimmung des Blocks 204 wird über ein Auswahlelement 207 entweder die Rückstellkraft für die Auslenkung nach links oder die Rückstellkraft für die Auslenkung nach rechts ausgewählt und als Rückstellkraft 208 zur Ansteuerung des Antriebs 105 verwendet. Die Kennlinien 205 und 206 sind derart ausgestaltet, dass Asymmetrien des Lenkgetriebes 102 ausgeglichen werden können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19829531 A1 [0003]
- DE 3918987 A1 [0004]
- DE 10204955 A1 [0005]
- DE 102008054823 A1 [0006]
- DE 10260752 A1 [0007]
