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DE102008040202A1 - Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems Download PDF

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Publication number
DE102008040202A1
DE102008040202A1 DE102008040202A DE102008040202A DE102008040202A1 DE 102008040202 A1 DE102008040202 A1 DE 102008040202A1 DE 102008040202 A DE102008040202 A DE 102008040202A DE 102008040202 A DE102008040202 A DE 102008040202A DE 102008040202 A1 DE102008040202 A1 DE 102008040202A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steering
angle
motor vehicle
rack
steering system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102008040202A
Other languages
English (en)
Inventor
Georg Pfletschinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
ZF Lenksysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems (1) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe (2) ein Lankradwinkel (deltaS) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (deltaFm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, bei welchem ein Zusatzwinkel (deltaM)( von Überlagerungsmitteln (8) generiert und zur Ermittlung eines Eingangswinkels (deltaG) eines Lms (1) dem Lenkradwinkel (deltaS) mittels eines Überlagerungsgetriebes (10) der Überlagerungsmittel (8) überlagert wird, bei welchem der Eingangswinkel (deltaG) des Lenkgetriebes (4) in einen korrigierten Radlenkwinkel (deltaFm) für das wenigstens eine lenkbare Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird und bei welchem ein elektrischer Servoantrieb (12) zur Momentenunterstützung eingesetzt wird. Bei einer Lenkposition in einem Bereich vor einem mechanischen Endanschlag einer Zahnstange (6) des Lenkgetriebes (4) und bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von wenigstens annähernd Null wird die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs (12) derart deaktiviert, dass keine weitere Positionierung der Zahnstange (6) bzw. kein weiterer Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags der Zahnstange (6) erfolgt, wobei gleichzeitig eine indirekte Lenkübersetzung durch die Überlagerungsmittel (8) eingestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein derartiges Verfahren durchzuführen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein elektronisches Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.
  • Ein Lenksystem mit Überlagerungsmitteln ist aus der DE 197 51 125 A1 bekannt. Dort wird die Bewegung (Zusatzwinkel bzw. Motorwinkel) eines Stellantriebs, d. h. eines Elektromotors mittels eines Überlagerungsgetriebes (beispielsweise ein Planetengetriebe) mit dem Lenkradwinkel überlagert. Mit Hilfe der Überlagerungsmittel ist es möglich, einen von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel zur Erhöhung der Fahrstabilität bzw. des Komforts mit einem Zusatzwinkel zu überlagern, so dass sich fahrdynamikabhängig bzw. komfortabhängig ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und mittlerem Lenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs einstellt. Dadurch ist es sicherheitstechnisch z. B. möglich, ein Kraftfahrzeug, welches auszubrechen droht, durch eine entsprechende Korrektur des Lenkwinkels wieder in eine stabile Fahrsituation zurückzuführen. Die Überlagerungsmittel können andere Fahrdynamiksysteme (z. B. ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder ein Antiblockiersystem (ABS)) unterstützen. Komforttechnisch ist es auch möglich, einem Lenkradwinkel beispielsweise einen geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkel zu überlagern. Dadurch kann bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, d. h. eine relativ kleine Drehung der Lenkhandhabe führt zu einem relativ großen Lenkwinkel der Räder. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann dagegen ein relativ großes Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, damit sich die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöht. Auch das erfindungsgemäße elektrische Servolenksystem weist Überlagerungsmittel auf.
  • Außerdem ist aus der DE 100 13 711 A1 ein Lenksystem bekannt, das unter anderem einen Servoantrieb zur Momentenunterstützung (Servolenkung) aufweist. Der Grad der Momentenunterstützung ist bei dem beschriebenen Lenksystem abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Während bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit die Momentenunterstützung größer ist (z. B. um beim Rangieren des Fahrzeugs das Lenkrad ohne großen Kraftaufwand betätigen zu können), wird die Momentenunterstützung bei höheren Geschwindigkeiten (z. B. um die Fahrstabilität bei einer Autobahnfahrt zu erhöhen) gesenkt. Der Servoantrieb kann elektrisch oder hydraulisch arbeiten. Bei dem erfindungsgemäßen elektronischen Servolenksystem kann die Momentenunterstützung elektrisch variiert werden. Das in der DE 100 13 711 A1 beschriebene Lenksystem weist neben dem Servoantrieb auch Überlagerungsmittel auf, welche einen Zusatzwinkel erzeugen und den von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel mit diesem Zusatzwinkel überlagern.
  • Die Spurstangensummenkraft steigt bei allen Kraftfahrzeugen bzw. Personenkraftwagen beim Lenken im Stand, d. h. bei einer Fahrgeschwindigkeit von wenigstens annähernd null zum Endanschlag hin deutlich an. Bereits bei sehr langsamer Fahrt sinkt diese Kraft jedoch sehr deutlich ab. Ein Servolenksystem muss die maximale Kraft beim Lenken im Stand unterstützen können, damit im Stand vom Fahrer bis an den Endanschlag gelenkt werden kann. Demzufolge muss der Servoantrieb ebenfalls entsprechend dimensioniert werden, um die geforderte Leistung erbringen zu können.
  • Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs, der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches eine bezüglich maximaler Unterstützungsleistung kleinere Dimensionierung des elektronischen Servolenksystems bzw. des Servoantriebs zulässt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Die Aufgabe wird bezüglich des Computerprogramms durch Anspruch 4, bezüglich des Computerprogrammprodukts durch Anspruch 5 und bezüglich des elektronischen Servolenksystems durch Anspruch 6 gelöst.
  • Dadurch, dass bei einer Lenkposition in einem Bereich vor einem mechanischen Endanschlag einer Zahnstange des Lenkgetriebes und bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von wenigstens annähernd null die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs derart deaktiviert wird, dass keine weitere Positionierung der Zahnstange bzw. kein weiterer Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags der Zahnstange erfolgt, wobei gleichzeitig eine indirekte Lenkübersetzung durch die Überlagerungsmittel eingestellt wird, kann in vorteilhafter Weise der elektrische Servoantrieb bzw. der Servomotor des erfindungsgemäßen elektronischen Servolenksystems kleiner bzw. schwächer, d. h. kostengünstiger und platzsparender ausgelegt werden. Die maximal benötigte Unterstützungskraft kann reduziert werden, ohne dass der Fahrer Einbußen bemerkt. Der maximale Lenk- bzw. Zahnstangenhub ist nicht im Stand relevant, sondern bei langsamer Fahrt, um einen entsprechenden Wendekreis zu erhalten.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sozusagen der Software-Endanschlag bzw. der virtuelle durch das elektronische Servolenksystem vorgegebene Endanschlag im Stand des Kraftfahrzeugs nicht an den tatsächlichen mechanischen Endanschlag positioniert, sondern in einem Bereich davor. Bereits bei einigen Millimetern vor dem mechanischen Endanschlag, wird beim Drehen im Stand nicht mehr die maximale Spurstangensummenkraft erreicht, sondern ca. 1 bis 2 kN weniger. Darüber hinaus wird in diesem Bereich über das Überlagerungsgetriebe bzw. die Überlagerungsmittel eine sehr indirekte bzw. große Übersetzung eingestellt, so dass der Fahrer den virtuellen Endanschlag nicht bemerkt. Bei einer indirekten Lenkübersetzung bewegt sich das Lenkritzel bzw. die Zahnstange deutlich weniger als das Lenkrad des Fahrers. Der Lenkradwinkel entspricht demjenigen, der bei konstanter Übersetzung und vollem Hub erreicht werden würde.
  • Vorteilhaft ist es demnach, wenn die Lenkübersetzung derart indirekt eingestellt wird, dass der Lenkradwinkel im Wesentlichen demjenigen Lenkradwinkel entspricht, welcher bei konstanter Lenkübersetzung und normaler Positionierung der Zahnstange zum mechanischen Endanschlag bzw. vollständigem Zahnstangenhub vom Fahrer eingestellt würde.
  • Vorteilhaft ist außerdem, wenn bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von größer null unmittelbar die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs derart aktiviert wird, dass in Abhängigkeit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Korrektur der Position der Zahnstange bzw. ein Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags der Zahnstange erfolgt, wobei die Überlagerungsmittel derart gesteuert bzw. geregelt werden, dass der Lenkradwinkel im Wesentlichen konstant bleibt. Sobald das Fahrzeug anfährt, wird der Software-Endanschlag der elektronischen Servolenkung (EPS) zum mechanischen Endanschlag hin verschoben, wobei die Position direkt abhängig von der Fahrgeschwindigkeit ist. Bei geringer Fahrgeschwindigkeit, welche z. B. der Leerlaufdrehzahl im ersten Gang entsprechen kann (ca. 5–10 km/h) wird der volle Lenkhub erreicht. So kann der optimale Wendekreis erzielt werden und der Fahrer bemerkt den Vorgang nicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem bzw. verteilt auf mehreren Steuergeräten des elektronischen Servolenksystems realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des wenigstens einen Steuergeräts gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts übertragen werden. Ein derartiges Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln ist in Anspruch 4 bzw. Anspruch 5 angegeben.
  • Anspruch 6 betrifft ein elektronisches Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.
  • Es zeigt:
  • 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Servolenksystems, welches von einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird; und
  • 2 ein Schaubild eines Übersetzungsverlaufs und einer Position eines Endanschlags im Stand und bei Fahrt, sowie gemessene Verläufe der Spurstangensummenkraft.
  • 1 zeigt ein elektronisches Servolenksystem 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Das elektronische Servolenksystem 1 weist eine als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Gelenkwelle bzw. Lenksäule 3 mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu, einen Drehwinkel δLS der Lenksäule 3 in einen Radlenkwinkel δFm von lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Das Lenkgetriebe 4 weist eine Zahnstange 6 und ein Ritzel 7 auf, an welches die Lenksäule 3 angreift. Das elektronische Servolenksystem 1 umfasst darüber hinaus Überlagerungsmittel 8, die einen als Elektromotor 9 ausgebildeten Stellantrieb bzw. Zusatzwinkelsteller und ein von diesem angetriebenes Überlagerungsgetriebe 10 aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe 10 ist als Planetengetriebe ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte das Überlagerungsgetriebe 10 auch als Wellgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Durch das Lenkrad 2 wird ein Lenkradwinkel δS als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δFm der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Mit Hilfe des Elektromotors 9 wird dann ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel δM generiert und durch das Überlagerungsgetriebe 10 mit dem Lenkradwinkel δS bzw. dem Drehwinkel δLS der Lenksäule 3 überlagert. Der Zusatzwinkel δM wird grundsätzlich zur Verbesserung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs bzw. des Komforts erzeugt. Die Summe aus Lenkradwinkel δS und Zusatzwinkel δM ergibt den Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4 bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ritzelwinkel δG.
  • Die Überlagerungsmittel 8 weisen ein elektronisches Steuergerät 11 auf, welches unter anderem der Regelung des Zusatzwinkels δM und des abgegebenen Moments des Elektromotors 9 dient. Auf dem elektronischen Steuergerät 11 läuft dazu ein Regelungsverfahren ab, welches als Regelungsstruktur bzw. als Computerprogramm auf einem nicht dargestellten Mikroprozessor des Steuergeräts 11 ausgeführt ist. Der Elektromotor 9 wird mit einem elektrischen Ansteuersignal δMd, welches dem Sollwert des von dem Elektromotor 9 zu erzeugenden Zusatzwinkels δM entspricht, angesteuert. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 9 erfolgt üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, d. h. das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel δS und dem Ritzelwinkel δG bzw. dem Radlenkwinkel δFm der Räder 5a, 5b wird durch die Überlagerung des Lenkradwinkels δS mit verschiedenen, geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkeln δM in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis vorzugeben, bei welchem eine relativ geringe Drehung des Lenkrads 2 zu einem relativ großen Radlenkwinkel δFm der Räder 5a, 5b führt. Ebenso ist es bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit aus Stabilitätsgründen denkbar, ein relativ großes Übersetzungsverhältnis vorzugeben. Damit die vorstehend angeführten Steuerungs- bzw. Regelungsfunktionen ausgeführt werden können, erhält das Steuergerät 11 unter anderem als Eingangssignal die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. über einen CAN-Bus des Kraftfahrzeugs).
  • Den Überlagerungsmitteln 8 nachgeordnet, weist das elektronische Servolenksystem 1 einen elektrischen Servoantrieb 12 auf, welcher unter anderem der variablen Momentenunterstützung dient. Der elektrische Servoantrieb 12 weist einen Elektromotor 13 zur Realisierung der Momentenunterstützung über ein Riemengetriebe 14 auf. Das Riemengetriebe 14 weist ein Antriebsritzel und eine Riemenscheibe zur Übertragung der Momentenunterstützung über ein Kugelumlaufgetriebe (nicht dargestellt) auf die Zahnstange 6 des elektrischen Servolenksystems 1 auf. Des weiteren ist ein elektronisches Steuergerät 15 zur Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 13 vorgesehen. Die Erfindung wird anhand eines elektrischen Servolenksystems 1 mit einem Riemengetriebe 14 und einem separaten Kugelumlaufgetriebe zur Übertragung der Unterstützungskraft auf die Zahnstange 6, wie beispielsweise aus der DE 100 52 275 bekannt, beschrieben. Für weitere elektrische Servolenksystemtechnologien mit Momenten- bzw. Lenkunterstützung lassen sich gleiche erfindungsgemäße Umsetzungen erzielen.
  • Außerdem weist das elektronische Servolenksystem 1 Sensoren 16a, 16b, 16c auf, welche den Lenkradwinkel δS, den Zusatzwinkel δM und den Ritzelwinkel δG messen bzw. äquivalente Signale liefern, aus denen diese Winkel δS, δM, δG bestimmt werden können, wobei der Ritzelwinkel δG auch aus dem Lenkradwinkel δS und dem Zusatzwinkel δM berechnet werden kann. Des weiteren ist ein Lenkmomentsensor vorgesehen (nicht dargestellt). Die Steuergeräte 11, 15 erhalten die Ergebnisse der vorstehend genannten Sensoren als Eingangssignale zur weiteren Verarbeitung bzw. Steuerung oder Regelung der Elektromotoren 9, 13.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb des elektronischen Servolenksystems 1 vorgeschlagen, bei welchem bei einer Lenkposition in einem Bereich vor einem mechanischen Endanschlag 21 (siehe 2) der Zahnstange 6 des Lenkgetriebes 4 und bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von wenigstens annähernd null die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs 12 derart deaktiviert wird, dass keine weitere Positionierung der Zahnstange 6 bzw. kein weiterer Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags 21 der Zahnstange 6 erfolgt, wobei gleichzeitig eine indirekte Lenkübersetzung durch die Überlagerungsmittel 8 bzw. das Überlagerungsgetriebe 10 eingestellt wird. Sonach wird ein virtueller Endanschlag 20 vorgegeben. Die Lenkübersetzung wird derart indirekt eingestellt, dass der Lenkradwinkel δS im Wesentlichen demjenigen Lenkradwinkel δS entspricht, welcher bei konstanter Lenkübersetzung und normaler Positionierung der Zahnstange 6 zum mechanischen Endanschlag 21 bzw. vollständigem Zahnstangenhub vom Fahrer eingestellt würde.
  • Bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von größer null wird unmittelbar die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs 12 derart aktiviert, dass in Abhängigkeit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Korrektur der Position der Zahnstange 6 bzw. ein Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags 21 der Zahnstange 6 erfolgt, wobei die Überlagerungsmittel 8 derart gesteuert bzw. geregelt werden, dass der Lenkradwinkel δS im Wesentlichen konstant bleibt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einem der beiden elektronischen Steuergeräte 11, 15 oder verteilt auf beiden Steuergeräten 11, 15 ausgeführt werden.
  • Darüber hinaus besteht in weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen die Möglichkeit, das Verfahren auf einem übergeordneten Steuergerät bzw. System auszuführen und die elektronischen Steuergeräte 11, 15 entsprechend anzusteuern.
  • In 2 ist ein kombiniertes Schaubild eines durch die Überlagerungsmittel 8 eingestellten Übersetzungsverlaufs 23, 24 und einer Position eines Endanschlags 20, 21 bei Fahrt und im Stand des Kraftfahrzeugs, sowie gemessene Verläufe 25, 26 der Spurstangensummenkraft zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft dargestellt. Dabei sind auf der vertikalen Achse der Lenkradwinkel δS und die Spurstangensummenkraft und auf der horizontalen Achse der Zahnstangenhub, d. h. die Position der Zahnstange 6 aufgetragen. Die gepunktete vertikale Linie 20 markiert den virtuellen Endanschlag der Zahnstange 6 im Stand, während der mechanische Endanschlag der Zahnstange 6 durch die durchgezogene vertikale Linie 21 angedeutet wird.
  • Die gestrichelte horizontale Linie 22 entspricht dem Lenkradwinkel δS, welcher bei virtuellem und bei mechanischem Endanschlag 20, 21 der Zahnstange 6 identisch ist, wodurch für den Fahrer keine Abweichung spürbar ist. Die Gerade 23 stellt den Übersetzungsverlauf ab X km/h dar, wobei X diejenige Fahrzeuggeschwindigkeit ist, ab welcher der virtuelle Endanschlag 20 wieder dem mechanischen Endanschlag 21 entspricht, also der volle Zahnstangenhub erreicht werden kann. X kann beispielweise in einem Bereich von ca. 5 bis 10 km/h liegen. Die gepunktete Kurve 24 zeigt den Übersetzungsverlauf im Stand, d. h. bei 0 km/h. Die Kurve 25 markiert die gemessene Spurstangensummenkraft im Stand während die Kurve 26 die gemessene Spurstangensummenkraft bei 10 km/h zeigt. Ein Pfeil 27 deutet die Interpolation der Übersetzungsverläufe durch die Überlagerungsmittel 8 und die Verschiebung des virtuellen Endanschlags 20 zum mechanischen Endanschlag 21 hin bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen 0 km/h und X km/h an.
  • Im Beispiel beträgt die maximale Spurstangensummenkraft beim Lenken im Stand (Kurve 25) 13 kN. Auf diese Kraft müsste das elektronische Servolenksystem 1 ohne Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens grundsätzlich ausgelegt werden. Bei Verwendung des virtuellen Endanschlags 20, welcher vorliegend 10 mm vor dem mechanischen Endanschlag 21 angeordnet ist, wird im Stand nur eine maximale Kraft von 11,5 kN benötigt. Beim langsamen Fahren (hier 10 km/h) beträgt die maximale Kraft nur noch 5 kN, d. h. beim Anfahren kann der virtuelle Endanschlag 20 sofort zum mechanischen Endanschlag 21 hin verschoben werden. Die Auslegung des elektronischen Servolenksystems 1, insbesondere des elektrischen Servoantriebs 12 kann im Beispiel vorteilhaft um 1,5 kN, d. h. ca. 12% geringer angesetzt werden.
  • 1
    Elektronisches Servolenksystem
    2
    Lenkrad
    3
    Gelenkwelle/Lenksäule
    4
    Lenkgetriebe
    5a, 5b
    lenkbare Räder
    6
    Zahnstange
    7
    Ritzel
    8
    Überlagerungsmittel
    9
    Zusatzwinkelsteller/Elektromotor
    10
    Überlagerungsgetriebe
    11
    elektronisches Steuergerät der Überlagerungsmittel
    12
    elektrischer Servoantrieb
    13
    Elektromotor
    14
    Riemengetriebe
    15
    Steuergerät des Servoantriebs
    16a, 16b, 16c
    Sensoren
    20
    virtueller Endanschlag
    21
    mechanischer Endanschlag
    22
    Lenkwinkelverlauf
    23
    Übersetzungsverlauf bei Fahrt
    24
    Übersetzungsverlauf im Stand
    25
    gemessene Spurstangensummenkraft im Stand
    26
    gemessene Spurstangensummenkraft bei 10 km/h
    27
    Pfeil
    δFm
    Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkel
    δG
    Ritzelwinkel
    δS
    Lenkradwinkel
    δM
    Zusatzwinkel
    δMd
    Sollwert des Zusatzwinkels
  • 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 19751125 A1 [0002]
    • - DE 10013711 A1 [0003, 0003]
    • - DE 10052275 [0019]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems (1) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe (2) ein Lenkradwinkel (δS) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δFm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, bei welchem ein Zusatzwinkel (δM) von Überlagerungsmitteln (8) generiert und zur Ermittlung eines Eingangswinkels (δG) eines Lenkgetriebes (4) des elektronischen Servolenksystems (1) dem Lenkradwinkel (δS) mittels eines Überlagerungsgetriebes (10) der Überlagerungsmittel (8) überlagert wird, bei welchem der Eingangswinkel (δG) des Lenkgetriebes (4) in einen korrigierten Radlenkwinkel (δFm) für das wenigstens eine lenkbare Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird und bei welchem ein elektrischer Servoantrieb (12) zur Momentenunterstützung eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Lenkposition in einem Bereich vor einem mechanischen Endanschlag (21) einer Zahnstange (6) des Lenkgetriebes (4) und bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von wenigstens annähernd null die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs (12) derart deaktiviert wird, dass keine weitere Positionierung der Zahnstange (6) bzw. kein weiterer Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags (21) der Zahnstange (6) erfolgt, wobei gleichzeitig eine indirekte Lenkübersetzung durch die Überlagerungsmittel (8) eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung derart indirekt eingestellt wird, dass der Lenkradwinkel (δS) im Wesentlichen demjenigen Lenkradwinkel (δS) entspricht, welcher bei konstanter Lenkübersetzung und Positionierung der Zahnstange (6) zum mechanischen Endanschlag (21) hin bzw. vollständigem Zahnstangenhub vom Fahrer eingestellt würde.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von größer null unmittelbar die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs (12) derart aktiviert wird, dass in Abhängigkeit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Korrektur der Position der Zahnstange (6) bzw. ein Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags (21) der Zahnstange (6) erfolgt, wobei die Überlagerungsmittel (8) derart gesteuert bzw. geregelt werden, dass der Lenkradwinkel (δS) im Wesentlichen konstant bleibt.
  4. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem Steuergerät (11, 15) eines elektronischen Servolenksystems (1), ausgeführt wird.
  5. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, Insbesondere auf einem Steuergerät (11, 15) eines elektronischen Servolenksystems (1), ausgeführt wird.
  6. Elektronisches Servolenksystem (1) eines Kraftfahrzeugs, mit – einer Lenkhandhabe (2) zur Vorgabe eines Lenkradwinkels (δS) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δFm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs, – einem Lenkgetriebe (4), welches den Lenkradwinkel (δS) in den Radlenkwinkel (δFm) des wenigstens einen lenkbaren Rades (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umsetzt, – einem elektrischen Servoantrieb (12), und – Überlagerungsmitteln (8) zur Erzeugung eines Zusatzwinkels (δM) durch einen Zusatzwinkelsteller (9) und zur Erzeugung eines Eingangswinkels (δG) des Lenkgetriebes (4) aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels (δS) mit dem Zusatzwinkel (δM), wobei das elektronische Servolenksystem (1) bzw. der Zusatzwinkelsteller (9) und der elektrische Servoantrieb (12) durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 betrieben bzw. angesteuert werden.
  7. Elektronisches Servolenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwinkelsteller (9) und der elektrische Servoantrieb (12) durch wenigstens ein Steuergerät (11, 15) angesteuert werden, auf welchem das Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 ausgeführt wird.
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