DE102017221289A1 - Minimum risk condition in a steer-by-wire steering system - Google Patents
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Abstract
Die Beschreibung umfasst ein Lenksystem für ein Fahrzeug, wobei das Lenksystem zur Reduzierung des externen Einflusses von Kräften von den lenkbaren Räder (26) des Fahrzeugs auf den Radlenkwinkel des Fahrzeugs geeignet ist, wobei das Fahrzeug zum hochautonomen Fahren geeignet ist und wobei das Lenksystem ein Steer-by-wire-Lenksystem ist.The description includes a steering system for a vehicle, wherein the steering system is adapted to reduce the external influence of forces from the steerable wheels (26) of the vehicle to the wheel steering angle of the vehicle, the vehicle being capable of highly autonomous driving and wherein the steering system is a steer -by-wire steering system is.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Behandlung eines Fehlers eines Lenksystems. Im Stand der Technik sind EPS-Lenksysteme bekannt, die funktional eine Servounterstützung realisieren. Hierbei ist das EPS-Lenksystem als ausfallsicheres („fail-safe“) System ausgelegt, d.h. dass bei Vorliegen eines Fehlers des EPS-Lenksystems der Aktor, also der Elektromotor des EPS-Lenksystems, nahezu momentenfrei geschaltet wird. Hierdurch wird eine mechanische Lenkbarkeit mit Hilfe der mechanischen Lenksäule bewahrt.The present invention relates to a steering system for a vehicle and a method for handling a failure of a steering system. In the prior art EPS steering systems are known that realize a functional servo assistance. Here, the EPS steering system is designed as a fail-safe system, i. that in the presence of a defect in the EPS steering system, the actuator, so the electric motor of the EPS steering system, is switched virtually torque-free. As a result, a mechanical steerability is preserved by means of the mechanical steering column.
Derzeit besteht ein Lenkgetriebe aus einem Übersetzungsgetriebe, welches eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung wandelt (Richtungswandlergetriebe z.B. Ritzel/ Zahnstange oder Spindel/ Mutter). Wegen der Möglichkeit eines Ausfalls der Servounterstützung darf das Richtungswandlergetriebe nicht selbsthemmend ausgeführt sein, damit ein rückwärtiger Durchtrieb jederzeit gegeben ist. Dies bezieht sich gleichermaßen auch auf ein Zwischengetriebe, welches zwischen Antriebsmotor und Richtungswandlergetriebe platziert ist. Das rückdrehbare System erstreckt sich somit von der drehbaren Motorwelle bis hin zum axialverschieblichen Bauteil (z.B. Zahnstange). Zukünftige Fahrzeuge können eine Steer-by-wire-Steuerung (sbw-Steuerung) aufweisen, d.h. dass es keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern geben wird. Eine Steer-by-wire-Lenkung umfasst zwei Bauteile, und zwar einen steering rack actuator (SRA) und einen steering wheel actuator (SWA). Der SRA kann an der Vorderachse und/oder an der Hinterachse angeordnet sein. Der Elektromotor des SRA muss die Aufgabe einer Lenkungsstellelementregelung übernehmen.Currently, a steering gear is composed of a transmission gear which converts rotational motion into linear motion (directional gear transmission such as pinion / rack or spindle / nut). Because of the possibility of failure of the power assistance, the directional converter gear should not be self-locking, so that a rear drive is given at all times. This also applies equally to an intermediate gear, which is placed between the drive motor and the directional converter gear. The retractable system thus extends from the rotatable motor shaft all the way to the axially displaceable member (e.g., rack). Future vehicles may include steer-by-wire (sbw) control, i. that there will be no mechanical connection between the steering wheel and the steered wheels. Steer-by-wire steering incorporates two components, a steering rack actuator (SRA) and a steering wheel actuator (SWA). The SRA can be arranged on the front axle and / or on the rear axle. The electric motor of the SRA must take over the task of a steering control element control.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Um bei einem Fehlerfall die Lenkbarkeit des Fahrzeugs sicherstellen zu können, muss die Lenkungsstellelementregelung fehlertolerant ausgeführt sein, das bedeutet, dass die Lenkungsstellelementregelung trotz eines beliebigen Einzelfehlers verfügbar bleiben muss. Dies entspricht einem betriebssicheren System und wird auch als „fail-operational“ Fähigkeit bezeichnet. Hierfür ist eine Redundanz bereitzustellen. Nach dem Eintreten eines ersten Fehlers ist die Lenkungsstellelementregelung mindestens noch eingeschränkt verfügbar. Nach dem Auftreten eines zweiten Fehlers kann die Lenkungsstellelementregelung vollständig ausfallen. Für diesen Fall ist ein geeignetes Verfahren vorzusehen. Ergibt sich durch einen Fehler der Verlust der Redundanz der Lenkung, ist ein geeignetes Verfahren erforderlich, das eine Gefahrensituation vermeidet.In order to be able to ensure steerability of the vehicle in the event of a fault, the steering control element control must be made fault-tolerant, which means that the steering control element control must remain available despite any single fault. This corresponds to a reliable system and is also referred to as a "fail-operational" capability. For this a redundancy has to be provided. After the occurrence of a first error, the steering control element control is at least still limited available. After the occurrence of a second fault, the steering actuator control may fail completely. In this case, a suitable procedure should be provided. If an error results in the loss of redundancy of the steering, a suitable procedure is required which avoids a dangerous situation.
Eine Aufgabe ist daher, ein fehlertolerantes Lenksystem und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches trotz Eintretens eines Fehlers verfügbar ist und/oder ein geeignetes Verhalten des betreffenden Fahrzeugs auslöst.It is therefore an object to provide a fault-tolerant steering system and a method which, despite the occurrence of a fault, is available and / or triggers a suitable behavior of the vehicle in question.
Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, wobei das Fahrzeug zum hochautonomen Fahren geeignet ist, wobei das Lenksystem ein Steer-by-wire-Lenksystem ist und wobei das Lenksystem dazu ausgelegt ist, einen externen Einfluss von Kräften von den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs auf einen Radlenkwinkel des Fahrzeugs zu reduzieren.As a first embodiment of the invention, there is provided a steering system for a vehicle, the vehicle being capable of highly autonomous driving, wherein the steering system is a steer-by-wire steering system, and wherein the steering system is adapted to control an external influence of forces reduce the steerable wheels of the vehicle to a wheel steering angle of the vehicle.
Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung wenigstens eines Fehlers und vorzugsweise zweier aufeinanderfolgender Fehler eines Lenksystems zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte: Feststellen eines Fehlerbetriebszustands des Lenksystems und Mitteilen des Fehlerbetriebszustands an das Motormanagement und/oder das Bremssystem des Fahrzeugs, um eine geeignete Fehlerstrategie zur Behandlung des Fehlers einzuleiten.As a second embodiment of the invention, there is provided a method for dealing with at least one fault and preferably two successive faults of a steering system, comprising the steps of: detecting a fault operating condition of the steering system and notifying the fault management condition to the engine management and / or braking system of the vehicle initiate appropriate error strategy to handle the error.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Exemplary embodiments are described in the dependent claims.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei eine Selbsthemmung durch einen geringen Rückdrehwirkungsgrad, insbesondere einen Rückdrehwirkungsgrad zwischen 25% und 75% und vorteilhaft von ca. 50%, eines Richtungswandlergetriebes des Lenksystems zur Übersetzung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung oder mittels einer Bewegungsgewindeschraube des Lenksystems mit einem Wirkungsgrad in Antriebsrichtung zwischen 25 % und 75 % und vorteilhaft von ca. 50% realisiert ist.According to an exemplary embodiment of the invention, a steering system is provided, wherein a self-locking by a low Rückdrehungsungsgrad, in particular a Rückdrehungsungsgrad between 25% and 75%, and advantageously of about 50% of a direction converter gear of the steering system for translating a rotational movement in a translational movement or is realized by means of a movement threaded screw of the steering system with an efficiency in the drive direction between 25% and 75% and advantageously of about 50%.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei eine Selbsthemmung des Lenksystems durch ein selbsthemmendes Übersetzungsgetriebe, beispielsweise ein selbsthemmendes Servogetriebe zwischen einem Elektromotor des Lenksystems und einem Richtungswandlergetriebe des Lenksystems, oder mittels einer Sperre des Lenksystems, welche bei einer möglichen Rückwirkung über die Räder eine Bewegung eines oder mehrerer beweglicher Teile des Lenksystems, wie beispielsweise eines Lenkungsstellelements und/oder einer Motorwelle eines Elektromotors, im Bedarfsfall sperrt oder mittels Reibung im Lenksystem, welche in Kombination mit einem Rückdrehwirkungsgrad des Servogetriebes und/oder des Richtungswandlergetriebes eine rückwärtige Bewegung des Lenksystems von den Rädern her hemmt oder mittels einer Drehmomentdiode des Lenksystems, einer selbstsperrenden oder schaltbar sperrbaren Freilaufkupplung des Lenksystems zwischen Motor und dem Servogetriebe oder zwischen Servogetriebe und Richtungswandlergetriebe realisiert ist.In a further embodiment, a steering system is provided, wherein a self-locking of the steering system by a self-locking transmission gear, for example, a self-locking servo gearbox between an electric motor of the steering system and a direction converter gearbox of the steering system, or by means of a lock of the steering system, which in a possible retroactive effect on the Wheels a movement of one or more movable parts of the steering system, such as a steering actuator and / or a motor shaft of an electric motor, if necessary locks or by friction in the steering system, which in combination with a Rückdrehungsungsgrad the servo gear and / or Directional converter gear inhibits a rearward movement of the steering system from the wheels ago or is realized by means of a torque diode of the steering system, a self-locking or switchable lockable overrunning clutch of the steering system between the engine and the servo gearbox or between the servo gearbox and directional converter gearbox.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei das Lenksystem einen Elektromotor zum Antrieb des Lenksystems umfasst, wobei die Selbsthemmung durch einen Phasenkurzschluss der Phasen des Elektromotors erfolgt.According to an exemplary embodiment of the invention, a steering system is provided, wherein the steering system comprises an electric motor for driving the steering system, wherein the self-locking takes place by a phase short circuit of the phases of the electric motor.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, umfassend den Schritt: Reduzieren einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs je nach Fehlerbetriebszustand und/oder Straßenart, wobei sich die Straßenart beispielsweise aus der Anzahl der Kurven, der Kurvenradien, Landstraße oder Autobahn und/oder Steigung oder Gefälle ergibt. Das Reduzieren der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht dabei einer geeigneten Fehlerstrategie.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method comprising the step of: reducing a speed of the vehicle according to fault condition and / or road type, the road type being, for example, the number of turns, curve radii, highway or highway and / or or slope or gradient. Reducing the speed of the vehicle corresponds to a suitable fault strategy.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, umfassend den Schritt: Einstellen einer Lenkleistung auf 100 % oder höchstens 80% oder höchstens 50% einer maximalen Lenkleistung je nach Fehlerbetriebszustand und/oder Straßenart, wobei sich die Straßenart beispielsweise aus der Anzahl der Kurven, der Kurvenradien, Landstraße oder Autobahn und/oder Steigung oder Gefälle ergibt.According to an exemplary embodiment of the invention, there is provided a method comprising the step of: setting a steering power to 100% or at most 80% or at most 50% of a maximum steering power depending on the failure mode and / or the road type, the road type being, for example, the number the curves that gives curve radii, highway or highway and / or slope or gradient.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei zur Behandlung des Fehlers zur Längsführung und/oder zur Querführung des Fahrzeugs neben dem Lenksystem ein weiteres Fahrzeugsystem verwendet wird.In a further embodiment according to the invention, a method is provided, wherein an additional vehicle system is used in addition to the steering system for the treatment of the error for longitudinal guidance and / or for transverse guidance of the vehicle.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei das weitere Fahrzeugsystem zumindest eines der Folgenden ist: ESP, iBooster elektrische Parkbremse, Motorsteuerung, Hinterachslenkung, steer by brake, Einzelradbremsung, steer by propulsion, torque vectoring, E-Antrieb, Querführung durch Optimierung der Vorderachseigenschaften, positiver Lenkrollradius,According to a further exemplary embodiment of the present invention, a method is provided, wherein the further vehicle system is at least one of the following: ESP, iBooster electric parking brake, engine control, rear axle steering, steer by brake, single wheel braking, steer by propulsion, torque vectoring, electric drive , Transverse guidance through optimization of the front axle characteristics, positive steering wheel radius,
Bei einem ESP handelt es sich um ein Elektronisches Stabilitätsprogramm. Bei einem iBooster handelt es sich um einen verbesserten Bremskraftverstärker. Eine elektrische Parkbremse ist eine Technik eines Kraftfahrzeugs, wobei mithilfe von Aktoren an der Hinterradbremse eine mechanische Feststellbremse ersetzt werden kann. Mit steer by brake kann eine Bremsung eines Fahrzeugs durchgeführt werden, wodurch eine Lenkmechanik ersetzt werden kann. Durch steer by propulsion ergibt sich eine Lenkung durch einen Antrieb. Durch torque vectoring ergibt sich eine aktive Beeinflussung des Gierwinkels von Kraftfahrzeugen.An ESP is an Electronic Stability Program. An iBooster is an improved brake booster. An electric parking brake is a technique of a motor vehicle, with the help of actuators on the rear brake, a mechanical parking brake can be replaced. With steer by brake a braking of a vehicle can be carried out, whereby a steering mechanism can be replaced. By steer by propulsion results in a steering by a drive. Torque vectoring results in an active influencing of the yaw angle of motor vehicles.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei das Fahrzeug einen neutralen oder einen positiven Lenkrollradius aufweist.According to an exemplary embodiment of the invention, a method is provided wherein the vehicle has a neutral or a positive steering roll radius.
Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das eine größtmögliche Fahrbereitschaft eines Fahrzeugs sicherstellt. Hierzu wird eine Kommunikation zwischen dem Lenksystem, dem Motormanagement und dem Bremssystem ermöglicht. Insbesondere kann bei Ausfall nur eines redundanten Systems eine Fahrbereitschaft zu 100% ermöglicht werden bei einer nur geringen erforderlichen Lenkleistung, beispielsweise einer Autobahnfahrt. Wird stattdessen eine hohe Lenkleistung gefordert, beispielsweise beim Befahren einer kurvenreichen Landstraße, muss die maximale Geschwindigkeit gedrosselt werden. Zusätzlich kann eine Lenkleistung beispielsweise durch Einzelradbremsung unterstützt werden, wodurch ein Ausgleich einer ausgefallenen Lenkleistung ermöglicht wird.As an idea of the invention can be considered to provide a method that ensures the greatest possible driving readiness of a vehicle. For this purpose, a communication between the steering system, the engine management system and the braking system is made possible. In particular, in the event of failure of only one redundant system, a driving readiness can be made 100% possible with only a small amount of required steering power, for example, a highway ride. If instead a high steering power is required, for example when driving on a winding country road, the maximum speed must be throttled. In addition, a steering performance can be supported for example by Einzelradbremsung, whereby a compensation of a failed steering performance is made possible.
Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.Of course, the individual features can also be combined with each other, which can also be partially beneficial effects that go beyond the sum of the individual effects.
Figurenlistelist of figures
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
-
1 ein System SRA oder Hinterachslenkung, -
2 ein weiteres System SRA oder Hinterachslenkung, -
3 ein noch weiteres System SRA oder Hinterachslenkung, -
4 ein noch weiteres System SRA oder Hinterachslenkung, -
5 eine Drehmomentdiode in einem Längsschnitt, -
6 eine Drehmomentdiode in einem Querschnitt, -
7 eine Sperre und -
8 eine Kommunikation zwischen Bestandteilen des Fahrzeugs.
-
1 a system SRA or rear axle steering, -
2 another system SRA or rear axle steering, -
3 a still further system SRA or rear axle steering, -
4 a still further system SRA or rear axle steering, -
5 a torque diode in a longitudinal section, -
6 a torque diode in a cross section, -
7 a lock and -
8th a communication between components of the vehicle.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen Detailed description of exemplary embodiments
Durch eine Selbsthemmung kann ein System geschaffen werden, welches rücktreibend eine Bewegung, die über die Räder eingeleitet wird, sperrt oder hemmt und dadurch verhindert, dass ein mechanisch rückwärtiger Durchtrieb möglich ist. Stöße von der Fahrbahn oder ein Beschleunigen des Rades z.B. in der Werkstatt bei frei beweglichen Rädern wirken nicht auf die Mechanik zurück. Durch eine Selbsthemmung wird bei ausgefallener Servounterstützung ein Lenken über Einzelrad-Bremseingriffe möglich, da das Rad beim Anbremsen keine Drehbewegung ausführt, da es bezogen auf seinen Lenkanschlag fest geführt werden kann. Außerdem wird sichergestellt, dass bei Rückwirkung externer Bewegungen vom Rad auf die Lenkung keine Schäden entstehen. Durch eine Selbsthemmung wird außerdem sichergestellt, dass im Falle eines möglichen Stoßes z.B. auf das Riemengetriebe, welches als Übersetzungsgetriebe zwischen Motor und Spindelmutter dient, keine Schäden entstehen.By a self-locking system can be created, which restraining a movement that is initiated via the wheels, locks or inhibits and thereby prevents a mechanical rearward drive is possible. Impacts from the road or accelerating the wheel e.g. in the workshop with freely movable wheels do not affect the mechanics. Self-locking makes it possible to steer via single-wheel brake interventions if the servo assistance fails, since the wheel does not perform any rotational movement when it is being braked, since it can be firmly guided relative to its steering stop. It also ensures that there is no damage if external movements from the wheel to the steering are affected. Self-locking also ensures that in the event of a possible shock, e.g. on the belt transmission, which serves as a transmission between the engine and spindle nut, no damage.
Die Vorteile eines SRA mit Selbsthemmung ergeben sich daher wie folgt: SRA kann günstig ausgeführt werden, da ein hartes Anschlagen an den Endanschlägen ausgeschlossen werden kann. Aufgrund einer Selbsthemmung können Endanschlagdämpfer, Rutschkupplungen entfallen. Eine mögliche Dehnung des Riemens durch externe Einflüsse ist reduziert, dadurch kann der betreffende Riemen kleiner dimensioniert werden.The advantages of a SRA with self-locking are therefore as follows: SRA can be carried out favorably, since a hard impact on the end stops can be excluded. Due to a self-locking Endanschlagdämpfer, slip clutches omitted. A possible elongation of the belt by external influences is reduced, thereby the belt in question can be made smaller.
Die Lenkungsstellelement- und/oder Zahnstangenposition bleibt bei Selbsthemmung im Fehlerfall konstant, wodurch sich ein deutlich reduzierter Entwicklungs-, SW-, Testaufwand für die Funktion Lenkungselement- und/oder Zahnstangenpositionserfassung ergibt, da keine Szenarien wegen Änderungen während eines Fehlerfalls zu berücksichtigen sind.The Lenkungsstellelement- and / or rack position remains constant in case of failure with self-locking, resulting in a significantly reduced development, SW, test costs for the function Lenkungselement- and / or rack position detection results, since no scenarios due to changes during an error case must be considered.
Eine zweite Strategie bei einer niedrigen maximalen Geschwindigkeit nach einem Erstfehler, wobei die SRA sich im Zustand fail degraded befindet, ist, wobei außerdem die Lenkbarkeit eingeschränkt verfügbar ist, dass nach einem Erstfehler der Fahrer entsprechende Warnungen erhält und selbst innerhalb einer definierten Zeitspanne die Geschwindigkeit auf einen niedrigen Wert, z. B. 10 km/h reduzieren kann. Durch Eingriff in das Motormanagement
Bei einem sbw-System nach Zweitfehler gilt, dass das SRA sich im Zustand passiv befinden kann und die Lenkbarkeit mit dem SRA nicht mehr gegeben ist. Das Fahrzeug nach Zweitfehler kann jederzeit innerhalb eines sehr kurzen Anhaltewegs (weniger als 1m) zum Stillstand gebremst werden, der Fahrer erhält entsprechende Warnungen und kann sofort anhalten. Falls der Fahrer das Fahrzeug nicht zum Stillstand bringt, können die Redundanzen im Fahrzeug durch Eingriff in das Motormanagement
Eine dritte Strategie bei der eine erhöhte maximale Geschwindigkeit nach einem Erstfehler vorliegt und eine Nutzung von Redundanzen als Rückfallebene zur Querführung vorgenommen wird, wobei die SRA sich im Zustand fail degraded befindet und die Lenkbarkeit eingeschränkt verfügbar ist, ist folgende: der Fahrer erhält entsprechende Warnungen und kann selbst innerhalb einer definierten Zeitspanne die Geschwindigkeit reduzieren, der Wert hängt vom Potenzial der alternativen Lenkmöglichkeiten ab, beispielsweise ca. 30 km/h. Das Geschwindigkeitslimit kann von der Straßenart (Kurvenradien) abhängig gemacht werden (Lokalisierung durch GPS), auf Autobahn kann z.B. eine höhere Geschwindigkeit als auf z.B. einer kurvenreichen Landstraße möglich sein. Durch Eingriff in das Motormanagement
Für das sbw-System (sbw=steer-by-wire) nach Zweitfehler gilt, dass das SRA sich im Zustand passiv befinden kann und die Lenkbarkeit mit dem SRA nicht mehr gegeben ist. Der Fahrer erhält entsprechende Warnungen und kann sofort die Geschwindigkeit reduzieren. Tut er das nicht, können die Redundanzen im Fahrzeug die Geschwindigkeit reduzieren durch Eingriff in das Motormanagement
Für das sbw System nach Erstfehler gilt, dass das SRA sich im Zustand fail degraded befindet. Die Lenkbarkeit ist eingeschränkt verfügbar. Der Fahrer erhält entsprechende Warnungen und kann selbst innerhalb einer definierten Zeitspanne die Geschwindigkeit reduzieren, der Wert hängt vom Potenzial der alternativen Lenkmöglichkeiten ab (Annahme ~30-60 km/h). Das Geschwindigkeitslimit kann von der Straßenart (Kurvenradien) abhängig gemacht werden (Lokalisierung durch GPS), auf Autobahn evtl. höhere Geschwindigkeit möglich. Durch Eingriff in das Motormanagement
Für das sbw System nach Zweitfehler gilt, dass das SRA sich im Zustand passiv befindet. Die Lenkbarkeit ist mit dem SRA nicht mehr gegeben. Der Fahrer erhält entsprechende Warnungen und kann sofort die Geschwindigkeit reduzieren. Tut er das nicht, können die Redundanzen im Fahrzeug die Geschwindigkeit reduzieren durch Eingriff in das Motormanagement
Es ergeben sich folgende Änderungen der SRA Eigenschaften im passiven (stromlosen) Zustand: die mechanische Lenkbarkeit im passiven Fall ist in einer sbw-Anwendung irrelevant, weil zwischen SWA und SRA keine mechanische Verbindung besteht. In diesem Fall soll das sbw-Lenksystem so ausgelegt werden, dass sich der SRA im passiven Fall selbsthemmend verhält, dies kann entweder mechanisch durch ein selbsthemmendes Getriebe oder durch einen Phasenkurzschluss für den Fall erreicht werden, dass beide Teilantriebe ausgefallen sind (z.B. Relaisschaltung Sternpunkt nur für den Fall dass beide Teilantriebe ausgefallen sind) oder durch eine mechanische Sperre. Das Verfahren eignet sich generell für den Einsatz in steering rack Aktuatoren (SRA) von Steer-by-wire-Lenksystemen (sbw-Systeme) mit: Dual pinion Getriebe (DP), Kugelgewindetriebe (APA), jeglicher Art von Getrieben, Mitteln zur Einleitung eines Zusatzmoments (Elektromotor), Mitteln zur Ansteuerung des Elektromotors, Mitteln zur Erfassung der Phasenströme und/oder des Motormoments, Mitteln zur Erfassung der Rotorposition, in Fahrzeugen mit aktiver Beeinflussung der Fahrzeugbremse, aktiver Beeinflussung der Antriebsregelung, der Möglichkeit einzelne Räder abzubremsen und der Möglichkeit Antriebsmomente frei auf einzelne Räder zu verteilen.The following changes of the SRA properties result in the passive (de-energized) state: the mechanical steerability in the passive case is irrelevant in a sbw application because there is no mechanical connection between SWA and SRA. In this case, the sbw steering system should be designed so that the SRA behaves in a passive case self-locking, this can be achieved either mechanically by a self-locking gear or by a phase short circuit in the event that both sub-drives have failed (eg relay circuit neutral only in the event that both partial drives have failed) or by a mechanical lock. The method is generally suitable for use in steering rack actuators (SRA) of steer-by-wire steering systems (sbw systems) with: dual pinion gear (DP), ball screws (APA), any type of gearbox, means of introduction an additional torque (electric motor), means for controlling the electric motor, means for detecting the phase currents and / or the engine torque, means for detecting the rotor position, in vehicles with active influence of the vehicle brake, actively influencing the drive control, the ability to decelerate individual wheels and the possibility Drive torque freely distributed to individual wheels.
Die Vorteile der Erfindung sind:
- Erhöhung der Fahrzeugverfügbarkeit mit einfacher Redundanz,
- Kostenersparnis durch Vermeidung einer dritten Redundanzebene,
- Fahrzeug kann nach Erstfehler ohne Begrenzung der Zeitdauer eingeschränkt verwendet werden, Darstellung einer verlässlichen,
- unabhängigen Rückfallebene zur Querführung, Verbesserung des Ausfallverhaltens, da im ersten Zeitausschnitt nach Ausfall das Fahrzeug die eingestellte Trajektorie beibehält und nicht „zentriert“ (SRA Selbsthemmung) und Gewährleistung der funktionalen Sicherheit
- Increase vehicle availability with simple redundancy,
- Cost savings by avoiding a third redundancy level,
- Vehicle can be used to a limited extent after initial error without limitation of the time duration, representation of a reliable,
- independent fallback for lateral guidance, improvement of the failure behavior, since in the first time interval after failure the vehicle retains the set trajectory and not "centered" (SRA self-locking) and ensuring functional safety
Die erfindungsgemäßen Merkmale können analog auf einen Nutzkraftwagen statt eines Personenkraftwagens angewandt werden, der keine Lenkungsstellelement, sondern einen Ausgangswellenwinkel und/oder output shaft angle aufweist.The features of the invention can be applied analogously to a commercial vehicle instead of a passenger car, which has no steering actuator, but an output shaft angle and / or output shaft angle.
Es kann hier daher der Begriff Lenkungsstellelement alternativ als ein Lenkungsstellelement interpretiert werden, das vorzugsweise als Teil des Lenkgetriebes und vorteilhaft als Ausgangswelle und/oder als Lenkungsstellelement ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Lenkungsstellelement dabei zur Verstellung eines Radwinkels wenigstens eines Fahrzeugrads und somit insbesondere zur direkten Beeinflussung einer Fahrtrichtung vorgesehen.It can therefore be interpreted here alternatively as a steering actuator, which is preferably formed as part of the steering gear and advantageously as an output shaft and / or as a steering actuator the term steering actuator. Preferably, the steering actuator is thereby provided for adjusting a wheel angle of at least one vehicle wheel and thus in particular for directly influencing a direction of travel.
Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements or method steps, just as the term "a" and "an" does not exclude multiple elements and steps.
Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.The reference numerals used are for convenience of reference only and are not to be considered as limiting, the scope of the invention being indicated by the claims.
Claims (10)
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DE102017221289.6A DE102017221289B4 (en) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Minimum risk condition in a steer-by-wire steering system |
Applications Claiming Priority (1)
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