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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Mittelstellung
bei einem Lenksystem eines Fahrzeuges, wobei das Lenksystem zur
Durchführung
eines Steer-by-Wire-Betriebes ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft
außerdem
ein derartiges Lenksystem.
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Bei
einer herkömmlichen
Fahrzeuglenkung ist eine manuell betätigbare Lenkhandhabe, z.B. Lenkhandrad,
mechanisch mit den lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsgekoppelt, wodurch
sich eine feste Zuordnung zwischen der Stellung der Lenkhandhabe,
im folgenden als „Handhabenstellung" bezeichnet, und
der Stellung der Fahrzeugräder,
im folgenden als „Radstellung" bezeichnet, ergibt.
Im Unterschied dazu besitzt ein für einen Steer-by-Wire-Betrieb geeignetes
Lenksystem in seinem Steer-by-Wire-Betrieb keine mechanische Zwangskopplung
sondern eine ' elektronische
Kopplung zwischen der Lenkhandhabe und den Fahrzeugrädern: Auch
hier ist für
ein sicheres Fahren eine eindeutige elektronische Zuordnung zwischen
der Handhabenstellung und der Radstellung erforderlich. Üblicherweise
wird einer mechanischen Mittelstellung der Fahrzeugräder, bei
der das Fahrzeug geradeaus fährt,
eine mechanische Mittelstellung der Lenkhandhabe zugeordnet. Insbesondere
bei nicht punktsymmetrischen Lenkhandrädern ergeben sich dabei Vorteile.
Beispielsweise kann die Mittelstellung der Fahrzeugräder beim
Losfahren besser erkannt werden, das Sichtfeld auf die Instrumententafel
durch das Lenkhandrad ist optimiert, Bedienelemente im Lenkrad sind
einfach zugänglich,
die Airbagentfaltung und dessen Schutzwirkung ist gewährleistet.
Es besteht daher der Bedarf, bei einem zur Durchführung eines Steer-by-Wire-Betriebes
ausgebildeten Lenksystem eine Mittelstellung zu bestimmen, bei der
die mechanische Mittelstellung der Lenkhandhabe mit der mechanischen
Mittelstellung der Fahrzeugräder übereinstimmt.
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Aus
der
EP 0 747 282 A1 ist
ein Verfahren zur Bestimmung der Mittelstellung eines Fahrzeuglenksystems
mit mechanischer Zwangskopplung zwischen der Lenkhandhabe und den
Fahrzeugrädern bekannt.
Das Lenksystem ist mit einem Lenkwinkelsensor ausgestattet, der
mit der Lenkhandhabe betätigt
wird. Das Fahrzeug weist an jedem Rad einen Radgeschwindigkeitssensor
auf und ist außerdem mit
einem Querbeschleunigungssensor und einem Giersensor ausgestattet.
Mit Hilfe einer entsprechenden Schaltung kann aus den Werten der
Radgeschwindigkeitssensoren, des Querbeschleunigungssensors und
des Giersensors ein Wert für
den aktuellen Lenkwinkel der Fahrzeugräder berechnet werden. Durch
einen Vergleich mit dem aktuellen Wert des Winkelsensors kann dann
die Mittelstellung des Lenksystems bestimmt werden. Die Kenntnis
der Mittellage des Lenksystems ist bei einem Fahrzeug mit einem
Lenksystem, das eine mechanische Zwangskopplung zwischen Lenkhandhabe
und Fahrzeugrädern
aufweist, dann von besonderem Interesse, wenn das Fahrzeug mit einem
Fahrdynamikregelungssystem ausgestattet ist, das beispielsweise durch
gezielte Bremseingriffe an einem oder an mehreren Fahrzeugrädern eine
Lenkunterstützung
erzielt und dadurch die Fahrzeugsicherheit erhöht.
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Die
DE 198 05 383 A1 zeigt
beispielhaft ein Lenksystem, das zur Durchführung eines Steer-by-Wire-Betriebes
ausgebildet ist. Das Lenksystem ist dazu mit einer als Lenkhandrad
ausgebildeten Lenkhandhabe ausgebildet, die einen als Lenkwinkel-Sollwertgeber
dienenden Lenkwinkelsensor betätigt.
Das Lenksystem weist außerdem
einen als Kolben-Zylinder-Agregat
ausgebildeten Lenkwinkelsteller auf, der die lenkbaren Fahrzeugräder betätigt. Mit
den Fahrzeugrädern
wird ein Lenkwinkel-Istwertgeber betätigt. Eine Steuerung führt einen
Soll-Ist-Vergleich der Lenkwinkel durch und betätigt in Abhängigkeit dieses Vergleichs
den Lenkwinkelsteller.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, bei einem zur Durchführung eines Steer-by-Wire-Betriebes
ausgebildeten Lenksystem eine Möglichkeit
aufzuzeigen, wie für
das Lenksystem eine Mittelstellung gewährleistet werden kann.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, sowohl der Lenkhandhabe
als auch den Fahrzeugrädern
jeweils einen damit zwangsgekoppelten Sensor zuzuordnen, der mit
dem Lenkwinkel der Fahrzeugräder
bzw. der Lenkhandhabe korrelierte Signale erzeugt. Dadurch kann
die mechanische Mittelstellung der Fahrzeugräder unabhängig von der mechanischen Mittelstellung
der Lenkhandhabe bestimmt werden, wobei diese Mittelstellungen jeweils mit
einer entsprechenden Mittelstellung des zugehörigen Sensors abgeglichen werden
können.
Die Mittelstellung des Lenksystems wird dann durch eine elektronische
Zuordnung oder Softwarezuordnung der Mittelstellungen der Sensoren
erzielt. Dabei ergibt sich der Vorteil, die mechanische Mittelstellung der
Fahrzeugräder
ausschließlich
nach fahrdynamischen Gesichtspunkten festzulegen, während die mechanische
Mittelstellung der Lenkhandhabe durch designorientierte Vorgaben
bestimmt werden kann. Da keine mechanische Zwangskopplung zwischen den
Fahrzeugrädern
und der Lenkhandhabe besteht, entfallen diesbezügliche Randbedingungen, die
eine optimale Mittelstellung der Fahrzeugräder und der Lenkhandhabe behindern
können.
Beispielsweise wird die Lenkhandhabe regelmäßig mittels einer Axialverzahnung
auf die Lenksäule
aufgesteckt, wobei die Teilung dieser Axialverzahnung, z.B. 60 Axialnuten,
das Raster für
die Einstellung der Mittellage der Lenkhandhabe vorgibt, das heißt., die
Lenkhandhabe kann z.B. nur in 6°-Schritten
relativ zu den Fahrzeugrädern
positioniert werden. Da derartige Randbedingungen bei einer offenen
Steer-by-Wire-Lenkung
entfallen, kann sowohl für
die Fahrzeugräder als
auch für
die Lenkhandhabe eine optimale Mittelstellung eingestellt werden.
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Bei
der Erfindung werden die Mittelstellungen der Sensoren dynamisch
zugeordnet, d.h., daß zunächst bei
stehendem Fahrzeug die Fahrzeugräder
und die Lenkhandhabe etwa in ihre Mittelstellung mechanisch ausgerichtet
und die dabei auftretenden Sensorstellungen miteinander elektronisch
verknüpft werden.
Diese Vorgehensweise entspricht grundsätzlich einer statischen Zuordnung,
bei der bei stehendem Fahrzeug zunächst die Fahrzeugräder und mechanisch
getrennt davon die Lenkhandhabe jeweils im Rahmen zulässiger Toleranzen
exakt in ihre Mittelstellung mechanisch ausgerichtet werden und bei
der danach die dabei auftretenden Sensorstellungen miteinander elektronisch
verknüpft
werden, weist jedoch den Unterschied auf, daß hier keine exakte Ausrichtung
erforderlich ist, sondern daß eine
grobe Einstellung der Mittelstellungen ausreicht, die somit insbesondere
manuell einstellbar sind. Danach kann im Fahrbetrieb des Fahrzeuges
mittels einer geeigneten Sensorik eine gegebenenfalls vorhandene
Abweichung zwischen den Mittelstellungen der Fahrzeugräder und
der Lenkhandhabe ermittelt werden. Sofern eine störende Abweichung
festgestellt werden kann, führt
die Steuerung eine entsprechende elektronische Korrektur der elektronischen
Verknüpfung
zwischen den bei den Mittelstellungen der Fahrzeugräder und
der Lenkhandhabe auftretenden Sensorstellungen durch. Eine Abweichung
zwischen den Mittelstellungen der Fahrzeugräder und der Lenkhandhabe kann
am einfachsten bei einer Geradeausfahrt mit hoher Geschwindigkeit
ermittelt werden, wenn das Fahrzeug beispielsweise mit einem Querbeschleunigungssensor
und/oder einem Giersensor und/oder Radgeschwindigkeitssensoren ausgestattet
ist. Denn unter diesen Bedingungen macht sich auch eine geringe
Abweichung zwischen der Mittelstellung der Fahrzeugräder und
der Mittelstellung der Lenkhandhabe dadurch bemerkbar, daß das Fahrzeug
in der Mittelstellung der Lenkhandhabe nicht geradeaus fährt bzw.
daß die
Lenkhandhabe bei der Geradeausfahrt des Fahrzeuges nicht in ihrer
Mittelstellung ist. Durch die Korrektur der elektronischen Verknüpfung wird
diese so verändert,
daß nach
der Korrektur das Fahrzeug genau dann geradeaus fährt, wenn
die Lenkhandhabe sich in ihrer Mittelstellung befindet. Störende Einflußgrößen wie
z.B. Fahrbahnneigung, Seitenwind oder dgl. werden dabei durch eine
entsprechende Sensorik und entsprechende Algorithmen ausgeschlossen.
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Zweckmäßig wird
die elektronische Korrektur sukzessive durchgeführt, um einen Lenkwinkelsprung
zu vermeiden, der beispielsweise dann auftreten kann, wenn eine
größere Lenkwinkelabweichung
korrigiert werden muß.
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Unabhängig davon,
ob die Zuordnung der Mittelstellungen statisch oder dynamisch durchgeführt wird,
besteht durch eine geeignete Sensorik die Möglichkeit, eine Abweichung
zwischen den Mittelstellungen der Fahrzeugräder und der Lenkhandhabe während der
gesamten Lebensdauer des Fahrzeuges zu ermitteln und die elektronische
Verknüpfung
dementsprechend zu korrigieren bzw. zu adaptieren, um diese Abweichung
auszugleichen. Eine solche Abweichung kann z.B. schleichend durch
einen Alterungsprozeß der
Sensoren auftreten. Eine solche Abweichung kann auch plötzlich,
z.B. durch einen Werkstattbesuch oder durch einen leichten Unfall,
auftreten. Durch ein ungeschicktes Befahren eines Bordsteines kann
sich beispielsweise eine leichte Spurverstellung an den Fahrzeugrädern ausbilden,
durch welche die fahrdynamische Mittelstellung der Fahrzeugräder verändert wird.
Derartige Abweichungen können
durch eine getaktete oder permanente Überwachung der Mittelstellungen
erkannt und dementsprechend reduziert oder eliminiert werden.
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Das
der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Lenksystem
mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Entsprechend dem Grundgedanken
dieses Lenksystems wird die Steuerung des Lenksystems so ausgebildet,
daß im
Fahrbetrieb des Fahrzeuges eine Abweichung zwischen den Mittelstellungen
der Fahrzeugräder
und der Lenkhandhabe erkannt werden kann. Die hierzu erforderliche
Sensorik, wie z.B. Querbeschleunigungssensor und/oder Giersensor
und/oder Radgeschwindigkeitssensoren ist bei modernen Fahrzeugen
mit Fahrdynamikregeldungssystemen, wie z.B. ein Antiblockiersystem
oder ein mit gezielten Bremseingriffen arbeitendes Fahrzeugstabilisierungssystem,
ohnehin bereits am Fahrzeug vorhanden, so daß die Steuerung in der Regel
auf vorliegende Signalwerte zurückgreifen
kann.
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Wenn
eine Abweichung feststellbar ist, d.h. oberhalb eines detektierbaren
Schwellwertes liegt, kann die Steuerung die bestehende Zuordnung
zwischen Radlenkwinkel und Handhabenlenkwinkel korrigieren oder
adaptieren. Es ist klar, daß die
Steuerung dabei zweckmäßigerweise
zunächst überprüft, ob die
festgestellte Abweichung einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
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Das
erfindungsgemäße Lenksystem
ermöglicht
einerseits die Durchführung
der oben beschriebenen dynamischen Zuordnung der Mittelstellungen der
Sensoren, um die Mittelstellung des Lenksystems zu bestimmen. Andererseits
ermöglicht
dieses Lenksystem auch eine andauernde Überwachung dieser Mittelstellung,
so daß Abweichungen,
die durch interne Einflüsse,
z.B. Abnutzungserscheinungen, und/oder externe Einflüsse, z.B.
starke Stoß- oder
Schlagbeanspruchung des Lenksystems, auftreten können, durch eine entsprechende
elektronische Korrektur oder Adaption ausgeglichen werden können. Das
so ausgebildete Lenksystem trägt
somit zur Erhöhung
der Fahrzeugsicherheit bei.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
ist die Steuerung zur Durchführung
eines ersten Steer-By-Wire-Modus ausgebildet, in dem die Steuerung
den Lenkwinkelsteller in Abhängigkeit
eines Soll-Ist-Vergleichs der Lenkwinkel betätigt. Außerdem ist die Steuerung zur
Durchführung
eines zweiten Steer-by-Wire-Modus ausgebildet, in dem die Steuerung
mit dem Lenkwinkelsollwert und mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitswert
einen Giersollwert berechnet, mittels eines Gieristwertgebers einen
Gieristwert überwacht
und den Lenkwinkelsteller in Abhängigkeit
eines Soll-Ist-Vergleichs der Gierwerte betätigt. Dabei überwacht
die Steuerung die Funktion der für
den zweiten Steer-by-Wire-Modus
erforderlichen Elemente und schaltet bei einer Fehlfunktion eines
dieser Elemente auf den ersten Steer-by-Wire-Modus um. Die Steuerung ist so
ausgebildet, daß sie
im zweiten Steer-by-Wire-Modus mittels der Sensorik überwacht,
ob zwischen der Radmittelstellung und der Handhabenmittelstellung
eine Abweichung besteht, wobei die Steuerung bei bestehender Abweichung
die elektronsiche Verknüpfung
zwischen den bei den Mittelstellungen der Fahrzeugräder und der
Lenkhandhabe auftretenden Sensorstellungen spätestens beim Umschalten in
den ersten Steer-by-Wire-Modus entsprechend elektronisch adaptiert.
An sich ist eine Adaption der Verknüpfung der Sensormittelstellungen
bei einem Steer-by-Wire-Modus, der mit einer Gierwertregelung arbeitet,
nicht erforderlich, da Abweichungen systembedingt selbsttätig ausgeregelt
werden. Falls jedoch aufgrund einer Fehlfunktion in den Steer-by-Wire-Modus mit Lenkwinkelregelung
umgeschaltet werden muß,
ist eine Korrektur angebracht. Durch die Überwachung der Mittelstellungen
bereits im Steer-by-Wire-Modus mit Gierwertregelung kann die Adaption
der Verknüpfung der
Sensormittelstellungen im Falle einer Abweichung bereits vor oder
beim Umschalten in den Steer-by-Wire-Modus mit Lenkwinkelregelung
eingeleitet werden.
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Um
einen Lenkwinkelsprung beim Umschalten vom giergeregelten Modus
zum lenkwinkelgeregelten Modus zu vermeiden, erfolgt die Korrektur bzw.
die Adaption sukzessive, wodurch sich eine zeitliche Verzögerung ergibt.
Diese Verzögerung
bzw. diese sukzessive Anpassung ist zweckmäßig so gewählt, daß die Korrektur für den Fahrer
nicht überraschend
ist, so daß der
Fahrer intuitiv richtig reagieren kann.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, daß die
vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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Die
einzige 1 zeigt eine schaltplanartige Darstellung
des erfindungsgemäßen Lenksystems.
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Entsprechend 1 weist
ein nicht näher dargestelltes
Kraftfahrzeug in üblicher
Weise zwei vordere, lenkbare Fahrzeugräder 1 auf, die jeweils
an einem relativ zum Fahrzeugaufbau federbar gehaltertem Radträger 2 angeordnet
sind, welcher jeweils um eine Fahrzeughochachse schwenkbar ist,
um die Lenkbarkeit des zugeordneten Fahrzeugrades 1 zu ermöglichen.
Die Radträger 2 sind über Spurstangen 3 mit
einem im dargestellten Beispiel hydraulischen Lenkwinkelsteller 4 verbunden,
der als doppelt wirkendes hydraulisches Kolben-Zylinder-Aggregat ausgebildet ist. Die
beiden von einem Kolben 8 des Lenkwinkelstellers 4 voneinander
abgeteilten Hydraulikkammern des Lenkwinkelstellers 4 können über ein
elektromagnetisch betätigbares
Steuerventil 5 mit der Druckseite einer hydraulischen Druckquelle,
im dargestellten Beispiel einer Hydraulikpumpe 6, bzw.
mit einem relativ drucklosen Hydraulikreservoir 7 verbunden
werden, mit dem auch die Saugseite der Hydraulikpumpe 6 kommuniziert.
Je nach Stellung des Steuerventils 5 kann der hydraulische
Lenkwinkelsteller 4 eine steuerbare Stellkraft in der einen oder
anderen Richtung erzeugen bzw. die eingestellte Lage verändern oder
festhalten.
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Ein
Lenkhandrad 9 bildet eine vom Fahrer betätigbare
Lenkhandhabe und betätigt
einen Sollwertgeber 10, dessen elektrische Ausgangssignale den
Sollwert des Lenkwinkels der lenkbaren Fahrzeugräder 1 bzw. eine damit
korrelierte Größe repräsentieren.
Außerdem
ist das Lenkhandrad 9 über
ein elastisches Kopplungsglied, das im Ausführungsbeispiel als drehelastische
Welle bzw. Wellenanordnung 11 ausgebildet ist, mit einem
Elektromotor 12 antriebsverbunden, der als Handkraftsteller
arbeitet und zur Erzeugung einer am Lenkhandrad 9 fühlbaren Lenkhandkraft
dient.
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Des
weiteren ist das Lenkhandrad 9 über die Welle bzw. Wellenanordnung 11 sowie
eine Kupplung 13 und einen Wellenzug 14 (oder
eine andere, insbesondere eine hydraulisch arbeitende Antriebsverbindung)
mit einem Lenkgetriebeteil der lenkbaren Fahrzeugräder 1 antriebsverbunden.
Im dargestellten Fall führt
der Wellenzug 14 zu einem Ritzel 15, welches mit
einer an die Kolbenstange des hydraulischen Lenkwinkelstellers 4 anschließenden Zahnstange 16 kämmt. Die
Kupplung 13 wird, z.B. von einer Schließfederung 17, ständig mit
einer Schließkraft
beaufschlagt, gegen die die Kupplung 13 von einem elektrischen
Stellmotor 18 in Offenstellung gebracht bzw. in Offenstellung
gehalten werden kann.
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Bei
geschlossener Kupplung 13 besteht somit eine mechanische
Zwangskopplung zwischen der Lenkhandhabe 9 und den Fahrzeugrädern 1,
wodurch das Lenksystem im wesentlichen wie ein herkömmliches
Lenksystem arbeiten kann. Bei geöffneter
Kupplung 13 ist diese mechanische Zwangskopplung zwischen
dem Lenkhandrad 9 und den Fahrzeugrädern 1 unterbrochen,
so daß das
Lenksystem in einem Steer-by-Wire-Betrieb arbeiten kann.
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Eine
rechnergestützte
Steuerung 19 ist eingangsseitig mit dem Sollwertgeber 10 für den Lenkwinkel
sowie mit einem Weggeber bzw. Lenkwinkel-Istwertgeber 20 verbunden,
der den Stellhub eines Lenkgetriebeteiles, hier der Kolbenstange
des Lenkwinkelstellers 4, und damit eine zum Istwert des Lenkwinkels
der Räder 1 analoge
Größe erfaßt. Ebenfalls
mit der Eingangsseite der Steuerung 19 sind zwei Drehwinkelgeber 21 verbunden,
aus deren Signalen die elastische Verdrehung der Welle bzw. Wellenanordnung 11 ermittelbar
ist.
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Schließlich ist
die Eingangsseite der Steuerung 19 noch mit einer Sensorik 22 verbunden,
die beispielsweise einen Querbeschleunigungssensor und/oder einen
Giersensor und/oder den einzelnen Fahrzeugrädern 1 zugeordnete
Radgeschwindigkeitssensoren aufweisen kann. Ausgangsseitig ist die
Steuerung 19 mit dem Steuerventil 5, dem Elektromotor 12 sowie
dem Stellmotor 18 verbunden.
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Bei
der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform bildet der Lenkwinkel-Sollwertgeber 10 oder
einer der Drehwinkelgeber 21 einen der Lenkhandhabe 9 zugeordneten
Handhabensensor, der mit der Lenkhandhabe 9 zwangsgekoppelt
ist und mit deren Lenkwinkel korrelierte Signale liefert. Des weiteren
bildet der Lenkwinkel-Istwertgeber 20 gleichzeitig einen
Radsensor, der mit den lenkbaren Fahrzeugrädern 1 zwangsgekoppelt
ist, derart, daß er
mit den Lenkwinkeln der Fahrzeugräder 1 korelierte Signale
liefert.
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Die
Mittelstellung des Lenksystems kann wie folgt bestimmt werden:
Im
Rahmen der Fahrzeugmontage werden die Fahrzeugräder 1 mechanisch in
ihre Mittelstellung gebracht, in der sie für das Fahrzeug (theoretisch)
eine Geradeausfahrt bewirken. Diese Mittelstellung der Fahrzeugräder 1 wird
mit einer Mittelstellung des Radsensors 20 (hier Lenkwinkel-Istwertgeber 20)
abgeglichen, so daß die
Mittelstellung der Fahrzeugräder 1 mit
der Mittelstellung des Radsensors 20 übereinstimmt. Unabhängig davon
wird bei geöffneter Kupplung 13 mechanisch
eine Mittelstellung für
das Lenkhandrad 9 eingestellt, was beispielsweise durch eine
spezielle Laservermessung recht genau durchgeführt werden kann. Die Mittelstellung
der Lenkhandhabe 9 wird dann mit einer Mittelstellung des Handhabensensors 10 (hier
Lenkwinkel-Sollwertgeber 10) abgeglichen, so daß die Mittelstellung
der Lenkhandhabe 9 mit der Mittelstellung des Handhabensensors 10 übereinstimmt.
Danach folgt eine elektronische Zuordnung der Mittelstellung des
Radsensors 20 zur Mittelstellung des Handhabensensors 10.
Diese Zuordnung kann beispielsweise dynamisch oder statisch durchgeführt werden.
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Die
statische Zuordnung der Mittelstellungen der Sensoren 10 und 20 kann
wie folgt durchgeführt werden:
Mit
Hilfe von hier nicht dargestellten Hilfsvorrichtungen wird für die Fahrzeugräder 1 möglichst
exakt deren Mittelstellung eingestellt. Ebenso wird mit entsprechenden
Hilfsgeräten
die Mittelstellung für
die Lenkhandhabe 9 möglichst
exakt eingestellt. Nach dieser mechanischen Justierung erfolgt eine
elektronische Verknüpfung
der dabei auftretenden Sensorstellungen, um deren Mittelstellungen
einander zuzuordnen. Diese statische Zuordnung benötigt einen
relativ aufwendigen apparativen Aufbau.
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Die
dynamische Zuordnung der Sensorstellungen kann wie folgt durchgeführt werden:
Wie
bei der zuvor beschriebenen statischen Zuordnung werden die Fahrzeugräder 1 und
die Lenkhandhabe 9 mechanisch in ihre Mittelstellung eingestellt. Im
Unterschied zur zuvor beschriebenen statischen Zuordnung kann die
Einstellung der Mittelstellung hier relativ grob erfolgen, so daß sie rasch
und insbesondere manuell durchgeführt werden kann. Danach wird
auch hier eine elektronische Verknüpfung der dabei auftretenden
Sensorstellungen durchgeführt. Während die
vorgenannten Einstellvorgänge
bei stehendem Fahrzeug durchgeführt
werden, kann nun im Rahmen der dynamischen Zuordnung der Sensormittelstellungen
während
dem Fahrbetrieb des Fahrzeuges durch die Steuerung 19 überprüft werden,
ob zwischen der Radmittelstellung und der Handhabenmittelstellung
eine Abweichung besteht. Hierbei kann die Steuerung 19 auf
Signale der Sensorik 22 zurückgreifen, aus denen beispielsweise
ermittelt werden kann, ob das Fahrzeug bei der Mittelstellung der Lenkhandhabe 9 geradeaus
fährt,
d.h. ob sich die Fahrzeugräder 1 ebenfalls
in ihrer Mittelstellung befinden. Beispielsweise messen die Radgeschwindigkeitssensoren
an jedem Rad dieselbe Geschwindigkeit und/oder der Giersensor meldet
einen Gierwert Null. Anhand dieser Informationen kann die Steuerung 19 die
Radmittelstellung und die Handhabenmittelstellung überprüfen und
für den
Fall, daß eine
Abweichung der Mittelstellungen vorliegt, eine entsprechende elektronische
Adaption oder Korrektur durchführen.
Auf diese Weise kann die elektronische Verknüpfung der Sensorstellungen
mit einer relativ hohen Genauigkeit durchgeführt werden, die insbesondere
höher ist
als die Toleranzen der „exakten" mechanischen Ausrichtung
im Rahmen der oben beschriebenen statischen Zuordnung.
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Vorzugsweise
wird das Lenksystem so ausgestaltet, daß die Steuerung 19 nicht
nur bei der Inbetriebnahme des Fahrzeuges die Bestimmung der Mittelstellung
des Lenksystems ermöglicht,
sondern permanent oder zeitlich getaktet mit Hilfe der Sensorik 22 während der
gesamten Lebensdauer des Fahrzeuges überprüft, ob eine Abweichung zwischen
der Radmittelstellung und der Handhabenmittelstellung besteht. Eine
solche Abweichung kann beispielsweise alterungsbedingt bei den Sensoren 10 oder 20 auftreten.
Eine Abweichung kann jedoch auch dann auftreten, wenn das Lenksystem
radseitig und/oder handhabenseitig stoßbelastet wird, beispielsweise wenn
das Fahrzeug mit zu hoher Geschwindigkeit eine Bordsteinkante überfährt. Bei
einer solchen Aktion kann sich die Spur des Fahrzeuges verstellen,
so daß die
fahrdynamische Mittelstellung der Fahrzeugräder 1 nicht mehr mit
der Mittelstellung der Lenkhandhabe 9 übereinstimmt. Da die Steuerung 19 bei dieser
Ausführungsform
des Lenksystems selbständig
eine derartige Abweichung erkennt, kann die Steuerung 19 auch
entsprechende Gegenmaßnahmen
einleiten. Zweckmäßig führt die
Steuerung 19 eine entsprechende Korrektur oder Adaption
der elektronischen Verknüpfung
der Sensorwerte durch, um die elektronische Zuordnung zwischen den
Signalen des Handhabensensors 10 und den Signalen des Radsensors 20 zur
Eliminierung der Abweichung anzupassen.
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Es
ist klar, daß die
Steuerung 19 bei Abweichungen, die grundsätzlich kumulieren
können,
die oberhalb eines Schwellwertes liegen, zweckmäßig ein Warnsignal generiert,
das den Fahrer darauf hinweist, in Kürze eine Werkstatt aufzusuchen.
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Ebenso
kann das Lenksystem so ausgebildet sein, daß die Steuerung 19 im
Fahrbetrieb mit der Sensorik 22 unabhängig von der Handhabenstellung überwacht,
ob die Mittelstellung des Radsensors 20 noch mit der Mittelstellung
der Fahrzeugräder 1 übereinstimmt.
Denn insbesondere durch eine Spurverstellung oder durch eine Sensorverstellung
kann hier eine Abweichung auftreten. Die Steuerung 29 führt dann
gegebenenfalls eine elektronische Korrektur der elektronischen Abgleichung
der Mittelstellungen zwischen Radsensor 20 und Fahrzeugrädern 1 durch.
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Ein
weiteres wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Lenksystems wird darin
gesehen, daß die
Steuerung 19 so ausgebildet ist, daß eine Adaption oder Korrektur
der Verknüpfung
der Sensormittelwerte sukzessive oder allmählich erfolgt, wodurch sich
eine zeitliche Verzögerung
bei der Anpassung der Verknüpfung
ergibt. Durch diese Maßnahme
wird beim Korrigieren oder Adaptieren ein Lenkwinkelsprung vermieden,
der in Abhängigkeit seiner
Größe zu einer
vom Fahrzeugführer
nicht mehr beherrschbaren Fahrsituation führen könnte. Ein stetiger, insbesondere
stufenloser Übergang
von der Verknüpfung
mit Abweichung zur korrigierten Verknüpfung wird zweckmäßig so gestaltet,
daß der Fahrer
von der Korrektur nicht überrascht
wird, sondern sich intuitiv darauf einstellen kann. Zur Erhöhung der
Fahrzeugsicherheit kann außerdem
vorgesehen sein, daß eine
derartige Adaption oder Korrektur nur unterhalb einer vorgegebenen
Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt
wird.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
des Lenksystems, arbeitet dessen Steuerung 19 in einem ersten
Steer-by-Wire-Modus mit einer Lenkwinkelregelung, d.h. mit einem
Soll-Ist-Vergleich der Lenkwinkel. In einem zweiten Steer-by-Wire-Modus
arbeitet die Steuerung 19 mit einer Gierregelung, d.h.
mit einem Soll-Ist-Vergleich
der Gierwerte bzw. Giergeschwindigkeitswerte oder Gierwinkelwerte.
Beim giergeregelten Modus berechnet die Steuerung aus dem Solllenkwinkel
des Lenkwinkel-Sollwertgebers 10 in Verbindung mit Werten
der Sensorik 22, z.B. mit der Fahrzeuggeschwindigkeit,
einen Giersollwert. Über
die Sensorik 22 kann die Steuerung 19 außerdem einen
Gieristwert ermitteln, beispielsweise direkt über einen Giersensor oder indirekt über die
einzelnen Radgeschwindigkeiten. Der Lenkwinkelsteller 4 wird
dann in Abhängigkeit
eines Vergleichs der Giersollwerte mit den Gieristwerten betätigt. Auch
bei diesem giergeregelten Modus kann es zu Abweichungen zwischen
der Radmittellage und der Handhabenmittellage kommen. Aufgrund der
giergeregelten Arbeitsweise wird diese Abweichung jedoch von selbst ausgeregelt,
so daß das
Fahrzeug bei der Mittelstellung der Lenkhandhabe 9 trotz
einer Abweichung zwischen den Mittelstellungen der Lenkhandhabe 9 und
der Fahrzeugräder 1 geradeaus
fährt.
Insofern ist eine Korrektur oder Adaption der Verknüpfung zwischen
den Mittelwerten der Sensoren 10 und 20 nicht erforderlich.
Dennoch kann diese Adaption durchgeführt werden.
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Die
Steuerung 19 überprüft ständig die
ordentliche Funktionsweise der dem giergeregelten Modus zugeordneten
Elemente. Sobald eine Fehlfunktion festgestellt wird, schaltet die
Steuerung 19 auf den lenkwinkelgeregelten Modus um, in
dem der Lenkwinkelsteller 4 in Abhängigkeit eines Vergleichs der
Lenkwinkelsollwerte mit den Lenkwinkelistwerten betätigt wird.
Spätestens
in diesem Zeitpunkt kann das erfindungsgemäße Lenksystem die Korrektur
der Verknüpfung
zwischen den Sensorwerten durchführen.
Auch hierbei ist eine sukzessive, verzögerte und insbesondere stufenlose
Anpassung der Verknüpfung
der Sensorwerte ratsam, um gefährliche
Lenkwinkelsprünge
zu vermeiden.