DE10157666A1

DE10157666A1 - Lenksystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10157666A1
Application number: DE2001157666
Authority: DE
Inventors: Martin Budaker; Wilfried Leutner; Peter Dominke; Klaus-Dieter Leimbach
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2001-11-24
Filing date: 2001-11-24
Publication date: 2003-06-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem 1 für ein Fahrzeug, insbesondere eine Kraftfahrzeuglenkung mit einer Lenkhandhabe 3, welche mechanisch mit einem Lenkgestänge 4 des Fahrzeugs verbunden ist. Zur Bereitstellung eines Unterstützungslenkdrehmomentes weist das Lenksystem zumindest zwei Stellmotoren 5, 5' an dem Lenkgestänge 4 auf. Um ein fehlerredundantes Lenksystem zu schaffen, das einen servomotorischen Betrieb gewährleistet, ist erfindungsgemäß vorgesehen, jedem Stellmotor 5, 5' eine Steuerungs-Regelungseinheit 6, 6' zur Erfassung des Zustandes und zur Steuerung der Funktion und Konfiguration des gesamten Lenksystems 1 zuzuordnen. Die Stellmotoren 5, 5' und die Steuerungs-Regelungseinheiten 6, 6' sind mit zwei voneinander unabhängigen Energiequellen 7, 7' betreibbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Lenksystem für ein Fahrzeug, wie etwa eine Kraftfahrzeuglenkung, mit elektrischem Antrieb eines Lenkgestänges ist in der DE 198 02 556 A1 beschrieben. Zwei Elektromotoren, die in getrennten Gehäusen angeordnet sind, wirken als Stellantrieb auf ein als Zahnstange ausgebildetes Lenkgestänge. Die Stellmotoren sind so ausgelegt, dass bei Ausfall eines Stellmotors der jeweils im Betrieb verbleibende Stellmotor kurzzeitig ein größeres Lenkmoment erzeugen kann. Dadurch, dass beide Stellmotoren ständig in Betrieb sind, kann rasch die Antriebsleistung eines Stellmotors beim Ausfall eines Stellmotors erhöht werden.

Das Lenkgestänge kann zusätzlich mechanisch mit einer Lenkhandhabe zwangsgekoppelt sein, um eine mechanische Rückfallebene zu erhalten, wenn der redundante elektromotorische Antrieb ausfallen sollte.

Es sind zudem Lenksysteme bekannt, bei denen ohne mechanische Koppelung eines Lenkgestänges und einer Lenkhandhabe das Lenkgestänge mit Hilfe von Stellmotoren bewegt wird und bei denen redundant aufgebaute Regeleinheiten die Steuerung der Stellmotoren übernehmen. Eine vollständige Redundanzebene im servomotorischen Betrieb ist durch die bekannten Lenksysteme nicht ermöglicht, wodurch ein Ausfall von nicht redundanten Bestandteilen des Lenksystems, wie etwa eine Energiequelle des Lenksystems, einen völligen Ausfall des Lenksystems oder zumindest einen Rückfall in eine mechanische Rückfallebene zur Folge hat.

In gewissen Fahrsituationen bekommt ein Fahrer beim Versuch, ein servomotorisch unterstütztes Lenksystem in der mechanischen Rückfallebene zu bedienen, den Eindruck einer nicht beherrschbaren Situation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenksystem der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass ein servomotorischer Betrieb gewährleistet ist.

Die Erfindung wird mit einem Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Um bei einem Lenksystem mit servomotorisch bereitgestelltem Unterstützungslenkdrehmoment und einer mechanischen Koppelung eines Lenkgestänges mit einer Lenkhandhabe zu vermeiden, dass das Lenksystem insbesondere plötzlich in die mechanische Rückfallebene fällt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, jeden Stellmotor des Lenksystems mit einer Steuerungs-, insbesondere Motorsteuerungseinheit und einer Regelungseinheit zu verbinden. Die Regelungseinheit dient zur Steuerung und Regelung des Unterstützungslenkdrehmomentes der Stellmotoren. Die Versorgung der Steuerungs-Regelungseinheit und der Stellmotoren mit Energie, insbesondere mit elektrischer Energie, ist redundant aufgebaut, wobei jede Steuerungs-Regelungseinheit und jeder Stellmotor aus einer separaten Energiequelle gespeist werden kann. Es kann zweckmäßig sein, die Stellmotoren aus einer gemeinsamen Energiequelle zu speisen, wobei in diesem Fall zumindest auf eine weitere Energiequelle im Bedarfsfall zurückgegriffen werden kann.

Es ist zweckmäßig, jede Steuerungs-Regelungseinheit mit jedem Stellmotor zu verbinden, so dass bei Ausfall einer Steuerungs-Regelungseinheit eine Steuerungs-Regelungseinheit zum Betrieb der Stellmotoren verbleibt. Eine Bereitstellung des Unterstützungslenkdrehmomentes ist somit auch beim völligen Ausfall einer Steuerungs-Regelungseinheit ermöglicht. Die Steuerungs-Regelungseinheit erfasst den Betriebszustand des Lenksystems und des Fahrzeugs mit Hilfe von Sensoren wie Positionssensoren, Fahrgeschwindigkeitssensoren und dergleichen und steuert mit Hilfe einer Recheneinheit die Beaufschlagung der Stellmotoren mit hydraulischer oder elektrischer Energie, insbesondere steuert sie einen Zielstrombetrag von EPS-Stellmotoren (electronic power steering apparatus), um ein bestimmtes Unterstützungslenkdrehmoment entsprechend des manuellen Lenkdrehmomentes an der Lenkhandhabe zu erreichen.

Jede Steuerungs-Regelungseinheit umfasst ein Fehlererkennungs-System, welches mit Hilfe von Sensoren, wie etwa Drehmomentsensoren, Versorgungsspannungssensoren für die Stellmotoren, Spannungssensoren für die Energiequellen und dergleichen, in der Lage ist, Fehler von Bestandteilen des Lenksystems zu erkennen. Die Steuerungs-Regelungseinheiten weisen ferner Schaltmittel wie etwa Relais, Halbleiterrelais und dergleichen auf, um fehlerhafte Bestandteile des Lenksystems abschalten zu können und fehlerfreie Bestandteile des Lenksystems Redundanzfunktionen zuzuweisen. Beispielsweise lassen sich einzelne Phasen elektrischer Stellmotoren oder die Stellmotoren selbst abschalten und am Nachlauf hindern, oder es kann eine Energiequelle bei abnehmender Kapazität vom Betrieb des Lenksystems ausgeschlossen und eine andere Energiequelle in den Betrieb des Lenksystems eingebunden werden.

Innerhalb der Steuerungs-Regelungseinheiten ist es zweckmäßig, dem Fehlererkennungs-System Funktionen zu implementieren, die es diesem gestatten, Fehler weiterer Komponenten der Steuerungs- und Regelungseinheit, der Energiequellen oder der Stellmotoren zu erkennen und fehlerhafte Komponenten vom Betrieb des Lenksystems auszuschließen. So lassen sich Ist-Werte von Sensoren vergleichen und Plausibilitätskontrollen unterziehen, um fehlerhafte Sensoren zu erkennen. Durch Stromüberwachungseinrichtungen innerhalb der Fehlererkennungs-Systeme lassen sich Fehlerströme oder Abweichungen des tatsächlich fließenden Stromes von einem vorher bestimmbaren Strom an den Stellmotoren und dergleichen bestimmen und fehlerstrombehaftete Komponenten abschalten. Es ist zweckmäßig, um einen steten, zuverlässigen Betrieb des Lenksystems zu gewährleisten, dass die Steuerungs-Regelungseinheiten sich selbst, insbesondere unter Zuhilfenahme der Fehlererkennungs-Systeme, überwachen.

Treten Fehler auf, so klassieren die Fehlererkennungs-Systeme diese in vorbestimmte Klassen und speichern diese vorzugsweise in einem abrufbaren Fehlerspeicher ab oder erzeugen bei kritischen Fehlern unmittelbar eine Warnung in akustischer und/oder haptischer und/oder optischer Form an den Fahrer oder die Bedienperson des Lenksystems. Eine Warnung wird insbesondere bei einem Fehler an den Energiequellen erzeugt. Beim Ausfall einer Energiequelle, wie etwa einer Kraftfahrzeugbatterie, wird von der Steuerungs-Regelungseinheit die fehlerhafte Energiequelle mit Hilfe geeigneter Schaltmittel sofort vom Betrieb des Lenksystems ausgeschlossen und eine zweite Energiequelle, wie etwa eine Kraftfahrzeugbatterie, ein Kondensator oder Generator in den Betrieb des Lenksystems eingebunden.

Der Betrieb des Lenksystems kann damit zumindest über einen sicheren Zeitraum, der es ermöglicht, einen aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs kontrolliert zu beenden, sicher aufrechterhalten werden, ohne dass das Lenksystem in die mechanische Rückfallebene fällt.

Die Steuerungs-Regelungseinheiten können auch alle identischen Komponenten, wie die Fehlererkennungs-Systeme beinhalten, wobei es zweckmäßig sein kann, die Fehlererfassung mit allen Steuerungs-Regelungseinheiten in der Art einer Mehrheitsentscheidung zu betreiben. Auf diese Weise lässt sich ein höherer Grad an Betriebssicherheit des Lenksystems erreichen.

Es ist zweckmäßig, die Stellmotoren als Elektromotoren, insbesondere als Gleichstrommotoren mit pulsweitenmodulierter Betriebsweise auszubilden. Die Stellmotoren können bevorzugt mit einer getrieblichen Verbindung permanent oder temporär unter Anwendung einer Kupplung miteinander verbunden sein. Dazu eignen sich etwa eine Kugelumlaufspindel, eine Zahnstange oder andere Arten von momenten- oder winkelübertragenden Getrieben. Die Stellmotoren lassen sich besonders ökonomisch einsetzen, wenn diese gleich groß und so dimensioniert sind, dass sie ihren besten Wirkungsgrad bei häufigen Fahrzuständen oder Betriebszuständen des Lenksystems haben, wie etwa bei Straßenfahrt auf Landstraßen.

Es ist zweckmäßig, das Lenksystem so zu betreiben, dass die Stellmotoren gleichzeitig wirken und vorzugsweise im zeitlichen Mittel die erforderliche Antriebsleistung zu gleichen Teilen erbringen. Bei einem plötzlichen Ausfall eines Stellmotors ist der andere Stellmotor bereits in Betrieb, so dass lediglich dessen Antriebsleistung erhöht werden muss, um ein gefordertes Gesamtunterstützungslenkdrehmoment bereitzustellen. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die Stellmotoren so zu dimensionieren, dass ein Stellmotor die im Betrieb des Lenksystems erforderliche Antriebsleistung alleine erbringen kann. Der Fahrer des Fahrzeugs nimmt dadurch kein unbehagliches Gefühl wahr.

Zur Verbesserung der Verfügbarkeit der Stellmotoren im Fehlerfall ist es zweckmäßig, die Stellmotoren im Lenksystem separat voneinander anzuordnen, damit bei einem Fehler eines Stellmotors verbunden mit einer thermischen Überlastung die weiteren Stellmotoren nicht in Mitleidenschaft gezogen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die Steuerungs-Regelungseinheiten ähnlich derjenigen bekannter Steuerungs-Regelungseinheiten von steere-by-wire- Lenksystemen aufgebaut sein, wobei es zweckmäßig ist, zumindest eine Zielstromfestlegungseinrichtung, eine Abweichungsberechnungseinrichtung, eine PID- Steuerungs-Regelungseinrichtung und eine Pulsweiten-Modulations (PWM)- Steuerungseinrichtung vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lenksystems.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Lenksystem 1 mit mehrfacher Redundanz dargestellt - ein fehlertolerantes Lenksystem 1 für ein Kraftfahrzeug.
Eine als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe 3 ist mechanisch mittels einer Lenkwelle 24 und einem mit Abstand zu dem Lenkrad 2 an der Welle 24 angeordneten Ritzel 25 mit einem Lenkgestänge 4 verbunden. Das Lenkgestänge 4 ist als Zahnstange 26 ausgebildet. Das Ritzel 25 greift in Zähne der Zahnstange 26 derart ein, dass die Drehbewegung der Lenkwelle 24 in eine lineare Bewegung der Zahnstange 26 umgesetzt wird. Die lineare Bewegung der Zahnstange 26 wird wiederum mit Hilfe von Spurstangen 27 und Spurstangenhebel 28 auf rechts und links an einem Fahrzeug angeordnete lenkbare Räder 21 übertragen.
In dem Lenksystem 1 sind zwei Stellmotoren 5, 5' zur Bereitstellung eines Unterstützungslenkdrehmomentes auf das Lenkgestänge 4 seitlich und koaxial zu der Zahnstange 26 angeordnet. Die Stellmotoren 5, 5' sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Elektromotoren 16, insbesondere als EPS-Gleichstrommotoren 17 (electronic power steering apparatus) ausgebildet. Die Stellmotoren können gleichwohl als Hydromotoren oder in anderer Betriebsweise betriebene Stellmotoren ausgebildet sein.
Vorzugsweise wirken die Stellmotoren 5, 5' über eine getriebliche Verbindung 18, einem Kugelumlauf-Spindelmechanismus 29 ein, wobei eine Schubkraft in einer Kugelumlaufspindel 30 an dem Lenkgestänge 4 erzeugt wird, welche in bekannter Weise über die Spurstangen 27 und Spurstangenhebel 28 auf die lenkbaren Räder 31 wirkt.
Es kann zweckmäßig sein, die getriebliche Verbindung 18 als Zahnstangenmechanismus oder in Form anderer momenten- oder winkelübertragender Getriebe auszubilden. Die Stellmotoren 5, 5' können mit Hilfe geeigneter Kupplungen über die getriebliche Verbindung 18 permanent oder temporär verbunden sein, wobei die Kupplungen im Fehlerfall auskuppelbar sind.
Jedem Stellmotor 5, 5' ist eine Steuerungs-Regelungseinheit 6, 6' zur Erfassung des momentanen Zustandes und zur Steuerung der Funktion und Konfiguration des gesamten Lenksystems 1 zugeordnet. Zur Steigerung der Ausfallsicherheit des Lenksystems 1 ist es besonders vorteilhaft, wenn jede Steuerungs- Regelungseinheit 6, 6' mit jedem Stellmotor 5, 5' verbunden ist. Die Steuerungs- Regelungseinheiten 6, 6' steuern und regeln insbesondere den Betrieb der Stellmotoren 5, 5'. Die Steuerungs-Regelungseinheiten 6, 6' und die Stellmotoren 5, 5' sind zweckmäßig separat voneinander angeordnet und zum Schutz bei einem etwaigen Fehlerfall, insbesondere verbunden mit thermischer Überlastung von Bauteilen der Stellmotoren 5, 5' und der Steuerungs-Regelungseinheiten 6, 6' einzeln gekapselt.
Die Stellmotoren 5, 5' und die Steuerungs-Regelungseinheiten 6, 6' sind mit zwei voneinander unabhängigen Energiequellen 7, 7' verbunden, wobei vorzugsweise der Betrieb des Lenksystems 1 mit Hilfe einer Energiequelle 7 erfolgt. Die Energiequelle 7 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Kraftfahrzeugbatterie und wiederaufladbarer Akkumulator 19 ausgebildet. Sie kann aber auch, wie die zweite Energiequelle 7' als Kondensator, als Generator oder bei einer andersartigen Betriebsweise des Lenksystems 1 als Hydropumpe oder dergleichen ausgebildet sein.
Die zweite Energiequelle 7' ist mit Hilfe von Schaltmitteln 9, insbesondere mit Hilfe von Schaltmitteln eines Fehler-Erkennungssystems 8, 8' der Steuerungs- Regelungseinheiten 6, 6' zur Energieversorgung der Stellmotoren 5, 5' und/oder der Steuerungs-Regelungseinheiten 6, 6' und weiterer Bestandteile des Lenksystems zu- oder abschaltbar.
Wie Fig. 1 zeigt enthält jede Steuerungs-Regelungseinheit 6, 6' neben dem Fehler- Erkennungssystem 8, 8' eine Zielstromfestlegungseinrichtung 20, eine Abweichungsberechnungseinrichtung 21, eine PID-Steuerungs-Regelungseinrichtung 22, eine Pulsweiten-Modulations-Signalerzeugungseinrichtung (PWM) 23 und eine Motorsteuereinheit 47.
Die Zielstromfestlegungseinrichtung 20 legt einen Zielstrombetrag 40 der EPS- Gleichstrommotoren 17 fest, um ein bestimmtes Unterstützungslenkdrehmoment entsprechend des über Lenkdrehmoment-Sensoren 12 an der Lenkhandhabe 3 oder der Lenkwelle 24 detektierten Lenkdrehmoments zu erreichen. Die Zielstromfestlegungseinrichtung 20 ist u. a. mit einem Datenspeicher ausgestattet und sucht den Zielstrombetrag 40 unter Anwendung vorzugsweise empirisch ermittelter Algorithmen aus dem Datenspeicher so aus, dass der Zielstrombetrag 40 größer wird, wenn das Lenkdrehmoment zunimmt und umgekehrt.
Die Abweichungsberechnungseinrichtung 21 besitzt insbesondere ein Subtrahierglied oder softwaregesteuerte Subtrahierfunktionen. Die Abweichungsberechnungseinrichtung 21 ist mit Motorstromsensoren 43 der EPS-Gleichstrommotoren 17 verbunden. Die Steuerungs-Regelungseinrichtung 6, 6' und/oder die Abweichungsberechnungseinrichtung 21 können vorteilhaft mit weiteren Sensoren 10, wie etwa Fahrgeschwindigkeitssensoren 11, Lenkwinkeleinschlagsensoren 41, Spurstangen-Axialkraftsensoren 42 und Fahrzeuggierraten-Sensoren und dergleichen verbunden sein.
Die Abweichungsberechnungseinrichtung 21 ermittelt aufgrund der Ist-Werte, insbesondere der Motorstromsensoren 43, ausgehend von dem Zielstrombetrag 40 der Zielstromfestlegungseinrichtung 20 ein Abweichungssignal 44 und gibt dies an die PID-Steuerungs-Regelungseinrichtung 22 aus.
Die PID-Steuerungs-Regelungseinrichtung 22 nähert die Abweichung an Null und erzeugt ein Betriebssteuerungssignal 45, welches die Richtung und den Betrag des elektrischen Stroms, mit welchem der jeweilige EPS-Gleichstrommotor 17 gespeist wird, angibt, und gibt das Signal an die PWM-Signalerzeugungseinrichtung 23 aus.
Die PWM-Signalerzeugunseinrichtung 23 erzeugt ein PWM-Signal 46, welches dem aktuellen Wert und der Polarität des Betriebssteuerungssignals 45 entspricht, und gibt dieses an eine jeden EPS-Gleichstrommotor 17 zugeordneten Motorsteuereinheit 47 aus.
Mit Hilfe einer Brückenschaltung und einem gate-Betriebskreis steuert die Motorsteuereinheit 47 den EPS-Gleichstrommotor 17 pulsweitenmoduliert.
Das Fehler-Erkennungssystem 8, 8' einer jeden Steuerungs-Regelungseinheit 6, 6' umfasst Schaltmittel 9, wie etwa Halbleiterrelais oder Relais, zur Abschaltung von fehlerhaften Bestandteilen des Lenksystems, wie etwa der Energiequellen 7, 7' und der Stellmotoren 5, 5'. Mit dem Fehler-Erkennungssystem 8, 8' können eine Vielzahl von Sensoren 10 vorzugsweise mit redundanter Struktur verbunden sein. Mit Hilfe von Versorgungsspannungssensoren 13 und Stromsensoren ist es in der Lage beispielsweise festzustellen, ob Stellmotoren 5, 5' überlastet werden. Mit Hilfe von Spannungssensoren 14 und geeigneten Verstärkerschaltungen können im Betrieb des Lenksystems 1 aktuelle Kapazitäten der Energiequellen 7, 7' gemessen werden. Das Fehler-Erkennungssystem 8, 8' ist außerdem in der Lage Fehler in der Sensorik und in den signalverarbeitenden Bestandteilen der Steuerungs- und Regelungseinheiten 6, 6' und der Motorsteuerungseinheiten der Stellmotoren 5, 5' zu erkennen. Fehlerhafte Bestandteile können so vom Betrieb der Stellmotoren 5, 5' ausgeschlossen und fehlerfreien Bestandteilen Redundanzaufgaben übertragen werden. Liegt aufgrund eines mechanischen oder elektrischen Fehlers in der Kinematik des Lenksystems oder an den Stellmotoren 5, 5' eine entsprechende Abweichung des Signals der Motorstromsensoren 43 von dem Zielstrombetrag 40 bei einem Stellmotor 5, 5' um einen bestimmten Betrag vor, schaltet das Fehler- Erkennungssystem 8, 8' den betreffenden Stellmotor 5, 5' ab und erhöht das Unterstützungslenkdrehmoment des fehlerfreien oder der fehlerfreien Stellmotoren zu einem erforderlichen Gesamtunterstützungslenkdrehmoment. Auf diese Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem eine plötzliche Änderung der an der Lenkhandhabe aufzubringenden Lenkkraft vermieden werden. Zu diesem Zweck sind die Stellmotoren 5, 5' so ausgelegt, dass ein einziger Stellmotor das gesamte Unterstützungslenkdrehmoment zu erzeugen in der Lage ist.
Die Abschaltung fehlerhafter Stellmotoren kann unter Zuhilfenahme von Überbrückungswiderständen und einem daraus resultierenden Generatormoment und/oder in bekannter Weise mechanisch erfolgen. Die fehlerhaften Stellmotoren lassen sich bevorzugt mit Hilfe von Kupplungen von der getrieblichen Verbindung 18 mit dem Lenkgestänge entkoppeln, um nachteilige Auswirkungen durch etwaiges Nachlaufen der fehlerhaften Stellmotoren auf die Lenkbewegungen des Lenksystems auszuschließen. Das Fehler-Erkennungssystem 8, 8' ist in der Lage, ständig die gesamte Sensorik Plausibilitätskontrollen zu unterziehen, fehlerhafte Sensoren vom Betrieb des Lenksystems auszuschließen und fehlerfreie Sensoren Redundanzaufgaben zuzuweisen, d. h. in den Betrieb verbleibender fehlerfreier Bestandteile des Lenksystems einzubinden. Dabei kann es zweckmäßig sein, dass das jeweilige Fehler-Erkennungssystem auftretende Fehler in Klassen einordnet und in einem Fehlerspeicher abspeichert, wobei bei kritischen Fehlern eine Warnung an die Bedienperson der Lenkhandhabe oder den Fahrer erzeugt wird.
Die Steuerungs-Regelungseinheit 6, 6', insbesondere deren Erkennungssystem 8, 8', sind in der Lage bei Ausfall oder allmählichem Ausfall einer Energiequelle 7, 7' eine akustische, haptisch oder optische Warnung an die Bedienperson oder den Fahrer zu richten und die Funktion des Lenksystems bei entsprechender Auslegung der Energiequellen über einen sicheren Zeitraum sicher aufrechtzuerhalten, so dass aktuelle Lenk- und Fahrsituationen gefahrlos beendet werden können. In diesem Fehlerfall wird der von der Zielstromfestlegungseinrichtung 20 festgelegte Zielstrombetrag 40 in Abhängigkeit von der Abnahme der Kapazität der verbleibenden Energiequelle allmählich auf Null reduziert und damit das Unterstützungslenkdrehmoment durch die Steuerungs-Regelungseinheit 6, 6' verringert, bis das Lenksystem in die mechanische Rückfallebene überführt ist.
Insbesondere wenn das Lenksystem so dimensioniert ist, dass bei der Überführung in die mechanische Rückfallebene die erforderlichen Lenkkräfte so hoch werden, dass nicht mehr alle Fahrzeuglenker ausreichend hohe Lenkgeschwindigkeiten erreichen können, kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug automatisch auf eine Geschwindigkeit abgebremst wird, bei der es ohne Lenkunterstützung noch sicher handhabbar ist, beispielsweise auf 30 km/h. Die Dauer des Abbremsvorganges ist dabei der Dauer anzupassen, in welcher übergangsweise die Lenkunterstützung trotz Fehler noch aufrecht erhalten werden kann. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt bleibt, bis der Fehler behoben ist und die Lenkunterstützung weder zur Verfügung steht.
Um eine ökonomische Betriebsweise der Stellmotoren 5, 5' zu ermöglichen und eine kostengünstige Herstellung der Stellmotoren zu erzielen, ist es zweckmäßig, die Stellmotoren so zu dimensionieren, dass sie in Bezug auf häufige Betriebszustände des Lenksystems wirkungsgradoptimiert sind.
Es kann ferner zweckmäßig sein, die getriebliche Verbindung 18 der Stellmotoren 5, 5' so zu gestalten, dass alle Stellmotoren ständig in Betrieb sind. Dies kann mit Hilfe einer variablen Übersetzung in der getrieblichen Verbindung 18 realisiert sein. Auf diese Weise ist die Betriebsbereitschaft eines jeden Stellmotors zu jedem Betriebszeitpunkt beispielsweise durch Stromsensoren überprüfbar.

Claims

1. Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeuglenkung, mit einer Lenkhandhabe (3), welche mechanisch mit einem Lenkgestänge (4) des Fahrzeugs verbunden ist und mit zwei Stellmotoren (5, 5') zur Bereitstellung eines Unterstützungslenkdrehmomentes auf das Lenkgestänge (4), dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stellmotor (5, 5') eine Steuerungs-Regelungseinheit (6, 6') zur Erfassung des Zustandes und zur Steuerung der Funktion und Konfiguration des gesamten Lenksystems (1) zugeordnet ist und die Stellmotoren (5, 5') und die Steuerungs-Regelungseinheiten (6, 6') mit zwei unabhängigen Energiequellen (7, 7') betreibbar sind.

2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Steuerungs- Regelungseinheit (6, 6') mit jedem Stellmotor (5, 5') verbunden ist.

3. Lenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Steuerungs- Regelungseinheit (6, 6') ein Fehlererkennungs-System (8, 8') aufweist, welches Schaltmittel (9) zur Abschaltung von Bestandteilen des Lenksystems (1) aufweist.

4. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Steuerungs-Regelungseinheit (6, 6') eine der Zahl ihrer Regelungseinheiten entsprechende Anzahl von unabhängig voneinander arbeitenden Sensoren (10), wie Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren (11), Lenkdrehmomentsensoren (12), Versorgungsspannungsensoren (13), Spannungssensoren (14) und Positionssensoren (15) aufweist.

5. Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Fehlererkennungs-System (8, 8') erkannt wird, ob ein Fehler der elektrischen und mechanischen Bauteile der Stellmotoren (5, 5') besteht, wobei ein fehlerhafter Stellmotor (5, 5') abgeschaltet wird und das Unterstützungslenkdrehmoment fehlerfreier Stellmotoren (5, 5') zu einem erforderlichen Gesamtunterstützungs-lenkdrehmoment erhöht wird.

6. Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Fehlererkennungs-System (8, 8') erkannt wird, ob ein Fehler von Steuerungs- und Regelungseinheiten (6, 6') und der Energiequellen (7, 7') besteht und ein fehlerhafter Bestandteil dieser oder eine fehlerhafte Energiequelle (7, 7') vom Betrieb des Lenksystems (5, 5') ausgeschlossen wird.

7. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-Regelungseinheiten (6, 6') sich selbst und sich gegenseitig überwachen.

8. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Fehlererkennungs-System (8, 8') auftretende Fehler in Klassen eingeordnet werden und bei Fehlern einer vorbestimmten Klasse eine Warnung erzeugt wird.

9. Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuerungs-Regelungseinheit (6, 6') bei Ausfall oder allmählichem Ausfall einer Energiequelle (7, 7') eine akustische, haptische oder optische Warnung erzeugt wird und die Funktion des Lenksystems (1) mit einer Energiequelle (7, 7') über einen sicheren Zeitraum sicher aufrechterhalten wird.

10. Lenksystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei reduzierter Energieabgabe einer einzigen in Funktion verbliebenen Energiequelle (7, 7') das Unterstützungslenkdrehmoment durch die Steuerungs-Regelungseinheit (6, 6') allmählich verringert wird.

11. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (7, 7') Akkumulatoren (19) und Kondensatoren sind.

12. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmotoren (5, 5'), Elektromotoren (16), insbesondere Gleichstrommotoren (17) sind.

13. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmotoren (5, 5') mit einer getrieblichen Verbindung (18) wie etwa einer Kugelumlaufspinde (30), einer Zahnstange oder einem anderen momenten- oder winkelübertragenden Getriebe miteinander verbindbar sind.

14. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmotoren (5, 5') in Bezug auf häufige Betriebszustände wirkungsgradoptimiert sind.

15. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des Lenksystems (1) alle Stellmotoren (5, 5') gleichzeitig betrieben sind.

16. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmotoren (5, 5') so dimensioniert sind, dass ein Stellmotor (5, 5') das Gesamtunterstützungslenkdrehmoment erzeugen kann.

17. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmotoren (5, 5') und die Steuerungs-Regelungseinheiten (6, 6') separat voneinander gekapselt sind.

18. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-Regelungseinheit (6, 6') eine Zielstromfestlegungseinrichtung (20), eine Abweichungsberechnungseinrichtung (21), eine PID-Steuerungs- Regelungseinrichtung (22) und eine Pulsweiten-Modulations- Signalerzeugungseinrichtung (23) umfasst.