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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrassistenzsystems eines Fahrzeugs mit einem aktiven Lenksystem und einem Fahrwerk mit zumindest einem mit dem aktiven Lenksystem gekoppelten Rad. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeuglenksystem mit einer Steuereinrichtung.
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Fahrzeugassistenzsysteme sowie Verfahren zu deren Steuerung sind bekannt.
Ferner sind Fahrzeuge mit einem aktiven Lenksystem bekannt, die das Fahrzeug selbstständig lenken oder den Fahrer bei einer manuellen Lenkung unterstützen.
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Eine akkurate Lenkung ist für den sicheren Einsatz von Fahrzeugen unerlässlich, insbesondere im Straßenverkehr.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrassistenzsystems bereitzustellen, das eine genaue Lenkung sowie eine hohe Spurtreue gewährleistet. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Fahrzeuglenksystem bereitzustellen, das dazu eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrassistenzsystems eines Fahrzeugs mit einem aktiven Lenksystem und einem Fahrwerk vorgesehen, wobei das Fahrwerk zumindest ein mit dem aktiven Lenksystem gekoppeltes Rad hat. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bestimmen der aktuellen Fahrwerkshöhe des Rads und Berücksichtigen der aktuellen Fahrwerkshöhe bei der Einstellung des Radeinschlags des Rads mittels des aktiven Lenksystems.
Es hat sich herausgestellt, dass Fahrbahnunebenheiten zu Abweichungen des Radeinschlags und damit zu unvorhergesehenen Änderungen der Trajektorie des Fahrzeugs führen können. Je nach Kinematik des Fahrwerks kann sich durch die Veränderung der Fahrwerkshöhe, beispielsweise durch Anheben oder Absenken während der Aufnahme einer Wechselbrücke oder durch Fahrbahnunebenheiten der Radeinschlag und/oder der Lenkradwinkel ändern. Indem beim Einstellen des Radeinschlags über das aktive Lenksystem die momentane Fahrwerkshöhe des Rads berücksichtigt wird, können Änderungen des Radeinschlags sofort und automatisch zumindest teilweise ausgeglichen werden, die durch die Kinematik des Fahrwerks bei unterschiedlichen Fahrwerkhöhen bedingt werden. Auf diese Weise wird eine fahrwerkshöhenabhängige Adaption der Lenkung bereitgestellt, wodurch die Lenkung genauer ist und Abweichungen von der vorgesehenen Trajektorie des Fahrzeugs vermieden werden können, insbesondere beim automatisierten Fahren.
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Im Sinne der Erfindung ist das Steuern des Fahrassistenzsystems mittels des Verfahrens nicht auf eine bestimmte Weise beschränkt und umfasst die aus der Automatisierungstechnik bekannten Konzepte des Steuerns und/oder des Regelns.
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Die Fahrwerkshöhe ist im Sinne der Erfindung insbesondere der Abstand des Rads bzw. der Radachse zur Fahrzeugkarosserie, d.h. zu einem Fixpunkt, zu dem das Rad mittels des Fahrwerks beweglich aufgehängt ist.
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In einer Ausführungsform hat das Fahrzeug ein zweites mit dem aktiven Lenksystem gekoppeltes Rad. Hierbei wird bei der individuellen Einstellung des Radeinschlags jedes Rads die individuelle Fahrwerkshöhe des entsprechenden Rads berücksichtigt. Somit können die durch die Fahrwerkshöhe bedingten Einflüsse auf den Radeinschlag unabhängig voneinander für jedes einzelne der beiden mit dem aktiven Lenksystem gekoppelten Räder bestimmt und entsprechend berücksichtigt werden, wodurch die Genauigkeit der Lenkung weiter verbessert werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Räder individuell aufgehängt sind und somit unabhängig voneinander ein- und/oder ausfedern können.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die individuelle Fahrwerkshöhe aller lenkbaren, insbesondere aller mit dem aktiven Lenksystem gekoppelten, Räder bei der individuellen Einstellung des Radeinschlags jedes Rads berücksichtigt. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Lenkung bei Fahrzeugen mit mehr als zwei lenkbaren Rädern erhöht werden.
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Das Verfahren kann zur Korrektur der Fahrzeugtrajektorie vorgesehen sein, um die Spurtreue zu verbessern, insbesondere von automatisiert gesteuerten Fahrzeugen.
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Es ist von Vorteil, wenn ein durch eine Änderung, insbesondere eine Vergrößerung, der Fahrwerkshöhe verursachter Radeinschlag durch das aktive Lenksystem komplett kompensiert wird. Somit kann verhindert werden, dass die Änderung der Fahrwerkshöhe den Radeinschlag und damit die Fahrtrichtung des Fahrzeugs auch nur teilweise beeinflusst.
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Insbesondere kann eine solche Kompensation nur bei einer abrupten Ausfederbewegung erfolgen, wie es beispielsweise bei der Überfahrt eines Schlaglochs der Fall ist, in das das Rad kurzzeitig eintaucht. Das heißt, die automatische Verstellung des Radeinschlags wird nur bei schlagartiger Änderung der Fahrwerkshöhe vorgenommen.
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Das Verfahren kann in einem automatisierten Fahrmodus angewandt werden, in dem das aktive Lenksystem das Fahrzeug lenkt. Hierdurch kann die Spurtreue des Fahrzeugs verbessert werden, wodurch weniger Lenkkorrekturen erforderlich sind, um das Fahrzeug auf seiner Trajektorie zu halten, d.h., die Fahrzeugtrajektorie ist stabiler.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren bei einem fahrergesteuerten Lenkbetrieb angewandt werden, in dem das aktive Lenksystem eine aktive Lenkkraftunterstützung ausübt. In diesem Fall wird die Anzahl der Lenkkorrekturen, die der Fahrer zum Halten der Spur, d.h. der vom Fahrer gewünschten Fahrtrichtung, ausführen muss, reduziert und damit der Komfort für den Fahrer erhöht.
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Gemäß einer Ausführungsform wird nach Bestimmen der aktuellen Fahrwerkshöhe auf empirisch ermittelte, hinterlegte Werte zurückgegriffen, bei denen einer Fahrwerkshöhe oder einer Änderung der Fahrwerkshöhe ein Wert zugeordnet ist, wobei abhängig von diesem Wert das aktive Lenksystem angesteuert wird, um den Radeinschlag zu verändern. Auf diese Weise können die Werte im Voraus, insbesondere unter Laborbedingungen, präzise für alle relevanten Änderungen der Fahrwerkshöhe bestimmt werden, wodurch eine sehr genaue fahrwerkshöhenabhängige Steuerung des Radeinschlags bereitgestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Werte direkt zur Weiterverarbeitung vorliegen und nicht erst ermittelt werden müssen. Hierdurch ist eine geringere Rechenleistung erforderlich bzw. die Berechnungen können in kürzerer Zeit erfolgen.
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Die empirisch ermittelten Werte können hierbei insbesondere in einem Kennfeld oder einer Tabelle hinterlegt sein.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Fahrzeuglenksystem mit einer Steuereinrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Das Fahrzeuglenksystem hat ferner ein aktives, elektrisches Lenksystem, ein Fahrwerk mit zumindest einem mit dem aktiven Lenksystem gekoppeltem Rad, sowie eine Sensorik zur Bestimmung der Fahrwerkshöhe des zumindest einen Rads. Die Steuereinrichtung ist dabei signalübertragend mit dem aktiven Lenksystem und der Sensorik gekoppelt. Des Weiteren wird der Radeinschlag des zumindest einen Rads mittels des aktiven Lenksystems abhängig von der Fahrwerkshöhe des zumindest einen Rads eingestellt. Im Sinne der Erfindung ist ein aktives, elektrisches Lenksystem ein aktives Lenksystem, das elektrisch steuerbar ist. Auf diese Weise kann die aktuelle Fahrwerkshöhe des Rads mit der Sensorik bestimmt und von der Steuereinrichtung beim Einstellen des Radeinschlags mittels des aktiven Lenksystems berücksichtigt werden, um beispielsweise eine durch die Fahrwerkshöhe bedingte Fehlstellung des Rads auszugleichen. Dadurch weist das Fahrzeuglenksystem eine präzisere Lenkung sowie eine verbesserte Spurtreue auf.
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Gemäß einer Ausführungsform hat das Fahrwerk ein zweites mit dem aktiven Lenksystem gekoppeltes Rad und die Sensorik ist auch zur Bestimmung der Fahrwerkshöhe des zweiten Rads eingerichtet. Somit können für beide mit dem aktiven Lenksystem gekoppelten Räder unabhängig voneinander die individuelle aktuelle Fahrwerkshöhe bestimmt und der Radeinschlag des jeweiligen Rads entsprechend angepasst werden. Dies führt zu einer höheren Lenkgenauigkeit.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Fahrwerk eine Radaufhängung auf, an der das zumindest eine mit dem aktiven Lenksystem gekoppelte Rad befestigt ist. Ferner hat das Fahrzeuglenksystem eine Lenkmechanik, mittels der das zumindest eine mit dem aktiven Lenksystem gekoppelte Rad mit dem aktiven Lenksystem gekoppelt ist. Dabei ist die Radaufhängung um eine erste Achse schwenkbar und die Lenkmechanik um eine zweite Achse schwenkbar, die nicht identisch zur ersten Achse ist. Eine solche Kinematik des Fahrwerks führt dazu, dass sich der Radeinschlag und/oder der Lenkradwinkel bei einer Veränderung der Fahrwerkshöhe ändern. Mittels der Steuereinrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren können diese Änderungen des Radeinschlags korrigiert werden, sodass die Kinematik des Fahrwerks die Spurtreue des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt.
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Es ist von Vorteil, wenn für jedes mit dem aktiven Lenksystem gekoppelte Rad ein rahmenfester Sensor vorgesehen ist, der die Fahrwerkshöhe bestimmt. Somit kann im Betrieb des Fahrzeugs die Fahrwerkshöhe zuverlässig für jedes mit dem aktiven Lenksystem gekoppelte Rad ermittelt werden.
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Das aktive Lenksystem kann ein Lenkgetriebe sowie einen elektrischen Motor aufweisen. Der elektrische Motor ist hierbei insbesondere antriebsmäßig mit dem Lenkgetriebe verbunden, beispielsweise um das Lenkgetriebe zwischen mehreren Positionen bzw. Zuständen zu verstellen.
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In einer weiteren Ausführungsform übt das aktive Lenksystem eine Lenkunterstützung aus, die proportional zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist. Auf diese Weise kann die Sensibilität der Lenkung an die Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst werden, wodurch der Komfort sowie die Fahrsicherheit erhöht werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer schematischen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Fahrzeuglenksystem mit einem Fahrwerk in einer Neutralstellung,
- - 2 in einer schematischen Draufsicht das Fahrzeuglenksystem aus 1 mit dem Fahrwerk in der Neutralstellung,
- - 3 in einer schematischen Seitenansicht ein herkömmliches Fahrzeuglenksystem ohne Fahrwerkshöhenberücksichtigung mit einem Fahrwerk in einer nach unten ausgelenkten Stellung des Rads, und
- - 4 in einer schematischen Draufsicht das Fahrzeuglenksystem aus 3 mit dem Fahrwerk in der ausgelenkten Stellung,
- - 5 in einer schematischen Seitenansicht das erfindungsgemäße Fahrzeuglenksystem aus 1 mit dem Fahrwerk in einer ausgelenkten Stellung, und
- - 6 in einer schematischen Draufsicht das Fahrzeuglenksystem aus 5 mit dem Fahrwerk in der ausgelenkten Stellung.
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In den 1 und 2 ist ein Fahrzeuglenksystem 10 mit einem Fahrwerk 12, einem aktiven Lenksystem 14, einer Steuereinrichtung 16 sowie einem Lenkrad 18 gezeigt. Das Fahrzeuglenksystem 10 ist Teil eines Fahrzeugs (nicht dargestellt).
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Das Fahrzeug ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein LKW mit einer lenkbaren Vorderachse, an der ein linkes und ein rechtes Vorderrad des LKWs in Einzelradaufhängung befestigt sind. Die lenkbare Vorderachse weist hierbei eine Einzelradlenkung auf, d.h. der Radeinschlag des linken Vorderrads und Radeinschlag des rechten Vorderrads können, zumindest innerhalb gewisser Grenzen, unabhängig voneinander eingestellt bzw. gesteuert werden.
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Die Einzelradaufhängung ist beispielsweise in Form einer Achselschenkellenkung realisiert.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Fahrzeug ein beliebiges Fahrzeug mit einem Fahrwerk sein, das zumindest ein lenkbares Rad aufweist, das in der Höhe auslenkbar aufgehängt ist. Insbesondere kann das Fahrzeug ein oder mehrere lenkbare Achsen haben, vorzugsweise mit einzelnen aufgehängten Rädern und/oder Einzelradlenkung.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug für automatisiertes Fahren eingerichtet.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Fahrzeug für manuelles Fahren eingerichtet sein.
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Das Fahrzeuglenksystem 10 wird im Folgenden anhand des rechten Vorderrads erläutert, das ein erstes Rad 20 des Fahrzeuglenksystems 10 bildet und das Teil des Fahrwerks 12 ist. Die folgenden Ausführungen gelten in analoger Weise für das linke Vorderrad, das ein zweites Rad des Fahrzeuglenksystems 10 bildet und das Teil des Fahrwerks 12 ist.
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Das Fahrwerk 12 hat eine Radaufhängung 22, an der das erste Rad 20 lenkbar befestigt ist.
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Die Radaufhängung 22 ist um eine erste Achse 24 schwenkbar gelagert, so dass das erste Rad 20 in und entgegen der Z Richtung, d.h. in seiner Höhe gegenüber der Karosserie des Fahrzeugs, auslenkbar gelagert ist.
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Die Z Richtung weist in den Figuren nach unten, d.h. in Richtung der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug mit seinen Rädern im Betrieb steht. Die X Richtung weist in Richtung der Längserstreckung des Fahrzeugs, die im vorliegenden Fall auch der vorgesehenen primären Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht.
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Eine Auslenkung in und entgegen der Z Richtung wird mittels einem dem ersten Rad 20 zugeordneten Stoßdämpfer (nicht dargestellt) des Fahrzeugs abgefedert.
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Das aktive Lenksystem 14 hat ein Lenkgetriebe 26, einen elektrischen Motor 28, eine Lenksäule 30 sowie eine Lenkmechanik 32, auch Lenkgestänge genannt.
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Das Lenkgetriebe 26 ist mittels der Lenksäule 30 mit dem Lenkrad 18 und mittels der Lenkmechanik 32 mit dem ersten Rad 20 mechanisch gekoppelt. Die Kopplung ist hierbei derart gestaltet, dass, zumindest bei konstanter Fahrwerkshöhe, eine Änderung des Lenkradwinkels α (siehe 6) zu einer Änderung des Radeinschlags um den Winkel β (siehe 4) führt, wobei das Verhältnis von α zu β durch das Lenkgetriebe 26 vorgegeben ist. Auf diese Weise sind der Radeinschlag und damit das Fahrzeug mittels des Lenkrads 18 lenkbar.
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Der elektrische Motor 28 ist signalübertragend mit der Steuereinrichtung 16 verbunden sowie derart mit dem Lenkgetriebe 26 gekoppelt, dass mittels der Steuereinrichtung 16 über den elektrischen Motor 28 das Verhältnis von α zu β im Lenkgetriebe 26 einstellbar ist.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 16 hierbei derart gestaltet, dass bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs ein kleines Verhältnis im Lenkgetriebe 26 eingestellt ist, sodass ein großer Lenkradwinkel α zu einem vergleichsweise kleinen Winkel β des Radeinschlags führt, und bei niedrigen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs ein großes Verhältnis im Lenkgetriebe 26 eingestellt ist, sodass ein kleiner Lenkradwinkel α zu einem vergleichsweise großen Winkel β des Radeinschlags führt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 16 derart gestaltet sein, dass das Verhältnis von α zu β im Lenkgetriebe 26 proportional zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
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Auf diese Weise kann eine geschwindigkeitsabhängige Lenkunterstützung bereitgestellt werden, die beispielsweise enge Wendemanöver, wie einen Einparkvorgang, durch ein niedriges Verhältnis bei geringen Geschwindigkeiten erleichtert sowie die bei hohen Geschwindigkeiten mit einem großen Verhältnis eine sichere und sanfte Kurvenfahrt gewährleistet.
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Der Motor 28 ist aber auch in der Lage, das Fahrzeug selbstständig in einen automatisierten Fahrbetrieb zu lenken.
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Um eine Auslenkung des ersten Rads 20 in und entgegen der Z Richtung nicht zu verhindern, ist die Lenkmechanik 32 über Gelenke 34 mit dem Fahrwerk 12 sowie dem Lenkgetriebe 26 gekoppelt.
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Die Gelenke 34 sind Kugelgelenke.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Fahrwerk 12 und/oder das erste Rad 20 auf beliebige Weise mit dem Lenkgetriebe 26 gekoppelt sein, insbesondere mittels einem oder mehrerer Kugelgelenke und/oder Drehgelenke.
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Die Lenkmechanik 32 ist um eine zweite Achse 36 schwenkbar gelagert, die beabstandet von sowie parallel zur ersten Achse 24 der Radaufhängung 22 verläuft.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die zweite Achse 36 beliebig verlaufen. Insbesondere unterscheiden sich die erste Achse 24 und die zweite Achse 36, d.h. die erste Achse 24 und die zweite Achse 36 sind nicht identisch.
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Kommt es zu einer Änderung der Fahrwerkshöhe H (siehe 3 und 5), d.h. wird das erste Rad 20 in oder entgegen der Z Richtung ausgelenkt, beispielsweise aufgrund von Fahrbahnunebenheiten, so schwenkt die Radaufhängung 22 um einen Winkel γ um die erste Achse 24 und die Lenkmechanik 32 schwenkt entsprechend der Geometrie des Fahrzeuglenksystems 10 um die zweite Achse 36.
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Hierbei bewegt sich die Radaufhängung 22 auf einer ersten Kreisbahn 38 und die Lenkmechanik 32 auf einer zweiten Kreisbahn 40. Die erste Kreisbahn 38 und die zweite Kreisbahn 40 verlaufen hierbei nicht parallel, d.h. der kürzeste Abstand zwischen der ersten Kreisbahn 38 und der zweiten Kreisbahn 40 ist nicht für alle Punkte der ersten Kreisbahn 38 bzw. der zweiten Kreisbahn 40 konstant.
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In einer alternativen Ausführungsform können sich die Radaufhängung 22 und/oder die Lenkmechanik 32 auf einer Bahn bewegen, die durch eine Überlagerung der entsprechend ersten Kreisbahn 38 bzw. zweiten Kreisbahn 40 mit einer oder mehreren weiteren Bahnkurve(n) gebildet ist, wenn sich die Fahrwerkshöhe H des ersten Rads 20 ändert. Dies ist insbesondere immer dann der Fall, wenn das entsprechende Bauteil 22, 32 nicht ausschließlich um die erste Achse 24 bzw. die zweite Achse 36 schwenkt, sondern zusätzlich eine Rotation um eine weitere Achse und/oder eine Translation durchführt.
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Dieser Zusammenhang ist in den 3 und 4 anhand eines Fahrzeuglenksystems 100, das ein analog zum Fahrzeuglenksystem 10 gestaltetes Fahrwerk 12 hat, jedoch ein herkömmliches, d.h. nicht aktives, Lenksystem 114 und keine entsprechende Steuereinrichtung 16 aufweist. Gleiche Bauteile mit entsprechenden Funktionen sind hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und es wird auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
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Aufgrund dieser Gestaltung des Fahrwerks 12 sowie des aktiven Lenksystems 14 führt eine Änderung der Fahrwerkshöhe H zu einem Drehmoment, das auf das erste Rad 20 wirkt und dieses so verdreht, dass sich der Radeinschlag des ersten Rads 20 um den Winkel β ändert (siehe 4).
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Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, ausschließlich auf das Fahrzeuglenksystem 10 und nicht auf das Fahrzeuglenksystem 100 gemäß dem Stand der Technik.
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Um den Einfluss der Änderung der Fahrzeughöhe H auf den Radeinschlag berücksichtigen zu können, ist das Fahrzeuglenksystem 10 gemäß den 1, 2, 5 und 6 wie folgt gestaltet.
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Das Fahrzeuglenksystem 10 hat eine Sensorik 42 mit einem Sensor 44, der dem ersten Rad 20 zugeordnet und mit der Steuereinrichtung 16 signalübertragend verbunden ist.
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Der Sensor 44 ist benachbart zur ersten Achse 24 an der Radaufhängung 22 angebracht sowie dazu eingerichtet, den Winkel γ der Radaufhängungen 22 zu messen.
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Da die Fahrwerkshöhe H direkt mit dem Winkel γ der Radaufhängungen 22 zusammenhängt, kann die aktuelle Fahrwerkshöhe H des ersten Rads 20 sowie eine Änderung dieser Fahrwerkshöhe H mittels des Sensors 44 bestimmt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Sensorik 42 beliebig gestaltet sein und insbesondere einen beliebigen Sensor 44 aufweisen, mittels dem die Fahrwerkshöhe H des ersten Rads 20 bestimmbar ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Sensor 44 an einer beliebigen Stelle im Fahrzeug, insbesondere rahmenfest, d.h. am Fahrwerk 12 und/oder der Karosserie des Fahrzeugs, angebracht sein.
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Die Steuereinrichtung 16 ist Teil eines Fahrassistenzsystems des Fahrzeugs und dazu ausgebildet, das folgende Verfahren auszuführen.
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Im Betrieb des Fahrzeugs wird die aktuelle Fahrwerkshöhe H des ersten Rads 20 mittels der Sensorik 42 in regelmäßigen Abständen ermittelt, beispielsweise mit einer Frequenz von 1 kHz.
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In einer alternativen Ausführungsform wird die aktuelle Fahrwerkshöhe H des ersten Rads 20 mittels der Sensorik 42 mit einer Frequenz von mindestens 100 Hz, vorzugsweise von mindestens 500 Hz, insbesondere von mindestens 2 kHz bestimmt. Ein hohe Frequenz hat den Vorteil, dass die zeitliche Auflösung der Fahrwerkshöhe H erhöht und somit auch kurzzeitige Änderungen der Fahrwerkshöhe H erfasst und damit berücksichtigt werden können.
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Auf Basis der aktuellen Fahrwerkshöhe H stellt die Steuereinrichtung 16 das aktive Lenksystem 14 und darüber gekoppelt den Radeinschlag des ersten Rads 20 und/oder das Verhältnis von der Änderung des Radeinschlags des ersten Rads 20 um den Winkel β bei einer Änderung des Lenkradwinkels α ein.
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Hierbei kann die Steuereinrichtung 16 derart gestaltet sein, dass eine Änderung der Fahrwerkshöhe H nicht zu einer Änderung des Radeinschlags des ersten Rads 20 führt, sondern zu einer Änderung des Lenkradwinkels α (siehe 5 und 6). Das heißt, der aus der Änderung der Fahrwerkshöhe H resultierende Winkel β ist null.
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Auf diese Weise kann mittels der Steuereinrichtung 16 und des aktiven Lenksystems 14 die Änderung des Radeinschlags des ersten Rads 20 ausgeglichen werden, die ansonsten durch die Änderung der Fahrwerkshöhe H verursacht würde. Somit wird verhindert, dass das Fahrzeug aufgrund der Änderung der Fahrwerkshöhe H seine Fahrtrichtung unvorhergesehen ändert.
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In einer alternativen Ausführungsform kann anstelle eines vollständigen Ausgleichs ein teilweiser Ausgleich der Änderung des Radeinschlags des ersten Rads 20 vorgesehen sein. Das bedeutet, dass die Änderung der Fahrwerkshöhe H zu einem Teil zu einer Änderung des Radeinschlags des ersten Rads 20 um einen Winkel β und zu einem weiteren Teil zu einer Änderung des Lenkrads 18 um einen Lenkradwinkel α führt. Insbesondere ist hierbei der Lenkradwinkel α kleiner als bei einem vollständigen Ausgleich und der Winkel β ist kleiner als in einem Fall, in dem kein Ausgleich erfolgt.
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Um die aktuelle Fahrwerkshöhe H bei der Einstellung des Radeinschlags des ersten Rads 20 zu berücksichtigen, kann in eine Ausführungsform der Nullpunkt des Radeinschlags an die Fahrwerkshöhe H gekoppelt sein.
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Der Nullpunkt des Radeinschlags ist hierbei die Stellung des Rads 20, die zu einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs in X Richtung vorgesehen ist, d.h. das Fahrzeug fährt aufgrund des Radeinschlags keine Kurve. Eine solcher Radeinschlag ist beispielsweise in den 1 und 2 dargestellt.
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Die entsprechenden Korrekturfaktoren, um den Einfluss der Fahrwerkshöhe H auf den Radeinschlag des ersten Rads 20 auszugleichen, können zuvor empirisch ermittelt werden und in der Steuereinrichtung 16 zu verschiedenen Fahrwerkshöhen H hinterlegt sein, beispielsweise in einem Kennfeld oder einer Tabelle.
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In einer alternativen Ausführungsform können die entsprechenden Korrekturfaktoren zusätzlich oder alternativ in Echtzeit von der Steuereinrichtung 16 berechnet werden.
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Zusätzlich oder alternativ können auch Korrekturfaktoren von der Steuereinrichtung 16 bei der Einstellung des Radeinschlags berücksichtigt werden, die einer Änderung der aktuellen Fahrwerkshöhe H zugeordnet sind, insbesondere in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrwerkshöhe H.
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Diese Korrekturfaktoren sind vorzugsweise in der Steuereinrichtung 16 hinterlegt und/oder werden durch diese in Echtzeit berechnet.
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Auf diese Weise wird abhängig von der aktuellen Fahrwerkshöhe H ein zugehöriger Korrekturfaktor von der Steuereinrichtung 16 abgerufen und/oder berechnet und abhängig von diesem Korrekturfaktor der Radeinschlag des ersten Rads 20 von der Steuereinrichtung 16 mittels des aktiven Lenksystems 14 eingestellt oder verändert.
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Insbesondere wird hierbei der aktuelle von dem aktiven Lenksystem 14 vorgegebene Radeinschlag berücksichtig, so dass ein entsprechender Ausgleich bei jeder Fahrzeugtrajektorie erfolgen kann. Mit anderen Worten, der Ausgleich der fahrwerkshöhenabhängigen Änderung des Radeinschlags kann sowohl bei einer Geradeausfahrt als auch bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs erfolgen.
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Die Steuereinrichtung 16 ist dazu eingerichtet, das zuvor beschriebene Verfahren sowohl im automatisierten Fahrmodus, in dem das Fahrzeug selbstständig fährt, als auch im manuellen Fahrmodus anzuwenden, in dem das Fahrzeug von einem Fahrer gesteuert wird.
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Selbstverständlich kann in einer alternativen Ausführungsform die Steuereinrichtung 16 das Verfahren entweder nur im automatisierten Fahrmodus oder nur im manuellen Fahrmodus anwenden.
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Das Verfahren ist ferner nicht auf die Steuerung eines einzelnen Rads 20 beschränkt, sondern kann zur Steuerung einer beliebigen Anzahl an Rädern 20 vorgesehen sein, insbesondere wobei jedes Rad 20 entsprechend seiner individuellen Fahrwerkshöhe H bzw. deren Änderung individuell eingestellt wird.
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Hierzu ist das Fahrzeuglenksystem mit einer entsprechenden Anzahl an Sensoren zur Bestimmung der Fahrwerkshöhe H der Räder ausgestattet und das aktive Lenksystem ist entsprechend ausgebildet, um die einzelnen Räder individuell, insbesondere unabhängig voneinander, einzustellen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Fahrzeuglenksystem 10 entsprechend einen zweiten Sensor 44, der an der Radaufhängungen 22 des zweiten Rads zur Bestimmung der Fahrwerkshöhe H des zweiten Rads angebracht ist. Ferner ist das aktive Lenksystem 14 derart gestaltet sowie mit dem ersten Rad 20 und dem zweiten Rad derart gekoppelt, dass der Radeinschlag des ersten Rads 20 und der Radeinschlag des zweiten Rads, insbesondere entsprechend der zugehörigen Korrekturfaktoren der beiden Räder 20, jeweils individuell verändert werden kann.
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Auf diese Weise ist ein Fahrzeuglenksystem 10 sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrassistenzsystems bereitgestellt, das eine Änderung des Radeinschlags aufgrund einer Änderung der Fahrwerkshöhe H des entsprechenden Rads 20 reduzieren oder vollständig korrigieren kann.
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Somit kann die Spurtreue eines Fahrzeugs verbessert werden, das ein solches Fahrzeuglenksystem 10 und/oder ein entsprechendes Fahrassistenzsystem aufweist, das nach einem solchen Verfahren gesteuert wird.
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Konkret bedeutet dies, dass das Fahrzeug der vorgesehenen Trajektorie folgt, unabhängig davon wie die mit dem aktiven Lenksystem 14 gekoppelten Räder 20 in oder entgegen der Z Richtung ausgelenkt werden.
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Insbesondere können auf diese Weise Änderungen des Radeinschlags bei plötzlichen Vergrößerungen der Fahrwerkshöhe H berücksichtigt werden, beispielsweise wenn das entsprechende Rad 20 in ein Schlagloch in der Fahrbahn eintaucht.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeuglenksystem
- 12
- Fahrwerk
- 14
- aktives Lenksystem
- 16
- Steuereinrichtung
- 18
- Lenkrad
- 20
- (erstes) Rad
- 22
- Radaufhängung
- 24
- erste Achse
- 26
- Lenkgetriebe
- 28
- elektrischer Motor
- 30
- Lenksäule
- 32
- Lenkmechanik
- 34
- Gelenk
- 36
- zweite Achse
- 38
- erste Kreisbahn
- 40
- zweite Kreisbahn
- 42
- Sensorik
- 44
- zweiter Sensor
- 100
- Fahrzeuglenksystem ohne aktives Lenksystem
- 114
- Lenksystem
- H
- Fahrwerkshöhe
- α
- Lenkradwinkel
- β
- Winkel des Radeinschlags
- γ
- Winkel der Radaufhängung
