DE102006017406A1

DE102006017406A1 - Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems

Info

Publication number: DE102006017406A1
Application number: DE200610017406
Authority: DE
Inventors: Roland Greul
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-10-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe ein Lenkradwinkel (deltaS) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel für wenigstens ein lenkbares Rad des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, bei welchem ein Zusatzwinkel generiert und zur Ermittlung eines Eingangswinkels eines Lenkgetriebes des Lenksystems dem Lenkradwinkel (deltaS) zur Realisierung eines variablen, von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängigen Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel (deltaS) und dem Radlenkwinkel überlagert wird und bei welchem der Eingangswinkel des Lenkgetriebes in einen korrigierten Radlenkwinkel für das wenigstens eine lenkbare Rad des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird. Nach einer Erkennung eines Zustands einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit wenigstens annähernd konstantem Kurvenradius wird wenigstens der Gradient des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel (deltaS) und dem Radlenkwinkel beschränkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein derartiges Verfahren durchzuführen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Überlagerungslenksystem eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Ein Überlagerungslenksystem mit Überlagerungsmitteln ist beispielsweise aus der DE 40 31 316 A1 bekannt. Mit Hilfe der Überlagerungsmittel ist es möglich, einen von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel zur Erhöhung der Fahrstabilität und/oder des Komforts mit einem Zusatzwinkel zu überlagern, so dass sich fahrdynamikabhängig und/oder komfortabhängig ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und Ritzelwinkel einstellt. Dadurch ist es sicherheitstechnisch möglich, ein Kraftfahrzeug, welches droht auszubrechen, durch eine entsprechende Korrektur des Lenkwinkels wieder in eine stabile Fahrsituation zurückzuführen. Die Überlagerungsmittel können Fahrdynamikmittel des Kraftfahrzeugs (zum Beispiel ein elektronisches Stabilitätsprogramm (EPS), ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (ASR), etc.) unterstützen. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Gierratenregelung, bei der über das Lenksystem korrigierend auf die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs eingegriffen wird, um die Gierrate auf einen vorgebbaren Wert zu regeln und um dadurch ein Ausbrechen des Fahrzeugs zu vermeiden. Komforttechnisch ist es durch das variabel wählbare Übersetzungsverhältnis beispielsweise möglich, bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten (zum Beispiel beim Rangieren des Fahrzeugs) ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis einzustellen, d. h. eine Drehung der Lenkhandhabe um einen bestimmten Drehwinkel führt zu einem relativ großen Lenkwinkel der Räder. Dagegen kann bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten (zum Beispiel bei schneller Autobahnfahrt) ein relativ großes Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, d. h. eine Drehung der Lenkhandhabe um einen bestimmten Drehwinkel führt zu einem relativ kleinen Lenkwinkel der Räder, so dass sich die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöht. Insgesamt kann durch Überlagerungslenksysteme der eingangs erwähnten Art mit Überlagerungsmitteln die Handhabbarkeit eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs deutlich verbessert werden.
Die Funktion des geschwindigkeitsabhängigen variablen Übersetzungsverhältnisses (VSR – Variable Steering Ratio) für Überlagerungslenksysteme ermittelt in Abhängigkeit der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit eine geschwindigkeitsabhängige variable Lenkübersetzung zwischen Lenkradwinkel und Radlenkwinkel bzw. Ritzelwinkel. Aus diesem Zusammenhang ergibt sich ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel, der vom Zusatzwinkelsteller des Überlagerungslenksystems einzustellen ist.
Befindet sich ein Fahrzeug mit einem derartigen Überlagerungslenksystem, welches eine geschwindigkeitsabhängige variable Lenkübersetzung realisiert, in einer Kurvenfahrt, ergibt sich im Falle eines Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgangs die Problematik einer sich ändernden Lenkübersetzung. Daher ist der Fahrer gezwungen, den Radlenkwinkel nicht nur aufgrund eines sich ändernden Kurvenradius anzupassen, sondern ebenfalls aufgrund der Übersetzungsänderung. Beschleunigt das Fahrzeug beispielsweise in einer Kurve mit konstantem Radius, führt dies zu einer indirekteren Lenkübersetzung. Folglich wird bei festgehaltenem Lenkrad der Radlenkwinkel reduziert. Um nun den erforderlichen Radlenkwinkel aufrecht zu erhalten, muss der Fahrer den Lenkradwinkel entsprechend erhöhen. Verzögert das Fahrzeug in gleicher Situation, ist der Fahrer gezwungen, den Lenkradwinkel zu reduzieren, um den gewünschten Kurvenradius beizubehalten.
Des weiteren betrifft die DE 10 2004 009 815 A1 ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Lenkhandhabe zur Vorgabe eines Lenkradwinkels als Maß für einen gewünschten Lenkwinkel für mindestens ein lenkbares Rad des Kraftfahrzeugs. Das Lenksystem umfasst außerdem Überlagerungsmittel zum Generieren eines Zusatzwinkels und zur Überlagerung des Lenkradwinkels mit dem Zusatzwinkel. Ein Ritzelwinkel ergibt sich aus der Summe des Lenkradwinkels und des Zusatzwinkels. Schließlich umfasst das Lenksystem ein Lenkgetriebe zur Umsetzung des Ritzelwinkels in einen korrigierten Lenkwinkel für das mindestens eine lenkbare Rad des Kraftfahrzeugs. Um die Handhabbarkeit von Kraftfahrzeugen, die mit derartigen Lenksystemen ausgestattet sind, weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Überlagerungsmittel den Zusatzwinkel in Abhängigkeit von einer Fahrsituation des Kraftfahrzeugs, ausgenommen von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, generieren. Die vorstehend geschilderte Problematik eines Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgangs während einer Kurvenfahrt mit konstantem Radius wird nicht angesprochen.
Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt und ein Überlagerungslenksystem eines Kraftfahrzeugs der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, insbesondere bei einem annähernd konstanten Lenkradwinkel bei einer Kurvenfahrt eine Radlenkwinkeländerung aufgrund einer Lenkübersetzungsänderung verhindern bzw. begrenzen.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Die Aufgabe wird bezüglich des Computerprogramms durch Anspruch 8, bezüglich des Computerprogrammprodukts durch Anspruch 9 und bezüglich des Überlagerungslenksystems durch Anspruch 10 gelöst.
Dadurch, dass nach einer Erkennung eines Zustands einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit wenigstens annähernd konstantem Radius wenigstens der Gradient des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel und dem Radlenkwinkel beschränkt wird, wird sichergestellt, dass bei wenigstens annähernd konstantem Lenkradwinkel eine Radlenkwinkeländerung aufgrund einer Lenkübersetzungsänderung zumindest stark beschränkt wird, so dass diese für den Fahrer kaum mehr spürbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn nach Erkennung eines ersten Zustands der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit annähernd konstantem Kurvenradius der Gradient des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkradwinkel und dem Radlenkwinkel beschränkt wird.
In einer besonders vorteilhaften verfahrensmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass nach einer Erkennung eines zweiten Zustands der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit konstantem Kurvenradius das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel und dem Radlenkwinkel wenigstens annähernd konstant gehalten wird.
Dadurch wird in einfacher und vorteilhafter Weise nahezu ausgeschlossen, dass der Fahrer bei einer konstanten Kurvenfahrt während einem Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgang in Folge einer sich ändernden Lenkübersetzung korrigieren bzw. nachlenken muss, um den Kurvenradius zu halten.
Der erste Zustand kann erkannt werden, wenn für eine vorgegebene erste Zeitspanne der Betrag des Lenkradwinkels über einem vorgegebenen Schwellwert liegt und die Lenkradwinkelgeschwindigkeit in einem vorgegebenen Intervall liegt.
Ferner kann der zweite Zustand erkannt werden, wenn für eine vorgegebene zweite Zeitspanne:

– der Betrag des Lenkradwinkels über einem vorgegebenen Schwellwert liegt,
– die Lenkradwinkelgeschwindigkeit in einem vorgegebenen Intervall liegt,
– die Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs in einem vorgegebenen Intervall liegt und
– die Gierrate des Kraftfahrzeugs in einem vorgegebenen Intervall liegt.

Vorteilhaft ist es, wenn nach einer Erkennung einer Beendigung des Zustands der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit wenigstens annähernd konstantem Kurvenradius das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel und dem Radlenkwinkel wieder der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs angepasst wird.
Bei konstantem Lenkradwinkel wurde die geschwindigkeitsabhängige Zwangsbedingung der Lenkübersetzung aufgebrochen, um eine wenigstens annähernd konstante Lenkübersetzung beibehalten zu können. Verbleibt im Falle eines konstanten Lenkradwinkels während der Kurvenfahrt die Lenkübersetzung konstant, so muss diese bei einer entsprechenden Lenkradwinkeländerung durch den Fahrer erneut auf die der aktuellen Geschwindigkeit entsprechende Lenkübersetzung überführt werden.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass sich der Gradient des Übersetzungsverhältnisses bei der erneuten Anpassung an die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit des aktuellen Lenkradwinkels und der aktuellen Lenkradwinkelgeschwindigkeit ergibt.
Wird nach einer wenigstens annähernd konstanten Kurvenfahrt die Lenkübersetzung wieder an die aktuelle Fahrzeuglängsgeschwindigkeit angepasst – also nach einem erneuten Lenkeingriff durch den Fahrer – muss ein entsprechender Übergang von der aktuell konstanten Übersetzung hin zur fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Übersetzung geschaffen werden, um zu vermeiden, dass unangepasste Änderungen vom Fahrer als unplausible Fahrzeugreaktion gedeutet werden. Der Übergang auf eine andere Übersetzung muss bei zunehmendem Lenkradwinkel auch einen zunehmenden Radlenkwinkel zur Folge haben, ebenso wie ein abnehmender Lenkradwinkel einen abnehmenden Radlenkwinkel zur Folge haben muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem Steuergerät des Lenksystems bzw. des Überlagerungslenksystems realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des Steuergeräts gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts übertragen werden. Ein derartiges Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln ist in Anspruch 8 bzw. Anspruch 9 angegeben.
Anspruch 10 betrifft ein Überlagerungslenksystem eines Kraftfahrzeugs. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Überlagerungslenksystems;
2 ein vereinfachtes Diagramm von Fahrzeugtrajektorien aufgrund einer Geschwindigkeitsänderung bei konstantem Lenkradwinkel;
3 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Moduls zur Erkennung eins Zustands einer Kurvenfahrt eines Fahrzeugs mit wenigstens annähernd konstantem Kurvenradius;
4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Moduls zur Anpassung der Lenkübersetzung an die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit nach Beendigung einer konstanten Kurvenfahrt; und
5 ein stark vereinfachtes Diagramm bezüglich der Einstellung einer geänderten Lenkübersetzung.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
1 zeigt ein Überlagerungslenksystem 1 (Active Front Steering/AFS) eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Das Überlagerungslenksystem 1 weist eine als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Gelenkwelle 3 mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu, einen Drehwinkel der Gelenkwelle 3 in einen Radlenkwinkel δ_Fm von lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Das Lenkgetriebe 4 weist eine Zahnstange 6 und ein Ritzel 7 auf, an welches die Gelenkwelle 3 angreift. Das Überlagerungslenksystem 1 umfasst darüber hinaus Überlagerungsmittel 8, die einen als Elektromotor 9 ausgebildeten Stellantrieb bzw. Überlagerungswinkelsteller und ein von diesem angetriebenes Überlagerungsgetriebe 10 aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe 10 ist als Planetengetriebe ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte das Überlagerungsgetriebe 10 auch als Wellgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Durch das Lenkrad 2 wird ein Lenkradwinkel δ_S als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Mit Hilfe des Elektromotors 9 wird dann ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel δ_M generiert und durch das Überlagerungsgetriebe 10 mit dem Lenkradwinkel δ_S überlagert. Der Zusatzwinkel δ_M wird grundsätzlich zur Verbesserung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs bzw. des Komforts erzeugt. Die Summe aus Lenkradwinkel δ_S und Zusatzwinkel δ_M ergibt den Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4 bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ritzelwinkel δ_G.
Den Überlagerungsmitteln 8 nachgeordnet könnte das Überlagerungslenksystem 1 in einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich einen Servoantrieb als weiteren Lenkaktuator aufweisen, welcher insbesondere der variablen Momentenunterstützung dient.
Das Überlagerungslenksystem 1 weist ein elektronisches Steuergerät 11 auf, welches unter anderem zur Regelung des Zusatzwinkels δ_M und des abgegebenen Moments des Elektromotors 9 dient. Auf dem elektronischen Steuergerät 11 läuft dazu ein Regelungsverfahren ab, welches als Regelungsstruktur bzw. als Computerprogramm auf einem nicht dargestellten Mikroprozessor des Steuergeräts 11 ausgeführt ist. Der Elektromotor 9 wird mit einem elektrischen Ansteuersignal δ_Md, welches dem Sollwert des von dem Elektromotor 9 zu erzeugenden Zusatzwinkels δ_M entspricht, angesteuert. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 9 erfolgt in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x des Kraftfahrzeugs, d. h. das Übersetzungsverhältnis i_v zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Ritzelwinkel δ_G bzw. dem Radlenkwinkel δ_Fm der Räder 5a, 5b wird durch die Überlagerung des Lenkradwinkels δ_S mit verschiedenen, geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkeln δ_M in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x eingestellt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten v_x ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis i_v vorzugeben, bei welchem eine relativ geringe Drehung des Lenkrads 2 zu einem relativ großen Radlenkwinkel δ_Fm der Räder 5a, 5b führt. Ebenso ist es bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit v_x aus Stabilitätsgründen denkbar, ein relativ großes Übersetzungsverhältnis i_v vorzugeben.
Damit die vorstehend angeführten Steuerungs- bzw. Regelungsfunktionen ausgeführt werden können, erhält das Steuergerät 11 als Eingangssignal die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v_x (z. B. über den CAN-Bus des Kraftfahrzeugs). Außerdem weist das Überlagerungslenksystem 1 Sensoren 12a, 12b, 12c auf, welche den Lenkradwinkel δ_S, den Zusatzwinkel δ_M und den Ritzelwinkel δ_G messen bzw. äquivalente Signale liefern, aus denen diese Winkel δ_S, δ_M, δ_G bestimmt werden können. Wie in 1 angedeutet, wird das Steuergerät 11 über die Sensoren 12a, 12b, 12c und andere nicht dargestellte Fahrzeugsysteme unter anderem mit den Eingangssignalen Fahrzeuggeschwindigkeit v_x, Querbeschleunigung a_y, Gierrate ψ ., Lenkradwinkel δ_S, Ritzelwinkel δ_G, Zusatzwinkel δ_M und Sollwert des Zusatzwinkels δ_Md (z. B. als Vorgabe von anderen Fahrdynamiksystemen) versorgt. Alternativ oder zusätzlich könnten mehrere dieser Größen auch anhand der anderen oder weiteren Eingangsgrößen (z. B. Raddrehzahlen, usw.) insbesondere mit Hilfe geeigneter Modelle berechnet werden.
Für das Kraftfahrzeug mit dem Überlagerungslenksystem 1 ergibt sich während einer Kurvenfahrt im Falle eines Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgangs die Problematik einer sich ändernden Lenkübersetzung. Der Fahrer ist gezwungen, den Lenkradwinkel δ_S nicht nur aufgrund eines sich ändernden Kurvenradius, sondern ebenfalls aufgrund der Änderung des Übersetzungsverhältnisses anzupassen. Beschleunigt das Kraftfahrzeug zum Beispiel in einer Kurve mit konstantem Radius, führt dies zu einer indirekteren Lenkübersetzung. Folglich wird bei festgehaltenem Lenkrad 2 der Radlenkwinkel δ_Fm reduziert. Um nun den erforderlichen Radlenkwinkel δ_Fm aufrecht zu erhalten, muss der Fahrer den Lenkradwinkel δ_S erhöhen. Verzögert das Kraftfahrzeug in gleicher Situation, ist der Fahrer gezwungen, den Lenkradwinkel δ_S zu reduzieren, um den gewünschten Radius beizubehalten.
2 zeigt ein Diagramm mit mehreren unterschiedlichen Fahrzeugtrajektorien 13a, 13b, 13c eines Kraftfahrzeugs mit dem Überlagerungslenksystem 1 bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x bei konstantem Lenkradwinkel δ_S. Die Gerade 14 markiert dabei den Beginn des Beschleunigungsvorgangs bzw. des Verzögerungsvorgangs. Die Kurve 13a stellt die Fahrzeugtrajektorie ohne Geschwindigkeitsänderung, d. h. mit dem gewünschten konstanten Kurvenradius dar. Die Kurve 13b markiert diejenige Trajektorie, welche sich aus dem Verzögerungsvorgang ergibt. Die Kurve 13c markiert diejenige Trajektorie, welche sich aus dem Beschleunigungsvorgang ergibt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb des Überlagerungslenksystems 1 vorgeschlagen, bei welchem zusätzlich zu den bekannten Funktionalitäten und Nutzfunktionen nach einer Erkennung eines Zustands einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit wenigstens annähernd konstantem Kurvenradius, wenigstens der Gradient
des Übersetzungsverhältnisses i_v zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Radlenkwinkel δ_Fm beschränkt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass bei wenigstens annähernd konstantem Lenkradwinkel δ_S eine Radlenkwinkeländerung aufgrund einer Lenkübersetzungsänderung zumindest stark beschränkt wird, so dass diese für den Fahrer kaum mehr spürbar ist.
Nach der Erkennung eines ersten Zustands der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit annähernd konstantem Kurvenradius wird der Gradient
des Übersetzungsverhältnisses i_v zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Radlenkwinkel δ_Fm beschränkt. Somit gilt:
Nach der Erkennung eines zweiten Zustands der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit konstantem Kurvenradius wird das Übersetzungsverhältnis i_v zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Radlenkwinkel δ_Fm wenigstens annähernd konstant gehalten. Somit gilt: i_v = konst und
Wie aus 3 ersichtlich, wird ein Modul 15a zur Erkennung des ersten und des zweiten Zustands einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit wenigstens annähernd konstantem Kurvenradius verwendet. Als Eingangswerte erhält das Modul 15a den Lenkradwinkel δ_S, die Änderungsgeschwindigkeit δ ._S des Lenkradwinkels δ_S, die Querbeschleunigung a_y und die Gierrate ψ .. Der erste Zustand wird erkannt, wenn wenigstens für eine vorgegebene erste Zeitspanne t₁ der Betrag des Lenkradwinkels δ_S über einem vorgegebenen Schwellwert ε₁ liegt und die Lenkradwinkelgeschwindigkeit δ ._S in einem vorgegebenen Intervall mit εmin2 ≥ δ .S ≥ εmax2 liegt. Danach wird ein erstes Flag Flag₁ als Ausgangssignal auf "wahr" gesetzt, ansonsten verbleibt es auf "falsch". Der zweite Zustand wird erkannt, wenn wenigstens für eine vorgegebene zweite Zeitspanne t₂:

– der Betrag des Lenkradwinkels δ_S über einem vorgegebenen Schwellwert ε₁ liegt,
– die Lenkradwinkelgeschwindigkeit δ ._S in einem vorgegebenen Intervall εmin2 ≥ δ .S ≥ εmax2 liegt,
– die Querbeschleunigung a_y des Kraftfahrzeugs in einem vorgegebenen Intervall εmin3 ≥ ay ≥ εmax3 liegt und
– die Gierrate ψ . des Kraftfahrzeugs in einem vorgegebenen Intervall εmin4 ≥ ψ . ≥ εmax4 liegt. Danach wird ein zweites Flag Flag₂ als Ausgangssignal als auf "wahr" gesetzt, ansonsten verbleibt es auf "falsch". Die Parameter ε₁ bis ε₄ werden fahrzeugspezifisch festgelegt.

Nach der Erkennung einer Beendigung des Zustands der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit wenigstens annähernd konstantem Kurvenradius über das erste und zweite Flag Flag₁, Flag₂ wird das Übersetzungsverhältnis i_v zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Radlenkwinkel δ_Fm wieder der aktuellen Geschwindigkeit v_x des Kraftfahrzeugs angepasst. Dies erfolgt, wie aus 4 ersichtlich, über ein Modul 15b, welches als Eingangssignale den Lenkradwinkel δ_S, die Änderungsgeschwindigkeit δ ._S des Lenkradwinkels δ_S, die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Fahrzeugslängsgeschwindigkeit v_x und das erste und zweite Flag Flag₁, Flag₂ erhält. Die Änderungsgeschwindigkeit bzw. der Gradient
des Übersetzungsverhältnisses i_v hängt dabei über eine erste Funktion f₁ von dem Lenkradwinkel δ_S und der Änderungsgeschwindigkeit δ ._S des Lenkradwinkels δ_S ab. Der zu stellende Sollwert des Stellwinkels δ_Md ergibt sich über eine zweite Funktion f₂ aus dem Gradient
des Übersetzungsverhältnisses i_v, dem Lenkradwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit v_x. Als Ausgangssignal liefert das Modul 15b den entsprechenden, von dem Elektromotor 9 zu stellenden, Sollwert des Zusatzwinkels δ_Md. Die Funktionen f₁ und f₂ können in weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen auch als Kennfelder realisiert sein. Wie aus 5 ersichtlich, muss der Übergang auf ein anderes Übersetzungsverhältnis i_v bei zunehmendem Lenkradwinkel δ_S auch einen zunehmenden Radlenkwinkel δ_Fm zur Folge haben, ebenso wie ein abnehmender Lenkradwinkel δ_S auch einen abnehmenden Radlenkwinkel δ_Fm zur Folge haben muss. Die Eingangssignale werden von den Modulen 15a, 15b fortlaufend überwacht und der erste und zweite Zustand, sowie der Normalzustand entsprechend geschaltet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des Überlagerungslenksystems 1 des Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Computerprogramm auf dem Steuergerät 11 des Überlagerungslenksystems 1 realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem nicht dargestellten Speicherelement des Steuergeräts 11 gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts 11 wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts 11 übertragen werden.

1: Überlagerungslenksystem
2: Lenkrad
3: Gelenkwelle
4: Lenkgetriebe
5a, 5b: lenkbare Räder
6: Zahnstange
7: Ritzel
8: Überlagerungsmittel
9: Überlagerungssteller, Elektromotor
10: Überlagerungsgetriebe
11: elektronisches Steuergerät
12a, 12b, 12c: Sensoren
13a, 13b, 13c: Kurven
14: Gerade
15a, 15b: Module
δ_Fm: Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkel
δ_G: Ritzelwinkel
δ_S: Lenkradwinkel
δ ._S: Lenkradwinkelgeschwindigkeit
δ_M: Zusatzwinkel
δ_Md: Sollwert des Zusatzwinkels
a_y: Querbeschleunigung
v_x: Fahrzeuggeschwindigkeit
ψ .: Gierrate
Flag₁, Flag₂: Flags
i_v: Übersetzungsverhältnis
ε₁–ε₄: Parameter

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems (1) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe (2) ein Lenkradwinkel (δ_S) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δ_Fm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, bei welchem ein Zusatzwinkel (δ_M) generiert und zur Ermittlung eines Eingangswinkels (δ_G) eines Lenkgetriebes (4) des Lenksystems (1) dem Lenkradwinkel zur Realisierung eines variablen, von der Geschwindigkeit (v_x) des Kraftfahrzeugs abhängigen Übersetzungsverhältnisses (i_v) zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm), überlagert wird, und bei welchem der Eingangswinkel (δ_G) des Lenkgetriebes (4) in einen korrigierten Radlenkwinkel (δ_Fm) für das wenigstens eine lenkbare Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Erkennung eines Zustands einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit wenigstens annähernd konstantem Kurvenradius, wenigstens der Gradient des Übersetzungsverhältnisses (i_v) zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm) beschränkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Erkennung eines ersten Zustands der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit annähernd konstantem Kurvenradius der Gradient des Übersetzungsverhältnisses (i_v) zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm) beschränkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Erkennung eines zweiten Zustands der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit konstantem Kurvenradius das Übersetzungsverhältnis (i_v) zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm) wenigstens annähernd konstant gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zustand erkannt wird, wenn für eine vorgegebene erste Zeitspanne (t₁) der Betrag des Lenkradwinkels (δ_S) über einem vorgegebenen Schwellwert (ε₁) liegt und die Lenkradwinkelgeschwindigkeit (δ ._S) in einem vorgegebenen Intervall liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zustand erkannt wird, wenn für eine vorgegebene zweite Zeitspanne: – der Betrag des Lenkradwinkels (δ_S) über einem vorgegebenen Schwellwert (ε₁) liegt, – die Lenkradwinkelgeschwindigkeit (δ ._S) in einem vorgegebenen Intervall liegt, – die Querbeschleunigung (a_y) des Kraftfahrzeugs in einem vorgegebenen Intervall liegt und – die Gierrate (ψ .) des Kraftfahrzeugs in einem vorgegebenen Intervall liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Erkennung einer Beendigung des Zustands der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs mit wenigstens annähernd konstantem Kurvenradius das Übersetzungsverhältnis (i_v) zwischen dem Lenkradwinkel (δ_S) und dem Radlenkwinkel (δ_Fm) wieder der aktuellen Geschwindigkeit (v_x) des Kraftfahrzeugs angepasst wird.
Verfahren nach der Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Gradient des Übersetzungsverhältnisses (i_v) bei der erneuten Anpassung an die aktuelle Geschwindigkeit (v_x) des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit des aktuellen Lenkradwinkels (δ_S) und der aktuellen Lenkradwinkelgeschwindigkeit (δ ._S) ergibt.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem Steuergerät (11) eines Überlagerungslenksystems (1), ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem Steuergerät (11) eines Überlagerungslenksystems (1), ausgeführt wird.
Überlagerungslenksystem (1) eines Kraftfahrzeugs, mit – einer Lenkhandhabe (2) zur Vorgabe eines Lenkradwinkels (δ_S) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δ_Fm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs, – einem Lenkgetriebe (4), welches den Lenkradwinkel (δ_S) in den Radlenkwinkel (δ_Fm) des wenigstens einen lenkbaren Rades (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umsetzt, und Überlagerungsmitteln (8) zur Erzeugung eines Zusatzwinkels (δ_M) durch einen Zusatzwinkelsteller (9) und zur Erzeugung eines Eingangswinkels (δ_G) des Lenkgetriebes (4) aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels (δ_S) mit dem Zusatzwinkel (δ_M ), wobei der Zusatzwinkelsteller (9) über ein Steuergerät (11) angesteuert wird, und wobei auf dem Steuergerät (11) ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt wird.