DE102015214122A1

DE102015214122A1 - Verfahren zur selbsttätigen Einstellung des Lenkwinkels in einem Lenksystem eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102015214122A1
Application number: DE102015214122.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Baehrle-Miller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-02-02
Also published as: US20170029020A1; CN106394664B; US10293850B2; CN106394664A

Abstract

Bei einem Verfahren zur selbsttätigen Einstellung des Lenkwinkels in einem Lenksystem eines Fahrzeugs wird ein Lenkaktuator nach dem Parken in der Weise angesteuert, dass das Lenkrad und die lenkbaren Räder eine Neutralposition einnehmen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur selbsttätigen Einstellung des Lenkwinkels in einem Lenksystem eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
In der DE 10 2010 001 922 A1 wird ein Verfahren zum Einschlagen eines lenkbaren Rades eines Kraftfahrzeugs beim Parken beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Fahrzeugneigung mithilfe eines Sensors ermittelt und der Lenkwinkel selbsttätig in der Weise eingestellt, dass das Fahrzeug nicht wegrollen kann. Über Sensoren am Fahrzeug wird die unmittelbare Fahrzeugumgebung erfasst und der Lenkwinkel in der Weise hergestellt, dass das lenkbare Rad zum seitlichen Bordstein gerichtet ist, so dass dieses Rad bei einem versehentlichen Anrollen des Kraftfahrzeugs den Bordstein treffen würde.
Offenbarung der Erfindung
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Lenkwinkel in einem Lenksystem eines Fahrzeugs selbsttätig nach dem Parken des Fahrzeugs eingestellt werden. Das Lenksystem ist mit einem Lenkaktuator versehen, bei dessen Betätigung der Lenkwinkel verstellt wird. Dementsprechend kann der Lenkeinschlag an den lenkbaren Rädern des Fahrzeuges beeinflusst werden.
Der Lenkwinkel wird in der Weise über den Lenkaktuator eingestellt, dass die lenkbaren Räder eine Neutralposition einnehmen, in der die Räder zumindest annähernd parallel zur Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet sind. Die lenkbaren Räder stehen somit gerade, so dass das Fahrzeug nach dem erneuten Start geradeaus fährt, sofern der Lenkwinkel vom Fahrer nicht geändert wird.
Der Lenkwinkel wird entweder unmittelbar im Anschluss an den Parkvorgang selbsttätig in die Neutralposition verstellt oder vor oder während eines erneuten Starts des Fahrzeugs. In jedem Fall erfolgt die selbsttätige Verstellung vor dem Wegfahren aus der geparkten Position.
Das selbsttätige Einstellen der Neutralposition im Lenksystem hat den Vorteil, dass insbesondere ungeübte oder unsichere Fahrer beim Starten des Fahrzeugs keine unangenehmen Überraschungen auf Grund eines nicht erwarteten Lenkwinkeleinschlages erfahren. Die Neutralposition im Lenksystem entspricht vielmehr der Erwartungshaltung, so dass Schreckmomente beim Anfahren aus der geparkten Position des Fahrzeugs vermieden werden. Sofern beim Anfahren ein Lenkeinschlag erforderlich ist, beispielsweise beim Ausparken aus einer Parklücke, kann dies vom Fahrer ausgehend von der Neutralposition des Lenksystems durchgeführt werden.
Es kommen verschiedene Möglichkeiten in Betracht, die Aktivierung des Lenkaktuators zum Einnehmen der Neutralposition durchzuführen. Bei allen Ausführungen ist es jedoch Voraussetzung, dass das Fahrzeug sich in der Parkposition befindet.
Gemäß einer ersten Ausführung wird der Lenkaktuator nach Beendigung des Parkvorgangs durch manuelles Auslösen in Gang gesetzt. Dementsprechend muss über eine Betätigung des Fahrers der Lenkaktuator aktiviert werden, beispielsweise über einen Schalter im Fahrzeug. Das manuelle Auslösen kann entweder unmittelbar im Anschluss an den abgeschlossenen Parkvorgang oder vor dem erneuten Start des Fahrzeugs durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführung wird der Lenkautator selbsttätig nach dem Ende des Parkvorgangs in Gang gesetzt. Hierzu wird in einem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug ein Signal erzeugt, welches das Ende des Parkvorgangs kennzeichnet und das als Voraussetzung für die Aktivierung des Lenkaktuators dient. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Aktivierung des Lenkaktuators zum Einnehmen der Neutralposition selbsttätig und ohne aktives Handeln des Fahrers durchgeführt wird.
Das Signal, welches das Ende des Parkvorgangs anzeigt, kann auf verschiedene Arten erzeugt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist das Fahrzeug mit einer automatisierten Parkbremse ausgestattet, die eine das Fahrzeug festsetzende Bremskraft selbsttätig erzeugt. Die automatisierte Parkbremse erzeugt selbsttätig das Signal, sobald die Soll-Bremskraft erzeugt ist, woraufhin der Lenkaktuator des Lenksystems zum Einnehmen der Neutralposition selbsttätig angesteuert wird.
Die automatisierte Parkbremse weist beispielsweise einen elektrischen Bremsmotor auf, der einen Bremskolben, welcher Träger eines Bremsbelages ist, gegen eine Bremsscheibe drückt.
Die automatisierte Parkbremse ermöglicht das selbsttätige Erzeugen der das Fahrzeug festsetzenden Bremskraft. Die Parkbremse wird entweder selbsttätig ausgelöst, beispielsweise nachdem die Zündung im Fahrzeug ausgestellt worden ist, oder über eine Betätigung durch den Fahrer.
In einer weiteren Ausführung ist das Fahrzeug mit einer nicht-automatisierten Parkbremse ausgestattet, bei der die Erzeugung der das Fahrzeug festsetzenden Bremskraft über eine Fahrerbetätigung erfolgt. Der Fahrer muss beispielsweise einen Bremshebel betätigen, um die gewünschte Bremskraft zu erzeugen. Auch in diesem Fall kann ein das Ende des Parkvorgangs kennzeichnendes Signal erzeugt werden, beispielsweise mit dem Erreichen einer Mindest-Parkbremskraft, wobei das Signal für die Ansteuerung des Lenkaktuators zum Einnehmen der Neutralposition herangezogen wird.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird das das Ende des Parkvorgangs kennzeichnende Signal erzeugt, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und außerdem die Zündung des Antriebsmotors im Fahrzeug auf „Aus“ gestellt wird. Sind diese beiden Bedingungen erfüllt, kann das Signal zur Aktivierung des Lenkaktuators zum Einnehmen der Neutralposition herangezogen werden. Die ausgestellte Zündung kennzeichnet in Kombination mit der Beendigung des Parkvorgangs den eindeutigen Wunsch des Fahrers, die Fahrt zu beenden, woraufhin die Neutralposition im Lenksystem eingenommen wird.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird der Lenkaktuator selbsttätig in Gang gesetzt, wenn die Zündung des Antriebsmotors im Fahrzeug von „Aus“ auf „An“ gestellt wird. Diese Situation kennzeichnet üblicherweise den Fahrerwunsch, das Fahrzeug zu starten, woraufhin über die Aktivierung des Lenkaktuators die Neutralposition im Lenksystem eingenommen wird. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass während des Parkvorganges das Lenksystem sich nicht zwingend in der Neutralposition befinden muss, sondern ggf. einen Lenkeinschlag aufweisen kann, z.B. zum Verhindern des Wegrollens des Fahrzeugs. Beispielsweise wird das Lenksystem in Abhängigkeit der Fahrbahnneigung angesteuert und ein Lenkeinschlag vorgegeben, der während der Parkzeit beibehalten wird. Erst unmittelbar vor dem Start oder ggf. zusammenfallend mit dem Start des Fahrzeugs wird der Lenkaktuator zum Einnehmen der Neutralposition aktiviert.
In einer alternativen Ausführung, die sich auf die Aktivierung des Lenkaktuators beim Abstellen und Parken des Fahrzeugs bezieht, wird der Lenkaktuator ungeachtet der Fahrbahnneigung zum Einstellen der Neutralposition in Gang gesetzt.
Bei dem Lenkaktuator des Lenksystems handelt es sich bevorzugt um einen elektrischen Servomotor, der ein Unterstützungsmoment in das Lenksystem einspeist.
Die verschiedenen Verfahrensschritte zur selbsttätigen Einstellung des Lenkwinkels werden in einem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug durchgeführt. Das Regel- bzw. Steuergerät kann Bestandteil eines Lenksystems im Fahrzeug sein. Vorteilhafterweise ist das Fahrzeug mit einer automatisierten Parkbremse, vorzugsweise mit einem elektrischen Bremsmotor, und mit einem Lenksystem mit einem Lenkaktuator, vorzugsweise mit einem elektrischen Servomotor ausgestattet.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug mit einem elektrischen Servomotor zur Lenkkraftunterstützung sowie zum selbsttätigen Einstellen des Lenkwinkels,
2 eine schematische Darstellung eines Parkvorgangs mit verschiedenen Lenkradpositionen.
Das in 1 dargestellte Lenksystem 1 in einem Fahrzeug weist ein Lenkrad 2, eine Lenkwelle 3, ein Lenkgetriebe 4, ein Lenkgestänge 5 sowie einen elektrischen Servomotor 7 zur Beeinflussung der Lenkbewegung von lenkbaren Rädern 6 auf. Über die Lenkwelle 3 gibt der Fahrer einen Lenkwinkel δ_L vor, der über das Lenkgetriebe 4 in eine Lenkbewegung einer Zahnstange des Lenkgestänges 5 übertragen wird, woraufhin sich an den lenkbaren Rädern 6 ein Radlenkwinkel δ_V einstellt. Über den elektrischen Servomotor 7 kann zur Lenkkraftunterstützung ein Servo- bzw. Unterstützungsmoment im Bereich des Lenkgetriebes 4 eingespeist werden. Das Lenksystem 1 umfasst vorteilhafterweise außerdem einen Lenkwinkelsensor 8, mit dem der aktuelle Lenkwinkel δ_L festgestellt werden kann.
Der elektrische Servomotor 7 kann ggf. auch unabhängig von einer Betätigung des Lenkrades 2 durch den Fahrer aktiviert werden, insbesondere, um fahrerunabhängig einen gewünschten Lenkwinkel δ_L im Lenksystem einzustellen.
Dem Lenksystem 1 ist außerdem ein Regel- bzw. Steuergerät 9 zugeordnet, über dessen Signale der elektrische Servomotor 7 angesteuert wird. Das Regel- bzw. Steuergerät 9 verarbeitet Eingangssignale, insbesondere Sensorsignale, z.B. Signale des Lenkwinkelsensors 8 sowie des Weiteren Signale eines Drehmomentsensors, mit dem das vom Fahrer erzeugte und über das Lenkrad vorgegebene Handmoment erfasst wird. Das Regel- bzw. Steuergerät 9 kann auch Signale einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs verarbeiten.
In 2 ist ein Fahrzeug 10 bei einem Einparkvorgang dargestellt. Das Fahrzeug 10 ist mit einem Lenksystem gemäß 1, das einen elektrischen Servomotor 7 umfasst, ausgestattet, außerdem mit einer automatisierten Parkbremse, die einen elektrischen Bremsmotor aufweist und über die selbsttätig eine das Fahrzeug im Stillstand festsetzende Bremskraft erzeugbar ist. Sowohl das Lenksystem als auch die automatisierte Parkbremse in dem Fahrzeug 10 können über Signale für eine selbsttätige Aktivierung des jeweiligen Systems angesteuert werden.
Das Fahrzeug 10 soll entlang einer Trajektorie 11 auf einen Stellplatz 12, beispielsweise eine Parkbucht, zum Parken abgestellt werden. Um die Trajektorie 11 abfahren zu können, ist ein bestimmter Lenkwinkelverlauf erforderlich, der über eine Betätigung des Lenkrades 2 vorgegeben wird. In 2 sind verschiedene Stellungen des Lenkrades 2 dargestellt, ausgehend von der Lenkradposition 2a zu Beginn des Einparkvorganges des Fahrzeuges 10, in welchem das Lenkrad 2a eine neutrale Position einnimmt, in der die lenkbaren Räder zumindest annähernd parallel zur Fahrzeuglängsachse 13 des Fahrzeuges 10 ausgerichtet sind. Beim Rangieren in Richtung des Stellplatzes 12 entlang der Trajektorie 11 wird der Lenkradeinschlag mehrfach geändert, so dass verschiedenen Lenkradpositionen gemäß den Darstellungen 2b und 2c auftreten, in denen sich die lenkbaren Räder außerhalb der Neutralpositionen befinden und einen Lenkwinkeleinschlag aufweisen.
Nachdem das Fahrzeug 10 seine Parkposition auf dem Stellplatz 12 erreicht hat, wird das Lenksystem im Fahrzeug selbsttätig angesteuert, damit die lenkbaren Räder eine Neutralposition einnehmen. Dies ist anhand des Lenkrades 2d symbolisiert, das ebenfalls in einer Neutralposition steht, in der eine Mittelspeiche des Lenkrades parallel zur Fahrzeuglängsachse 13 des parkenden Fahrzeuges 10 steht, ebenso sind die lenkbaren Räder des Fahrzeuges zumindest annähernd parallel zur Fahrzeuglängsachse 13 ausgerichtet. Die Neutralposition des Lenksystems wird beispielsweise über eine Auswertung der Daten des Lenkwinkelsensors eingestellt.
Das selbsttätige Einstellen des Lenksystems zum Erreichen der Neutralposition hängt von der Beendigung des Parkvorganges ab. Nachdem das Fahrzeug seine Position auf dem Stellplatz 12 erreicht hat, wird entweder ausgelöst durch eine Fahrerbetätigung oder durch selbsttätige Auslösung die automatisierte Parkbremse angesteuert, welche daraufhin über eine Betätigung des elektrischen Bremsmotors eine das Fahrzeug festsetzende Bremskraft erzeugt. Nach Abschluss des Parkbremsvorganges – mit Erreichen einer Soll-Parkbremskraft – wird automatisch ein Signal generiert, das als Stellsignal zur Aktivierung des elektrischen Servomotors im Lenksystem dient. Daraufhin wird im Lenksystem die Neutralposition eingestellt mit einer zumindest annähernd parallelen Ausrichtung der lenkbaren Räder zur Fahrzeuglängsachse.
Die selbsttätige Aktivierung des Lenksystems zum Erreichen der Neutralposition kann ggf. auch durch alternative Ereignisse ausgelöst werden. So ist es beispielsweise möglich, eine Zündungsbestätigung im Fahrzeug zum Abstellen des Antriebsmotors heranzuziehen, also das Umstellen der Zündposition von „An“ auf „Aus“.
Des Weiteren ist es auch möglich, die selbsttätige Einstellung der Neutralposition erst vor oder während eines erneuten Starts des Fahrzeugs 10 durchzuführen, beispielsweise bei einer Änderung des Zündstatus von „Aus“ auf „An“.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010001922 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur selbsttätigen Einstellung des Lenkwinkels in einem Lenksystem eines Fahrzeugs, bei dem nach dem Parken des Fahrzeugs (10) ein Lenkaktuator des Lenksystems (1) in der Weise angesteuert wird, dass das Lenkrad (2) und die lenkbaren Räder (6) eine Neutralposition einnehmen, in der die lenkbaren Räder (6) zumindest annähernd parallel zur Fahrzeuglängsachse (13) ausgerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkaktuator nach Beendigung des Parkvorgangs durch manuelles Auslösen in Gang gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkaktuator aufgrund eines das Ende des Parkvorgangs kennzeichnenden Signals selbsttätig in Gang gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das das Ende des Parkvorgangs kennzeichnende Signal erzeugt wird, nachdem eine automatisierte Parkbremse eine das Fahrzeug (10) festsetzende Bremskraft erzeugt hat.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das das Ende des Parkvorgangs kennzeichnende Signal erzeugt wird, wenn sich das Fahrzeug (10) im Stillstand befindet und außerdem die Zündung auf „Aus“ gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkaktuator selbsttätig in Gang gesetzt wird, wenn die Zündung von auf „Aus“ auf „An“ gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Lenkaktuator ungeachtet der Fahrbahnneigung zum Einstellen der Neutralposition in Gang gesetzt wird.
Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Lenksystem in einem Fahrzeug mit einem Regel- bzw. Steuergerät (9) nach Anspruch 8.
Fahrzeug mit einem Lenksystem (1) nach Anspruch 9.
Fahrzeug mit einem Lenksystem (1) nach Anspruch 10 und mit einer automatisierten Parkbremse zur Erzeugung einer das Fahrzeug (10) festsetzenden Parkkraft.