DE19601827A1 - Lenksystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Lenksystem für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Lenksystem für ein
Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1.
Solche Lenksysteme sind als Servolenkungen in großem Umfang in
Serie. Hierbei ist ein von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigbares
Lenkrad, wenigstens ein lenkbares Rad und ein Stellantrieb zur
Unterstützung der vom Fahrer initiierten Lenkbewegung
vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Lenkradschloß montiert, das
das Lenkrad zur Vermeidung bzw. Erschwerung eines
Fahrzeugdiebstahls arretiert. Dabei rastet das Lenkradschloß nur
in bestimmten Lenkradstellungen ein. Der Fahrer muß also das
Lenkrad in diese Einrastposition drehen, um das Lenkradschloß
beim Abstellen des Fahrzeugs einzurasten.
Weiterhin sind Lenksysteme, bspw. aus der DE-OS 40 31 316
(entspricht der US 5,205,371) oder DE-OS 42 43 267, bekannt, bei
denen den Drehbewegungen des vom Fahrer betätigten Lenkrades
eine Bewegung eines Stellantriebs, im allg. ein Elektromotor,
mittels eines Überlagerungsgetriebes überlagert wird. Die
lenkbaren Räder werden dann abhängig von der so erlangten
Gesamtbewegung angesteuert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sicherheit und
den Komfort eines Servolenksystems bzgl. des Diebstahlschutzes
zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost.
Wie schon erwähnt geht die Erfindung aus von einem
Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einem von dem Fahrer
des Fahrzeugs betätigbaren Lenkrad, wenigstens einem
lenkbaren Rad, einem Stellantrieb, der wenigstens zur
Unterstützung der vom Fahrer initiierten Lenkbewegung
angesteuert wird. Weiterhin ist eine Arretiervorrichtung zur
Arretierung des Lenkrades bei wenigstens einer bestimmten
Stellung des Lenkrades vorgesehen.
Der Kern der Erfindung besteht darin, daß bei einer bestimmten,
vorgegebenen Betriebsbedingung das Lenkrad durch eine
Ansteuerung des Stellantriebes in diese bestimmte Stellung
gebracht wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Fahrer nach dem
Abstellen des Fahrzeugs das Lenkrad nicht selbst in die
Arretierposition drehen muß. Dies hat den Vorteil, daß zum einen
der Komfort eines solchen Lenksystems gesteigert wird, da dem
Fahrer das Drehen des Lenkrades nach Abstellen des Fahrzeuges
abgenommen wird, und zum anderen die Diebstahlsicherheit
erheblich erhöht wird, da erfindungsgemäß der Fahrer das
Arretieren des Lenkradschlosses nach Abstellen des Fahrzeugs
nicht vergessen kann. Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil,
daß die erfindungsgemäße Funktion ohne zusätzlichen Aufwand
bzgl. Sensoren, Stellantrieben usw. dargestellt werden kann. Die
Arretiervorrichtung des Lenkrades kann dabei das Lenkrad
mechanisch arretieren.
Besonders vorteilhaft kommt die Erfindung dann zur Anwendung,
wenn das Lenksystem ein Überlagerungsgetriebe aufweist, wobei
durch das Überlagerungsgetriebe die mittels des Lenkrades
initiierte Lenkbewegung und die durch den Stellantrieb
initiierte Bewegung zur Ermittlung der Lenkbewegung des
lenkbaren Rades überlagert werden. Der Stellantrieb wird dabei
zur Initiierung seiner Bewegung durch eine Stellgröße
angesteuert. Während bei konventionellen Servolenkungen
elektrohydraulischer oder elektrischer Art eine Unterstützung
der Lenkkraft des Fahrers stattfindet, geschieht bei diesen
Überlagerungslenkungen eine Überlagerung der Lenkbewegungen des
Fahrers und des Stellantriebs. Bei solchen
Überlagerungslenkungen bewirkt eine Ansteuerung des
Stellantriebs bei losgelassenem Lenkrad hauptsächlich eine
Verstellung des Lenkrades bei einem annähernden Stillstand des
Überlagerungsgetriebeeingangs bzw. der Räder. Dies ist
insbesondere dann der Fall, wenn bei einem Stillstand des
Fahrzeugs die Radrückstellmomente groß sind. Dieses ist im
allgemeinen bei normalen Fahrbahnverhältnissen gegeben. Damit
kann das Lenkrad durch eine Ansteuerung des Stellantriebs in
eine bekannte Stellung gebracht werden, wenn der Fahrer das
Lenkrad losläßt. In dieser bekannten Stellung rastet dann das
freigegebene Lenkradschloß ein. Im Falle einer obenbeschriebenen
konventionellen Servolenkung werden durch die erfindungsgemäße
Ansteuerung des Stellantriebs die lenkbaren Räder im allgemeinen
mitgelenkt.
Zur Erkennung des Eintritts der bestimmten, vorgegebenen
Betriebsbedingung, bei der die erfindungsgemäße Ansteuerung des
Stellantriebs betätigt wird, sind Mittel vorgesehen, denen
Signale zugeführt werden, die den Betriebszustand des
Kraftfahrzeugmotors, den Schließzustand der Fahrzeugtüren, die
Stellung eines Fahrzeugschlosses und/oder den Betriebszustand
einer Wegfahr- bzw. Diebstahlsperre repräsentieren. Durch diese
Maßnahmen sind mehrere Möglichkeiten, einzeln oder in
Kombination, aufgezeigt, das Abstellen des Fahrzeugs sicher zu
erkennen. Insbesondere ist vorgesehen, daß der Eintritt der
bestimmten vorgegebenen Betriebsbedingungen dann erkannt wird,
wenn bei einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs keine Zündungs-
und/oder Einspritzsignale mehr detektiert bzw. gebildet werden,
die Fahrertür geöffnet und/oder wieder geschlossen wird, das
Fahrzeugschloß sich in der Stellung befindet, in der der
Schlüssel abgezogen wird, und/oder eine Wegfahr- bzw.
Diebstahlsperre aktiviert wird. Der Beginn der erfindungsgemäßen
Lenkradverstellung erfolgt also dann, wenn festgestellt wird,
daß das Fahrzeug abgestellt ist, z. B. wenn die Zündung des
Fahrzeugmotors ausgeschaltet ist und/oder die
Kraftstoffzumessung des Fahrzeugmotors abgeschaltet ist und/oder
eine oder mehrere Fahrzeugtüren, insbesondere die Fahrertür,
geöffnet bzw. wieder geschlossen wird und/oder wenn der
Zündschlüssel abgezogen wird. Das erfindungsgemäße Verstellen
des Lenkrades in die Einraststellung kann auch von einer
Wegfahr- Diebstahlsperre ausgelöst werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß das Lenkrad bei Eintritt einer weiteren
bestimmten vorgegebenen Betriebsbedingung durch Ansteuerung des
Stellantriebes in eine weitere bestimmte Stellung gebracht wird.
Hierbei ist daran gedacht, daß die weitere bestimmte Stellung
die Stellung des Lenkrades ist, in der es sich vor Eintritt der
ersten bestimmten vorgegebenen Betriebsbedingung befand. Durch
diese Ausführungsform wird erreicht, daß dann, wenn das
Lenkradschloß vor einem erneuten Fahrtbeginn wieder ausgerastet
wird, das Lenkrad durch eine geeignete Ansteuerung des
Stellantriebs wieder in die Ausgangsstellung zurückgestellt
wird, so daß der für den Fahrbetrieb gewünschte Zusammenhang
zwischen dem Lenkradwinkel- und dem Lenkwinkel der Räder
hergestellt wird.
Zur Erkennung des Eintritts der weiteren bestimmten,
vorgegebenen Betriebsbedingung, also zur Erkennung eines
erneuten Fahrtbeginns, sind Mittel vorgesehen, denen wiederum
die Signale zugeführt werden, die den Betriebszustand des
Kraftfahrzeugmotors, den Schließzustand der Fahrzeugtüren, die
Stellung eines Fahrzeugschlosses und/oder den Betriebszustand
einer Wegfahr- bzw. Diebstahlsperre repräsentieren. Insbesondere
kann ein erneuter Fahrtbeginn des Fahrzeugs daran erkannt
werden, daß Zündungs- und/oder Einspritzsignale detektiert
werden, die Fahrertür geöffnet und wieder geschlossen wird, das
Fahrzeugschloß sich in der Stellung befindet, die einen
eingesteckten Schlüssel repräsentiert und/oder eine Wegfahr-
bzw. Diebstahlsperre aktiviert ist. Die o.g. Möglichkeiten zur
Erkennung des erneuten Fahrtbeginns können einzeln oder in
Kombination abgefragt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch ein Lenksystem nach dem
Stand der Technik. Die Fig. 3 zeigt die Steuerungs- bzw.
Regelungsstrategie eines solchen Lenksystems, wobei die Fig. 4
die erfindungsgemäße Ansteuerung darstellt.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels dargestellt werden. Dabei wird beispielhaft
von einer eingangs erwähnten Überlagerungslenkung ausgegangen.
Die Fig. 1 bzw. Fig. 2 zeigt mit den Bezugszeichen 11 bzw. 21
ein von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigbares Lenkrad. Durch die
Betätigung des Lenkrades 11 bzw. 21 wird dem
Überlagerungsgetriebe 12 bzw. 22 der Lenkradwinkel δL bzw. das
Lenkradmoment ML zugeführt. Gleichzeitig wird dem
Überlagerungsgetriebe 12 bzw. 22 der Motorwinkel δM des
Stellantriebes 13 bzw. 23 zugeleitet, wobei der Stellantrieb als
Elektromotor ausgebildet sein kann. Ausgangseitig des
Überlagerungsgetriebes 12 bzw. 22 wird die überlagerte Bewegung
δL′ dem Lenkgetriebe 14 bzw. 24 zugeführt, das wiederum über das
Lenkgestänge 16 entsprechend dem Gesamtwinkel δL′ die lenkbaren
Räder 15a und 15b mit dem Lenkwinkel δV beaufschlagt. In der
Fig. 2 sind weiterhin Sensoren 28 und 26 zu sehen, wobei der
Sensor 28 den Lenkradwinkel δL detektiert und dem Steuergerät 26
zuführt, während mit dem Bezugszeichen 26 Sensoren
gekennzeichnet sind, die die Bewegungen des Fahrzeugs 26 (bspw.
Gierbewegungen, Querbeschleunigung, Fahrzeuggeschwindigkeit
usw.) sensieren und dem Steuergerät 27 zuführen. Das
Steuergerät 27 ermittelt, abhängig vom erfaßten Lenkradwinkel δL
und ggf. abhängig von den Fahrzeugbewegungen einer Stellgröße u
zur Ansteuerung des Stellantriebs 13 bzw. 23. In der Fig. 1 ist
mit dem Bezugszeichen 17 an der Lenkradwelle eine
Arretiervorrichtung gekennzeichnet. Eine solche
Arrtiervorrichtung 17 kann konventionell derart ausgelegt sein,
daß bei bestimmten Stellungen des Lenkrades das Lenkrad
mechanisch arretiert wird, sofern die Arretiervorrichtung 17
freigegeben ist.
Bei losgelassenem Lenkrad (ML=0) bewirkt eine Änderung des
Motorwinkels δM hauptsächlich eine Verstellung des Lenkrades 11
bzw. 21 bei einem annähernden Stillstand des
Überlagerungsgetriebeeingangs (δL′= konstant) bzw. der Räder 15a
und 15b insbesondere wenn bei einem Stillstand eines Fahrzeugs
die Radrückstellmomente MV groß sind. Dieses ist im allgemeinen
bei normalen Fahrbahnverhältnissen gegeben. Damit kann das
Lenkrad 11 bzw. 21 durch eine Ansteuerung des Stellantriebs 13
bzw. 23 in eine bekannte Stellung gebracht werden, wenn der
Fahrer das Lenkrad losläßt. In dieser bekannten Stellung rastet
dann das freigegebene Lenkradschloß ein. Die Freigabe des
Lenkradschlosses bzw. der Arretiervorrichtung 17 kann ebenfalls
durch die noch beschriebenen Mittel zur Erfassung eines
abgestellten Fahrzeugs geschehen.
Die Fig. 3 zeigt anhand eines Blockschaltbildes die
Funktionsweise des Lenksystems im Normalbetrieb, das heißt im
Fahrbetrieb des Fahrzeugs. Der durch den Sensor 28 erfaßte
Lenkradwinkel δL wird hierzu der Lenkhilfesteuerung 31
zugeführt. Abhängig von dem Lenkradwinkel δL und ggf. abhängig
von der erfaßten Fahrzeuglängsgeschwindigkeit Vx ermittelt die
Lenkhilfesteuerung 31 einen Soll-Motorwinkel δMLH. Daneben
ermittelt der Fahrzeugregler 34 abhängig von dem durch die
Sensoren 26 erfaßten Fahrzeugbewegungen
(Fahrzeuglänggeschwindigkeit Vx, Gierrate ω, Querbeschleunigung
usw.) einen korrektiven Lenkeingriff δkorr. Der Soll-Motorwinkel
δMLH, der die Lenkhilfefunktion berücksichtigt, und der
Korrekturwinkel δkorr, durch den die Fahrzeugdynamik des
Fahrzeugs optimiert wird, werden im Punkt 35 überlagert zu einem
Soll-Motorwinkel δM,soll der dem Lageregler 32 eingangsseitig
zugeführt wird. Weiterhin wird dem Lageregler 32 der aktuelle
Motorwinkel δM, ist des Motors 13 bzw. 23 zugeführt. Abhängig von
einem Soll-Ist Vergleich ermittelt der Lageregler 32 in
bekannter Weise den Soll-Motorstrom Isoll. Aufgrund der
Abweichung des Soll-Motorstroms Isoll und des am Fahrzeugmotor
13 bzw. 23 erfaßten Motor Ist-Strom Iist (Addition 36) ermittelt
der Stromregler 33 ein entsprechendes Ansteuersignal u für den
Stellmotor 13 bzw. 23, um den gewünschten Motorwinkel δM,soll zu
realisieren.
Die Fig. 4 zeigt nun schematisch die erfindungsgemäße
Erweiterung der in der Fig. 3 zu sehenden Regelung bzw.
Steuerung. Hierzu sind in der Fig. 4 die schon beschriebene
Verknüpfung 35 und der Lageregler 32 im oberen Bereich
dargestellt. Erfindungsgemäß wird nun im Punkt 48 bei Abstellen
des Fahrzeugs und bei erneutem Fahrtbeginn ein spezieller
Motorsollwinkel δM,soll′ zugeführt. Zur Erkennung des Abstellens
des Fahrzeugs bzw. zur Erkennung des erneuten Fahrtbeginns ist
in der Fig. 4 die Einheit 43 zu sehen. Der Einheit 43 werden
Signale des Motorsteuergeräts 44, eines oder mehrerer
Fahrzeugtürenschalter 45, eines Fahrzeugschlosses 46 bzw. einer
Wegfahr- bzw. Diebstahlsperre 47 zugeführt. In der Einheit 43
werden diese Signale logisch verknüpft, woraufhin die Schalter
49a und 49b durch die Signale end und start angesteuert werden.
In den Speichern 41 und 42 sind spezielle Soll-Werte δMA und
δM,start gespeichert, die durch eine entsprechende Ansteuerung
des Schalters 49a und durch ein Schließen des Schalters 49b dem
Lageregler 42 zugeführt werden können. In dem Speicher 41 ist
dabei der Motorwinkel δMA eingespeichert um den der Stellmotor
13 bzw. 23 zu verstellen ist, um die Einrastvorrichtung 17 in
die Position zur Arretierung des Lenkrades zu bringen. Da
vorgesehen sein kann, daß es mehrere Lenkradstellungen geben
kann, bei denen die Arretiervorrichtung 17 eine Arretierung des
Lenkrades bewirken kann, wird dem Speicher 41 die aktuelle
Lenkradwinkelstellung δL,ist des Sensors 28 zugeführt. In dem
Speicher 42 wird vor dem Beginn der erfindungsgemäßen Ver
stellung des Lenkrades zur Arretierung die zuletzt eingestellte
Lenkradwinkelposition δM,start gespeichert. Hierzu wird dem
Speicher 42 vor der erfindungsgemäßen Verstellung des Lenkrades
in die Arretierposition der aktuelle Lenkradwinkel δL,ist
zugeführt. Der Schalter 49a befindet sich dann in der Fig. 4
gezeigten Stellung, wenn das Signal start ein Abstellen des
Fahrzeugs repräsentiert. In diesem Fall wird der Schalter 49b
durch das Signal end geschlossen, woraufhin der Motorwinkel δMA
dem Lagerregler 32 zugeführt wird.
Wird nun durch die Mittel 43 erkannt, daß das Fahrzeug erneut
gestartet werden soll, so wird durch das Signal start der
Schalter 49a in die mit der gestrichelten Linie in der Fig. 4
dargestellte Stellung gebracht, während der Schalter 49b
geschlossen bleibt. Hierdurch wird der Motor-Sollwinkel δM,start
aus dem Speicher 42 ausgelesen und dem Lageregler 32 zugeführt.
Auf diese Weise wird erreicht, daß bei Fahrtantritt die
Lenkradstellung wieder der bei Abstellen des Fahrzeugs
entspricht.
Durch das Signal end kann darüberhinaus der Speicher 42 derart
gesteuert werden, daß immer dann der aktuelle Lenkradwinkel
ΔL,ist in den Speicher 42 eingelesen wird, wenn das Fahrzeug
abgestellt wurde. Weiterhin kann das Signal end der
Arretiervorrichtung 17 zugeführt werden, damit die Arretierung
bei Erreichen der entsprechenden Lenkradstellung tatsächlich
freigegeben wird.
Der Beginn der erfindungsgemäßen Lenkradverstellung erfolgt
dann, wenn in der Einheit 43 festgestellt wird, daß die Zündung
des Fahrzeugmotors ausgeschaltet ist, die Kraftstoffzumessung
des Fahrzeugmotors abgeschaltet ist, eine oder mehrere
Fahrzeugtüren, insbesondere die Fahrertür geöffnet, bzw. wieder
geschlossen wird, der Zündschlüssel wieder abgezogen wird
und/oder eine Wegfahr-Diebstahlsperre aktiviert wird. Die
Informationen der Einheiten 44-47 können in einfacher Weise alle
gemeinsam oder in beliebiger Kombination im Sinne der obigen
Ausführungen logisch verknüpft werden.
Zusammenfassend ist zu bemerken, daß die erfindungsgemäße
Vorgehensweise eine Verbesserung des Diebstahlschutzes dadurch
erreicht, daß das Lenkradschloß beim Abstellen des Fahrzeugs
immer eingerastet wird. Der Fahrer wird von der Aufgabe, das
Lenkradschloß einzurasten, entlastet. Die vorgeschlagene
Funktion kann ohne zusätzlichen Aufwand an Sensoren dargestellt
werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Erfindung mit
einer Wegfahrsperre kombiniert wird.
Claims (9)
1. Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einem von dem Fahrer
des Fahrzeugs betätigbaren Lenkrad (11, 21), wenigstens
einem lenkbaren Rad (15), einem Stellantrieb (13, 23), der
wenigstens zur Unterstützung der vom Fahrer initiierten
Lenkbewegung (δL) angesteuert wird, und einer
Arretiervorrichtung (17) zur Arretierung des Lenkrades (11,
21) bei wenigstens einer bestimmten Stellung (δMA) des
Lenkrades vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei Eintritt einer bestimmten, vorgegebenen
Betriebsbedingung das Lenkrad (11, 21) durch Ansteuerung des
Stellantriebes (13, 23) in die bestimmte Stellung (δMA)
gebracht wird.
2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Überlagerungsgetriebe (12, 22), vorgesehen ist, durch
das die mittels des Lenkrades (11, 21) initiierte
Lenkbewegung (δL) und die durch den Stellantrieb (13, 23)
initiierte Bewegung (δM) zur Erzeugung der Lenkbewegung des
lenkbaren Rades überlagert werden und der Stellantrieb (13, 23)
zur Initiierung seiner Bewegung (δM) durch eine
Stellgröße (u) angesteuert wird.
3. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Arretiervorrichtung (17) das Lenkrad (11, 21) mechanisch
arretiert.
4. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Mittel (43) zur Erkennung des Eintritts der bestimmten,
vorgegebenen Betriebsbedingung vorgesehen sind und diesen
Mitteln (43) die Signale zugeführt werden, die den
Betriebszustand des Kraftfahrzeugmotors, den Schließzustand
der Fahrzeugtüren, die Stellung eines Fahrzeugschlosses
und/oder den Betriebszustand einer Wegfahr- bzw.
Diebstahlsperre repräsentieren.
5. Lenksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Eintritt der bestimmten, vorgegebenen Betriebsbedingung
dann erkannt wird, wenn keine Zündungs- und/oder
Einspritzsignale mehr detektiert werden, die Fahrertür
geöffnet und/oder wieder geschlossen wird, das
Fahrzeugschloß sich in der Stellung befindet, in der der
Schlüssel abgezogen wird, und/oder eine Wegfahr- bzw.
Diebstahlsperre aktiviert wird.
6. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Eintritt einer weiteren bestimmten, vorgegebenen Be
triebsbedingung das Lenkrad (11, 21) durch Ansteuerung des
Stellantriebes (13, 23) in eine weitere bestimmte Stellung
(δM,start) gebracht wird.
7. Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die weitere bestimmte Stellung (δM,start) die Stellung des
Lenkrades ist, in der es sich vor dem Eintritt der ersten
bestimmten, vorgegebenen Betriebsbedingung befand.
8. Lenksystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel (43) zur Erkennung des Eintritts
der weiteren bestimmten, vorgegebenen Betriebsbedingung
vorgesehen sind und diesen Mitteln (43) die Signale
zugeführt werden, die den Betriebszustand des
Kraftfahrzeugmotors, den Schließzustand der Fahrzeugtüren,
die Stellung eines Fahrzeugschlosses und/oder den
Betriebszustand einer Wegfahr- bzw. Diebstahlsperre
repräsentieren.
9. Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Eintritt der weiteren bestimmten, vorgegebenen
Betriebsbedingung dann erkannt wird, wenn Zündungs- und/oder
Einspritzsignale detektiert werden, die Fahrertür geöffnet
und/oder wieder geschlossen wird, das Fahrzeugschloß sich
in der Stellung befindet, die einen eingesteckten Schlüssel
repräsentiert und/oder eine Wegfahr- bzw. Diebstahlsperre
deaktiviert wird.
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