WO2009003830A1 - Vorrichtung und verfahren zum eingreifen in ein lenksystem mit einer aktivlenkeinrichtung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum eingreifen in ein lenksystem mit einer aktivlenkeinrichtung Download PDF

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WO2009003830A1
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control device
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active
clutch disc
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PCT/EP2008/057501
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Stephan Stabrey
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/06—Automatic manoeuvring for parking

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for engaging a steering system with an active steering device.
  • an active steering which is also known by the term "EAS" (Electronic Active Steering).
  • EAS Electronic Active Steering
  • a steering angle entered by the driver of the vehicle via the steering wheel is modified as needed as a function of the instantaneous driving situation.
  • the active steering is today to realize a speed-dependent variable
  • Such an active steering consists essentially of an electric motor, a
  • Transmission which e.g. is a planetary gear, and an additional control unit.
  • the active steering is usually arranged in the steering system between the steering gear and the steering wheel.
  • the function of the active steering is such that the planetary gear
  • Superposition gear is, wherein a predetermined by the driver via the steering wheel steering angle is superimposed additively by means of an additional steering angle.
  • a lower part of the steering column which is directed to the front axle, against an upper part of the steering column, which is directed to the steering wheel, rotated. If the driver holds the steering wheel while doing so, the wheel steering angle will be adjusted as desired according to the motor rotation angle.
  • This desired function is only given if the driver on Steering wheel applies a corresponding holding torque by holding and steering on the steering wheel. If during an intervention of the active steering the driver does not apply a holding torque on the steering wheel and the steering wheel is thus free, the active steering instead of the wheel steering angle changes the angle of the steering wheel, since this produces the lower resistance.
  • the inventive method for active intervention in a steering system with active steering device with the features of claim 1 has the advantage that, for example, in an emergency situation of the emergency situation appropriate steering intervention by the active steering device can also be performed when the driver
  • a control device determines that an emergency situation exists based on received sensor signals.
  • the information that a steering intervention is required can also be determined by another system and z. B. transmitted via CAN to the steering system according to the invention.
  • the control device then instructs an actuator to apply a holding torque to a steering column of the steering system in a region between a steering wheel and the active steering device in order to support the steering column against the vehicle body.
  • the necessary holding torque is applied by the actuator.
  • an active steering intervention by the active steering device can also be carried out in an emergency situation in order to counteract the emergency situation.
  • a skidding vehicle can be stabilized or at
  • Seconds sleep a deal can be prevented from the road.
  • the active steering can also be used for autonomous parking.
  • a parking system sends a signal that leads to the activation of the actuator and the generation of the holding torque.
  • the Parking system can then set with the active steering the steering angle required for parking. This would otherwise require an electric power steering in the vehicle.
  • the signal obtained from the control device is the signal of a touch sensor.
  • the touch sensor is arranged on the steering wheel and detects whether there is a touch of the steering wheel or not.
  • the control device controls the actuator to build up the holding torque when there is no contact of the steering wheel. This can be controlled by a safety function by active intervention, if the driver - for whatever reason - does not steer himself.
  • a signal obtained from the control device is the signal of an airbag deployment.
  • the control device can then make a steering intervention by means of the active steering device in order to reduce the consequences of an impact.
  • the actuator can be controlled when the
  • a signal obtained from the controller is the signal of a microsleep monitoring device.
  • a microsleep monitoring device This can, for example, a blink sensor or similar. be.
  • Way can z. B. using a lane detection with the steering system according to the invention in the case of a second sleep of the driver, the vehicle can be maintained by an active steering intervention in the lane.
  • the invention makes it possible to apply the holding torque to the steering column. This makes it possible to prevent the agreement in the event of a microsleep with an additional system that can detect the lane position. Furthermore, an effect of a startle reaction when the driver awakens can also be reduced by an effective holding torque of the engaged actuator.
  • a signal obtained from the control device is the signal of a parking system, which indicates that a parking operation is initiated. In this way, the parking system with the active steering can adjust the steering angle curve, the driver can release the steering wheel.
  • the holding torque applied by the actuator to the steering column is variable.
  • a variable holding element can be adjusted depending on the situation on the steering system. This can for example by the provision of a slip clutch between the steering column and
  • Vehicle body can be realized as an actuator, which allows a variable holding torque by engaging or disengaging the clutch plates of the slip clutch with a certain contact pressure.
  • the slip clutch comprises a first and second clutch disc, wherein the first clutch disc rotationally fixed, but is arranged axially movable on the steering column, and wherein the second
  • Clutch disc is stationary and is supported on a vehicle body.
  • the first clutch disc fixedly mounted on the steering column and the second clutch disc axially displaceable, but rotatably connected to the vehicle body.
  • the axial displacement of the movable clutch disc is z. B. by an electromechanical actuator such. B. one
  • Solenoid or an electric motor performed.
  • the pressing together of the clutch plates can also be done by a piezoelectric actuator.
  • the steering system according to the invention for a vehicle with an active steering device has the advantage that it is independent of the driver's holding torque active
  • Steering enabled by the active steering is achieved by the provision of an actuator which is arranged on a steering column between the steering wheel and the active steering device.
  • a control device is set up in such a way that it activates the actuator based on the signals obtained and provides a holding torque on the steering column. Thereby, an engagement of the active steering device can be made possible.
  • the steering system comprises a touch sensor, which is arranged on the steering wheel and is connected to the control device.
  • the touch sensor detects whether or not a driver touches the steering wheel and outputs a corresponding signal to the control device.
  • control device is further connected to an airbag system, wherein the airbag system of the control device transmits a signal of a deployment of the airbag or the presence of a collision.
  • the steering system comprises a device for monitoring a
  • Microsleep which is connected to the control device.
  • the microsleep can be detected for example by means of an eyelid sensor.
  • the actuator comprises a fixedly arranged on the body of the coil and an armature arranged on the armature element, which by energizing the
  • Coil is actuated to apply a holding element to the steering column.
  • a simple and fast control of the actuator can be made possible.
  • the steering system comprises an actuator having a solenoid and a slip clutch with a first and second clutch disc, wherein the first clutch disc rotationally fixed, but axially movable means of the solenoid is arranged on the steering column and wherein the second clutch disc supported on the body of the vehicle is and thus is stationary.
  • the slip clutch of the actuator is constructed such that the first clutch disc is fixedly arranged on the steering column and the second clutch disc rotationally fixed, but is arranged axially movable on the vehicle body.
  • the control device for controlling the actuator for generating the holding torque is the control device of the active steering. As a result, the control of the actuator can be integrated into the control unit of the active steering.
  • Figure 1 is a schematic, perspective view of a steering system with
  • FIG. 2 shows a steering system for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
  • the steering system 1 comprises a steering wheel 2, a steering column 3, an active steering 4, a steering gear 5 and a steering linkage 6.
  • the active steering device 4 is a planetary gear with electric motor, which at the end of the steering column 3 in front of the steering gear 5 is arranged.
  • Figure 1 shows the steering system 1 only very schematically.
  • Reference numeral 7 designates two front wheels of a vehicle, which are steered by means of the steering system 1.
  • a plurality of joints 3 a are provided in the steering column 3.
  • an actuator 9 is arranged, which can apply a holding torque on the steering column.
  • the actuator 9 is a coil 9a arranged on a vehicle body 13, which can be energized in an emergency situation and builds up an electromagnetic field which cooperates with an armature element 9b fixed to the steering column 3 to prevent a holding torque against rotation of the steering column applied.
  • the actuator 9 is connected to a control device 10, which controls the operation of the actuator 9.
  • the touch sensor 11 detects whether a driver touches the steering wheel 2. When the driver touches the steering wheel 2, it is assumed that the driver is able to apply a corresponding holding torque to the steering wheel 2, so that steering interventions of the active steering device 4 are adequately supported.
  • This is indicated in Figure 1 by the arrows A and the dashed lines L and L ', where L is intended to indicate the steering position predetermined by the driver on the steering wheel and L' is intended to indicate the corrected by an engagement of the active steering 4 steering position.
  • the touch sensor 11 outputs a corresponding signal to the control device 10, which then activates the actuator 9.
  • the actuator 9 generates a holding torque on the steering column 3 via the electromagnetic field, so that it is possible that the active steering device 4 can perform an active steering intervention, which also has a corresponding effect on the
  • Front wheels 7 causes.
  • the actuator 9 brings a holding torque, which is otherwise usually applied by the driver by holding the steering wheel.
  • control device 10 can also be connected to other sensors or systems which can detect an emergency situation. Such others
  • Sensors may be, for example, an airbag sensor which triggers an airbag in the event of a collision, or a blink sensor which detects a possible microsleep of the driver.
  • Acceleration sensors and / or yaw sensors on the vehicle can also be connected to the control device 10 in order to activate the actuator 9 so that steering intervention with the active steering device 4 is always possible in the case of an emergency situation.
  • control device may be connected to other systems, such as an automatic parking system that uses the active steering.
  • the second embodiment substantially corresponds to the first embodiment, in contrast to the second embodiment, a slip clutch 8 is provided as an actuator.
  • the slip clutch 8 is arranged on the steering column 3 between the steering wheel 2 and the active steering device 4.
  • the slip clutch 8 comprises a first clutch disc 8a and a second clutch disc 8b.
  • the first clutch disc 8a is at the
  • Steering column 3 is arranged, wherein the first clutch disc 8a to the steering column 3 is relatively non-rotatable, but provided axially displaceable.
  • a displacement device 8c in the form of a rod is provided on the steering column 3, which holds the first clutch disc 8a relatively displaceable in the longitudinal direction of the steering column 3, but prevents the first clutch disc 8a can rotate.
  • the rod 8c is in a groove in the first
  • Clutch disc 8a indicated by the double arrow B.
  • a solenoid 12 which is connected to the control device 10, thereby sets a relative distance between the two clutch plates 8a, 8b of the slip clutch.
  • the solenoid 12 acts together with the first clutch disc 8a to the first
  • Clutch plate 8a to move in the axial direction of the steering column 3, whereby engagement between the first clutch disc 8a and the second clutch disc 8b and a release of the two clutch plates can be carried out from each other.
  • the second clutch disc 8b is thus supported on the body 13.
  • the clutch plates 8a, 8b may be fully engaged or only partially engaged (slip engagement), so that not all of the torque can be transmitted from the first clutch disc 8a to the second clutch disc 8b.
  • the greater the contact force of the two clutch discs 8a, 8b the higher is a transmittable torque between the two clutch discs. Due to this design of the steering system with a slip clutch, a variable holding torque can therefore be made possible in particular.
  • the contact pressure of the clutch discs and thus the strength of the holding torque can be adjusted by the current with which the solenoid is controlled.
  • a servo motor can be used, which adjusts the contact pressure of the two clutch plates 8a, 8b.
  • the holding torque can be adjusted by using an actuator with a variable holding torque (for example the described friction clutch) so that the driver can steer himself if necessary. This can be z. B. be achieved in that the holding torque is set only so large that the rotation of the steering wheel by an active
  • control device 10 may each be connected to one or a plurality of sensors and / or systems, each detecting an emergency situation and the control device 10 after receiving a corresponding signal activates an actuator to the holding torque to generate on the steering column 3.
  • a touch sensor on the steering wheel 2 does not touch the
  • Steering wheel detected by the driver it must be assumed that the driver can not intervene by steering into the situation, so that it is useful to control the vehicle through the active steering device 4. This case may also occur, for example, after a collision in which the driver releases the steering wheel or is thrown by the vehicle. Furthermore, it is advantageous that when the driver no longer touches the steering wheel 2, the interventions of the active steering device 4 do not contradict a driver's steering input, since the driver no longer touches the steering wheel.
  • the steering system according to the invention is an actuator for intervention of a safety function. The active steering is therefore connected to other systems in the vehicle that perform the safety function and determine the required steering interventions.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Eingreifen in ein Lenksystem (1) mit einer Aktivlenkeinrichtung (4), wobei eine Steuereinrichtung (10) basierend auf erhaltenen Signalen, insbesondere Sensorsignalen bestimmt, dass ein Lenkeingriff gestellt werden soll und die Steuereinrichtung (10) einen Aktor (9; 8, 12) anweist, an einem Bauteil des Lenksystems zwischen der Aktivlenkeinrichtung (4) und einem Lenkrad (2), insbesondere an einer Lenksäule (3), ein Haltemoment aufzubringen.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung und Verfahren zum Eingreifen in ein Lenksystem mit einer Aktiylenkeinrichtung
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Eingreifen in ein Lenksystem mit einer Aktivlenkeinrichtung.
In jüngster Zeit werden Fahrzeuge verstärkt mit zusätzlichen elektronischen Assistenzsystemen und Sicherheitssystemen ausgerüstet. Hierzu gehört auch eine Aktivlenkung, welche auch unter dem Begriff "EAS" (Electronic Aktiv Steering) bekannt ist. Bei einer derartigen Aktivlenkung wird beispielsweise ein vom Fahrer des Fahrzeugs über das Lenkrad eingegebener Lenkwinkel bei Bedarf in Abhängigkeit von der augenblicklichen Fahrsituation modifiziert. Die Aktivlenkung wird heute zur Realisierung einer geschwindigkeitsabhängigen variablen
Lenkgetriebeübersetzung eingesetzt und trägt so zur Erhöhung des Lenkkomforts bei. Darüber hinaus wird sie auch zur Fahrdynamikregelung (Stabilisierung der Gierrate) eingesetzt. Mit einer weiteren Funktion, dem sogenannten Lenkvorhalt (Zusatzlenkwinkel in Abhängigkeit der Lenkwinkelgeschwindigkeit), wird durch Einsatz der Aktivlenkung ein agileres Fahrverhalten erzielt. Eine derartige Aktivlenkung besteht im Wesentlichen aus einem Elektromotor, einem
Getriebe, welches z.B. ein Planetengetriebe ist, und einem zusätzlichen Steuergerät. Die Aktivlenkung wird dabei üblicherweise in das Lenksystem zwischen dem Lenkgetriebe und dem Lenkrad angeordnet.
Die Funktion der Aktivlenkung ist dabei derart, dass das Planetengetriebe ein
Überlagerungsgetriebe ist, wobei ein vom Fahrer über das Lenkrad vorgegebener Lenkwinkel mittels eines zusätzlichen Lenkwinkels additiv überlagert wird. Hierzu wird mittels eines Elektromotors ein unterer Teil der Lenksäule, welcher zur Vorderachse gerichtet ist, gegen einen oberen Teil der Lenksäule, welcher zum Lenkrad gerichtet ist, verdreht. Hält der Fahrer das Lenkrad dabei fest, verstellt sich entsprechend dem Motordrehwinkel wie gewünscht auch der Radlenkwinkel. Diese gewünschte Funktion ist jedoch nur gegeben, wenn der Fahrer am Lenkrad ein entsprechendes Haltemoment durch Halten und Lenken am Lenkrad aufbringt. Wenn während eines Eingriffs der Aktivlenkung der Fahrer kein Haltemoment am Lenkrad aufbringt und das Lenkrad somit frei ist, verändert die Aktivlenkung anstelle des Radlenkwinkels den Winkel des Lenkrads, da dieses den geringeren Widerstand erzeugt. Wenn somit beispielsweise in einer Notfallsituation der Fahrer das Lenkrad loslässt und ein
Aktivlenkeingriff ausgeführt wird, wird der durch die Aktivlenkung geplante Eingriff nicht mehr an den Rädern vorgenommen, sondern es wird stattdessen das Lenkrad gedreht. Es ist dann nicht möglich, mit Hilfe der Aktivlenkung die Notsituation wirksam zu entschärfen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum aktiven Eingreifen in ein Lenksystem mit Aktivlenkeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass beispielsweise in einer Notsituation ein der Notsituation angemessener Lenkeingriff durch die Aktivlenkeinrichtung auch dann ausgeführt werden kann, wenn der Fahrer das
Lenkrad nicht festhält. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt eine Steuereinrichtung, basierend auf erhaltenen Sensorsignalen, dass eine Notsituation vorliegt. Die Information, dass ein Lenkeingriff erforderlich ist, kann auch von einem anderen System ermittelt werden und z. B. über CAN an das erfindungsgemäße Lenksystem übermittelt werden. Anschließend weist die Steuereinrichtung einen Aktor an, an einer Lenksäule des Lenksystems in einem Bereich zwischen einem Lenkrad und der Aktivlenkeinrichtung ein Haltemoment aufzubringen, um die Lenksäule gegen die Fahrzeugkarosserie abzustützen. Somit wird in einer Notsituation, in welcher ein Fahrer das Lenkrad nicht mehr berührt bzw. nicht mehr ausreichend Gegenmoment durch Halten des Lenkrads, beispielsweise aufgrund einer Bewusstlosigkeit o.Ä., aufbringen kann, das notwendige Haltemoment durch den Aktor aufgebracht. Dadurch kann auch in einer Notsituation ein aktiver Lenkeingriff durch die Aktivlenkeinrichtung ausgeführt werden, um der Notsituation entgegenzuwirken. Somit kann auch bei einem fehlenden Abstützmoment durch den Fahrer am Lenkrad durch die Aktivlenkeinrichtung beispielsweise ein schleuderndes Fahrzeug wieder stabilisiert werden oder bei
Sekundenschlaf ein Abkommen von der Fahrbahn verhindert werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lenksystems kann die Aktivlenkung auch für autonomes Einparken genutzt werden. In diesem Falle schickt ein Einparksystem ein Signal, das zur Aktivierung des Aktors und zur Erzeugung des Haltemoments führt. Das Einparksystem kann dann mit der Aktivlenkung den zum Einparken erforderlichen Lenkwinkel einstellen. Hierzu wäre sonst eine elektrische Servolenkung im Fahrzeug erforderlich.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise ist das von der Steuereinrichtung erhaltene Signal das Signal eines Berührungssensors. Der Berührungssensor ist dabei am Lenkrad angeordnet und erfasst, ob eine Berührung des Lenkrads vorliegt oder nicht. Die Steuereinrichtung steuert den Aktor zum Aufbau des Haltemoments dann an, wenn keine Berührung des Lenkrads vorliegt. Dadurch kann von einer Sicherheitsfunktion durch aktive Eingriffe gelenkt werden, wenn der Fahrer - aus welchen Gründen auch immer - nicht selbst lenkt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein von der Steuereinrichtung erhaltenes Signal das Signal einer Airbag- Auslösung. Wenn im
Fahrzeug ein Airbag ausgelöst wird, ist davon auszugehen, dass eine Notsituation, z. B. ein Auffahrunfall, vorliegt. Entsprechend kann dann die Steuereinrichtung mittels der Aktivlenkeinrichtung einen Lenkeingriff vornehmen, um die Folgen eines Aufpralls zu reduzieren. Alternativ kann auch bei Erkennung einer Kollision durch das Airbag- Steuergerät ohne Auslösung eines Airbags der Aktor angesteuert werden, wenn der
Fahrer das Lenkrad nicht selbst festhält.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein von der Steuereinrichtung erhaltenes Signal das Signal einer Vorrichtung zur Überwachung von Sekundenschlaf. Dies kann beispielsweise ein Lidschlagsensor o.Ä. sein. Auf diese
Weise kann z. B. unter Nutzung einer Fahrspurerkennung mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem im Falle eines Sekundenschlafs des Fahrers das Fahrzeug durch einen aktiven Lenkeingriff in der Fahrspur gehalten werden. Die Erfindung ermöglicht es, das Haltemoment an der Lenksäule aufzubringen. Dadurch wird es möglich, mit einem zusätzlichen System, das die Spurposition erfassen kann, im Falle eines Sekundenschlafs das Abkommen zu verhindern. Weiterhin kann auch ein Effekt einer Schreckreaktion beim Aufwachen des Fahrers durch ein wirkendes Haltemoment des sich im Eingriff befindlichen Aktors reduziert werden. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein von der Steuereinrichtung erhaltenes Signal das Signal eines Einparksystems, welches anzeigt, dass ein Einparkvorgang eingeleitet wird. Auf diese Weise kann das Einparksystem mit der Aktivlenkung den Lenkwinkelverlauf einstellen, wobei der Fahrer das Lenkrad loslassen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das vom Aktor auf die Lenksäule aufgebrachte Haltemoment veränderbar. Hierdurch kann ein variables Halteelement je nach Situation am Lenksystem eingestellt werden. Dies kann beispielsweise durch das Vorsehen einer Rutschkupplung zwischen Lenksäule und
Fahrzeugkarosserie als Aktor realisiert werden, welche ein veränderliches Haltemoment durch Ineingriffbringen oder Außereingriffbringen der Kupplungsscheiben der Rutschkupplung mit einem bestimmten Anpressdruck ermöglicht. Die Rutschkupplung umfasst dabei eine erste und zweite Kupplungsscheibe, wobei die erste Kupplungsscheibe drehfest, aber axial bewegbar an der Lenksäule angeordnet ist, und wobei die zweite
Kupplungsscheibe ortsfest ist und sich an einer Fahrzeugkarosserie abstützt. In einer anderen Ausführungsform kann die erste Kupplungsscheibe fest auf der Lenksäule montiert und die zweite Kupplungsscheibe axial verschiebbar, aber drehfest mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sein. Die axiale Verschiebung der beweglichen Kupplungsscheibe wird z. B. durch einen elektromechanischen Aktor wie z. B. einen
Hubmagneten oder einen Elektromotor durchgeführt. Das aneinander pressen der Kupplungsscheiben kann aber auch durch einen Piezoaktor erfolgen.
Das erfindungsgemäße Lenksystem für ein Fahrzeug mit einer Aktivlenkeinrichtung weist den Vorteil auf, dass es unabhängig vom Haltemoment des Fahrers einen aktiven
Lenkeingriff durch die Aktivlenkeinrichtung ermöglicht. Dies wird durch das Vorsehen eines Aktors erreicht, welcher an einer Lenksäule zwischen dem Lenkrad und der Aktivlenkeinrichtung angeordnet ist. Eine Steuereinrichtung ist dabei derart eingerichtet, dass sie basierend auf den erhaltenen Signalen den Aktor aktiviert und ein Haltemoment an der Lenksäule bereitstellt. Dadurch kann ein Eingriff der Aktivlenkeinrichtung ermöglicht werden.
Vorzugsweise umfasst das Lenksystem einen Berührungssensor, welcher am Lenkrad angeordnet ist und mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Der Berührungssensor erfasst dabei, ob ein Fahrer das Lenkrad berührt oder nicht und gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung ab.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Lenksystems der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinrichtung ferner mit einem Airbag-System verbunden, wobei das Airbag-System der Steuereinrichtung ein Signal eines Auslösens des Airbags oder das Vorliegen einer Kollision übermittelt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Lenksystems der vorliegenden Erfindung umfasst das Lenksystem eine Vorrichtung zur Überwachung eines
Sekundenschlafs, welche mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Der Sekundenschlaf kann dabei beispielsweise mittels eines Lidschlagsensors erfasst werden.
Vorzugsweise umfasst der Aktor eine an der Karosserie ortsfest angeordnete Spule und ein an der Lenksäule angeordnetes Ankerelement, welches durch eine Bestromung der
Spule betätigbar ist, um ein Halteelement an der Lenksäule aufzubringen. Hierdurch kann eine einfache und schnelle Ansteuerung des Aktors ermöglicht werden.
Alternativ umfasst das erfindungsgemäße Lenksystem einen Aktor, welcher einen Hubmagneten und eine Rutschkupplung mit einer ersten und zweiten Kupplungsscheibe aufweist, wobei die erste Kupplungsscheibe drehfest, aber mittels des Hubmagneten axial bewegbar an der Lenksäule angeordnet ist und wobei die zweite Kupplungsscheibe an der Karosserie des Fahrzeugs abgestützt ist und somit ortsfest ist. Durch eine Axialbewegung der ersten Kupplungsscheibe in Richtung auf die zweite Kupplungsscheibe können die beiden Kupplungsscheiben miteinander in Eingriff gebracht werden, um über die
Abstützung der zweiten Kupplungsscheibe an der Fahrzeugkarosserie ein Haltemoment auf die Lenksäule aufzubringen. Hierbei ist es auch möglich, dass zwischen den beiden Kupplungsscheiben ein gewisser Schlupf vorgesehen wird, so dass auf einfache Weise ein variables Haltemoment erzeugt werden kann. Alternativ ist die Rutschkupplung des Aktors derart aufgebaut, dass die erste Kupplungsscheibe ortsfest an der Lenksäule angeordnet ist und die zweite Kupplungsscheibe drehfest, aber axial bewegbar an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist die Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Aktors zur Erzeugung des Haltemoments das Steuergerät der Aktivlenkung. Dadurch kann die Steuerung des Aktors in das Steuergerät der Aktivlenkung integriert werden.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Lenksystems mit
Aktivlenkeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
Figur 2 ein Lenksystem für ein Fahrzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 ein Lenksystem 1 für ein Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das Lenksystem 1 ein Lenkrad 2, eine Lenksäule 3, eine Aktivlenkeinrichtung 4, ein Lenkgetriebe 5 und ein Lenkgestänge 6. Die Aktivlenkeinrichtung 4 ist dabei ein Planetengetriebe mit Elektromotor, welches am Ende der Lenksäule 3 vor dem Lenkgetriebe 5 angeordnet ist. Figur 1 zeigt dabei das Lenksystem 1 nur sehr schematisch. Das
Bezugszeichen 7 bezeichnet dabei zwei Vorderräder eines Fahrzeugs, welche mittels des Lenksystems 1 gelenkt werden. Wie aus Figur 1 ferner ersichtlich ist, sind in der Lenksäule 3 mehrere Gelenke 3 a vorgesehen. An der Lenksäule 3 ist ein Aktor 9 angeordnet, welcher ein Haltemoment auf die Lenksäule aufbringen kann. Der Aktor 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine an einer Fahrzeugskarosserie 13 angeordnete Spule 9a, welche in einer Notsituation bestromt werden kann, und ein elektromagnetisches Feld aufbaut, welches mit einem an der Lenksäule 3 fixierten Ankerelement 9b zusammenwirkt, um ein Haltemoment gegen ein Verdrehen der Lenksäule aufzubringen. Der Aktor 9 ist mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden, welche den Betrieb des Aktors 9 steuert. Ein Berührungssensor 11, welcher am Lenkrad 2 angeordnet ist und vollständig um das Lenkrad 2 herum verläuft, ist ebenfalls mit der Steuereinrichtung 10 verbunden. Der Berührungssensor 11 erfasst dabei, ob ein Fahrer das Lenkrad 2 berührt. Wenn der Fahrer das Lenkrad 2 berührt, wird dabei davon ausgegangen, dass der Fahrer in der Lage ist, ein entsprechendes Haltemoment am Lenkrad 2 aufzubringen, so dass Lenkeingriffe der Aktivlenkeinrichtung 4 ausreichend abgestützt werden. Dies ist in Figur 1 durch die Pfeile A sowie die gestrichelten Linien L und L' angedeutet, wobei L die vom Fahrer am Lenkrad vorgegebene Lenkstellung andeuten soll und L' die durch einen Eingriff der Aktivlenkeinrichtung 4 korrigierte Lenkstellung andeuten soll.
Sollte nun eine Notsituation auftreten, in welcher der Fahrer das Lenkrad 2 loslässt, was beispielsweise infolge von Bewusstlosigkeit oder einem Sekundenschlaf sein kann, wird vom Berührungssensor 11 ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 10 abgegeben, welche dann den Aktor 9 aktiviert. Der Aktor 9 erzeugt über das elektromagnetische Feld ein Haltemoment an der Lenksäule 3, so dass es möglich ist, dass die Aktivlenkeinrichtung 4 einen aktiven Lenkeingriff ausführen kann, welcher auch eine entsprechende Wirkung an den
Vorderrädern 7 bewirkt. Mit anderen Worten bringt der Aktor 9 ein Haltemoment auf, welches sonst üblicherweise durch den Fahrer durch Halten des Lenkrads aufgebracht wird.
Es sei angemerkt, dass die Steuereinrichtung 10 auch noch mit weiteren Sensoren oder Systemen, welche eine Notsituation erfassen können, verbunden sein kann. Derartige weitere
Sensoren können beispielsweise ein Airbagsensor sein, welcher einen Airbag im Fall einer Kollision auslöst, oder ein Lidschlagsensor, welcher einen möglichen Sekundenschlaf des Fahrers erfasst. Auch Beschleunigungssensoren und/oder Giersensoren am Fahrzeug können mit der Steuereinrichtung 10 verbunden werden, um den Aktor 9 zu aktivieren, so dass im Falle einer Notsituation immer ein Lenkeingriff mit der Aktivlenkeinrichtung 4 möglich ist.
Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung mit anderen Systemen, wie einem automatischen Einparksystem verbunden sein, das die Aktivlenkung nutzt.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 2 ein Lenksystem 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied dazu beim zweiten Ausführungsbeispiel eine Rutschkupplung 8 als Aktor vorgesehen ist. Die Rutschkupplung 8 ist an der Lenksäule 3 zwischen dem Lenkrad 2 und der Aktivlenkeinrichtung 4 angeordnet. Die Rutschkupplung 8 umfasst eine erste Kupplungsscheibe 8a und eine zweite Kupplungsscheibe 8b. Die erste Kupplungsscheibe 8a ist dabei an der
Lenksäule 3 angeordnet, wobei die erste Kupplungsscheibe 8a zur Lenksäule 3 relativ nicht drehbar, jedoch axial verschiebbar vorgesehen ist. Hierzu ist an der Lenksäule 3 eine Verschiebeeinrichtung 8c in Form einer Stange vorgesehen, welche die erste Kupplungsscheibe 8a in Längsrichtung der Lenksäule 3 relativ verschiebbar hält, jedoch verhindert, dass sich die erste Kupplungsscheibe 8a drehen kann. Die Stange 8c ist dabei in einer Nut in der ersten
Kupplungsscheibe 8a geführt oder alternativ in einer Bohrung in der ersten Kupplungsscheibe 8a aufgenommen. Die zweite Kupplungsscheibe 8b ist fest an einer Karosserie 13 des Fahrzeugs fixiert und weist in ihrer Mitte eine Durchgangsöffnung auf, durch welche die Lenksäule 3 hindurchgefühlt ist. Die zweite Kupplungsscheibe 8b ist somit ortsfest gehalten. In Figur 2 ist die in Längsrichtung der Lenksäule 3 mögliche Bewegbarkeit der ersten
Kupplungsscheibe 8a durch den Doppelpfeil B angedeutet.
Ein Hubmagnet 12, welcher mit der Steuereinrichtung 10 verbunden ist, stellt dabei einen Relativabstand zwischen den beiden Kupplungsscheiben 8a, 8b der Rutschkupplung ein. Der Hubmagnet 12 wirkt dabei mit der ersten Kupplungsscheibe 8a zusammen, um die erste
Kupplungsscheibe 8a in Axialrichtung der Lenksäule 3 zu bewegen, wodurch ein Eingriff zwischen der ersten Kupplungsscheibe 8a und der zweiten Kupplungsscheibe 8b bzw. ein Lösen der beiden Kupplungsscheiben voneinander ausgeführt werden kann. Die zweite Kupplungsscheibe 8b stützt sich somit an der Karosserie 13 ab. Die Kupplungsscheiben 8a, 8b können dabei vollständig im Eingriff sein oder nur teilweise im Eingriff sein (Schlupfeingriff), so dass nicht das gesamte Drehmoment von der ersten Kupplungsscheibe 8a auf die zweite Kupplungsscheibe 8b übertragen werden kann. Je größer dabei die Anpresskraft der beiden Kupplungsscheiben 8a, 8b ist, desto höher ist auch ein übertragbares Moment zwischen den beiden Kupplungsscheiben. Durch diese Ausgestaltung des Lenksystems mit einer Rutschkupplung kann daher insbesondere ein veränderliches Haltemoment ermöglicht werden.
Die Anpresskraft der Kupplungsscheiben und damit die Stärke des Haltemoments kann dabei durch die Stromstärke, mit der der Hubmagnet angesteuert wird, eingestellt werden. Anstatt des Hubmagneten 12 kann beispielsweise auch ein Stellmotor verwendet werden, welcher die Anpresskraft der beiden Kupplungsscheiben 8a, 8b einstellt. Durch die Verwendung eines Aktors mit variablem Haltemoment (z. B. die beschriebene Rutschkupplung) kann je nach Anwendung das Haltemoment so eingestellte werden, dass der Fahrer ggf. selbst lenken kann. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass das Haltemoment nur so groß eingestellt wird, dass das Verdrehen des Lenkrades durch einen aktiven
Lenkeingriff mit der Aktivlenkung verhindert wird. Der Fahrer kann dann durch aufbringen eines Lenkmomentes, dass größer ist als das aufgebrachte Haltemoment, selbst in die Lenkung eingreifen. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Es sei angemerkt, dass bei beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen die Steuereinrichtung 10 jeweils mit einem oder mit einer Vielzahl von Sensoren und/oder Systemen verbunden sein kann, welche jeweils eine Notsituation detektieren und die Steuereinrichtung 10 nach Erhalt eines entsprechenden Signals einen Aktor aktiviert, um das Haltemoment an der Lenksäule 3 zu erzeugen. Insbesondere wenn ein Berührungssensor am Lenkrad 2 keine Berührung des
Lenkrads durch den Fahrer detektiert, muss davon ausgegangen werden, dass der Fahrer selbst nicht mehr durch Lenken in die Situation eingreifen kann, so dass es nützlich ist, das Fahrzeug durch die Aktivlenkeinrichtung 4 zu kontrollieren. Dieser Fall kann beispielsweise auch nach einer Kollision auftreten, bei welcher der Fahrer das Lenkrad loslässt oder durch das Fahrzeug geschleudert werden. Ferner ist dabei vorteilhaft, dass, wenn der Fahrer das Lenkrad 2 nicht mehr berührt, die Eingriffe der Aktivlenkeinrichtung 4 nicht im Widerspruch zu einer Lenkvorgabe des Fahrers stehen, da der Fahrer das Lenkrad nicht mehr berührt. Es sei ferner angemerkt, dass das erfindungsgemäße Lenksystem einen Aktor für Eingriffe einer Sicherheitsfunktion darstellt. Die Aktivlenkung ist deshalb mit weiteren Systemen im Fahrzeug verbunden, die die Sicherheitsfunktion ausführen und die erfoderlichen Lenkeingriffe ermitteln.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Eingreifen in ein Lenksystem (1) mit einer Aktivlenkeinrichtung (4), wobei eine Steuereinrichtung (10) basierend auf erhaltenen Signalen, insbesondere Sensorsignalen, bestimmt, dass ein Lenkeingriff gestellt soll und die Steuereinrichtung (10) einen Aktor (9; 8, 12) anweist, an einem Bauteil des Lenksystems zwischen der
Aktivlenkeinrichtung (4) und einem Lenkrad (2), insbesondere an einer Lenksäule (3), ein Haltemoment aufzubringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Steuereinrichtung (10) erhaltene Signal ein Signal eines Berührungssensors (11) ist, welcher am
Lenkrad (2) angeordnet ist, wobei der Berührungssensor (11) erfasst, ob eine Berührung des Lenkrads durch den Fahrer vorliegt oder nicht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Steuereinrichtung (10) erhaltene Signal ein Signal für die Auslösung eines Airbags ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Steuereinrichtung (10) erhaltene Signal ein Signal einer Vorrichtung zur Überwachung eines Sekundenschlafs ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Steuereinrichtung (10) erhaltene Signal ein Signal eines Einparksystems ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Aktor (9; 8, 12) aufgebrachte Haltemoment variabel ist.
7. Lenksystem für ein Fahrzeug, umfassend eine Aktivlenkeinrichtung (4), einen Aktor (9; 8, 12), welcher an einem Bauteil, insbesondere einer Lenksäule, zwischen der Aktivlenkeinrichtung (4) und einem Lenkrad (2) angeordnet ist, um ein Haltemoment auf das Bauteil aufzubringen, und eine Steuereinrichtung (10), wobei die Steuereinrichtung (10) derart eingerichtet ist, dass basierend auf erhaltenen Signalen der Aktor (9; 8, 12) aktiviert wird und ein Haltemoment auf das Bauteil ausübt.
8. Lenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zwischen der Aktivlenkeinrichtung (4) und dem Lenkrad (2) ein Teil einer Lenksäule (3) ist.
9. Lenksystem nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend einen Berührungssensor (11), welcher am Lenkrad (2) angeordnet ist, und welcher mit der Steuereinrichtung (10) verbunden ist, wobei der Berührungssensor (11) eine Berührung des Lenkrads (2) durch den Fahrer erfasst.
10. Lenksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung (10) mit einem Airbag-Steuergerät, welches einen Airbag auslöst, verbunden ist und der Steuereinrichtung (10) bei einer Airbag- Auslösung ein entsprechendes Signal übermittelt wird.
11. Lenksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, ferner umfassend eine Vorrichtung zur Überwachung eines Sekundenschlafs, insbesondere einen Lidschlagsensor, welcher mit der Steuereinrichtung (10) verbunden ist, um das Auftreten eines Sekundenschlafs zu erfassen.
12. Lenksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (9), eine sich an einer Karosserie (13) abstützende Spule (9a) und ein mit der Lenksäule
(3) verbundenes Ankerelement (9b) umfasst, welches mittels Bestromung der Spule (9a) betätigbar ist, um ein Haltemoment an der Lenksäule aufzubringen.
13. Lenksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der
Aktor einen Hubmagneten (12) und eine Rutschkupplung (8) mit einer ersten Kupplungsscheibe (8a) und einer zweiten Kupplungsscheibe (8b) umfasst, wobei die erste Kupplungsscheibe (8a) drehfest, aber mittels des Hubmagneten (12) axial bewegbar an der Lenksäule (3) angeordnet ist und die zweite Kupplungsscheibe (8b) an der Karosserie (13) abgestützt ist oder wobei die erste
Kupplungsscheibe (8a) ortsfest an der Lenksäule angeordnet ist und die zweite Kupplungsscheibe (8b) drehfest, aber mittels des Hubmagneten (12) axial bewegbar an der Karosserie angeordnet ist.
14. Lenksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Aktors zur Erzeugung des Haltemoments das Steuergerät der Aktivlenkungeinrichtung ist .
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