DE102011011000A1

DE102011011000A1 - Method for operating servo steering of vehicle, involves changing supporting moment acting on steerable wheels of vehicle in dependence of superimposed load

Info

Publication number: DE102011011000A1
Application number: DE102011011000A
Authority: DE
Inventors: Michael Redeker; Andrei Filep; Johannes Agostini
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2012-08-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Servolenkung eines Fahrzeugs, bei welchem ein auf lenkbare Räder des Fahrzeugs wirkendes unterstützendes Moment in Abhängigkeit von der Auflast (S12, S18) verändert wird, mit welcher die lenkbaren Räder auf der Fahrbahn aufliegen. Dadurch kann auch bei einer Beschleunigung oder bei einem Bremsvorgang ein vom Fahrer aufzubringendes Lenkmoment konstant gehalten werden.The invention relates to a method for operating a power steering of a vehicle in which an assisting torque acting on the steerable wheels of the vehicle is changed as a function of the load (S12, S18) with which the steerable wheels are resting on the roadway. As a result, a steering torque to be applied by the driver can be kept constant even during acceleration or during a braking process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Servolenkung eines Fahrzeugs, bei welchem ein auf lenkbare Räder des Fahrzeugs wirkendes unterstützendes Moment verändert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Servolenkung für ein Fahrzeug.The invention relates to a method for operating a power steering system of a vehicle, in which an acting on steerable wheels of the vehicle supporting moment is changed. Furthermore, the invention relates to a power steering system for a vehicle.

Die DE 100 13 711 A1 beschreibt ein servounterstütztes Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, bei welchem zum Aufbringen eines unterstützenden Moments auf lenkbare Räder des Fahrzeugs ein Servoantrieb vorgesehen ist. Des Weiteren umfasst das Lenksystem eine Überlagerungseinheit, mittels welcher einem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel ein Zusatzlenkwinkel überlagert werden kann. Die Überlagerungseinheit umfasst ein Überlagerungsgetriebe und einen Elektromotor zum Antreiben des Überlagerungsgetriebes. Der Grad der Momentenunterstützung des Servoantriebs wird hierbei sowohl in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eingestellt als auch in Abhängigkeit von der Ist-Beschleunigung und der Soll-Beschleunigung bezüglich einer Abtriebswelle des Elektromotors der Überlagerungseinheit. Dadurch kann der Grad der Momentenunterstützung derart angepasst werden, dass die Leistungsfähigkeit der Überlagerungseinheit über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs nahezu konstant ist.The DE 100 13 711 A1 describes a servo-assisted steering system of a motor vehicle in which a servo drive is provided for applying a supporting torque to steerable wheels of the vehicle. Furthermore, the steering system comprises an overlay unit, by means of which an additional steering angle can be superimposed on a steering angle predetermined by the driver. The superposition unit includes a superposition gear and an electric motor for driving the superposition gear. The degree of torque support of the servo drive is set both as a function of the driving speed of the motor vehicle and in dependence on the actual acceleration and the target acceleration with respect to an output shaft of the electric motor of the superposition unit. Thereby, the degree of torque assistance can be adjusted such that the performance of the superposition unit over the entire speed range of the motor vehicle is almost constant.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein besonders komfortables Verfahren der eingangs genannten Art bzw. eine besonders komfortable Servolenkung zu schaffen.Object of the present invention is to provide a particularly comfortable method of the type mentioned or a particularly comfortable power steering.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Servolenkung eines Fahrzeugs wird ein auf lenkbare Räder des Fahrzeugs wirkendes unterstützendes Moment in Abhängigkeit von der Auflast verändert, mit welcher die lenkbaren Räder auf der Fahrbahn aufliegen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass wenn ein Fahrer mittels einer Lenkhandhabe einen Einschlag der Räder bewirken will, das vom Fahrer aufzubringende Lenkmoment bei einer hohen Auflast größer ist als bei einer geringeren Auflast. Wird nun in Abhängigkeit von der Auflast das von einem Servoantrieb aufgebrachte unterstützende Moment verändert, so kann das Lenkmoment, welches der Fahrer aufbringen muss, zumindest nahezu konstant gehalten werden.In the method according to the invention for operating a power steering system of a vehicle, a supporting torque acting on steerable wheels of the vehicle is changed as a function of the load with which the steerable wheels rest on the roadway. This is based on the finding that when a driver wants to effect a steering of the wheels by means of a steering handle, the steering torque to be applied by the driver is greater at a high load than at a lower load. If the supporting moment applied by a servo drive is changed as a function of the load, the steering torque which the driver has to apply can be kept at least almost constant.

In analoger Weise gilt dies für das Zurückbewegen der lenkbaren Räder in eine Geradeausstellung, welches in Abhängigkeit von der auf die lenkbaren Räder wirkenden Auflast unterschiedlich leicht oder schwer zu bewerkstelligen ist. Durch das Verändern des auf die lenkbaren Räder des Fahrzeugs wirkenden unterstützenden Moments in Abhängigkeit von der Auflast lässt sich daher eine besonders komfortable Servolenkung realisieren.In an analogous manner, this applies to the return movement of the steerable wheels in a straight-ahead position, which is different light or difficult to accomplish depending on the load acting on the steerable wheels load. By changing the force acting on the steerable wheels of the vehicle assistive torque as a function of the load can therefore be realized a particularly comfortable power steering.

Es kann das so Verhalten des Fahrzeugs trotz sich verändernder Auflast so eingestellt werden, als ob auf die lenkbaren Räder eine im Wesentlichen konstante Auflast wirken würde.Despite the changing load, the behavior of the vehicle can be set as if the steerable wheels had a substantially constant load.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer Verringerung der auf die lenkbaren Räder wirkenden Auflast das eine Lenkbewegung des Fahrers unterstützende Moment verringert. Bei verringerter Auflast sind nämlich die Räder durch den Fahrer mit verringertem Kraftaufwand lenkbar, sodass weniger Unterstützung notwendig ist. Zusätzlich oder alternativ wird, wenn auf die lenkbaren Räder eine verringerte Auflast wirkt, das Moment vergrößert, welches ein Zurückbewegen der lenkbaren Räder in eine Geradeausstellung unterstützt. Die Rückstellung der lenkbaren Räder in die Geradeausstellung geht nämlich weniger leicht vonstatten, wenn auf die lenkbaren Räder eine verringerte Auflast wirkt. Durch das Vergrößern des das Zurückbewegen unterstützenden Moments kann eine gleichbleibende Wahrnehmung der Rückbewegung des Lenkrads oder einer derartigen Lenkhandhabe durch den Fahrer erreicht werden.In an advantageous embodiment of the invention, reducing the load acting on the steerable wheels reduces the torque assisting a steering movement of the driver. With reduced load, namely, the wheels are steered by the driver with reduced effort, so less support is necessary. Additionally or alternatively, when a reduced load acts on the steerable wheels, the moment is increased, which assists in moving the steerable wheels back to a straight ahead position. The provision of the steerable wheels in the straight-ahead position is less likely to occur if a reduced load acts on the steerable wheels. By increasing the momentum assisting the retraction, a consistent perception of the return movement of the steering wheel or of such a steering handle by the driver can be achieved.

Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn bei einer Vergrößerung der auf die lenkbaren Räder wirkenden Auflast das eine Lenkbewegung des Fahrers unterstützende Moment vergrößert und/oder das ein Zurückbewegen der lenkbaren Räder in eine Geradeausstellung unterstützende Moment verringert wird. So braucht vom Fahrer auch bei vergleichsweise großer auf die lenkbaren Räder wirkenden Auflast nur ein entsprechend geringes Lenkmoment aufgebracht zu werden. Beim Zurückbewegen der lenkbaren Räder in die Geradeausstellung wirkt hingegen die vergrößerte Auflast unterstützend, sodass der Servoantrieb der Servolenkung entlastet werden kann.As further advantageous, it has been shown that increases in an increase in the load acting on the steerable wheels, the steering assisting a driver's steering moment and / or the backward movement of the steerable wheels in a straight-ahead position supporting moment is reduced. Thus, the driver needs only a correspondingly low steering torque to be applied even with comparatively large load acting on the steerable wheels. On the other hand, when the steerable wheels are moved back into the straight-ahead position, the increased load acts as a support, so that the servo drive of the power steering system can be relieved.

Besonders einfach lässt sich die Auflast ermitteln, indem eine Veränderung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst und ausgewertet wird. Die Größe der Geschwindigkeit steht im Fahrzeug nämlich ohnehin zur Verfügung, sodass auch deren Veränderung, etwa beim Beschleunigen oder beim Abbremsen, leicht erfasst werden kann. Dann kann einfach das vom Servoantrieb aufgebrachte unterstützende Moment beschleunigungsabhängig variiert werden.The surcharge can be determined particularly easily by detecting and evaluating a change in the speed of the vehicle. The magnitude of the speed is available in the vehicle anyway, so that their change, such as when accelerating or decelerating, can be easily detected. Then simply the applied by the servo drive supporting moment can be varied acceleration-dependent.

Zum Ermitteln der Auflast können auch eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment eines dem Fortbewegen des Fahrzeugs dienenden Antriebsmotors erfasst und ausgewertet werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine Gierrate des Fahrzeugs zum Ermitteln der Auflast herangezogen werden. Insbesondere, wenn eine Mehrzahl solcher Größen erfasst und ausgewertet werden, lässt sich eine besonders zuverlässige und genaue Aussage über die auf die lenkbaren Räder wirkende Auflast treffen. For determining the ballast, it is also possible to detect and evaluate a rotational speed and / or a torque of a drive motor serving to move the vehicle. Additionally or alternatively, a yaw rate of the vehicle can be used to determine the load. In particular, when a plurality of such variables are detected and evaluated, a particularly reliable and accurate statement about the load acting on the steerable wheels can be made.

Das Verfahren ist insbesondere vorteilhaft bei einer vergleichsweise niedrigen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, etwa bei einer Geschwindigkeit von 20 km/h bis 60 km/h, da in diesem Geschwindigkeitsbereich auftretende positive oder negative Beschleunigungen zu einer besonders großen Veränderung der Auflast führen. Dies gilt insbesondere im Geschwindigkeitsintervall von 30 km/h bis 40 km/h, in welchem bei einer gegebenen Motorleistung bzw. Bremskraft große positive oder negative Beschleunigungen möglich sind.The method is particularly advantageous at a comparatively low driving speed of the vehicle, for example at a speed of 20 km / h to 60 km / h, since occurring in this speed range positive or negative accelerations lead to a particularly large change in the load. This is especially true in the speed interval of 30 km / h to 40 km / h, in which for a given engine power or braking force large positive or negative accelerations are possible.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das unterstützende Moment einer elektromechanischen oder einer elektrohydraulischen Servolenkung verändert wird. Hier lässt sich nämlich die Veränderung der Lenkunterstützung deutlich aufwandsärmer realisieren als bei einer hydraulischen Servolenkung.Finally, it has proven to be advantageous if the supporting moment of an electromechanical or an electro-hydraulic power steering is changed. This is because the change in the steering assistance can be realized considerably less expensively than with a hydraulic power steering system.

Die erfindungsgemäße Servolenkung für ein Fahrzeug umfasst einen Servoantrieb zum Aufbringen eines unterstützenden Moments auf lenkbare Räder des Fahrzeugs. Eine Erfassungseinrichtung erfasst wenigstens eine Größe, welche mit der Auflast korreliert, mit welcher die lenkbaren Räder auf der Fahrbahn aufliegen. Die Servolenkung umfasst hierbei eine Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, das unterstützende Moment in Abhängigkeit von der Auflast zu verändern.The power steering system according to the invention for a vehicle comprises a servo drive for applying a supporting torque to steerable wheels of the vehicle. A detection device detects at least one quantity which correlates with the load with which the steerable wheels rest on the roadway. The power steering in this case comprises a control device which is designed to change the supporting torque as a function of the ballast.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Servolenkung.The advantages and preferred embodiments described for the method according to the invention also apply to the power steering according to the invention.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or alone, without the scope of To leave invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt ein Flussschaubild zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben einer Servolenkung, bei welchem das auf lenkbare Räder des Fahrzeugs wirkende unterstützende Moment in Abhängigkeit von der auf die lenkbaren Räder wirkenden Auflast verändert wird.This is a flow chart illustrating a method of operating a power steering system in which the assisting torque acting on steerable wheels of the vehicle is changed in response to the ballast acting on the steerable wheels.

Bei einer Servolenkung eines Fahrzeugs ist ein – bevorzugt elektromechanischer – Servoantrieb vorgesehen. Das unterstützende Moment, welches der Servoantrieb auf lenkbare Räder des Fahrzeugs aufbringt, wird hierbei in Abhängigkeit von der Auflast verändert, mit welcher die lenkbaren Räder auf der Fahrbahn aufliegen.In a power steering system of a vehicle a - preferably electromechanical - servo drive is provided. The supporting moment, which applies the servo drive on steerable wheels of the vehicle, is hereby changed depending on the load, with which the steerable wheels rest on the road.

Bei aktiver, also betriebsbereiter Servolenkung (Schritt S10) wird hierfür in einem Schritt S12 überprüft, ob die auf die lenkbaren Räder des Fahrzeugs wirkende Auflast sich verringert. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Fahrzeug, welches lenkbare Räder an der Vorderachse aufweist, bei einer Vorwärtsfahrt beschleunigt. In einem solchen Fall braucht der Fahrer nur ein vergleichsweise geringes Lenkmoment aufzubringen, um einen gewünschten Einschlag der Vorderräder zu bewirken. Daher wird beim Feststellen einer verringerten, auf die Vorderräder wirkenden Auflast in einem Schritt S14 das die Lenkbewegung des Fahrers unterstützende Moment verringert, welches der Servoantrieb aufbringt. Des Weiteren wird in einem Schritt S16 das unterstützende Moment vergrößert, welches der Servoantrieb aufbringt, um die eingeschlagenen lenkbaren Räder wieder in die Geradeausstellung zurückzubewegen.When active, ie ready to power steering (step S10) is checked for this purpose in a step S12, whether the load acting on the steerable wheels of the vehicle load decreases. This is the case, for example, when the vehicle, which has steerable wheels on the front axle, accelerates when driving forwards. In such a case, the driver only needs to apply a comparatively small steering torque in order to effect a desired impact of the front wheels. Therefore, in determining a reduced load acting on the front wheels in a step S14, the torque assisting the steering movement of the driver, which the servo drive applies, is reduced. Furthermore, in a step S16, the supporting moment is increased, which applies the servo drive, to move the chosen steerable wheels back into the straight-ahead position.

Ergibt sich hingegen, dass die auf die lenkbaren Räder wirkende Auflast nicht verringert ist, so wird in einem Schritt S18 geprüft, ob eine vergrößerte Auflast auf die lenkbaren Räder wirkt. Dies ist etwa dann der Fall, wenn das Fahrzeug abbremst. Bei einer solchen größeren Belastung der Vorderachse bringt in einem Schritt S20 der Servoantrieb ein vergrößertes unterstützendes Moment auf, um die Lenkbewegung des Fahrers zu unterstützen. Des Weiteren wird in einem Schritt S22 das zum Zurückbewegen der lenkbaren Räder in die Geradeausstellung aufgebrachte unterstützende Moment verringert.If, on the other hand, it is found that the load acting on the steerable wheels is not reduced, it is checked in a step S18 whether an increased load on the steerable wheels acts. This is the case, for example, when the vehicle is decelerating. With such a larger front axle load, in a step S20, the servo drive applies an increased assisting moment to assist the driver's steering movement. Further, in a step S22, the assisting torque applied for returning the steerable wheels to the straight ahead position is reduced.

Die auf die Räder wirkende Auflast wird bevorzugt ermittelt, indem eine Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs erfasst wird, wobei als Messgrößen neben der Fahrgeschwindigkeit die Gierrate sowie die Drehzahl und das Drehmoment des Antriebsmotors des Fahrzeugs ausgewertet werden können.The load acting on the wheels is preferably determined by detecting a longitudinal and lateral acceleration of the vehicle, wherein the yaw rate and the rotational speed and the torque of the drive motor of the vehicle can be evaluated as measured variables in addition to the driving speed.

Ist die Auflast auf die Räder weder vergrößert noch verkleinert, sondern lediglich durch das auf die Vorderachse wirkende Gewicht des Fahrzeugs bedingt, so erfolgt die Servounterstützung der Lenkung so, wie es in einem Standardbetrieb des Fahrzeugs bei aktivierter Servolenkung vorgesehen ist.If the ballast on the wheels is neither increased nor reduced, but only due to the weight of the vehicle acting on the front axle, the steering assistance is servo-assisted as provided in a standard operation of the vehicle with power steering activated.

Das unterstützende Moment wird bevorzugt bei einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von 30 km/h bis 40 km/h beschleunigungsabhängig angepasst, da sich hier beschleunigungsbedingte Entlastungen oder Verringerungen der Belastung der Vorderachse besonders stark bemerkbar machen.The supporting moment is preferably adjusted as a function of the acceleration at a driving speed of the vehicle from 30 km / h to 40 km / h, since acceleration-related reliefs or reductions in the load on the front axle are particularly noticeable here.

In alternativen Ausführungsformen kann auch zunächst überprüft werden, ob eine vergrößerte Auflast auf die lenkbaren Räder wirkt (Schritt S18) und anschließend, ob eine verringerte Auflast vorliegt (Schritt S12).In alternative embodiments, it may also first be checked whether an increased load on the steerable wheels acts (step S18) and then whether there is a reduced load (step S12).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10013711 A1 [0002]

Claims

A method for operating a power steering system of a vehicle, in which an assisting torque acting on steerable wheels of the vehicle is changed in dependence on the load (S12, S18) with which the steerable wheels rest on the roadway.

A method according to claim 1, characterized in that when reducing the load acting on the steerable wheels (S12) - which reduces a steering movement of the driver assisting torque decreases (S14) and / or - which promotes a return movement of the steerable wheels in a straight-ahead moment (S16) becomes.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that with an increase in the load acting on the steerable wheels (S18) - Increases a steering movement of the driver assisting moment (S20) and / or - Reduces the backward movement of the steerable wheels supporting in a straight-ahead position (S22) becomes.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that for determining the ballast (S12, S18) a change in the speed of the vehicle is detected and evaluated.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for determining the ballast (S12, S18) a speed and / or torque of a drive motor of the vehicle and / or a yaw rate of the vehicle are detected and evaluated.

Method according to one of claims 1 to 5, used at a driving speed of the vehicle of 20 km / h to 60 km / h, in particular from 30 km / h to 40 km / h.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the changing of the supporting torque is applied in an electromechanical or an electro-hydraulic power steering.

A power steering system for a vehicle, having a servo drive for applying assistive torque to steerable wheels of the vehicle, comprising detecting means for detecting at least one magnitude which correlates with the load on which the steerable wheels rest on the roadway, and a control means is adapted to change the supporting moment in dependence on the ballast (S12, S18).