Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
STEER-BY-WIRE ARCHITECTURES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/179859
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a steer-by-wire steering system (1) for motor vehicles, comprising a steering actuator (6) which acts on the steered wheels (7) and is electronically regulated as a function of a driver's intention, and a reaction of the road (70) to a control-transmitting feedback actuator (4), wherein the feedback actuator (4) and the steering actuator (6) have a redundant power supply (200, 201).

Inventors:
SZEPESSY, Imre (Auf Berg 106, 9493 Mauren, 9493, LI)
HAMORI, Botond (Hidász u. 16, 1026 Budapest, 1026, HU)
KAKAS, Peter (Frankhegy utca 1. 1/2, 1118 Budapest, 1118, HU)
Application Number:
EP2019/056366
Publication Date:
September 26, 2019
Filing Date:
March 14, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
THYSSENKRUPP PRESTA AG (Essanestraße 10, 9492 Eschen, 9492, LI)
THYSSENKRUPP AG (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
International Classes:
B62D5/00
Foreign References:
DE10053335A12002-05-16
US20040026158A12004-02-12
US20060253726A12006-11-09
DE102018116367A12019-01-10
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Steer-by-Wire-Lenksystem (1) für Kraftfahrzeuge aufweisend einen auf die gelenkten Räder (7) wirkenden, in Abhängigkeit eines Fahrerlenk- wunsches elektronisch geregelten Lenksteller (6), und einen

Rückwirkungen der Straße (70) auf ein Steuer übertragenden Feedback- Aktuator (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Feedback-Aktuator (4) und der Lenksteller (6) eine redundante Stromversorgung (200,201) aufweisen.

2. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feedback-Aktuator (4) und der Lenksteller (6) jeweils mit einer ersten Stromversorgung (200) und einer zweiten Stromversorgung (201) verbunden sind. 3. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stromversorgungen (200,201) derart ausgebildet sind, dass bei einem Ausfall einer der beiden Stromver- sorgungen (200,201) die jeweils andere Stromversorgung (200,201) dafür sorgt, dass der Feedback-Aktuator (4) und der Lenksteller (6) weiter betrieben werden können.

4. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem zwei redundante Kraftfahrzeugkommunikationskanäle (100, 101) umfasst, über die der Feedback-Aktuator (4) jeweils sowohl mit dem Kraftfahrzeug als auch mit dem Lenksteller (6) kommuniziert.

5. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem zwei redundante, private Kommunikationskanäle (200,201) umfasst, über die der Feedback-Aktuator (4) mit dem Lenksteller (6) kommuniziert.

6. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem zwei redundant ausgebildete

Kraftfahrzeugkommunikationskanäle (400,401) umfasst, über die der Feedback-Aktuator (4) mit dem Kraftfahrzeug kommuniziert, wobei die

Kraftfahrzeugkommunikationskanäle (400,401) und die privaten

Kommunikationskanäle (400,401) dazu ausgebildet sind, dass der Feedback-Aktuator (4) relevante Signale von dem Kraftfahrzeug zu dem Lenksteller (6) und vice versa überträgt. 7. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem zwei redundant ausgebildete

Kraftfahrzeugkommunikationskanäle (500,501) umfasst, über die der Lenksteller (6) mit dem Kraftfahrzeug kommuniziert, wobei die

Kraftfahrzeugkommunikationskanäle (500,501) und die privaten

Kommunikationskanäle (500,501) dazu ausgebildet sind, dass der

Lenksteller (6) relevante Signale von dem Kraftfahrzeug zu dem

Feedback-Aktuator (4) und vice versa überträgt.

Description:
Steer-by-Wire Architekturen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für

Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. In Steer-by-Wire-Lenksystemen ist die Stellung der gelenkten Räder nicht direkt mit dem Lenkrad gekoppelt. Es besteht eine Verbindung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern über elektrische Signale. An Stelle der mechanischen Kopplung werden ein Lenksteller zur Positionierung der Räder sowie ein Feedback-Aktuator zur Simulation der Rückstellkräfte am Lenkrad verwendet. Um die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, muss das Lenk- system so ausgebildet sein, dass die Funktionalität stets gegeben ist.

Hauptsächlich wegen der entstehenden Kosten muss hier ein geeigneter Kompromiss zwischen dem Grad der Fehlertoleranz und der Zahl der redundanten Komponenten gefunden werden. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steer-by-Wire-Lenksystem für Kraftfahrzeuge anzugeben, das stets zuverlässig arbeitet, um die Sicherheits- ziele zu erfüllen.

Diese Aufgabe wird von einem Steer-by-Wire-Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiter- bildungen der Erfindung genannt.

Demnach ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem für Kraftfahrzeuge umfassend einen auf die gelenkten Räder wirkenden, in Abhängigkeit eines Fahrer- lenkwunsches elektronisch geregelten Lenksteller und einen Rückwirkungen der Straße auf ein Steuer übertragenden Feedback-Aktuator, vorgesehen, wobei der Feedback-Aktuator und der Lenksteller eine redundante Strom- versorgung aufweisen. Bei Ausfall einer Stromversorgung kann somit das Lenksystem zuverlässig Weiterarbeiten.

Dabei ist bevorzugt, dass der Feedback-Aktuator und der Lenksteller jeweils mit einer ersten Stromversorgung und einer zweiten Stromversorgung verbunden sind.

Vorzugsweise sind die beiden Stromversorgungen derart ausgebildet, dass bei einem Ausfall einer der beiden Stromversorgungen die jeweils andere Strom- versorgung dafür sorgt, dass der Feedback-Aktuator und der Lenksteller weiter betrieben werden können.

In einer Ausführungsform sind zusätzlich zwei redundante Kraftfahrzeug- kommunikationskanäle vorgesehen, über die der Feedback-Aktuator jeweils sowohl mit dem Kraftfahrzeug als auch mit dem Lenksteller kommuniziert.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, zwei redundante, private Kommunikations- kanäle vorzusehen, über die der Feedback-Aktuator ausschließlich mit dem Lenksteller kommuniziert. Dabei sind bevorzugt zwei redundant ausgebildete Kraftfahrzeugkommunikationskanäle vorgesehen, über die der Feedback- Aktuator mit dem Kraftfahrzeug kommuniziert, wobei die Kraftfahrzeug- kommunikationskanäle und die privaten Kommunikationskanäle dazu ausgebildet sind, dass der Feedback-Aktuator relevante Signale von dem Kraftfahrzeug zu dem Lenksteller und vice versa überträgt.

In einer weiteren Ausführungsform kann aber auch vorgesehen sein, dass der Lenksteller mit dem Kraftfahrzeug über die zwei redundant ausgebildeten Kraftfahrzeugkommunikationskanäle kommuniziert. In diesem Fall sind die Kraftfahrzeugkommunikationskanäle und die privaten Kommunikationskanäle zwischen dem Feedback-Aktuator und dem Lenksteller dazu ausgebildet, dass der Lenksteller relevante Signale von dem Kraftfahrzeug zu dem Feedback- Aktuator und vice versa überträgt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es

zeigen :

Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems, Fig. 2: ein Blockdiagramm einer Architektur des Steer-by-Wire-

Lenksystems,

Fig. 3: ein Blockdiagramm einer zweiten Architektur des Steer-by-Wire-

Lenksystems, sowie

Fig. 4: ein Blockdiagramm einer dritten Architektur des Steer-by-Wire-

Lenksystems.

In der Figur 1 ist eine Steer-by-Wire-Lenkung 1 gezeigt. An einer Lenkwelle 2 ist ein nicht dargestellter Drehwinkelsensor angebracht, welcher das durch Drehen des Lenkrads 3 aufgebrachte Fahrerlenkmoment erfasst. Des Weiteren ist an der Lenkwelle 2 ein Feedback-Aktuator 4 angebracht, welcher dazu dient, die Rückwirkungen von der Fahrbahn 70 auf das Lenkrad 3 zu

übertragen und somit dem Fahrer eine Rückmeldung über das Lenk- und Fahrverhalten des Fahrzeugs zu geben. Der Fahrerlenkwunsch wird über den vom Drehwinkelsensor gemessenen Drehwinkel der Lenkwelle 2 über Signal- leitungen an eine Steuereinheit 5 übertragen. Die Steuereinheit 5 steuert in Abhängigkeit des Signals vom Drehwinkelsensor sowie weiteren Eingangs- größen, wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierrate und dergleichen einen elektrischen Lenksteller 6, auch Lenkungsaktuator genannt, an, welcher die Stellung der gelenkten Räder 7 steuert. Der Lenksteller 6 bewirkt mittels eines Gewindetriebes 8 eine axiale Verlagerung einer Zahnstange. Die gelenkten Räder 7 sind über Spurstangen 9 mit der Zahnstange verbundenen.

Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Verkabelungsarchitektur für ein Steer-by-Wire-Lenksystem. Der Feedback-Aktuator 4 kommuniziert auf zwei Kraftfahrzeugkommunikationskanälen 100, 101 jeweils sowohl mit dem

Kraftfahrzeug als auch mit dem Lenksteller 6. Alle benötigten Signale werden auf beiden Fahrzeugkommunikationskanälen 100,101 zwischen dem Kraft- fahrzeug und dem Steer-by-Wire-System 1 und zwischen dem Lenksteller 6 und dem Feedback-Aktuator 4 übertragen. Die beiden Kraftfahrzeugkom- munikationskanäle 100,101 sind redundant ausgebildet. Bei einem Ausfall einer der Kraftfahrzeugkommunikationskanäle 100,101 kann der andere Kraftfahrzeugkommunikationskanal 100,101 die Kommunikation vollständig übernehmen, so dass das System ord nungsgemäß Weitera rbeiten ka nn .

Weiterhin ist eine redundante Stromversorgung sowohl für den Feedback- Aktuator 4 als auch für den Lenksteller 6 vorgesehen. Der Feedback-Aktuator 4 und der Lenksteller 6 sind jeweils mit einer ersten Stromversorgung 200 und einer zweiten Stromversorgung 201 verbunden. Bei einem Ausfall einer der beiden Stromversorgungen 200,201 gewährleistest die andere, fehlerfreie Stromversorgung 200,201, dass der Feedback-Aktuator 4 und der Lenksteller 6 weiter betrieben werden können.

Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Verkabelungsarchitektur für eine Steer-by-Wire-Lenkung. Der Feedback-Aktuator 4 kommuniziert auf zwei redundanten, privaten Kommunikationskanälen 300,301 mit dem Lenksteller 6. Bei einem Ausfall eines privaten Kommunikationskanals 300,301 kann das System auf den zweiten privaten Kommunikationskanal 300,301 zurück- greifen, der ebenfalls alle Signale überträgt, die für den Betrieb der Steer-by- Wire-Lenkung benötigt werden. Der Lenksteller 6 kommuniziert über das Kraftfahrzeugkommunikationsnetz mit dem Kraftfahrzeug und überträgt die relevanten Signale von dem Kraftfahrzeug zu dem Feedback-Aktuator 4 und vice versa über die privaten Kommunikationskanäle 300,301. Dazu sind zwei redundant ausgebildete Kraftfahrzeugkommunikationskanäle 400,401 vor- gesehen. Bei einem Ausfall einer der Kraftfahrzeugkommunikationskanäle 400,401 kann der andere Kraftfahrzeugkommunikationskanal 400,401 die Kommunikation vollständig übernehmen, so dass das System ordnungsgemäß Weiterarbeiten kann. Der Feedback-Aktuator 4 weist dabei keinen unmittel- baren Kommunikationskanal zu dem Kraftfahrzeug auf. Er kommuniziert stets über den Lenksteller 6 mit dem Kraftfahrzeug.

Weiterhin ist eine redundante Stromversorgung sowohl für den Feedback- Aktuator 4 als auch für den Lenksteller 6 vorgesehen. Der Feedback-Aktuator 4 und der Lenksteller 6 sind jeweils mit einer ersten Stromversorgung 200 und einer zweiten Stromversorgung 201 verbunden. Bei einem Ausfall einer der beiden Stromversorgungen 200,201 gewährleistest die andere, fehlerfreie Stromversorgung 200,201, dass der Feedback-Aktuator 4 und der Lenksteller 6 weiter betrieben werden können. Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Verkabelungsarchitektur für eine Steer-by-Wire-Lenkung. Der Feedback-Aktuator 4 kommuniziert auf zwei redundanten, privaten Kommunikationskanälen 300,301 mit dem Lenksteller 6. Bei einem Ausfall eines privaten Kommunikationskanals 300,301 kann das System auf den zweiten privaten Kommunikationskanal 300,301 zurück- greifen, der ebenfalls alle Signale überträgt, die für den Betrieb der Steer-by- Wire-Lenkung benötigt werden. Der Feedback-Aktuator 4 kommuniziert über das Kraftfahrzeugkommunikationsnetz mit dem Kraftfahrzeug und überträgt die relevanten Signale von dem Kraftfahrzeug zu dem Lenksteller 6 und vice versa über die privaten Kommunikationskanäle 300,301. Dazu sind zwei redundant ausgebildete Kraftfahrzeugkommunikationskanäle 500,501 vorgesehen. Bei einem Ausfall einer der Kraftfahrzeugkommunikationskanäle 500,501 kann der andere Kraftfahrzeugkommunikationskanal 500,501 die Kommunikation vollständig übernehmen, so dass das System ordnungsgemäß Weiterarbeiten kann. Der Lenksteller 6 weist dabei keinen unmittelbaren

Kommunikationskanal zu dem Kraftfahrzeug auf. Er kommuniziert stets über den Feedback-Aktuator 4 mit dem Kraftfahrzeug.

Weiterhin ist eine redundante Stromversorgung sowohl für den Feedback- Aktuator 4 als auch für den Lenksteller 6 vorgesehen. Der Feedback-Aktuator 4 und der Lenksteller 6 sind jeweils mit einer ersten Stromversorgung 200 und einer zweiten Stromversorgung 201 verbunden. Bei einem Ausfall einer der beiden Stromversorgungen 200,201 gewährleistest die andere, fehlerfreie Stromversorgung 200,201, dass der Feedback-Aktuator 4 und der Lenksteller 6 weiter betrieben werden können.