Objektivierung des Rückmeldeverhaltens elektromechanischer Lenksysteme

Das Lenksystem eines Fahrzeugs erfüllt im Bereich der Fahrzeugquerdynamik eine Schnittstellenfunktion zwischen Fahrer und Fahrbahn. Neben der Fahrtrichtungsvorgabe betrifft dies insbesondere die Rückmeldung fahrbahnseitig eingeleiteter Kräfte und die darin enthaltenen Informationen über Fahrzustand und Fahrumgebung. Die heute verbreiteten elektromechanischen Lenksysteme weisen jedoch wegen der systembedingt erhöhten Massenträgheit ein stark gedämpftes Rückmeldeverhalten auf. Vor diesem Hintergrund wird eine Methode zur gezielten Aufschaltung nützlicher Rückmeldungsanteile am Lenkrad vorgestellt. Diese Methode lässt sich in vier Abschnitte gliedern.

In dem ersten Abschnitt der Arbeit werden die Rückmeldungsanteile nützlicher Fahrzustands- und Fahrumgebungsinformationen am Beispiel der Überfahrt einer Reibwertänderung und einer Untersteuersituation identifiziert. Dazu wird ein Versuchsdesign entwickelt, das die Messung dieser Informationen ermöglicht. Anhand der erhobenen Messdatenbasis werden die Kraftanteile am Systemeingang einer Lenkung beschrieben. Das Ergebnis sind robuste Kennparameter, die das Auftreten einer Nutzinformation objektiv beschreiben.

Die Erkenntnisse des ersten Abschnitts dienen in dem zweiten Abschnitt als Basis einer Lenkfunktionsentwicklung. Diese Lenkfunktionen ermöglichen die gezielte Ansteuerung der Lenkkraftunterstützungseinheit zur Beeinflussung des für einen Fahrer haptisch spürbaren Handlenkmoments. Dabei wird die physikalische Ursache einer Nutzinformation in Form der identifizierten Kennparameter im Lenkradmoment verstärkt.

Zur Bewertung der Lenkfunktionen wird in einem dritten Teil eine Probandenstudie mit Expertenfahrern entwickelt und durchgeführt. Das Ergebnis dieser Studie ist die subjektive Bewertung der modifizierten Rückmeldung einer Lenkung.

Die Auswertung der Subjektivurteile zu den Rückmeldungsvarianten erfolgt in einem vierten Teil mit Hilfe der Methode der Objektivierung. Dabei werden zunächst weitere Kennparameter zur objektiven Beschreibung des Rückmeldeverhaltens entwickelt und diese den Subjektivnoten gegenübergestellt. Anhand von Korrelationsanalysen werden Kennparameter einer Lenkungsrückmeldung identifiziert, die bei den Probanden die Wahrnehmung der untersuchten Nutzinformationen verstärken.

Die vorgestellte Methode zur Objektivierung des Rückmeldeverhaltens elektromechanischer Lenksysteme ermöglicht die Vorauslegung von Rückmeldungsfunktionen und legt den Grundstein zur modularen und personalisierten Gestaltung eines Lenkgefühls.