DE10102244A1 - Steer by wire system includes feedback transducer for steering feel, which simulates end stop at maximum steering displacement of steered wheels - Google Patents
Steer by wire system includes feedback transducer for steering feel, which simulates end stop at maximum steering displacement of steered wheelsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für nicht spurgebundene
Fahrzeuge, mit
The invention relates to a steering system for non-track-bound vehicles, with
- - einer durch eine Lenkhandhabe, insbesondere Lenkhandrad, betätigten Gebervorrichtung für einen Lenkwinkelsollwert,One by a steering handle, in particular a steering handwheel, actuated transmitter device for a steering angle setpoint,
- - einem gelenkte Fahrzeugräder steuernden Stellaggregat,- a steering unit controlling the steered vehicle wheels,
- - einer die Lenkwinkel der gelenkten Fahrzeugräder erfassenden weiteren Gebervorrichtung für einen Lenkwinkelistwert,- One that detects the steering angle of the steered vehicle wheels further encoder device for a steering angle actual value,
- - einer das Stellaggregat in Abhängigkeit von einem Soll-Istwert-Vergleich des Lenkwinkels regelnden Regelstrecke und- The actuator as a function of a target-actual value comparison the controlled system regulating the steering angle and
- - einem Handkraftsteller, welcher die Lenkhandhabe mit Kräften beaufschlagt, um eine Zwangskopplung von Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern und/oder durch den Zustand einer Fahrbahn verursachte Rückwirkungskräfte zu simulieren.- A manual power actuator, which the steering handle with forces applied to a forced coupling of the steering handle and steered vehicle wheels and / or by the condition of a To simulate roadway-induced reaction forces.
Derartige Lenksysteme, bei denen das Konzept "Steer by wire" verwirklicht wird, sind grundsätzlich bekannt. Aufgrund der zumindest bei Normalbetrieb fehlenden Zwangskopplung zwischen den gelenkten Fahrzeugrädern und der Lenkhandhabe können an den gelenkten Fahrzeugrädern wirkende Lenk- bzw. Störkräfte vom Fahrer nicht ohne weiteres bemerkt werden. Insbesondere kann der Fahrer nicht erkennen, wann die gelenkten Fahrzeugräder ihren Lenkanschlag, d. h. gegenüber der Geradeausstellung eine konstruktiv vorgegebene maximale Lenkverstellung erreicht haben.Steering systems of this type, in which the "steer by wire" concept are basically known. Due to the at least during normal operation, there is no positive coupling between the steered vehicle wheels and the steering handle can on steering or interference forces acting on the steered vehicle wheels not easily noticed by the driver. In particular the driver cannot recognize when the steered Vehicle wheels their steering stop, d. H. towards the Straight ahead, a maximum design predetermined Have reached the steering adjustment.
Aus der US 5 347 458 ist ein für nicht spurgebundene Fahrzeuge vorgesehenes, nach dem Konzept "Steer by wire" arbeitendes Lenksystem bekannt, welches einen Handkraftsteller aufweist, um an der Lenkhandhabe Kräfte zu simulieren, welche an den gelenkten Fahrzeugrädern wirken. Auf diese Weise wird dem Fahrer ein Lenkgefühl vermittelt, welches im wesentlichen dem Lenkgefühl entspricht, das sich bei einem Lenksystem mit Zwangskopplung zwischen Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern einstellt.From US 5 347 458 is a for non-track vehicles provided, working according to the concept "Steer by wire" Steering system known, which has a manual power actuator, to simulate forces on the steering handle, which on the steered vehicle wheels act. In this way the Driver gives a steering feeling, which essentially the Steering feeling corresponds to that with a steering system Forced coupling between steering handle and steered Vehicle wheels.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine optimale Steuerung des Handkraftstellers zu gewährleisten, wenn die gelenkten Fahrzeugräder eine maximale Lenkverstellung gegenüber der Geradeausstellung erreichen.The object of the invention is to optimally control the To ensure manual power control when the steered Vehicle wheels a maximum steering adjustment compared to the Reach straight ahead.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Handkraftsteller bei Erreichen einer solchen maximalen Lenkverstellung einen Lenkanschlag simuliert.This object is achieved in that the Manual power controller when reaching such a maximum Steering adjustment simulates a steering stop.
In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise vorgesehen, die Simulation eines Lenkanschlages durch Signale der Istwertgebervorrichtung auszulösen.In this context, it is preferably provided that Simulation of a steering stop using signals from the Trigger actual value device.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, für den Steer-by-wire-Betrieb lediglich einen "virtuellen" Lenkanschlag vorzusehen und auf feste Endanschläge für die Lenkhandhabe zu verzichten. Damit wird gleichzeitig berücksichtigt, daß beim Steer-by-wire-Betrieb wechselnde Übersetzungsverhältnisse zwischen den Stellhüben der Lenkhandhabe und den Lenkwinkeländerungen der gelenkten Fahrzeugräder auftreten können und dementsprechend der maximal mögliche oder zulässige Lenkwinkel der gelenkten Fahrzeugräder bei unterschiedlichen Stellungen der Lenkhandhabe erreicht werden kann.The invention is based on the general idea for which Steer-by-wire operation just a "virtual" Steering stop to be provided and fixed end stops for the To renounce the steering handle. With that, at the same time takes into account that changing in steer-by-wire operation Gear ratios between the strokes of the Steering handle and the steering angle changes of the steered Vehicle wheels can occur and accordingly the maximum possible or permissible steering angle of the steered vehicle wheels reached at different positions of the steering handle can be.
Durch die vorzugsweise vorgesehene Auslösung der Simulation des Lenkanschlages mittels der Istwertgebervorrichtung, welche das Erreichen eines Lenkwinkel-Endwertes unmittelbar und genau "erkennen" kann, wird auch dann mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine situationsgerechte Simulation des Lenkanschlages gewährleistet, wenn der Lenkwinkelsollwert neben einem von der Stellung der Lenkhandhabe abhängigen Anteil auch einen von Betriebsparametern des Fahrzeuges abhängigen Anteil umfaßt bzw. umfassen kann, wie es beispielsweise aus der DE 195 46 943 C1 bekannt ist.By preferably triggering the simulation the steering stop by means of the actual value device, which reaching a final steering angle value immediately and accurately "Recognize" can also be done with comparatively simple Means a situation-appropriate simulation of the steering stop guaranteed if the steering angle setpoint next to one of the Position of the steering handle dependent portion also of Operating parameters of the vehicle dependent portion or can include, as for example from the DE 195 46 943 C1 is known.
In diesem Zusammenhang kann insbesondere vorgesehen sein, dem von der Stellung der Lenkhandhabe abhängigen Anteil des Lenkwinkelsollwertes einen vom Fahrzustand des Fahrzeuges, insbesondere der Fahrgeschwindigkeit, und/oder vom Fahrbahnzustand abhängigen Sollwertanteil additiv und/oder multiplikativ zu überlagern. Dies ist, vereinfacht ausgedrückt, weitestgehend damit gleichwertig, daß sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Stellhub der Lenkhandhabe und vom Stellaggregat bewirkter Lenkwinkeländerung parameterabhängig, insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges, ändern kann.In this context, it can be provided in particular that depending on the position of the steering handle portion of the Steering angle setpoint one from the driving condition of the vehicle, in particular the driving speed, and / or from Additive and / or additive and / or dependent on the road condition to multiply overlay. This is simplified expressed, largely equivalent to the fact that the Gear ratio between the stroke of the steering handle and steering angle change caused by the actuator depending on parameters, especially depending on the Driving speed of the vehicle can change.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, das Stellaggregat bei Erreichen eines Endwertes der Lenkverstellung abzuschalten oder nur noch mit verminderter Kraft in den jeweiligen Endwert überschreitender Richtung arbeiten zu lassen.According to a particularly expedient embodiment of the Invention can be provided with the actuator Switch off when reaching a final value of the steering adjustment or only with reduced force in the respective final value to work in a cross-direction.
Hier wird der Tatsache Rechnung getragen, daß der bei der Erfindung vorgesehen "virtuelle" Lenkanschlag für die Lenkhandhabe eine gewisse Nachgiebigkeit oder Elastizität aufweisen kann und dementsprechend bei extremer Betätigung der Lenkhandhabe ein Lenkwinkelsollwert erzeugt werden könnte, welcher einem Lenkwinkel jenseits des konstruktiv maximal erreichbaren Lenkwinkels der gelenkten Fahrzeugräder entspricht. Dies ist gleichbedeutend damit, daß in einer solchen Betriebsphase eine bleibende Soll-Istwert-Abweichung auftritt, wobei das Stellaggregat zum Abbau der Soll-Istwert-Abweichung mit maximaler Leistung angesteuert wird, ohne daß eine weitere Veränderung des Lenkwinkels möglich wäre. Here the fact is taken into account that the at Invention provided "virtual" steering stop for the Steering handle a certain flexibility or elasticity can have and accordingly with extreme actuation of the Steering handle a steering angle setpoint could be generated which is a steering angle beyond the design maximum achievable steering angle of the steered vehicle wheels equivalent. This is equivalent to the fact that in a such a phase of operation, a permanent setpoint / actual value deviation occurs, the actuator for reducing the target-actual value deviation is driven at maximum power without a further change in the steering angle would be possible.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.Otherwise, the preferred features of the Invention on the claims and the following explanation referred to the drawing, based on a particularly preferred Embodiment of the invention is described in more detail.
Dabei zeigtIt shows
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines Lenksystems der eingangs angegebenen Art und Fig. 1 is a schematic representation of a steering system of the type specified and
Fig. 2 eine beispielhafte Darstellung der Handkraftsteuerung. Fig. 2 shows an exemplary representation of the manual force control.
Gemäß Fig. 1 besitzt ein im übrigen nicht näher dargestelltes Fahrzeug lenkbare Vorderräder 1, die über Spurstangen 2 mit der Kolbenstange 3 eines doppeltwirkenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregates 4 zur gemeinsamen Lenkverstellung gekoppelt sind. Die beiden Seiten des Kolben-Zylinder-Aggregates 4 sind über Hydraulikleitungen 5 und 6 mit einem Steuerventil 7 verbunden, welches im übrigen über eine Leitung. 8 mit der Druckseite einer Hydraulikpumpe 9 und über eine Leitung 10 mit einem relativ drucklosen Hydraulikreservoir 11 verbunden ist, an das auch die Saugseite der Hydraulikpumpe 9 angeschlossen ist.According to FIG. 1, a vehicle (not shown in more detail) has steerable front wheels 1 which are coupled via tie rods 2 to the piston rod 3 of a double-acting hydraulic piston-cylinder unit 4 for joint steering adjustment. The two sides of the piston-cylinder unit 4 are connected via hydraulic lines 5 and 6 to a control valve 7 , which is otherwise connected via a line. 8 is connected to the pressure side of a hydraulic pump 9 and via a line 10 to a relatively unpressurized hydraulic reservoir 11 , to which the suction side of the hydraulic pump 9 is also connected.
Zwischen den Hydraulikleitungen 5 und 6 ist ein normal offenes Absperrventil 12 angeordnet. Im übrigen sind an den Hydraulikleitungen 5 und 6 Druckgeber 13 und 14 zur Erfassung des jeweiligen Hydraulikdruckes vorgesehen.A normally open shut-off valve 12 is arranged between the hydraulic lines 5 and 6 . Otherwise, pressure transmitters 13 and 14 are provided on the hydraulic lines 5 and 6 for detecting the respective hydraulic pressure.
Ein Lenkhandrad 15 ist über eine Lenkwelle 16 einerseits mit einem Drehwinkelgeber 17 und andererseits mit einem Handkraftsteller 18 antriebsmäßig verbunden. Der Handkraftsteller 18 kann als Elektromotor ausgebildet sein, welcher einer Drehverstellung des Lenkhandrades 15 ein regel- bzw. steuerbares Moment entgegensetzen kann; die entsprechende Regelung bzw. Steuerung wird weiter unten erläutert. Die Stärke dieses Drehmomentes läßt sich mittels eines Momentenmessers 19 erfassen und über eine Regelanordnung einstellen.A steering handwheel 15 is connected via a steering shaft 16 on the one hand to a rotary angle sensor 17 and on the other hand to a manual power actuator 18 . The manual power actuator 18 can be designed as an electric motor, which can oppose a rotatable adjustment of the steering handwheel 15 with an adjustable or controllable torque; the corresponding regulation or control is explained further below. The strength of this torque can be detected by means of a torque meter 19 and set using a control arrangement.
Eine als Regelanordnung vorgesehene elektronische Regelschaltung 20 besitzt einen Sollwertrechner 21, welcher eingangsseitig mit dem Drehwinkelgeber 17 und vorzugsweise auch mit weiteren, nicht dargestellten Gebern für fahrzeugseitige Betriebsparameter, wie z. B. Fahrgeschwindigkeit, Querbeschleunigung und/oder Giergeschwindigkeit, und/oder mit fahrerseitig betätigten Gebern Verbunden ist, beispielsweise mit Befehlsgebern, etwa in Form von Schaltern, zur Einstellung eines "sportlichen" oder eines "komfortbetonten" Betriebsverhaltens.A control arrangement is provided as electronic control circuit 20 includes a target value calculator 21, which input side to the rotation angle sensor 17 and preferably also with a further, not shown sensors for on-vehicle operating parameters such. B. driving speed, lateral acceleration and / or yaw rate, and / or is connected to drivers actuated by the driver, for example with command devices, for example in the form of switches, for setting a "sporty" or a "comfort" operating behavior.
Der Sollwertrechner 21 bestimmt aus den Signalen des vom Lenkhandrad 15 betätigten Drehwinkelgebers 17 sowie der weiteren Geber einen von der Drehstellung des Drehwinkelgebers 17 und damit von der Drehstellung des Lenkhandrades 15 abhängigen, parameterabhängig variierbaren Lenkwinkelsollwert, welcher von der Regelschaltung 20 mit den Signalen eines Lenkwinkel-Istwertgebers 22 verglichen wird, der im dargestellten Beispiel der Kolbenstange 3 zugeordnet ist.The target value calculator 21 determines from the signals of actuated by the steering wheel 15 the rotary encoder 17 and of the further transmitter a value dependent on the rotational position of the rotary encoder 17 and hence of the rotational position of the steering handwheel 15, parameter-dependent variable steering angle command value which from the control circuit 20 with the signals of a steering angle Actual value generator 22 is compared, which is assigned to the piston rod 3 in the example shown.
Bei Normalbetrieb hält die Regelschaltung 20 das Absperrventil 12 geschlossen und steuert in Abhängigkeit vom Soll-Istwert-Vergleich des Lenkwinkels das elektromagnetisch betätigbare Steuerventil 7, so daß bei arbeitender Pumpe 9 zwischen den beiden Seiten des Kolben-Zylinder-Aggregates 4 eine mehr oder weniger große hydraulische Druckdifferenz auftritt und das Kolben-Zylinder-Aggregat 4 die lenkbaren Räder 1 mit steuerbarer Lenkkraft beaufschlagt. Auf diese Weise führen die gelenkten Vorderräder 1 einerseits Lenkbewegungen analog zu den fahrerseitigen Drehbewegungen des Lenkhandrades 15 aus. Andererseits können vom Sollwertrechner 21 auch fahrdynamische Parameter berücksichtigt werden, so daß gegebenenfalls automatische Lenkkorrekturen zur Stabilisierung des Fahrzeuges möglich sind. In jedem Falle kann der Sollwertrechner 21 durch Berücksichtigung von Parametern des Fahrbetriebes bzw. des Fahrzustandes insbesondere der Fahrgeschwindigkeit, sowie des Fahrbahnzustandes das Übersetzungsverhältnis zwischen der Lenkwinkeländerung der Räder 1 und der Drehwinkeländerung des Lenkhandrades 15 variieren.In normal operation, the control circuit 20 keeps the shut-off valve 12 closed and controls the electromagnetically actuated control valve 7 as a function of the setpoint / actual value comparison of the steering angle, so that when the pump 9 is operating, a more or less large one between the two sides of the piston-cylinder unit 4 hydraulic pressure difference occurs and the piston-cylinder unit 4 acts on the steerable wheels 1 with controllable steering force. In this way, the steered front wheels 1 on the one hand perform steering movements analogous to the driver's rotary movements of the steering handwheel 15 . On the other hand, vehicle dynamics parameters can also be taken into account by the setpoint computer 21 , so that automatic steering corrections for stabilizing the vehicle are possible if necessary. In any case, the target value calculator 21, by taking parameters into consideration the driving operation and the driving condition, in particular the vehicle speed and the road condition vary the transmission ratio between the steering angle change of the wheels 1 and the rotation angle change of the steering handwheel 15 °.
Des weiteren regelt bzw. steuert die Regelschaltung 20 den Handkraftsteller 18. Dabei soll der Handkraftsteller 18 auch einen Lenkanschlag simulieren, wenn die gelenkten Räder 1 ihren konstruktiv vorgegebenen maximalen Lenkwinkel nach rechts oder links erreichen.Furthermore, the control circuit 20 regulates or controls the manual force actuator 18 . The manual power actuator 18 is also intended to simulate a steering stop when the steered wheels 1 reach their maximum steering angle specified to the right or left.
Aufgrund der parameterabhängigen Lenkwinkel-Sollwertvorgabe durch den Sollwertrechner 21 können die gelenkten Fahrzeugräder 1 ihren maximalen Lenkausschlag bei prinzipiell unterschiedlichen Drehstellungen des Lenkhandrades 15 erreichen, d. h. dem Lenkhandrad 15 können keine feststehenden Drehanschläge zugeordnet werden.Due to the parameter-dependent steering angle setpoint specification by the setpoint computer 21 , the steered vehicle wheels 1 can reach their maximum steering deflection at fundamentally different rotational positions of the steering handwheel 15 , ie no fixed turning stops can be assigned to the steering handwheel 15 .
Gemäß Fig. 2 besitzt die Regelschaltung 20 einen Kreis 23, welcher die Signale des Istwertgebers 22 erhält und ein Moment M0 vorgibt, welches bei kleinen Lenkwinkeln α nahe der Geradeausstellung mit zunehmender Abweichung von der Geradeausstellung im wesentlichen proportional ansteigt und bei größeren Lenkwinkeln α betragsmäßig im wesentlichen gleich bleibt.According to FIG. 2, 20 has the control circuit comprises a circuit 23, which the signals of the actual value is obtained 22 and a moment M 0 specifies that α at small steering angles near the straight ahead with increasing deviation from the straight-ahead position is substantially proportional increases and α at larger steering angles magnitude remains essentially the same.
Das Signal M0 wird an eine Summierschaltung 24 weitergegeben.The signal M 0 is passed on to a summing circuit 24 .
Ein weiterer Kreis 25 erhält ebenfalls die Signale des Istwertgebers 22 und bestimmt daraus ein Moment MA, welches beidseitig der Geradeausstellung bis zu betragsmäßig großen Lenkwinkeln α den Wert Null hat. Erst wenn die Lenkwinkel α die Nähe der konstruktiv vorgegebenen Grenzwinkel erreichen bzw. den Grenzwinkeln nahe kommen, nimmt MA betragsmäßig große Werte an. A further circuit 25 likewise receives the signals from the actual value transmitter 22 and determines a torque M A therefrom which has the value zero on both sides of the straight-ahead position up to steering angles α of large magnitude. Only when the steering angles α reach the proximity of the design limit angles or come close to the limit angles, does M A assume large values.
Das Signal MA wird ebenfalls der Summierschaltung 24 zugeführt.The signal M A is also fed to the summing circuit 24 .
Außerdem durchläuft das Signal MA einen Differenzierer 26 sowie einen nachgeschalteten Verstärker 27, der ausgangsseitig mit der Summierschaltung 24 verbunden ist.In addition, the signal M A passes through a differentiator 26 and a downstream amplifier 27 , which is connected on the output side to the summing circuit 24 .
Außerdem kann die Summierschaltung 24 eingangsseitig mit weiteren Schaltkreisen 28 verbunden sein, die beispielsweise die Signale der Druckgeber 13 und 14 erhalten und ein Zusatzmoment MZ in Abhängigkeit von der Größe und Richtung der von den Druckgebern 13 und 14 ermittelten Druckdifferenz vorgeben. Dieses Signal MZ wird ebenfalls der Summierschaltung 24 zugeführt.In addition, the summing circuit 24 can be connected on the input side to further circuits 28 which, for example, receive the signals from the pressure transmitters 13 and 14 and specify an additional torque M Z as a function of the size and direction of the pressure difference determined by the pressure transmitters 13 and 14 . This signal M Z is also fed to the summing circuit 24 .
Die zugeführten Signale werden von der Summierschaltung 24 additiv verknüpft. Das von der Summierschaltung ausgegebene Ausgangssignal steuert eine Treiberschaltung 29, die ihrerseits den Handkraftsteller 18 derart betätigt, daß dieser einer fahrerseitigen Drehverstellung des Lenkhandrades 15 ein der Signalsumme der Eingangssignale an der Summierschaltung 24 analogen Widerstand entgegensetzt, wobei ein Lenkanschlag simuliert wird, wenn die Räder 1 ihren maximalen Lenkwinkel α nach rechts oder links erreichen. Durch den Differenzierer 26 wird für den Fahrer das Gefühl eines sich progressiv verhärtenden und bedämpften Anschlages bewirkt.The signals supplied are additively linked by the summing circuit 24 . The output signal output by the summing circuit controls a driver circuit 29 , which in turn actuates the manual power actuator 18 in such a way that it opposes a driver-side rotary adjustment of the steering handwheel 15 to a resistance analogous to the signal sum of the input signals at the summing circuit 24 , a steering stop being simulated when the wheels 1 reach their maximum steering angle α to the right or left. The differentiator 26 gives the driver the feeling of a progressively hardening and damped stop.
Der Handkraftsteller 18 wirkt also ähnlich wie eine steuerbare Bremse, wobei der für den Fahrer fühlbare Widerstand auch von der Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades 15 abhängig ist.The manual power actuator 18 thus acts similarly to a controllable brake, the resistance felt by the driver also being dependent on the rotational speed of the steering handwheel 15 .
Wenn zwischen Lenkhandrad 15 und Handkraftsteller 18 ein Momentenmesser 19 angeordnet ist, um das zwischen Lenkhandrad 15 und Handkraftsteller 18 übertragene Ist-Moment zu erfassen, kann die Steuerung der Treiberschaltung 29 im Sinne einer Regelung erfolgen, d. h. das Ausgangssignal der Summierschaltung 24 wird als Sollwert für den am Lenkhandrad 15 fühlbaren Lenkwiderstand verarbeitet, während das Ausgangssignal des Momentenmessers 19 bei Drehbetätigung des Lenkhandrades 15 den Istwert des am Lenkhandrad 15 fühlbaren Lenkwiderstandes wiedergibt. Die Steuerung der Treiberschaltung 29 erfolgt dann derart, daß die Soll-Istwert-Abweichung minimalisiert wird.When a torque meter 19 is disposed between steering handwheel 15 and manual force plate 18 to the between steering handwheel 15 and manual force adjuster 18 transmitted actual torque to be detected, the control of the drive circuit 29 can be carried out in the sense of control, ie the output signal of the summing circuit 24 is used as a target value for processes the sensible at the steering wheel 15 steering resistance, while the output signal of the torque meter 19 15 representing the actual value of the tactile at the steering wheel 15 to steering resistance in turning operation of the steering handwheel. The driver circuit 29 is then controlled in such a way that the target / actual value deviation is minimized.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Signale des Istwertgebers 22 auch zu einer besonderen Steuerung des Steuerventiles 7 ausgenutzt werden, derart, daß das Kolben-Zylinder-Aggregat 4 keine bzw. nur noch verminderte Kräfte erzeugen kann, wenn in der jeweiligen Lenkrichtung der konstruktiv mögliche maximale Lenkausschlag erreicht wird. Sobald der Istwertgeber 22 "meldet", daß der maximale Lenkausschlag in einer Lenkrichtung erreicht oder nahezu erreicht worden ist, kann das Steuerventil 7 in die Nähe seiner neutralen Mittellage zurückgestellt werden und aus dieser Lage nur noch in solche Positionen verstellt werden, in denen die in Richtung des vorgenannten maximalen Lenkausschlages wirkenden Kräfte des Kolben-Zylinder-Aggregates 4 noch weiter vermindert oder Kräfte in entgegengesetzter Richtung erzeugt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the signals of the actual value transmitter 22 can also be used for a special control of the control valve 7 , in such a way that the piston-cylinder unit 4 can generate no or only reduced forces if the design in the respective steering direction possible maximum steering deflection is reached. As soon as the actual value transmitter 22 "reports" that the maximum steering deflection in one steering direction has been reached or has almost been reached, the control valve 7 can be reset in the vicinity of its neutral central position and can only be adjusted from this position into positions in which the in Forces of the piston-cylinder unit 4 acting in the direction of the aforementioned maximum steering deflection are further reduced or forces are generated in the opposite direction.
Zu diesem Zweck können gegebenenfalls die Ausgangssignale des Schaltkreises 25 herangezogen werden und einer Vergleicherschaltung 30 zugeführt werden. Sobald das Ausgangssignal MA einen an die maximal möglichen Lenkausschläge angepaßten Toleranzbereich T nach oben oder unten überschreitet, wird das Steuerventil 7 in die neutrale Mittelstellung zurückgestellt.For this purpose, the output signals of the circuit 25 can optionally be used and fed to a comparator circuit 30 . As soon as the output signal M A exceeds a tolerance range T adapted to the maximum possible steering deflections upwards or downwards, the control valve 7 is reset to the neutral central position.
Im Ergebnis wird damit bewirkt, daß das Kolben-Zylinder-Aggregat 4 im Bereich eines maximalen Lenkausschlages keine nennenswerte Kräfte in den maximalen Lenkwinkel überschreitender Richtung auszuüben vermag.The result of this is that the piston-cylinder unit 4 is unable to exert any significant forces in the direction exceeding the maximum steering angle in the region of a maximum steering deflection.
Hier wird der Tatsache Rechnung getragen, daß das Lenkhandrad 15 trotz der Simulation eines Lenkanschlages durch den Handkraftsteller 18 gegebenenfalls vom Fahrer in eine Position gedreht werden kann, in der der Sollwertrechner 21 einen Lenkwinkelsollwert bestimmt, der größer ist als der konstruktiv maximal erreichbare Lenkwinkel. In einem solchen Falle kann die Regelschaltung 20 die Soll-Istwert-Abweichung des Lenkwinkels nicht mehr ausregeln. Andererseits würde die Regelschaltung 20 ohne die vorangehend geschilderten Maßnahmen das Steuerventil 7 derart ansteuern, daß das Kolben-Zylinder-Aggregat 4 sehr hohe Kräfte in einer den jeweiligen maximalen Lenkwinkel überschreitenden Richtung zu erzeugen sucht. Dies würde zu unerwünscht hohen Belastungen des Lenksystems führen.Here, the fact is taken into account that the steering handwheel 15 can be rotated by the driver, in spite of the simulation of a steering stop by the manual power actuator 18 , into a position in which the setpoint calculator 21 determines a steering angle setpoint that is greater than the maximum achievable steering angle. In such a case, the control circuit 20 can no longer correct the target / actual value deviation of the steering angle. On the other hand, the control circuit 20 would control the control valve 7 without the measures described above in such a way that the piston-cylinder unit 4 attempts to generate very high forces in a direction exceeding the respective maximum steering angle. This would lead to undesirably high loads on the steering system.
Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann das hydraulische Kolben-Zylinder-Aggregat 4 auch durch andere, z. B. elektrische oder pneumatische Stellaggregate ersetzt sein, wobei dann an Stelle des Steuerventils 7 angepaßte Steuerorgane vorzusehen sind.Deviating from the illustrated embodiment, the hydraulic piston-cylinder unit 4 can also by other, for. B. electrical or pneumatic actuating units can be replaced, 7 adapted control elements are then to be provided in place of the control valve.
Für den Notfall sind in der Regel nicht dargestellte, bei Normalbetrieb unwirksame weitere Stellaggregate und Regelungen zur Gewährleistung von Redundanzen angeordnet. Gegebenenfalls kann für den Notfall auch eine normal geöffnete mechanische oder hydraulische Zwangskopplung zwischen Lenkhandrad 15 und gelenkten Rädern 1 vorhanden sein.In the event of an emergency, additional actuating units and controls to ensure redundancies, which are not shown in normal operation, are generally arranged. If necessary, a normally opened mechanical or hydraulic forced coupling between the steering handwheel 15 and the steered wheels 1 can also be present.
Falls bei einem Notfall ein weiteres Stellaggregat oder die Zwangskopplung zur Steuerung der gelenkten Räder 1 eingeschaltet werden, wird das Absperrventil 12 automatisch geöffnet.If, in the event of an emergency, a further actuating unit or the forced coupling for controlling the steered wheels 1 are switched on, the shut-off valve 12 is opened automatically.
Bei der oben dargestellten Ausführungsform kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, das Moment MA auch in Abhängigkeit von den Signalen des Drehwinkelgebers 17 und/Oder in Abhängigkeit von den Signalen des Sollwertrechners 21 zu bestimmen. Hier steigt dann der Wert von MA betragsmäßig an, wenn der Drehwinkel des Lenkhandrades 15 und/oder der berechnete Lenkwinkel-Sollwert einen Grenzwert 2* betragsmäßig überschreiten.In the embodiment shown above, provision can additionally or alternatively be made to determine the torque M A as a function of the signals from the rotation angle transmitter 17 and / or as a function of the signals from the setpoint computer 21 . The value of M A then increases in amount if the angle of rotation of the steering handwheel 15 and / or the calculated steering angle setpoint exceeds a limit value 2 * in terms of amount.
Für den Fall, daß beim Steer-by-wire-Betrieb eine Störung auftreten sollte, kann automatisch eine nicht dargestellte "Notfallebene" eingeschaltet werden, z. B. eine beim Steer-by-wire-Betrieb durch Öffnen einer Kupplung unwirksame mechanische Zwangskopplung zwischen Lenkhandrad 15 und gelenkten Fahrzeugrädern, wobei gleichzeitig das Absperrventil 12 in seinen offenen Zustand fällt, um unerwünschte Rückwirkungen des gestörten Steer-by-wire-Systems auf die Notfallsteuerung der gelenkten Fahrzeugräder 1 über die genannte Zwangskopplung zu vermeiden.In the event that a fault should occur during steer-by-wire operation, an "emergency level" (not shown) can be automatically switched on, e.g. B. in steer-by-wire operation by opening a clutch ineffective mechanical coupling between the steering handwheel 15 and steered vehicle wheels, at the same time the shut-off valve 12 falls into its open state in order to avoid undesirable effects of the disturbed steer-by-wire system on the To avoid emergency control of the steered vehicle wheels 1 via the above-mentioned forced coupling.
Claims (13)
einer durch eine Lenkhandhabe, insbesondere Lenkhandrad (15), betätigten Gebervorrichtung (17, 21) für einen Lenkwinkelsollwert,
einem gelenkte Fahrzeugräder (1) steuernden Stellaggregat (4),
einer die Lenkwinkel der gelenkten Fahrzeugräder (1) erfassenden weiteren Gebervorrichtung (22) für einen Lenkwinkelistwert,
einer das Stellaggregat (4) in Abhängigkeit von einem Soll-Istwert-Vergleich des Lenkwinkels regelnden Regelstrecke (20) und
einem Handkraftsteller (18), welcher die Lenkhandhabe (15) mit Kräften beaufschlagt, um eine Zwangskopplung von Lenkhandhabe (15) und gelenkten Fahrzeugrädern (1) und/oder durch den Zustand einer Fahrbahn verursachte Rückwirkungskräfte zu simulieren,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Handkraftsteller (18) bei Erreichen einer maximalen Lenkverstellung der lenkbaren Räder (1) einen Lenkanschlag simuliert.1. Steering system for non-track vehicles, with
a transmitter device ( 17 , 21 ) actuated by a steering handle, in particular a steering handwheel ( 15 ), for a steering angle setpoint,
a steering unit ( 4 ) controlling a steered vehicle wheels ( 1 ),
a further transmitter device ( 22 ), which detects the steering angles of the steered vehicle wheels ( 1 ), for an actual steering angle value,
one of the control unit ( 4 ) as a function of a target / actual value comparison of the steering angle regulating system ( 20 ) and
a manual power actuator ( 18 ) which applies forces to the steering handle ( 15 ) in order to simulate a forced coupling of the steering handle ( 15 ) and steered vehicle wheels ( 1 ) and / or reaction forces caused by the condition of a roadway,
characterized by
that the manual power actuator ( 18 ) simulates a steering stop when a maximum steering adjustment of the steerable wheels ( 1 ) is reached.
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