DE10200612A1 - Mechanism for steering a vehicle has sensors to measure angl of rotation assigned to maximum steering lock points and to send signals to an adjusting motor. - Google Patents
Mechanism for steering a vehicle has sensors to measure angl of rotation assigned to maximum steering lock points and to send signals to an adjusting motor.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkung bzw. ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeuglenkung nach den Oberbegriffen der unabhängigen Hauptansprüche. The invention relates to a vehicle steering and a method for operating a Vehicle steering according to the generic terms of the independent main claims.
Aus der Luftfahrttechnik sind seit längerem sogenannte "Fly-by-wire"-Konzepte bekannt. Bei diesen Lenkungskonzepten wird die Lenkbewegung des Piloten nicht mehr unmittelbar durch entsprechende mechanische oder hydraulische Komponenten auf das Leitwerk übertragen, sondern vielmehr werden die Lenkbewegungen durch Sensoren erfasst und dann entsprechend der gemessenen Lenkbewegungen Stellmotoren zur Verstellung des Leitwerkes angesteuert. Aviation technology has had "fly-by-wire" concepts for a long time known. With these steering concepts, the pilot's steering movement is not more directly through appropriate mechanical or hydraulic Components are transferred to the tail unit, but rather the Steering movements recorded by sensors and then according to the measured Steering movements actuated to adjust the tail unit.
Auch für neuere Fahrzeugkonzepte wird ein sogenanntes "Steer-by-wire"-Konzept vorgeschlagen. Bei diesem Lenkungskonzepte wird die Lenkbewegung des Fahrers, die am Lenkrad einen bestimmten Drehwinkel bewirkt, ebenfalls mittels eines Sensors gemessen und in einer nachgeordneten Steuer- und Regeleinrichtung aus dem Sensorsignal ein geeignetes Stellsignal generiert. Dieses Stellsignal kann dann durch elektrische Leitungen zu einem an den lenkbaren Rädern angeordneten Stellmotor übertragen werden, so dass der Stellmotor den Lenkwinkel der lenkbaren Räder in Abhängigkeit des Stellsignals einstellt. Bei derartigen "Steer- by-wire"-Konzepten ist also das Lenkrad mechanisch von den lenkbaren Rädern entkoppelt. Die zwischen Lenkrad und lenkbaren Räder zwischengeschalteten elektromechanischen Komponenten bilden dabei eine Übertragungsfunktion, die jedem Drehwinkel des Lenkrades eindeutig einen resultierenden Lenkwinkel der lenkbaren Räder zuordnen. A so-called "steer-by-wire" concept is also used for newer vehicle concepts proposed. With this steering concept, the driver’s steering movement, which causes a certain angle of rotation on the steering wheel, also by means of a Sensor measured and in a downstream control and regulating device the sensor signal generates a suitable control signal. This control signal can then through electrical wires to one arranged on the steerable wheels Actuator are transmitted so that the servomotor the steering angle of the steerable wheels depending on the control signal. With such "steer- by-wire "concepts is the steering wheel mechanically from the steerable wheels decoupled. The intermediate between the steering wheel and steerable wheels Electromechanical components form a transfer function that each angle of rotation of the steering wheel clearly a resulting steering angle assign steerable wheels.
Bei den konventionellen Fahrzeuglenkungen besteht eine mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad und den lenkbaren Rädern, wobei die dadurch realisierte Übertragungsfunktion, die jedem Drehwinkel des Lenkrades einen bestimmten resultierenden Lenkwinkel der lenkbaren Räder zuordnet, eine im Wesentlichen lineare Charakteristik aufweist. D. h. mit anderen Worten, dass bei konventionellen, mechanisch gekoppelten Lenkungen jede Änderung des Drehwinkels des Lenkrades in eine entsprechend proportionale Änderung des Lenkwinkels an den lenkbaren Rädern resultiert. Der Steigungswinkel der Übertragungsfunktion, d. h. das Maß, mit dem die Lenkbewegung am Lenkrad in eine Steuerbewegung an den lenkbaren Rädern übersetzt wird, ist dabei bei konventionellen Lenkungen aufgrund der mechanischen Kopplung über den gesamten Stellbereich gleich. The conventional vehicle steering systems are mechanically coupled between the steering wheel and the steerable wheels, whereby the realized thereby Transfer function that each rotation angle of the steering wheel a specific resulting steering angle of the steerable wheels, essentially one has linear characteristics. I.e. in other words, with conventional, mechanically coupled steering any change in the angle of rotation Steering wheel in a correspondingly proportional change in the steering angle to the steerable wheels results. The slope angle of the transfer function, i. H. the degree to which the steering movement on the steering wheel into a steering movement on the steerable wheels is translated in conventional steering due to the mechanical coupling over the entire adjustment range.
Aus der EP 0 791 521 A1 ist eine Fahrzeuglenkung bekannt, bei der eine Servoeinrichtung vorhanden ist, die den Fahrer bei der Aufbringung der erforderlichen Lenkkräfte unterstützt. Das Maß der von der Servoeinrichtung aufgebrachten Servokraft hängt dabei vom jeweiligen Drehwinkel des Lenkrades ab. In einem mittleren Stellbereich der Fahrzeuglenkung, der sich um die Nullstellung der Fahrzeugsteuerung erstreckt, werden nur relativ geringe Servokräfte von der Servoeinrichtung aufgebracht. Überschreitet der Drehwinkel des Lenkrades einen bestimmten Grenzwinkel, wird die von der Servoeinrichtung aufgebrachte Servokraft überproportional im Vergleich zum mittleren Stellbereich erhöht. Dies soll insbesondere die beim Einparken vom Fahrer aufzubringenden Lenkkräfte reduzieren. EP 0 791 521 A1 discloses a vehicle steering system in which one Servo device is present, which the driver when applying the required steering forces supported. The measure of that from the servo device applied servo force depends on the respective angle of rotation of the steering wheel from. In a medium range of the vehicle steering, which is about the Zeroing the vehicle control system will only be relatively minor Servo forces applied by the servo device. Exceeds the angle of rotation of the steering wheel a certain limit angle, that of the servo device applied servo force disproportionately compared to the middle adjustment range elevated. This is particularly intended to be applied by the driver when parking Reduce steering forces.
Nachteilig an den bekannten konventionellen Fahrzeuglenkungen ist es, dass eine bestimmte Änderung des Drehwinkels am Lenkrad über den gesamten Stellbereich der Fahrzeuglenkung immer in einem gleichen Maß der Änderung des Lenkwinkels der lenkbaren Räder resultiert. Dies führt insbesondere beim Einparken dazu, dass um die dabei erforderlichen großen Änderungen des Lenkwinkels der lenkbaren Räder aufbringen zu können, das Lenkrad um eine große Drehwinkeldifferenz verdreht werden muss. Bei manchen Fahrzeugen ist es beispielsweise notwendig, beim Einparken das Lenkrad mehrfach um die eigene Achse zu verdrehen, um mit den lenkbaren Rädern den maximalen Lenkeinschlag erreichen zu können. A disadvantage of the known conventional vehicle steering systems is that one certain change in the angle of rotation on the steering wheel over the entire adjustment range the vehicle steering always in the same degree of change in the steering angle of the steerable wheels results. Especially when parking, this leads to the fact that to the required large changes in the steering angle of the steerable To be able to mount wheels, the steering wheel by a large difference in rotation angle must be twisted. For example, in some vehicles it is necessary when parking, turn the steering wheel several times around its own axis in order to the steerable wheels to reach the maximum steering angle.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Fahrzeuglenkung vorzuschlagen. Based on this prior art, it is the task of the present Invention to propose a new vehicle steering.
Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeuglenkung vorzuschlagen. It is a further object of the present invention to develop a new method for Propose operation of a vehicle steering system.
Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeuglenkung bzw. ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeuglenkung nach der Lehre der unabhängigen Hauptansprüche gelöst. This task is accomplished by vehicle steering or an operating method a vehicle steering according to the teaching of the independent main claims.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of Dependent claims.
Ein Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass die Übertragungsfunktion, mit der in der Fahrzeuglenkung der Drehwinkel am Lenkrad in einem entsprechenden Lenkwinkel an den lenkbaren Rädern umgesetzt wird, über den Stellbereich zumindest zwei Bereiche unterschiedlicher Steigung aufweist. Dadurch lassen sich entsprechend der unterschiedlichen Erfordernisse in unterschiedlichen Fahrsituationen unterschiedliche Lenkungscharakteristiken realisieren. Da die Übertragungsfunktion insbesondere von den elektromechanischen Komponenten, beispielsweise einer zur Ansteuerung des Stellmotors vorgesehenen Steuer- bzw. Regeleinrichtung, bestimmt wird, lassen sich die erfindungsgemäßen unterschiedlichen Steigungen der Übertragungsfunktionen in einfacher Weise, beispielsweise durch Einsatz einer entsprechenden Software in der Steuer- bzw. Regeleinrichtung, realisieren. An advantage of the invention is in particular that the transfer function, with the angle of rotation on the steering wheel in one in the vehicle steering corresponding steering angle is implemented on the steerable wheels, via the Adjustment range has at least two areas of different slope. Thereby can be divided into different according to different requirements Realize driving situations with different steering characteristics. Since the Transfer function especially of the electromechanical components, For example, a control or control device provided for controlling the servomotor. Control device is determined, the inventive different slopes of the transfer functions in a simple manner, for example by using appropriate software in the tax or Control device, realize.
Besondere Vorteile bietet das erfindungsgemäße Lenkungskonzept beim Einparken. Weist nämlich die Übertragungsfunktion in einem vorderen und einem hinteren Stellbereich, d. h. in den Stellbereichen, die an die maximalen Lenkeinschläge nach links bzw. rechts angrenzen, eine größere Steigung auf, als in dem dazwischenliegenden mittleren Stellbereich, so bedeutet dies, dass die lenkbaren Räder insbesondere beim Einparken bei relativ kleinen Drehwinkeln des Lenkrads relativ große Drehwinkel ausführen. The steering concept according to the invention offers particular advantages when Parking. Namely, the transfer function has a front and a rear adjustment range, d. H. in the adjustment ranges that are at the maximum Limit steering locks to the left or right, a larger incline than in the intermediate middle range, this means that the steerable wheels especially when parking at relatively small angles of rotation Execute steering wheel relatively large angle of rotation.
Da die Lenkungscharakteristik vielfach von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt, beispielsweise ist beim Einparken eine andere Lenkungscharakteristik wünschenswert als bei einer Autobahnfahrt, ist es von besonderen Vorteil, wenn die Übertragungsfunktion abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs gewählt werden kann. So ist es beispielsweise denkbar, dass die unterschiedlichen Steigungen der Übertragungsfunktion erst dann aktiviert werden, wenn das Fahrzeug eine bestimmte Referenzgeschwindigkeit unterschritten hat. Oberhalb der Referenzgeschwindigkeit weist die Fahrzeuglenkung dann eine normale Lenkcharakteristik mit linearer Übertragungsfunktion über den gesamten Stellbereich auf, wohingegen bei Unterschreiten der Referenzgeschwindigkeit, beispielsweise einer beim Parken typischen Geschwindigkeit, die Lenkungscharakteristik erfindungsgemäß mit unterschiedlichen Steigungen in der Übertragungsfunktion realisiert wird. Since the steering characteristics are often different from the respective Vehicle speed depends, for example, is different when parking Steering characteristics desirable than when driving on a motorway, it is from special advantage if the transfer function depends on the Vehicle speed can be selected. For example, it is conceivable that the different slopes of the transfer function only then be activated when the vehicle has a certain reference speed has fallen below. Above the reference speed, the Vehicle steering then a normal steering characteristic with linear Transfer function over the entire adjustment range, whereas at Falling below the reference speed, for example one when parking typical speed, the steering characteristic according to the invention different slopes in the transfer function is realized.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. An embodiment of the invention is schematic in the drawings shown and is explained below as an example.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 den schematische Aufbau einer gattungsgemäßen Lenkung; Figure 1 shows the schematic structure of a generic steering.
Fig. 2 eine erfindungsgemäßen Übertragungsfunktion der in Fig. 1 dargestellten Lenkung. Fig. 2 shows a transfer function according to the invention of the steering shown in Fig. 1.
In Fig. 1 sind die Komponenten einer sogenannten "Steer-by-wire"- Fahrzeuglenkung schematisch dargestellt. Zur Bestimmung der Fahrtrichtung des nicht dargestellten Fahrzeuges kann der Fahrer am Lenkrad 1 eine Lenkbewegung aufbringen, aus der ein bestimmter Drehwinkel φ am Lenkrad resultiert. Der Drehwinkel φ wird mittels eines Sensors 2 gemessen und über eine Leitung an eine Steuer- und Regeleinrichtung 3 weitergeleitet. In Fig. 1, the components of a so-called "steer-by-wire" vehicle steering are shown schematically. To determine the direction of travel of the vehicle, not shown, the driver can apply a steering movement to the steering wheel 1 , from which a certain angle of rotation φ results on the steering wheel. The angle of rotation φ is measured by means of a sensor 2 and passed on to a control and regulating device 3 via a line.
In der Steuer- und Regeleinrichtung 3 wird aus dem den Drehwinkel φ repräsentierenden Sensorsignal ein bestimmtes elektrisches Stellsignal generiert, das über eine elektrische Leitung 4 an einen Stellmotor 5 übertragen wird. Der Stellmotor 5 verstellt dann in Abhängigkeit des jeweiligen Steilsignals eine Lenkachse 6, um dadurch eine dem jeweiligen Drehwinkel φ des Lenkrades 1 zugeordneten Lenkwinkel Φ des lenkbaren Rades 7 einzustellen. In the control and regulating device 3 , a specific electrical control signal is generated from the sensor signal representing the angle of rotation φ and is transmitted to an actuator 5 via an electrical line 4 . The servomotor 5 then adjusts a steering axis 6 as a function of the respective steep signal, in order thereby to set a steering angle Φ of the steerable wheel 7 associated with the respective angle of rotation φ of the steering wheel 1 .
In Fig. 2 ist die Übertragungsfunktion der in Fig. 1 dargestellten Fahrzeuglenkung, die jeden Drehwinkel φ des Lenkrades 1 einen bestimmten Lenkwinkel D des lenkbaren Rades 7 zuordnet, als Funktionsgraph 8 dargestellt. In FIG. 2, the transfer function of the vehicle steering system shown in FIG. 1, which assigns each rotation angle φ of the steering wheel 1 to a specific steering angle D of the steerable wheel 7 , is shown as a function graph 8 .
Der Stellbereich der in Fig. 1 dargestellten Fahrzeuglenkung wird durch die maximalen Lenkeinschläge Φ1 und Φ2 begrenzt. Diesen maximalen Lenkeinschlägen sind entsprechende Drehwinkel φ1 und φ2 des Lenkrades 1 zugeordnet. Der Nullpunkt 9 des Funktionsgraph 8 entspricht der neutralen Stellung der Fahrzeuglenkung, bei der ein Geradesauslauf des Fahrzeugs realisiert wird. The adjustment range of the vehicle steering shown in FIG. 1 is limited by the maximum steering locks Φ1 and Φ2. Corresponding angles of rotation φ1 and φ2 of the steering wheel 1 are assigned to these maximum steering locks. The zero point 9 of the function graph 8 corresponds to the neutral position of the vehicle steering, in which the vehicle runs straight ahead.
Erfindungsgemäß ist der gesamte Stellbereich zwischen den Drehwinkeln φ1 und φ2 in drei Abschnitte unterteilt, nämlich einen mittleren Stellbereich 10, einen sich in linker Fahrtrichtung daran anschließender vorderer Stellbereich 11 und einen sich in rechter Fahrtrichtung daran anschließender hinterer Stellbereich 12. Der mittlere Stellbereich 10 wird von dem vorderen Stellbereich 11 bzw. vom hinteren Stellbereich 12 durch die Umschaltwinkel φ3 und φ4 abgegrenzt. According to the invention, the entire adjustment range between the rotation angles φ1 and φ2 is divided into three sections, namely a central adjustment range 10 , a front adjustment range 11 adjoining it in the left direction of travel and a rear adjustment range 12 adjoining it in the right direction of travel. The middle adjustment range 10 is delimited from the front adjustment range 11 or from the rear adjustment range 12 by the switching angles φ3 and φ4.
Im mittleren Stellbereich 10 weist die Fahrzeuglenkung eine lineare
Lenkcharakteristik auf. Im Graph 8 der Übertragungsfunktion ist dies daran
erkennbar, dass zwischen dem Drehwinkel φ und dem Lenkwinkel Φ ein linearer
Funktionszusammenhang besteht. Wird in einer bestimmten Fahrsituation,
beispielsweise beim Einparken, einer der Umschaltwinkel φ3 bzw. φ4 in einer
Richtung überschritten, so ändert sich die Lenkcharakteristik in der Weise, dass
kleinere Lenkbewegungen am Lenkrad zu größeren Lenkbewegungen an den
lenkbaren Rädern führen. Aus dem Graph 8 der Übertragungsfunktion in Fig. 2 ist
dies daraus erkennbar, dass die Steigung der Übertragungsfunktion im Hinblick auf
den Absolutbetrag im vorderen Stellbereich 11 bzw. im hinteren Stellbereich 12
größer als im mittleren Stellbereich 10 ist. Weiterhin ist erkennbar, dass die
Übertragungsfunktion im vorderen Stellbereich 11 und im hinteren Stellbereich 12
jeweils mit gleicher Steigung an die Übertragungsfunktion im mittleren
Stellbereich 10 anschließt, so dass es bei den Umschaltwinkeln φ3 und φ4 nicht zu
einem abrupten Übergang kommt, sondern die Übertragungsfunktion jeweils als
glatte Kurve festgesetzt wird.
Bezugszeichen
1 Lenkrad
2 Sensor
3 Steuer- und Regeleinrichtung
4 Leitung
5 Stellmotor
6 Lenkachse
7 lenkbares Rad
8 Graph der Übertragungsfunktion
9 Nullpunkt
10 mittlerer Stellbereich
11 vorderer Stellbereich
12 hinterer Stellbereich
φ Drehwinkel (Lenkrad)
Φ Lenkwinkel (lenkbares Rad)
In the central adjustment range 10 , the vehicle steering has a linear steering characteristic. This can be seen in graph 8 of the transfer function by the fact that there is a linear functional relationship between the angle of rotation φ and the steering angle Φ. If, in a certain driving situation, for example when parking, one of the switching angles φ3 or φ4 is exceeded in one direction, the steering characteristic changes in such a way that smaller steering movements on the steering wheel lead to larger steering movements on the steerable wheels. This can be seen from graph 8 of the transfer function in FIG. 2 that the gradient of the transfer function with respect to the absolute amount in the front adjustment range 11 or in the rear adjustment range 12 is greater than in the central adjustment range 10 . Furthermore, it can be seen that the transfer function in the front adjustment range 11 and in the rear adjustment range 12 each adjoins the transfer function in the central adjustment range 10 with the same slope, so that there is no abrupt transition at the switching angles φ3 and φ4, but rather the transfer function as smooth curve is set. Reference number 1 steering wheel
2 sensor
3 control and regulating device
4 line
5 servomotor
6 steering axle
7 steerable wheel
8 Graph of the transfer function
9 zero point
10 medium setting range
11 front adjustment range
12 rear adjustment range
φ angle of rotation (steering wheel)
Φ steering angle (steerable wheel)
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2002100612 DE10200612A1 (en) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | Mechanism for steering a vehicle has sensors to measure angl of rotation assigned to maximum steering lock points and to send signals to an adjusting motor. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2002100612 DE10200612A1 (en) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | Mechanism for steering a vehicle has sensors to measure angl of rotation assigned to maximum steering lock points and to send signals to an adjusting motor. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10200612A1 true DE10200612A1 (en) | 2003-07-24 |
Family
ID=7711784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2002100612 Withdrawn DE10200612A1 (en) | 2002-01-10 | 2002-01-10 | Mechanism for steering a vehicle has sensors to measure angl of rotation assigned to maximum steering lock points and to send signals to an adjusting motor. |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE10200612A1 (en) |
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