DE102011120917B4 - Vehicle steering system and method for operating a vehicle steering system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb eine Fahrzeuglenksystems (2) umfassend ein Lenkgestänge zur Betätigung der lenkbaren Ränder (22) eines Kraftfahrzeuges und eine elektrische Servolenkung mit einem elektrischen Servomotor (12) zur Erzeugung eines Lenkhilfsmoments, welches zur Unterstützung eines Lenkmoments in das Lenkgestänge eingebracht wird, bei dem durch kontinuierliche Überwachung zumindest einer Kenngröße der elektrischen Servolenkung ein von außen auf das Lenkgestänge einwirkender Stoß detektiert wird, der ein Belastungsmoment in dem Lenkgestänge verursacht, wobei wenn ein äußerer Stoß detektiert wird, der elektrische Servomotor (12) ein dieses Belastungsmoment verringerndes Korrekturmoment in das Lenkgestänge einkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (12) durch entsprechendes Ansteuern des Servomotors (12) aktiv ein dem ursprünglichen Lenkhilfsmoment entgegen gerichtetes Korrekturmoment in das Lenkgestänge und zum Auslösen einer aktiven Gegenlenkbewegung der lenkbaren Räder (22) einkoppelt. Method for operating a vehicle steering system (2) comprising a steering linkage for actuating the steerable edges (22) of a motor vehicle and an electric power steering system with an electric servomotor (12) for generating a steering assistance torque which is introduced into the steering linkage to assist a steering torque, in which method an external impact on the steering linkage which causes a loading torque in the steering linkage is detected by continuously monitoring at least one parameter of the electric power steering system, wherein when an external impact is detected, the electric servomotor (12) couples a correction torque into the steering linkage which reduces this loading torque, characterized in that the servomotor (12) actively couples a correction torque counter to the original steering assistance torque into the steering linkage and to trigger an active counter-steering movement of the steerable wheels (22) by appropriately controlling the servomotor (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuglenksystem und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeuglenksystems.The invention relates to a vehicle steering system and a method for operating such a vehicle steering system.
Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 ist aus der
Zur Reduzierung der bei Betätigung des Lenkrads in einem Kraftfahrzeug notwendigen Kraft, insbesondere bei Lenkvorgängen im Stand oder während des Rangierens bei geringer Fahrgeschwindigkeit, werden in vielen Fahrzeugen Servolenkungen eingesetzt. Die Servolenkung unterstützt ein vom Fahrer aufgebrachtes Lenkmoment, indem ein Lenkhilfsmoment in das Lenkgestänge eingebracht wird.To reduce the force required when operating the steering wheel in a motor vehicle, especially when steering while stationary or when manoeuvring at low speeds, power steering is used in many vehicles. The power steering supports a steering torque applied by the driver by introducing a steering assist torque into the steering linkage.
Bei äußeren Stößen auf die lenkbaren Räder 22 des Fahrzeuges, beispielsweise durch eine schräg angefahrene Bordsteinkante, kann es zu hohen mechanischen Belastungen des Fahrzeuglenksystems 2 kommen, die sich negativ auf die Lebensdauer und/oder die Funktion des Fahrzeuglenksystems 2 auswirken. Die mechanische Beanspruchung des Lenkgetriebes durch äußere Stöße ist bei elektrischen Servolenkungen besonders hoch, da diese im Vergleich zu hydraulischen oder elektrohydraulischen Lenksystemen eine höhere Masseträgheit, eine höhere Systemsteifigkeit und geringere Dämpfung aufweisen.External impacts on the
Die höheren Belastungswerte bei elektrischen Servolenkungen gehen aus den in
Die
Die genannten Fahrzeuglenksysteme versuchen, die Belastungen sowie den Zustand der Lenksysteme abzuschätzen. Sie wenden sich jedoch nicht der Problemstellung zu, wie Fahrzeuglenksysteme vor übermäßigen mechanischen Belastungen wirksam geschützt werden können.The vehicle steering systems mentioned attempt to estimate the loads and the condition of the steering systems. However, they do not address the problem of how vehicle steering systems can be effectively protected from excessive mechanical loads.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeuglenksystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuglenksystems anzugeben, wobei das Fahrzeuglenksystem bei von außen auftretenden Stößen entlastet werden soll.The object of the present invention is to provide a vehicle steering system and a method for operating a vehicle steering system, wherein the vehicle steering system is to be relieved of external impacts.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuglenksystems angegeben. Das Fahrzeuglenksystem umfasst ein Lenkgestänge zur Betätigung der lenkbaren Räder eines Kraftfahrzeuges und eine elektrische Servolenkung. Die elektrische Servolenkung umfasst einen elektrischen Servomotor zur Erzeugung eines Lenkhilfsmoments, welches zur Unterstützung eines Lenkmoments in das Lenkgestänge eingebracht wird. Dabei wird zumindest eine Kenngröße der elektrischen Servolenkung kontinuierlich überwacht und auf diese Weise ein von außen auf das Lenkgestänge einwirkender Stoß detektiert. Dieser Stoß verursacht ein Belastungsmoment in dem Lenkgestänge. Wird ein solcher Stoß detektiert, wird der elektrische Servomotor derart angesteuert, dass dieser ein Korrekturmoment in das Lenkgestänge einkoppelt, welches das durch den äußeren Stoß verursachte Belastungsmoment verringert. Das Korrekturmoment wird dabei vorzugsweise unmittelbar nach der Stoßdetektion für kurze Zeit eingekoppelt, um einer mechanischen Überlastung des Lenksystems vorzubeugen. Die „Einkopplungsdauer“, d.h. die Zeitspanne in der das Korrekturmoment wirksam ist, liegt dementsprechend in der Größenordnung der Dauer des äußeren Stoßes, also üblicherweise unter einer Sekunde, insbesondere im Bereich einiger Millisekunden.According to one aspect of the invention, a method for operating a vehicle steering system is specified. The vehicle steering system comprises a steering linkage for actuating the steerable wheels of a motor vehicle and an electric power steering system. The electric power steering system comprises an electric servo motor for generating a steering assist torque, which is introduced into the steering linkage to assist a steering torque. At least one parameter of the electric power steering system is continuously monitored and in this way an external impact on the steering linkage is detected. This impact causes a load moment in the steering linkage. If such an impact is detected, the electric servo motor is controlled in such a way that it couples a correction torque into the steering linkage, which reduces the load moment caused by the external impact. The correction torque is preferably coupled in for a short time immediately after the impact is detected in order to prevent mechanical overloading of the steering linkage. The "coupling time", ie the time period in which the correction torque is effective, is accordingly in the order of magnitude of the duration of the external impact, i.e. usually less than a second, in particular in the range of a few milliseconds.
Bei dem Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung wird der in konventionellen Fahrzeuglenksystemen verwirklichte Grundsatz aufgegeben, dass die Steuerung des Servomotors zu jedem Zeitpunkt jede instabile Motorbedingung vermeidet, um eine direkte Unterstützung des vom Fahrer an das Lenksystem weitergegebenen Lenkmoments zu gewährleisten. Eine instabile Motorbedingung in diesem Sinne wäre beispielsweise ein Generatorbetrieb des Servomotors, der durch den äußeren Stoß bedingt ist. Eine konventionelle Steuerung einer elektrischen Servolenkung versucht daher unter allen Umständen, ein Überdrehen des elektrischen Servomotors zu verhindern. Dies kann zu Belastungsspitzen führen. Zu Gunsten des Schutzes der Mechanik des Fahrzeuglenksystems wird dieser Grundsatz teilweise aufgegeben. Die Mechanik des Fahrzeuglenksystems wird vor den Folgen der kurzzeitig auftretenden Überbelastung durch äußere Stöße geschützt. Dies erfolgt, indem mittels des Servomotors ein Korrekturmoment in das Lenkgestänge eingekoppelt wird.In the method according to aspects of the invention, the principle implemented in conventional vehicle steering systems that the control of the servo motor avoids any unstable motor condition at all times in order to ensure direct support of the steering torque transmitted by the driver to the steering system is abandoned. An unstable motor condition in this sense would be, for example, generator operation of the servo motor caused by the external impact. A conventional control of an electric power steering system therefore tries under all circumstances to prevent the electric servo motor from over-revving. This can lead to load peaks. In favor of protecting the mechanics of the vehicle steering system, this principle is partially abandoned. The mechanics of the vehicle steering system are protected from the consequences of short-term overloading caused by external impacts. This is done by coupling a corrective torque into the steering linkage by means of the servo motor.
Es soll beispielhaft eine typische Situation, bei der eine Lastspitze auftreten kann, betrachtet werden. Wird während eines Einparkvorgangs durch einen Kontakt der gelenkten Räder eines Kraftfahrzeuges mit einer Bordsteinkante ein äußerer Stoß in das Lenkgestänge eingetragen, so kann, gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Lenkhilfsmoment verringert werden. Diese Verringerung des normalerweise aufgebrachten Lenkhilfsmoments stellt ein Korrekturmoment dar. Konkret entspricht das Korrekturmoment der Differenz zwischen dem im Normalbetrieb (d.h. ohne von außen einwirkenden Stoß) aufgebrachten Lenkhilfsmoment und dem verringerten Lenkhilfsmoment.A typical situation in which a load peak can occur is considered as an example. If an external shock is introduced into the steering linkage during a parking maneuver due to contact between the steered wheels of a motor vehicle and a curb, the steering assist torque can be reduced according to one aspect of the method according to the invention. This reduction in the normally applied steering assist torque represents a correction torque. Specifically, the correction torque corresponds to the difference between the steering assist torque applied in normal operation (i.e. without an external shock) and the reduced steering assist torque.
Bevorzugt wird das Lenkhilfsmoment verringert, indem ein Drehmoment des Servomotors verringert wird. Dies kann durch eine Verringerung des drehmomenterzeugenden Stroms des Servomotors erfolgen. Je nach Typ des verwendeten Servomotors kann es sich bei diesem Strom um den Rotorstrom oder (z.B. bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor) um einen Statorstrom handeln. Ein Korrekturmoment kann außerdem aufgebracht werden, indem eine Steifheit der elektrischen Servolenkung verringert wird. Dies geschieht bevorzugt dadurch, dass eine felderzeugende Spannung des Servomotors verringert wird. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann eine programmierbare Schutzfunktion in die Steuerung der elektrischen Servolenkung integriert werden. Die Charakteristik dieser Schutzfunktion kann durch entsprechende Veränderung der Kennlinien für die vorgenannten Größen angepasst werden.Preferably, the steering assist torque is reduced by reducing a torque of the servo motor. This can be done by reducing the torque-generating current of the servo motor. Depending on the type of servo motor used, this current can be the rotor current or (e.g. in the case of a brushless DC motor) a stator current. A correction torque can also be applied by reducing a stiffness of the electric power steering. This is preferably done by reducing a field-generating voltage of the servo motor. According to one embodiment of the invention, a programmable protective function can be integrated into the control of the electric power steering. The characteristics of this protective function can be adapted by appropriately changing the characteristics for the aforementioned variables.
Eine weitere Möglichkeit zur Einkopplung eines Korrekturmoments besteht darin, einen Generatorbetrieb des Servomotors kontrolliert zuzulassen. Bevorzugt erfolgt dabei eine vollständige Konversion der durch den Stoß auf den Servomotor übertragenen mechanischen Energie in elektrische Energie.Another way to couple a correction torque is to allow the servo motor to operate as a generator in a controlled manner. Preferably, the mechanical energy transferred to the servo motor by the impact is completely converted into electrical energy.
Die oben genannten Aspekte der Erfindung betreffen im Wesentlichen eine Verringerung des ursprünglichen Lenkhilfsmoments. Durch diese Maßnahmen kann ein schützendes Korrekturmoment aufgebracht werden, welches die Einwirkungen des äußeren Stoßes verringert. Die Erfindung reicht jedoch noch weiter. Erfindungsgemäß wird ein dem ursprünglichen Lenkhilfsmoment entgegen gerichtetes Korrekturmoment in das Lenkgestänge eingekoppelt. Bei einer solchen Ausführungsform weicht die elektrische Servolenkung einer durch den äußeren Stoß verursachten Belastungsspitze aus. Dadurch kann der Schutz vor einer mechanischen Überbelastung des Fahrzeuglenksystems weiter verbessert werden.The above-mentioned aspects of the invention essentially relate to a reduction in the original steering assist torque. These measures can be used to apply a protective correction torque that reduces the effects of the external impact. However, the invention goes even further. According to the invention, a correction torque that is directed counter to the original steering assist torque is coupled into the steering linkage. In such an embodiment, the electric power steering avoids a load peak caused by the external impact. This can further improve protection against mechanical overloading of the vehicle steering system.
Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Größe des Belastungsmoments und des Lenkhilfsmoments ermittelt oder abgeschätzt. Die Größe des Belastungsmoments kann beispielsweise aus einer ermittelten Leistung des Servomotors im Generatorbetrieb ermittelt werden. Diese Generatorleistung erlaubt es, Rückschlüsse auf die von außen zugeführte Stoßkraft bzw. Energie zu ziehen. Eine Summe aus Belastungsmoment, Lenkhilfsmoment und Korrekturmoment liegt bevorzugt unterhalb einer vorgegebenen Belastungsgrenze des Lenkgestänges. Die Größe des Korrekturmoments kann entsprechend eingestellt werden.According to one aspect of the method according to the invention, a magnitude of the load torque and the steering assist torque is determined or estimated. The magnitude of the load torque can be determined, for example, from a determined output of the servo motor in generator mode. This generator output allows conclusions to be drawn about the impact force or energy supplied from the outside. A sum of the load torque, steering assist torque and correction torque is preferably below a predetermined load limit of the steering linkage. The magnitude of the correction torque can be set accordingly.
Zur Feststellung eines von außen einwirkenden Stoßes wird zumindest eine Kenngröße der elektrischen Servolenkung kontinuierlich überwacht. Bei dieser Kenngröße handelt es sich bevorzugt um einen drehmomenterzeugenden Motorstrom des Servomotors. Es wurde erkannt, dass ein von außen einwirkender Stoß anhand eines starken Anstiegs oder Peaks des drehmomenterzeugenden Motorstroms detektiert werden kann. Die eigentliche Detektion eines Peaks kann mit Hilfe üblicher Verfahren, z.B. durch Überwachung der zeitlichen Ableitung des Motorstroms, erfolgen.To detect an external shock, at least one parameter of the electric power steering is continuously monitored. This parameter is preferably a torque-generating motor current of the servo motor. It has been recognized that an external shock can be detected by means of a strong increase or peak in the torque-generating motor current. The actual detection of a peak can be carried out using conventional methods, e.g. by monitoring the time derivative of the motor current.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zumindest eine erste und eine zweite Kenngröße der elektrischen Servolenkung kontinuierlich überwacht. Es kann ein Kenngrößentupel aus zumindest einem Messwert der ersten Kenngröße und einem zeitgleich aufgenommenen Messwert der zweiten Kenngröße gebildet werden. Dieses Kenngrößentupel wird mit einem vorbestimmten Normal-Betriebsbereich eines mehrdimensionalen Kennfeldes verglichen. Das Kennfeld kann durch Wertebereiche der zumindest ersten und zweiten Kenngröße aufgespannt werden. Falls das Kenngrößentupel außerhalb des Normalbetriebsbereichs liegt, kann ein Korrekturmoment in das Lenkgestänge eingekoppelt werden.According to a further embodiment of the method according to the invention, at least a first and a second characteristic value of the electric power steering are continuously monitored. a parameter tuple can be formed from at least one measured value of the first parameter and a simultaneously recorded measured value of the second parameter. This parameter tuple is compared with a predetermined normal operating range of a multi-dimensional characteristic map. The characteristic map can be spanned by value ranges of at least the first and second parameters. If the parameter tuple lies outside the normal operating range, a correction torque can be coupled into the steering linkage.
Die in der obigen Ausführungsform verwendete Erkennung eines äußeren Stoßes ist bereits in der vom gleichen Anmelder am 2. August 2010 eingereichten und nicht vorveröffentlichten Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen
Der Normal-Betriebsbereich wird bevorzugt durch empirische Belastungsversuche ermittelt. Es ist möglich, mehrere vorzugsweise einander umfassende, also geschachtelte Normal-Betriebsbereiche zu definieren. So kann ein Grad der auftretenden Belastung klassifiziert werden, wobei ein Korrekturmoment beispielsweise lediglich dann aufgebracht wird, wenn ein vorbestimmter Belastungsgrad überschritten wird. Zur Bildung der Kenngrößentupel kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Kenngrößen miteinander kombiniert werden. Auch Kenngrößen unterschiedlicher Art können miteinander kombiniert werden. Insbesondere kann ein Fahrerlenksignal, z.B. ein Fahrerlenkmoment, ein Fahrerlenkwinkel oder deren Ableitungen (Lenkmomentenanstieg, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Lenkwinkelbeschleunigung) und ein durch dieses Fahrerlenksignal bedingtes Motorsignal, z.B. ein Motormoment, ein Motordrehwinkel (Motorposition) oder deren Ableitungen (Motorwinkelgeschwindigkeit, Motorbeschleunigung) zu einem Kenngrößentupel kombiniert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zusätzlich eine zeitliche Korrelation zwischen dem Fahrerlenksignal und einem entsprechenden Motorsignal zu berücksichtigen. Auch eine interne Spannung des Servomotors und eine Bordnetzspannung, die an dem Fahrzeuglenksystem anliegt, können zu einem Kenngrößentupel kombiniert werden. Beispielsweise können Kenngrößentupel auch ausschließlich aus Kenngrößen des Servomotors gebildet werden, vorzugsweise aus einer Motorwinkelgeschwindigkeit und einem Motormoment.The normal operating range is preferably determined by empirical load tests. It is possible to define several normal operating ranges, preferably one that encompasses the other, i.e. nested. In this way, a degree of the load that occurs can be classified, with a correction torque only being applied, for example, if a predetermined load level is exceeded. In principle, any number of parameters can be combined with one another to form the characteristic tuples. Parameters of different types can also be combined with one another. In particular, a driver steering signal, e.g. a driver steering torque, a driver steering angle or their derivatives (steering torque increase, steering angle speed, steering angle acceleration) and a motor signal caused by this driver steering signal, e.g. a motor torque, a motor rotation angle (motor position) or their derivatives (motor angle speed, motor acceleration) can be combined to form a characteristic tuple. Another possibility is to also take into account a temporal correlation between the driver steering signal and a corresponding motor signal. An internal voltage of the servo motor and an on-board voltage that is applied to the vehicle steering system can also be combined to form a parameter tuple. For example, parameter tuples can also be formed exclusively from parameters of the servo motor, preferably from a motor angular speed and a motor torque.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeuglenksystem angegeben. Dieses umfasst ein Lenkgestänge zur Betätigung der lenkbaren Räder eines Kraftfahrzeuges und eine elektrische Servolenkung mit einem Servomotor zur Erzeugung eines Lenkhilfsmoments. Das Fahrzeuglenksystem kann außerdem eine Steuereinheit umfassen, die kontinuierlich zumindest eine Kenngröße der Servolenkung überwacht. Diese Steuereinheit ist zur Detektion eines von außen auf das Lenkgestänge einwirkenden Stoßes ausgelegt. Außerdem kann die Steuereinheit dazu ausgelegt sein, im Falle eines äußeren Stoßes einen Servomotor derart anzusteuern, dass von diesem ein dem Belastungsmoment des Stoßes entgegenwirkendes Korrekturmoment in das Lenkgestänge eingekoppelt wird. Hierbei koppelt der Servomotor aufgrund einer entsprechenden Ansteuerung des Servomotors aktiv ein dem ursprünglichen Lenkhilfsmoment entgegen gerichtetes Korrekturmoment in das Lenkgestänge und zum Auslösen einer aktiven Gegenlenkbewegung der lenkbaren Räder ein.According to a further aspect of the invention, a vehicle steering system is specified. This comprises a steering linkage for actuating the steerable wheels of a motor vehicle and an electric power steering system with a servo motor for generating a steering assist torque. The vehicle steering system can also comprise a control unit that continuously monitors at least one parameter of the power steering. This control unit is designed to detect an external impact on the steering linkage. In addition, the control unit can be designed to control a servo motor in the event of an external impact in such a way that a correction torque that counteracts the load torque of the impact is coupled into the steering linkage. In this case, the servo motor actively couples a correction torque that counteracts the original steering assist torque into the steering linkage based on a corresponding control of the servo motor and to trigger an active counter-steering movement of the steerable wheels.
Gleiche oder ähnliche Vorteile, wie sie bereits im Hinblick auf das Verfahren gemäß Aspekten der Erfindung erwähnt wurden, treffen auch auf das Fahrzeuglenksystem gemäß Aspekten der Erfindung zu und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.The same or similar advantages as have already been mentioned with regard to the method according to aspects of the invention also apply to the vehicle steering system according to aspects of the invention and therefore require no further explanation.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt:
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1 ein Fahrzeuglenksystem, -
2 zeitabhängige Kurven für die in einer elektrohydraulischen und einer elektrischen Servolenkung im Falle eines äußeren Stoßes auftretenden mechanischen Belastung, -
3 einen zeitabhängigen Verlauf eines drehmomenterzeugenden Motorstroms für den Fall, dass ein äußerer Stoß eintritt, -
4 ein Kennfeld, bei dem das Motordrehmoment über der Motorwinkelgeschwindigkeit aufgetragen ist, und -
5 einen Kennfeldausschnitt, bei dem das Fahrerlenkmoment über der Motorwinkelgeschwindigkeit aufgetragen ist.
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1 a vehicle steering system, -
2 time-dependent curves for the mechanical load occurring in an electro-hydraulic and an electric power steering system in the event of an external shock, -
3 a time-dependent course of a torque-generating motor current in the event of an external shock, -
4 a map in which the engine torque is plotted against the engine angular velocity, and -
5 a map section in which the driver steering torque is plotted against the engine angular velocity.
Der Servomotor 12 ist derart ausgelegt, dass er Motorkenngrößen detektieren kann. Insbesondere können ein Motordrehmoment MMotor, eine Motorwinkelgeschwindigkeit ωMotor, eine Motorposition und/oder Motorspannungen bzw. Motorströme erfasst werden. Die physikalischen Ströme werden hierbei mit Hilfe des bekannten Modells der Clarke & Park-Transformation in die Stromanteile Id (felderzeugender Motorstrom) und Iq (drehmomenterzeugender Motorstrom) umgewandelt. Die Steuereinheit 14 kann außerdem dazu ausgelegt sein, eine angelegte Bordnetzspannung zu detektieren. Ein an der Lenkstange befindliche Sensor 16 kann ein Fahrerlenkmoment MFahrer sowie eine Fahrerwinkelgeschwindigkeit ωFahrer detektieren. Alternativ kann dieser Sensor 16 auch an einer Eingangswelle der Lenkung angeordnet sein.The
Zum Schutz vor mechanischer Überbelastung kann die Steuereinheit 24 den Servomotor 12 derart steuern, dass ein von diesem aufgebrachtes Lenkhilfsmoment im Falle eines äußeren Stoßes verringert wird. Außerdem kann die Steuereinheit 24 derart konfiguriert sein, dass im Fall eines von außen einwirkenden Stoßes die Steifigkeit der elektrischen Servolenkung verringert wird. Schließlich kann im Falle eines äußeren Stoßes eine aktive Gegenlenkbewegung, d.h. ein Ausweichen der lenkbaren Räder 22 vor dem den Stoß erzeugenden Hindernis durch entsprechendes Ansteuern des Servomotors 12 initiiert werden.To protect against mechanical overload, the
Die Detektion eines von außen einwirkenden Stoßes wird im Folgenden anhand der
Der drehmomenterzeugende Strom Iq gibt einen Hinweis auf die Energie des von außen in das Fahrzeuglenksystem eingetragenen Stoßes. Dies zeigen die folgenden Überlegungen.The torque-generating current Iq provides an indication of the energy of the external shock introduced into the vehicle steering system. This is shown by the following considerations.
Die mechanische Energie an der Abtriebswelle des Servomotors 12 ist durch die folgende Gleichung gegeben:
Die von einem äußeren Stoß in das Fahrzeuglenksystem eingetragene Energie Wimpact kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
Das Motordrehmoment MMotor ist wiederum durch die folgende Gleichung beschrieben:
Das oben genannte Zeitintegral, welches die Stoßenergie bestimmt, ist also direkt von dem drehmomenterzeugenden Motorstrom Iq abhängig. Somit kann sowohl das Auftreten eines äußeren Stoßes als auch dessen Energie anhand des drehmomenterzeugenden Stroms Iq des Servomotors 12 berechnet oder zumindest abgeschätzt werden.The above-mentioned time integral, which determines the impact energy, is therefore directly dependent on the torque-generating motor current Iq. Thus, both the occurrence of an external impact and its energy can be calculated or at least estimated based on the torque-generating current Iq of the
Eine weitere Möglichkeit, einen äußeren Stoß zu detektieren, wird anhand von
In dem Moment, in dem ein äußerer Stoß im Fahrzeuglenksystem detektiert wird, kann die Steuereinheit 24 den Servomotor 12 entsprechend ansteuern, sodass von diesem ein Korrekturmoment in das Lenkgestänge eingeleitet wird, welches der durch den Stoß verursachten mechanischen Überbelastung vorbeugt.At the moment an external impact is detected in the vehicle steering system, the
Noch eine weitere Möglichkeit, einen Stoß zu detektieren, wird anhand von
Aus Gründen der Anschaulichkeit wird das Verfahren beispielhaft durch Kenngrößen-Paare 36 als Sonderform der Kenngrößen-Tupel sowie entsprechend zweidimensionale Kennfelder als Sonderform mehrdimensionaler Kennfelder erläutert. Das Verfahren lässt sich jedoch problemlos auf Kenngrößen-Tupel aus mehr als zwei Kenngrößen und entsprechend Kennfelder mit mehr als zwei Dimensionen übertragen.For the sake of clarity, the method is explained using parameter pairs 36 as a special form of parameter tuples and corresponding two-dimensional characteristic maps as a special form of multidimensional characteristic maps. However, the method can easily be transferred to parameter tuples consisting of more than two parameters and corresponding characteristic maps with more than two dimensions.
Die beiden Kenngrößen MFahrer und ωMotor werden kontinuierlich überwacht und bilden Kenngrößen-Paare 36 aus zumindest einem Messwert der ersten Kenngröße MFahrer und einem zeitgleich aufgenommenen Messwert der zweiten Kenngröße ωMo- tor. Diese Kenngrößen-Paare 36 werden dann verglichen mit einem vorbestimmten Normal-Betriebsbereich 32 des zweidimensionalen Kennfeldes, welcher durch Wertebereiche der ersten Kenngröße MFahrer und der zweiten Kenngröße ωMotor aufgespannt wird.The two parameters M driver and ω engine are continuously monitored and form parameter pairs 36 from at least one measured value of the first parameter M driver and a simultaneously recorded measured value of the second parameter ω engine . These parameter pairs 36 are then compared with a predetermined
Unter „kontinuierlicher Messung“ ist hier eine Messung in genügend kleinen, vorzugsweise regelmäßigen Zeitabständen zu verstehen, wobei die Zeitabstände in der Größenordnung weniger Millisekunden liegen. Um dies zu verdeutlichen, sind in
Außerhalb des Normal-Betriebsbereichs 32 ist das Kennfeld in mehrere Überlastbereiche 38, 40, 42 unterteilt, wobei sich die einzelnen Überlastbereiche 38, 40, 42 durch ihre jeweils zugeordnete Reaktion des Servomotors 12, ihre Signalauslösung und/oder ihre Speicherung des Kenngrößen-Paares 36 unterscheiden. Genau wie der Normal-Betriebsbereich 32 sind die Überlastbereiche 38, 40, 42 empirisch vorbestimmt und in der elektronischen Steuereinheit 24 gespeichert.Outside the
Vorzugsweise erfolgt in allen Überlastbereichen 38, 40, 42 außerhalb des Normal-Betriebsbereichs 32 eine Speicherung des jeweiligen Kenngrößen-Paares 36. Der Überlastbereich 38 ist vergleichsweise leichten äußeren Stößen zugeordnet, bei denen beispielsweise eine Speicherung des Kenngrößen-Paares 39 erfolgt und nur ein minimales Korrekturmoment in das Lenkgestänge eingekoppelt wird.Preferably, the
Bei mittleren bis stärkeren äußeren Stößen liegt das jeweilige Kenngrößen-Paar 36 im Überlastbereich 40. In diesem Fall kann neben der Speicherung des Kenngrößen-Paares 36 zusätzlich eine optische und/oder akustische Signalauslösung erfolgen, welche den Fahrer auf das Überlastereignis am Lenksystem 2 hinweist und ihm gegebenenfalls nahelegt, eine Werkstatt aufzusuchen. Ferner wird in das Lenkgestänge ein vorbestimmtes Korrekturmoment eingekoppelt, das betragsmäßig größer ist als das dem Überlastbereich 38 zugeordnete Korrekturmoment.In the case of medium to strong external impacts, the
Besonders schweren äußeren Stößen (siehe
Gemäß
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