DE102020115906A1

DE102020115906A1 - Rear axle steering actuator and method for determining a predetermined position of the push rod of a rear axle steering actuator

Info

Publication number: DE102020115906A1
Application number: DE102020115906.4A
Authority: DE
Inventors: Christoph Sauer; Thomas Drescher; Manuel Stieber; Carsten Schmidt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hinterachslenkungsaktuator (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (2), ein Rotations-Lineargetriebe (3), eine innerhalb des Gehäuses (2) axial verschiebbar angeordnete und über das Rotations-Lineargetriebe (3) antreibbare Schubstange (4) mit an den axialen Enden der Schubstange (4) angeordneten Lenkungsgabeln (5), sowie einen Elektromotor (6) zum Antrieb des Rotations-Lineargetriebes (3) und eine Drehwinkelsensorik (7) zur Erfassung der Drehwinkelposition des Rotors des Elektromotors (6). Dabei ist der Elektromotor (6) mit einer Steuereinheit (8) wirkverbunden, wobei die Steuereinheit (8) eingerichtet ist die ganzzahlige Anzahl von Rotor-Vollumdrehungen des Elektromotors (6) zu erfassen. Gemäß der Erfindung ist ein Positionssensor (9) zur Erfassung einer vorbestimmten Position der Schubstange (4) vorgesehen, so dass ein ortsfest auf der Schubstange (4) angeordnetes Target (90) durch den Positionssensor (9) erfassbar ist. Die Steuereinheit (8) ist derart ausgebildet, dass anhand der durch den Positionssensor (9) ermittelten Position der Schubstange (4) eine dieser Position zugeordnete Rotor-Vollumdrehungsanzahl ermittelbar ist, so dass mit der vorhandenen Drehwinkelposition der Drehwinkelsensorik (7) und der Anzahl an Rotor-Vollumdrehungen die tatsächliche genaue Position der Schubstange (4) ermittelbar ist.The invention relates to a rear axle steering actuator (1) for a motor vehicle, comprising a housing (2), a rotary linear transmission (3), a push rod (4) which is arranged axially displaceably within the housing (2) and can be driven via the rotary linear transmission (3) ) with steering forks (5) arranged at the axial ends of the push rod (4), as well as an electric motor (6) for driving the rotary linear gear (3) and a rotary angle sensor (7) for detecting the rotary angle position of the rotor of the electric motor (6). The electric motor (6) is operatively connected to a control unit (8), the control unit (8) being set up to detect the integer number of full rotations of the rotor by the electric motor (6). According to the invention, a position sensor (9) is provided for detecting a predetermined position of the push rod (4) so that a target (90) arranged in a stationary manner on the push rod (4) can be detected by the position sensor (9). The control unit (8) is designed in such a way that, on the basis of the position of the push rod (4) determined by the position sensor (9), a number of full rotations of the rotor assigned to this position can be determined, so that with the existing angle of rotation position of the angle of rotation sensor system (7) and the number of Rotor full revolutions the actual exact position of the push rod (4) can be determined.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hinterachslenkungsaktuator für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse, ein Rotations-Lineargetriebe, eine innerhalb des Gehäuses axial verschiebbar angeordnete und über das Rotations-Lineargetriebe antreibbare Schubstange mit an den axialen Enden der Schubstange angeordneten Lenkungsgabeln sowie einen Elektromotor zum Antrieb des Rotations-Lineargetriebes und eine Drehwinkelsensorik zur Erfassung der Drehwinkelposition des Rotors des Elektromotors. Dabei ist der Elektromotor mit einer Steuereinheit datenkommunikationstechnisch verbunden, wobei die Steuereinheit oder der Elektromotor oder die Drehwinkelsensorik eingerichtet ist die ganzzahlige Anzahl von Rotor-Vollumdrehungen des Elektromotors zu erfassen.The present invention relates to a rear axle steering actuator for a motor vehicle, comprising a housing, a rotary linear gear, a push rod arranged axially displaceably within the housing and drivable via the rotary linear gear with steering forks arranged at the axial ends of the push rod and an electric motor for driving the rotation -Linear gear and a rotation angle sensor for detecting the rotation angle position of the rotor of the electric motor. The electric motor is connected to a control unit in terms of data communication, the control unit or the electric motor or the rotation angle sensor system being set up to detect the integer number of full rotations of the rotor of the electric motor.

In der DE 10 2008 032 046 A1 wird ein Verfahren zur Kalibrierung eines Positionsbestimmungssystems eines Hinterachslenkungsaktuators für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Der Hinterachslenkungsaktuator weist dabei ein Aktuatorelement auf, das durch eine Drehbewegung eines Rotors zu einer translatorischen Bewegung antreibbar ist und dessen geometrische Mittellage mittels einer Referenzmessung bestimmt wird. Das Positionsbestimmungssystem umfasst einen Linearsensor und einen Drehsensor. Während der Kalibrierung des Positionsbestimmungssystems wird eine Kalibrierungsinformation erzeugt, die eine Nullpunktinformation des Linearsensors und eine Sektorinformation umfasst. Der Messbereich des Drehsensors wird in zumindest zwei Sektoren unterteilt, wobei derjenige Sektor identifiziert wird, in dem die durch den Drehsensor erfasste Winkellage des Rotors liegt, wenn das Aktuatorelement in seiner geometrischen Mittellage angeordnet ist. Die Kalibrierungsinformation wird dabei in dem Linearsensor hinterlegt.In the DE 10 2008 032 046 A1 a method for calibrating a position determination system of a rear axle steering actuator for a motor vehicle is described. The rear axle steering actuator has an actuator element which can be driven to a translational movement by a rotary movement of a rotor and whose geometric center position is determined by means of a reference measurement. The position determination system includes a linear sensor and a rotation sensor. During the calibration of the position determination system, calibration information is generated which includes zero point information of the linear sensor and sector information. The measurement range of the rotation sensor is divided into at least two sectors, the sector being identified in which the angular position of the rotor detected by the rotation sensor lies when the actuator element is arranged in its geometric center position. The calibration information is stored in the linear sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hinterachslenkungsaktuator bereitzustellen, der mit Blick auf die Ermittlung der vorbestimmten Mittenposition der Schubstange verbessert ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Ermittlung einer hinreichend genauen vorbestimmten Position (insbesondere der Mittenposition) der Schubstange eines Hinterachslenkungsaktuators anzugeben. Mit Vorteil soll der Hinterachslenkungsaktuator sowie das Verfahren zur Positionsermittlung alle Anforderungen bezüglich ASIL D (automotive safety integrity level D) erfüllen (siehe auch Standard ISO 26262) und ein hohes Maß an Daten- und Funktionssicherheit erfüllen. Insbesondere soll die Position der Schubstange auch in den Fällen sicher ermittelbar sein, in denen die Information über die ausgehend von einer vorbestimmten Startposition zurückgelegten Rotor-Vollumdrehungen verloren gegangen ist - etwa wenn aufgrund eines Batteriewechsels diese Information verloren gegangen ist.The invention is based on the object of providing a rear axle steering actuator which is improved with a view to determining the predetermined central position of the push rod. Furthermore, the invention is based on the object of specifying a method for determining a sufficiently precise predetermined position (in particular the central position) of the push rod of a rear axle steering actuator. The rear axle steering actuator and the method for determining the position should advantageously meet all requirements with regard to ASIL D (automotive safety integrity level D) (see also ISO 26262 standard) and meet a high level of data and functional reliability. In particular, it should be possible to reliably determine the position of the push rod even in cases in which the information about the full rotations of the rotor from a predetermined starting position has been lost - for example when this information has been lost due to a battery change.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Hinterachslenkungsaktuator für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Ermittlung einer (insbesondere bezüglich ASIL D Anforderungen) hinreichend sicheren und genauen vorbestimmten Position. Ein erfindungsgemäßer Hinterachslenkungsaktuator umfasst ein Gehäuse, ein Rotations-Lineargetriebe, eine innerhalb des Gehäuses axial verschiebbar angeordnete und über das Rotations-Lineargetriebe antreibbare Schubstange mit an den axialen Enden der Schubstange angeordneten Lenkungsgabeln, sowie einen Elektromotor zum Antrieb des Rotations-Lineargetriebes und eine Drehwinkelsensorik zur Erfassung der Drehwinkelposition des Rotors des Elektromotors. Der Elektromotor ist mit einer Steuereinheit zum Zwecke der Datenkommunikation wirkverbunden, wobei die Steuereinheit oder der Elektromotor oder die Drehwinkelsensorik eingerichtet ist die ganzzahlige Anzahl von Rotor-Vollumdrehungen des Elektromotors zu erfassen. Gemäß der Erfindung ist ein Positionssensor zur Erfassung einer vorbestimmten Position der Schubstange vorgesehen. Dabei ist ein ortsfest auf der Schubstange angeordnetes Target vorgesehen, welches durch den Positionssensor erfassbar ist. Die Steuereinheit ist derart ausgebildet, dass bei Verlust der Information über die Anzahl von Rotor-Vollumdrehungen anhand der durch den Positionssensor ermittelten Position der Schubstange eine dieser Position zugeordnete Anzahl an Rotor-Vollumdrehungen ermittelbar ist, so dass mit der ohnehin vorhandenen (da aktuell gemessenen) Drehwinkelposition der Drehwinkelsensorik und der neu gewonnen Information über die Anzahl an Rotor-Vollumdrehungen die tatsächliche genaue Position der Schubstange ermittelbar ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass mit einfachen konstruktiven Mitteln sicher und reproduzierbar die tatsächliche Position, insbesondere die Mittenposition der Schubstange ermittelbar ist. Hierfür wird als Drehwinkelsensorik ein Rotorlagesensor mit Multi-Turn-Erkennung verwendet, der auch im Falle des Ausschaltens der Zündung (KL15-Wechsel) und des späteren Wiedereinschaltens sein Rotorlagesignal (Drehwinkelposition und Anzahl der Rotor-Vollumdrehungen als Information dafür welchem 360° -Zyklus die vorliegende Rotorwinkelposition zuzuordnen ist) abgespeichert behält. Durch die Kombination eines Rotorlagesensors mit Multi-Turn-Erkennung mit einem gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Positionssensor (insbesondere mit ASIL-D Integrität) zur Erfassung einer Referenzposition - beispielsweise der Mittenposition - wird ein konstruktiv einfaches und zuverlässiges Systems zur zuverlässigen Erfassung von Positionsdaten der Schubstange einer Lenkungsaktuatorik bereitgestellt.This object is achieved by a rear axle steering actuator for a motor vehicle with the features of claim 1 and by a method for determining a sufficiently safe and precise predetermined position (in particular with regard to ASIL D requirements). A rear axle steering actuator according to the invention comprises a housing, a rotary linear gear, a push rod arranged axially displaceably within the housing and drivable via the rotary linear gear with steering forks arranged at the axial ends of the push rod, as well as an electric motor for driving the rotary linear gear and a rotation angle sensor system for Detection of the rotary angle position of the rotor of the electric motor. The electric motor is operatively connected to a control unit for the purpose of data communication, the control unit or the electric motor or the rotation angle sensor being set up to detect the integer number of full rotations of the rotor of the electric motor. According to the invention, a position sensor for detecting a predetermined position of the push rod is provided. A target which is fixedly arranged on the push rod and can be detected by the position sensor is provided. The control unit is designed in such a way that if the information about the number of full rotations of the rotor is lost, a number of full rotations of the rotor assigned to this position can be determined based on the position of the push rod determined by the position sensor, so that with the already existing (since currently measured) Angle of rotation position of the angle of rotation sensors and the newly obtained information about the number of full rotations of the rotor, the actual exact position of the push rod can be determined. This has the advantage that the actual position, in particular the central position of the push rod, can be determined reliably and reproducibly with simple structural means. For this purpose, a rotor position sensor with multi-turn detection is used as the angle of rotation sensor, which also sends its rotor position signal (angle of rotation position and number of full rotations of the rotor as information for which 360 ° cycle the present rotor angle position is to be assigned) is stored. By combining a rotor position sensor with multi-turn detection with a position sensor proposed according to the invention (in particular with ASIL-D integrity) for detecting a reference position - for example the center position - a structurally simple and reliable system for the reliable detection of position data of the push rod is achieved Steering actuators provided.

Mit Vorteil ist der Positionssensor ortsfest im oder am Gehäuse angeordnet und derart eingerichtet, dass aufgrund der Erkennung eines elektrisch leitfähig ausgebildeten Targets ein Signalsprung generierbar ist. Für den Fall, dass die Rotorlageposition bei ausgeschalteter Zündung verändert worden ist und beim späteren Wiedereinschalten der Zündung das beim letzten Ausschalten der Zündung abgespeicherte Drehwinkelsignal nicht mehr mit dem beim erneuten Wiedereinschalten der Zündung gemessenen Drehwinkelsignal übereinstimmt, wird in Abhängigkeit von dem ausgelesenen Signalzustand des Positionssensors (der als Sensor ausgebildet ist, der zwischen zwei Signalzuständen H/L mit einem Signalsprung wechselt, sobald ein elektrisches Target erkannt wurde) die Schubstange nach links oder nach rechts verfahren, bis zu einem durch die Erfassung eines auf der Schubstange fest angeordneten Targets der Signalsprung von dem vorliegenden in einen anderen Signalzustand erfasst wird. Da der Schubstangenposition im Zeitpunkt des Signalsprungs eine vorbestimmte Anzahl an Rotor-Vollumdrehungen zugeordnet ist und diese fest abgespeichert in einem nicht-flüchtigen Speicher hinterlegt ist, kann anhand der aktuell durch die Drehwinkelsensorik erfassten Drehwinkelposition des Elektromotors und der im Signalsprung des Positionssensors bekannten Vollumdrehungsanzahl die hinreichend genaue Position der Schubstange neu ermittelt und ausgehend hiervon jede weitere Verstellung wieder korrekt detektiert werden.The position sensor is advantageously arranged in a stationary manner in or on the housing and is set up in such a way that a signal jump can be generated on the basis of the detection of an electrically conductive target. In the event that the rotor position has been changed when the ignition is switched off and when the ignition is switched on again later, the angle of rotation signal stored when the ignition was last switched off no longer corresponds to the angle of rotation signal measured when the ignition was switched on again, depending on the signal state read from the position sensor ( which is designed as a sensor that changes between two signal states H / L with a signal jump as soon as an electrical target has been detected) move the push rod to the left or right, up to a signal jump from the detection of a target fixed on the push rod the present is detected in a different signal state. Since the push rod position is assigned a predetermined number of full rotations of the rotor at the time of the signal jump and this is permanently stored in a non-volatile memory, the angle of rotation position of the electric motor currently detected by the angle of rotation sensors and the number of full rotations known in the signal jump of the position sensor can be used to sufficiently the exact position of the push rod is newly determined and, based on this, every further adjustment can be correctly detected again.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims. The features listed individually in the dependently formulated claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Positionssensor als Induktionssensor ausgebildet ist, wodurch die Störanfälligkeit des Systems gegenüber magnetischen Störeinflüssen, wie insbesondere in elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen vorherrschen, weiter verbessert ist.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the position sensor is designed as an induction sensor, which further improves the susceptibility of the system to magnetic interference, as is particularly prevalent in electrically driven motor vehicles.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung einer hinreichend genauen vorbestimmten Position, insbesondere der Mittenposition, der Schubstange eines Hinterachslenkungsaktuators einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst dabei folgende Verfahrensschritte:

Hochfahren des Hinterachslenkungsaktuators und Initialisieren der hinreichend genauen Position der Schubstange, wobei für den Fall, dass die Initialisierung der hinreichend genauen Position der Schubstange nicht möglich ist, der Signalzustand des Positionssensors ausgelesen wird und in Abhängigkeit von dem ausgelesenen Signalzustand des Positionssensors ein Positionsbereich entweder links der vorbestimmten Position oder rechts der vorbestimmten Position erkannt und zugeordnet wird. In Abhängigkeit von dem Ermittelten Positionsbereich der Schubstange (bzw. des auf der Schubstange fixierten Targets) wird die Schubstange nach links oder nach rechts verfahren bis zu einem durch die Erfassung des auf der Schubstange fest angeordneten Targets mittels des Positionssensors ein Signalsprung erzeugt und erfasst wird. Der Schubstangenposition im Zeitpunkt des Signalsprungs ist eine Anzahl an Rotor-Vollumdrehungen zugeordnet, welche bekannt und nicht-flüchtig abgespeichert ist, so dass anhand der aktuell durch die Drehwinkelsensorik erfassten Drehwinkelposition des Elektromotors und der im Zeitpunkt des Signalsprungs bekannten Anzahl an Rotor-Vollumdrehungen die hinreichend genaue Position der Schubstange neu ermittelt wird.

The object on which the present invention is based is also achieved by a method for determining a sufficiently precise predetermined position, in particular the central position, of the push rod of a rear axle steering actuator of a rear axle steering of a motor vehicle. The process includes the following process steps:

Raising the rear axle steering actuator and initializing the sufficiently precise position of the push rod, in the event that the initialization of the sufficiently precise position of the push rod is not possible, the signal state of the position sensor is read out and, depending on the signal state read out of the position sensor, a position range is either left of the predetermined position or to the right of the predetermined position is recognized and assigned. Depending on the determined position range of the push rod (or the target fixed on the push rod), the push rod is moved to the left or to the right until a signal jump is generated and recorded by the position sensor through the detection of the target fixedly arranged on the push rod. A number of full rotations of the rotor is assigned to the push rod position at the time of the signal jump, which is known and stored in non-volatile memory, so that the angle of rotation position of the electric motor currently detected by the angle of rotation sensors and the number of full rotations of the rotor known at the time of the signal jump are sufficient exact position of the push rod is determined again.

In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Durchführung folgender Verfahrensschritte vorgesehen werden:

Hochfahren des Hinterachslenkungsaktuators und Initialisieren der hinreichend genauen Position der Schubstange, wobei für den Fall, dass die Initialisierung der hinreichend genauen Position der Schubstange nicht möglich ist, die Drehwinkelsensorik ausgelesen wird, und für den Fall, dass die mittels der Drehwinkelsensorik ermittelte Rotorposition unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Toleranz der Rotorposition entspricht, die beim letzten Herunterfahren des Systems erkannt und abgespeichert wurde, mit den vorliegenden Systemwerten weitergearbeitet wird. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass auf eine Initialisierungsfahrt zum Positionssensor verzichtet werden kann und das System schneller wieder einsatzfähig ist.

In an alternative embodiment of the method according to the invention, the following method steps can be carried out:

Raising the rear axle steering actuator and initializing the sufficiently precise position of the push rod, with the rotation angle sensors being read out in the event that the sufficiently precise position of the push rod cannot be initialized, and in the event that the rotor position determined by means of the rotation angle sensors is taken into account corresponds to a predetermined tolerance of the rotor position, which was recognized and saved when the system was last shut down, and the system values are used to continue working. In this way, the effect can be achieved in particular that an initialization trip to the position sensor can be dispensed with and the system can be used again more quickly.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die vorbestimmte Position der Schubstange während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auf Plausibilität geprüft wird, wobei für den Fall, dass eine Nicht-Plausibilität festgestellt wird, geprüft wird, ob die Abweichung der vorbestimmten Position einer Abweichung verursacht durch einen Riemensprung über einen oder mehrere Zähne entspricht, und für den Fall, dass ein Riemensprung bestätigt wird, die Zuordnung der vorbestimmten Position der Schubstange zur Drehwinkelposition der Drehwinkelsensorik des Elektromotors angepasst wird. Hierfür wird während des laufenden Betriebs bei jeder Vorbeifahrt des Targets am Positionssensor (also bevorzugt bei jedem Durchlauf der Mittenposition) ein Abgleich zwischen der Position des Rotors des die Schubstange antreibenden Elektromotors und der durch den Positionssensor ermittelten Absolutposition durchgeführt. Im Falle eines erfolgten Riemensprungs, bei dem der durch den Elektromotor angetriebene Riemen um einen oder mehr Zähne auf dem Antriebsriemenrad versprungen ist, würde die auf Basis der Rotorlagesignals berechnete Mittenposition von der durch den Positionssensor messtechnisch ermittelten Mittenposition erheblich abweichen. Dann kann die berechnete Mittenposition auf Basis der messtechnisch ermittelten Position neu bestimmt (nachgelernt) und zur weiteren Verwendung abgespeichert werden.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the predetermined position of the push rod is checked for plausibility during operation of the motor vehicle, wherein, in the event that a non-plausibility is determined, it is checked whether the deviation of the predetermined position is a deviation caused by a belt jump over one or more teeth, and in the event that a belt jump is confirmed, the assignment of the predetermined position of the push rod is adapted to the angle of rotation position of the angle of rotation sensors of the electric motor. For this purpose, a comparison is made between the position of the rotor of the electric motor driving the push rod and the absolute position determined by the position sensor every time the target passes the position sensor during operation (i.e. preferably every time it passes through the center position). In the event of a belt jump, in which the belt driven by the electric motor has jumped by one or more teeth on the drive belt pulley, the center position calculated on the basis of the rotor position signal would deviate considerably from the center position determined by the position sensor. The calculated center position can then be re-determined (retrained) on the basis of the position determined by measurement and saved for further use.

Unter einem „Hochfahren“ des Hinterachslenkungsaktuators wird im Sinne der Erfindung im Wesentlichen das allgemein bekannte Hochfahren eines Computers verstanden, der nach dem Anschalten hochfährt und dann sein eigentliches Programm startet. Die Steuereinheit des Hinterachslenkungsaktuators wird beispielsweise durch das Einschalten der Zündung oder das Neu-Anklemmen der Bordnetzbatterie mit Strom versorgt und durchläuft dabei entsprechende Routinen.In the context of the invention, “starting up” the rear axle steering actuator is essentially understood to mean the generally known start-up of a computer, which starts up after being switched on and then starts its actual program. The control unit of the rear axle steering actuator is supplied with power, for example by switching on the ignition or reconnecting the on-board network battery, and runs through appropriate routines in the process.

Unter „Initialisierung“ wird im Sine der Erfindung bei vorliegender Anwendung verstanden, dass der Hinterachslenkungsaktuator vorab prüft, ob eine Schubstangenposition erkennbar vorliegt und ob diese Schubstangenposition tatsächlich mit der erforderlichen Sicherheit auch die korrekte Schubstangenposition ist oder nicht. Dabei wird aus den vorliegenden Daten der vorhandenen Sensoren die Schubstangenposition und deren Integrität erstmalig bestimmt.In the present application, “initialization” is understood to mean that the rear axle steering actuator checks in advance whether a push rod position is recognizable and whether this push rod position is actually the correct push rod position with the required degree of certainty or not. The push rod position and its integrity are determined for the first time from the available data from the existing sensors.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the invention is not intended to be restricted by the exemplary embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description and / or figures. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the size relationships shown are only schematic. The same reference symbols denote the same objects, so that explanations from other figures can be used as a supplement, if necessary.

Es zeigen:

1 einen Hinterachslenkungsaktuator gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung sowie ein Ausgangssignal eines Positionssensors des Hinterachslenkungsaktuators, und
2 ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung der Mittenposition einer Schubstange eines Hinterachslenkungsaktuators.

Show it:

1 a rear axle steering actuator according to the invention in a schematic representation and an output signal of a position sensor of the rear axle steering actuator, and
2 a flow chart for determining the center position of a push rod of a rear axle steering actuator.

Die 1 zeigt in der oberen Darstellung einen Hinterachslenkungsaktuator 1 gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung sowie in der unteren Darstellung ein Ausgangssignal eines Positionssensors 9 des Hinterachslenkungsaktuators 1, wenn dieser aufgrund der Erfassung eines Targets 90 sprunghaft von einem ersten Signalzustand (z.B. „1“ bzw. L=Low) in einen zweiten Signalzustand (z.B. „2“ bzw. H=High) wechselt. Der dargestellte Hinterachslenkungsaktuator 1 umfasst ein Gehäuse 2, ein Rotations-Lineargetriebe 3, eine innerhalb des Gehäuses 2 axial verschiebbar angeordnete und über das Rotations-Lineargetriebe 3 antreibbare Schubstange 4. Die Schubstange 4, welche beispielsweise zumindest abschnittsweise als Spindel ausgebildet ist und mit einer über einen Riementrieb angetriebenen und auf der Spindel angeordneten Gewindemutter zusammenwirkt, weist an ihren axialen Enden angeordnete Lenkungsgabeln 5 auf. Ferner umfasst der Hinterachslenkungsaktuator 1 einen Elektromotor 6 zum Antrieb des Rotations-Lineargetriebes 3 und eine Drehwinkelsensorik 7 zur Erfassung der Drehwinkelposition des Rotors des Elektromotors 6. Dabei ist der Elektromotor 6 mit einer Steuereinheit 8 zum Zwecke des elektronischen Datenaustauschs wirkverbunden. Die Steuereinheit 8, die ein Bestandteil des Elektromotors 6 sein kann, ist eingerichtet die ganzzahlige Anzahl von Rotor-Vollumdrehungen des Elektromotors 6 zu erfassen. Ferner ist ein Positionssensor 9 vorhanden, der zur Erfassung einer vorbestimmten Position der Schubstange 4 ausgebildet ist. Dafür ist ein ortsfest auf der Schubstange 4 angeordnetes elektrisch leitfähig ausgebildetes Target 90 vorgesehen, welches durch den Positionssensor 9 erfassbar ist. Die Steuereinheit 8 ist derart ausgebildet, dass anhand der durch den Positionssensor 9 ermittelten Position der Schubstange 4 eine dieser Position zugeordnete Rotor-Vollumdrehungsanzahl ermittelbar ist. Hierfür wird die der vorbestimmten Mittenposition zugeordnete Anzahl an Rotorvollumdrehungen (z.B. null Vollumdrehungen in der vorbestimmten Mittenposition), die bei einer Kalibrierung des Systems angelernt und abgespeichert wurde, aus dem Speicher ausgelesen, so dass mit der aktuell vorliegenden und durch den Rotorlagesensor ausgegebenen Drehwinkelposition und der Anzahl der ausgelesenen Rotor-Vollumdrehungen die tatsächliche genaue Position der Schubstange 4 ermittelbar ist. Der Positionssensor 9 ist ortsfest im oder am Gehäuse 2 angeordnet und derart eingerichtet, dass aufgrund der Erkennung eines elektrisch leitfähig ausgebildeten Targets 90 ein Signalsprung generierbar ist. Dieser Signalsprung ist beispielhaft in der unteren Darstellung gezeigt.the 1 shows a rear axle steering actuator in the upper representation 1 According to the invention in a schematic representation and in the lower representation, an output signal of a position sensor 9 of the rear axle steering actuator 1 if this is due to the detection of a target 90 changes abruptly from a first signal state (eg "1" or L = low) to a second signal state (eg "2" or H = high). The rear axle steering actuator shown 1 includes a housing 2 , a rotary linear transmission 3 , one inside the case 2 axially displaceable and arranged via the rotary linear gear 3 drivable push rod 4th . The push rod 4th which is designed, for example, at least in sections as a spindle and interacts with a threaded nut driven via a belt drive and arranged on the spindle, has steering forks arranged at its axial ends 5 on. The rear axle steering actuator also includes 1 an electric motor 6th to drive the rotary linear gear 3 and a rotation angle sensor system 7th for detecting the angle of rotation position of the rotor of the electric motor 6th . Here is the electric motor 6th with a control unit 8th for the purpose of electronic data exchange. The control unit 8th that are part of the electric motor 6th can be, the integral number of full rotations of the rotor of the electric motor is set up 6th capture. There is also a position sensor 9 present, which is used to detect a predetermined position of the push rod 4th is trained. There is one stationary on the push rod for this 4th arranged electrically conductive target 90 provided by the position sensor 9 is detectable. The control unit 8th is designed such that on the basis of the position sensor 9 determined position of the push rod 4th a number of full rotations of the rotor assigned to this position can be determined. For this purpose, the number of full rotations of the rotor assigned to the predetermined central position (e.g. zero full rotations in the predetermined central position), which was learned and stored during calibration of the system, is read out of the memory, so that with the currently available angle of rotation position output by the rotor position sensor and the Number of full rotations of the rotor read out the actual exact position of the push rod 4th can be determined. The position sensor 9 is stationary in or on the housing 2 arranged and set up in such a way that due to the detection of an electrically conductive target 90 a signal jump can be generated. This signal jump is shown as an example in the illustration below.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung der Mittenposition einer Schubstange 4 eines Hinterachslenkungsaktuators 1 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Im dargestellten Beispiel wird der Prozess gestartet durch das Erkennen des Signals „Zündung eingeschaltet“. Daraufhin erfolgt die Initialisierung der Spindel- bzw. Schubstangenposition. Ist die Initialisierung möglich, da alle Daten plausibel vorliegen, wird mit den aktuellen Systemdaten gearbeitet. Für den Fall, dass die Initialisierung der hinreichend genauen Position der Spindel- bzw. Schubstange 4 nicht möglich ist, wird der Signalzustand des Positionssensors 9 ausgelesen, und in Abhängigkeit von dem ausgelesenen Signalzustand des Positionssensors 9 die Spindel- bzw. die mit der Spindel gekoppelte Schubstange 4 nach links oder nach rechts verfahren, bis zu einem durch die Erfassung eines auf der Schubstange 4 fest angeordneten Targets 90 ein Signalsprung erzeugt und erfasst wird. Damit ist die Mittenposition der Schubstange 4 messtechnisch ermittelt. Mit der Information der Schubstangenposition im Zeitpunkt des Signalsprungs ist auch die Anzahl der dieser Position zugeordneten Rotor-Vollumdrehungen bekannt, so dass anhand der durch die Drehwinkelsensorik 7 aktuell erfassten Drehwinkelposition des Elektromotors 6 und der Information über den vorliegenden 360° Grad Winkelzyklus anhand der Anzahl der Rotor-Vollumdrehungen kann nunmehr die genaue Position der Schubstange 4 ermittelt und als neue Mittenposition im System hinterlegt werden. 2 shows a flow chart for determining the center position of a push rod 4th a rear axle steering actuator 1 according to the method according to the invention. In the example shown, the process is started when the "ignition switched on" signal is recognized. The spindle or push rod position is then initialized. If initialization is possible because all data is plausible, the current system data is used. In the event that the initialization of the sufficiently precise position of the spindle or push rod 4th is not possible, the signal state of the position sensor 9 read out, and depending on the read signal state of the position sensor 9 the spindle or the push rod coupled to the spindle 4th Move to the left or right until you get one by detecting one on the push rod 4th fixed targets 90 a signal jump is generated and recorded. This is the middle position of the push rod 4th determined by measurement. With the information about the push rod position at the time of the signal jump, the number of full rotations of the rotor assigned to this position is also known, so that the rotation angle sensors 7th currently detected angle of rotation position of the electric motor 6th and the information about the current 360 ° angle cycle based on the number of full rotations of the rotor can now determine the exact position of the push rod 4th determined and stored as a new center position in the system.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not restricted to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but rather as explanatory. The following patent claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define “first” and “second” features, this designation serves to distinguish between two similar features without defining an order of precedence.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: HinterachslenkungsaktuatorRear axle steering actuator
22: Gehäusecasing
33: Rotations-LineargetriebeRotary linear gear
44th: SchubstangePush rod
55: LenkungsgabelnSteering forks
66th: ElektromotorElectric motor
77th: DrehwinkelsensorikRotation angle sensors
88th: SteuereinheitControl unit
99: PositionssensorPosition sensor
9090: TargetTarget

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102008032046 A1 [0002]

Claims

Rear axle steering actuator (1) for a motor vehicle, comprising - a housing (2), - a rotary linear gear (3), - a push rod (4) which is arranged axially displaceably within the housing (2) and can be driven via the rotary linear gear (3) with steering forks (5) arranged at the axial ends of the push rod (4), as well as - an electric motor (6) for driving the rotary linear gear (3) and - a rotary angle sensor (7) for detecting the rotary angle position of the rotor of the electric motor (6) , the electric motor (6) being operatively connected to a control unit (8), the control unit (8) or the electric motor (6) or the rotation angle sensor system (7) being set up to detect the integer number of full rotations of the rotor of the electric motor (6) , characterized by a position sensor (9) for detecting a predetermined position of the push rod (4) in such a way that a target (90) arranged stationary on the push rod (4) can be detected by the position sensor (9) and the control unit (8) is designed in such a way that if the information about the number of full rotations of the rotor is lost, a number of full rotations of the rotor assigned to this position can be determined based on the position of the push rod (4) determined by the position sensor (9), so that with the existing angle of rotation position of the angle of rotation sensor system (7) and the newly obtained information about the number of full rotations of the rotor, the actual exact position of the push rod (4) can be determined.

Rear axle steering actuator (1) Claim 1 , characterized in that the position sensor (9) is arranged stationary in or on the housing (2) and is set up in such a way that a signal jump can be generated on the basis of the detection of an electrically conductive target (90).

Rear axle steering actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the position sensor (9) is designed as an induction sensor.

Rear axle steering actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the position sensor (9) is arranged such that the center position of the rear axle steering actuator (1) is set when the target (90) is detected.

Method for determining a sufficiently precise predetermined position, in particular the central position, of the push rod (4) of a rear axle steering actuator (1) of a rear axle steering of a motor vehicle according to one of the preceding claims, comprising the following method steps: - raising the rear axle steering actuator (1), - Initialize the sufficiently precise position of the push rod (4), with - In the event that the initialization of the sufficiently precise position of the push rod (4) is not possible, the signal state of the position sensor (9) is read out, and - depending on the read-out signal state of the position sensor (9), moving the push rod (4) to the left or right until a signal jump is generated and detected by the detection of a target (90) fixed on the push rod (4), where a number of full rotations of the rotor is assigned to the push rod position at the time of the signal jump, - Determining the angle of rotation position of the electric motor (6) currently detected by the angle of rotation sensor system (7), and - Determination of the sufficiently precise position of the push rod (4) from the number of full rotations of the rotor assigned to the present push rod position and the present angle of rotation position.

Method for determining a sufficiently precise predetermined position, in particular the central position, of the push rod (4) of a rear axle steering actuator (1) of a rear axle steering of a motor vehicle according to one of the preceding claims, comprising the following method steps: - raising the rear axle steering actuator (1), - Initialize the sufficiently precise position of the push rod (4), with - In the event that the initialization of the sufficiently precise position of the push rod (4) is not possible, the rotation angle sensor system (7) is read out, and - In the event that the rotor position determined by means of the rotation angle sensor system (7), taking into account a predetermined tolerance, corresponds to the rotor position that was recognized and saved when the system was last shut down, confirm these values and initialize the position of the push rod (4) with the confirmed Values.

Method according to one of the preceding Claims 5 - 6th , characterized in that the predetermined position of the push rod (4) is checked for plausibility during the operation of the motor vehicle, wherein in the event that a non-plausibility is determined, it is checked whether the deviation of the predetermined position is caused by a deviation Belt jump corresponds to one or more teeth, and in the event that a belt jump is confirmed, the assignment of the predetermined position of the push rod (4) to Rotation angle position of the rotation angle sensors (7) of the electric motor is adjusted.