DE19822595A1

DE19822595A1 - Control system for power steering

Info

Publication number: DE19822595A1
Application number: DE1998122595
Authority: DE
Inventors: Klaus-Juergen Bluhm; Eckhart Kern
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 1999-11-25

Abstract

The system includes a device by which the transmission ratio of the coupling (1) can be set, a drive unit and a control unit. The steering torque is measured and this measurement is the basis for the control unit to create auxiliary torque. The control unit compares the auxiliary torque with the created drive torque and if there is a difference, sends a signal to the coupling to create a different transmission torque.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Lenkhilfssystemen für ein Fahrzeug mit wenigstens einer lenkbaren Achse, bestehend aus einer Antriebseinheit, einer Kupplung und einer Steuereinheit, bei dem das Lenkmoment erfaßt und mittels der Steuereinheit ein Hilfsmoment zur Unterstützung der Lenkbewegung errechnet und über die Antriebseinheit in die Lenkung überlagert eingeleitet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for controlling power steering systems for a vehicle with at least one steerable axle, consisting of a Drive unit, a clutch and a control unit, in which the Steering torque detected and an auxiliary torque by means of the control unit Support of the steering movement is calculated and via the drive unit in the Steering is initiated superimposed. The invention further relates to a Device for performing the method.

Derartige Verfahren werden zur Steuerung von Lenkhilfssystemen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, seit Jahren in vielen verschiedenen Ausführungsformen angewandt. Von den hierbei benutzten Lenkhilfssystemen werden im folgenden die in der Praxis heute zumeist zur Anwendung kommenden Bauarten mit elektromechanischer Antriebseinheit näher erläutert. Die Funktionsweise ist bei den meisten Lenkhilfssystemen ähnlich. Zunächst wird das Lenkmoment oder auch der Lenkwinkel in der Lenksäule, verursacht durch die vom Fahrer eingeleitete Lenkbewegung, von einem Sensor erfaßt und als Signal an die Steuereinheit weitergeleitet. Dieses gemessene Lenkmoment wird mit dem Sollwert des Lenkmoments abgeglichen. Weiterhin erfaßt die Steuereinheit Betriebsdaten, wie beispielsweise die Geschwindigkeit und die Temperatur. Aus den verschiedenen Eingangsdaten errechnet die Steuereinheit ein Signal für eine nachfolgende, einen Motor und einen Regelkreis umfassende Antriebseinheit, welche ein Antriebsmoment zur Verfügung stellt. Ein gemessenes Hilfsmoment wird der Steuereinheit als Signal unter Einbeziehung möglicher Störeinflüsse zugeführt. Das Hilfsmoment entspricht in seinem Verlauf der Absicht, einerseits die Lenkkräfte für den Fahrer zu begrenzen, andererseits aber auch kein zu leichtgängiges Lenkgefühl zu vermitteln.Such methods are used to control power steering systems, especially for motor vehicles, in many different years Embodiments applied. Of the power steering systems used here are mostly used in practice today upcoming types with electromechanical drive unit explained in more detail. The mode of operation is similar for most power steering systems. First the steering torque or the steering angle in the steering column is caused by the steering movement initiated by the driver, detected by a sensor and forwarded as a signal to the control unit. This measured Steering torque is compared with the target value of the steering torque. Farther the control unit acquires operating data such as the speed and the temperature. The is calculated from the various input data Control unit a signal for a subsequent, an engine and a Control circuit comprehensive drive unit, which a drive torque for Provides. A measured auxiliary torque is the control unit as Signal supplied including possible interference. The auxiliary moment corresponds in its course to the intention, on the one hand, the steering forces for the To limit drivers, but not too easy To convey steering feeling.

Die Größe des Hilfsmomentes und sein Verlauf sind grundsätzlich an individuelle Anforderungen und Komfortansprüche anpaßbar. Das Antriebsmoment ist das von der Antriebseinheit des Lenkhilfssystems direkt oder im Falle des elektro-hydraulischen Lenkhilfssystems indirekt an die Lenkung zur Verfügung gestellte Hilfsmoment, welches entweder gemessen oder über ein oder mehrere Betriebsdaten und Kenndaten des Gesamtsystems ermittelt wird. Das Antriebsmoment wird heute zumeist elektrisch oder elektro hydraulisch erzeugt.The size of the auxiliary torque and its course are basically on customizable requirements and comfort requirements. The The drive torque is that from the drive unit of the power steering system or indirectly in the case of the electro-hydraulic power steering system Steering provided auxiliary torque, which is either measured or via one or more operating data and characteristics of the overall system is determined. The drive torque today is mostly electric or electric generated hydraulically.

Bei Antriebseinheiten nach dem elektro-hydraulischen Prinzip sorgt eine von einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe für die notwendige Energie, welche über ein Lenkventil einen hydraulischen Stellzylinder ansteuert, der das Hilfsmoment in die Lenkung einleitet. Nachteilig bei dem elektro-hydraulischen Prinzip wirken sich vor allem der erhebliche Aufwand beim Einbau, die damit verbundenen Kosten, der hohe Platzbedarf und das verhältnismäßig hohe Gewicht aus. For drive units based on the electro-hydraulic principle, one of an internal combustion engine or an electric motor Hydraulic pump for the necessary energy, which via a steering valve hydraulic actuating cylinder that drives the auxiliary torque into the steering initiates. Above all, the electro-hydraulic principle has a disadvantage the considerable effort during installation, the associated costs, the high Space requirements and the relatively high weight.

Bei Lenkhilfssystemen, die mit einer elektrischen Antriebseinheit arbeiten, wird das Hilfsmoment meist über ein Untersetzungsgetriebe direkt in die Lenkung eingeleitet. In einigen Fällen wird zusätzlich eine sogenannte Sicherheitskupplung eingesetzt, die jedoch im Betrieb immer eine feste Kopplung sicherstellt. Die Bewegung der elektrischen Antriebseinheit ist direkt der durch den Fahrer eingeleiteten Bewegung überlagert.In power steering systems that work with an electric drive unit the auxiliary torque usually directly into the steering via a reduction gear initiated. In some cases, a so-called Safety clutch used, but always a fixed one during operation Ensures coupling. The movement of the electric drive unit is direct superimposed on the movement initiated by the driver.

Nachteilig bei dieser starren Anbindung der Antriebseinheit wirkt sich aus, daß insbesondere bei langsamen Lenkbewegungen jede ungleichförmige Bewegung der Antriebseinheit, insbesondere verursacht durch die Kommutierung/Rastung des Elektromotors, auf die Lenkung übertragen wird. Für den Bediener ist dies während der Lenkbewegung als schrittweise rastende und freikommende Bewegung spürbar, welche als störend empfunden wird. Abhilfe kann nur mit aufwendigen und kostenintensiven Maßnahmen, wie beispielsweise Nutschrägungen, Erhöhung der Polzahl des Antriebsmotors etc., geschaffen werden.A disadvantage of this rigid connection of the drive unit is that any irregular, especially with slow steering movements Movement of the drive unit, in particular caused by the Commutation / detent of the electric motor to which the steering is transmitted. For the operator, this is a gradual detent during the steering movement and free movement noticeable, which is perceived as disturbing. The only remedy is with complex and costly measures such as for example slot bevels, increasing the number of poles of the drive motor etc., be created.

Weiterhin nachteilig wirkt sich bei einer starren Ankopplung eines Elektroantriebs die Trägheit der bewegten Massen - vor allem der Getriebeteile und des Motors - aus, wodurch es zu sogenannten Überschwingern kommen kann. Diese treten insbesondere nach einer sehr schnellen und dann plötzlich abgebremsten Lenkbewegung oder bei abruptem Richtungswechsel auf, wodurch der Bediener auch dann noch ein in Richtung der Lenkbewegung wirkendes Hilfsmoment wahrnimmt, wenn er die Lenkbewegung bereits gestoppt hat. Dieser Effekt tritt unerwartet auf und wird als äußerst störend empfunden. Bedingt durch die starre Anbindung der Antriebseinheit muß der Elektromotor den Lenkanforderungen des Bedieners exakt folgen. Die dafür notwendigen Funktionsalgorithmen sind aufwendig in der Applikation und stellen häufig lediglich einen mäßigen Kompromiß dar. A further disadvantage is a rigid coupling The inertia of the moving masses - especially the gear parts and the engine - off, which leads to so-called overshoots can. These occur especially after a very fast and then suddenly braked steering movement or in the event of an abrupt change of direction, causing the operator to move in the direction of the steering movement acts as an auxiliary torque if it already has the steering movement has stopped. This effect occurs unexpectedly and is considered extremely annoying felt. Due to the rigid connection of the drive unit, the Electric motor precisely follow the operator's steering requirements. The one for that necessary functional algorithms are complex to use and are often only a moderate compromise.

Ebenso nachteilig wirkt sich das Verhalten der starren Ankopplung des elektrischen Lenkhilfssystems für kleine Lenkausschläge aus dem Bereich der Mittellage der Lenkung aus. Gewöhnlich bewirkt das Rückstellmoment der Lenkung die selbständige Rückkehr der Lenkung in die Mittellage, sobald vom Bediener keine Lenkkräfte mehr aufgebracht werden. Damit ist der Geradeauslauf des Fahrzeugs sichergestellt. Bei den bekannten elektrischen Lenkhilfssystemen reichen häufig die Rückstellmomente nicht aus, um das zusätzliche Reibmoment der elektrischen Antriebseinheit in jeder Betriebssituation zu überwinden und für eine zuverlässige Rückstellung in die Mittellage zu sorgen. Der Bediener muß die Lenkung daher selbst aktiv in die Mittellage zurückführen. Diese Tatsache wirkt sich besonders deshalb unbefriedigend aus, da der Bediener im allgemeinen davon ausgeht, daß die Lenkung selbständig in die Mittellage zurückkehrt.The behavior of the rigid coupling of the electric power steering system for small steering swings in the field of Center position of the steering. Usually the restoring moment causes the Steering the independent return of the steering to the central position as soon as from Operator no more steering forces are applied. So that's the Straight running of the vehicle ensured. In the known electrical Power steering systems often do not have enough restoring torques to do that additional friction torque of the electric drive unit in each To overcome operating situation and for a reliable reset in the To worry about middle position. The operator must therefore actively in the steering itself Return middle position. This fact is particularly important unsatisfactory, since the operator generally assumes that the Steering returns to the center position independently.

Zusätzlicher Aufwand entsteht durch eine aus Sicherheitsgründen erforderliche Trenneinrichtung, beispielsweise eine Magnetkupplung, welche die Antriebseinheit im Störfall von der Lenkung entkoppelt. Hierzu ermittelt die Steuereinheit die Betriebsdaten und gibt insbesondere dann den Befehl zum Trennen, wenn eine Fehlfunktion der Antriebseinheit erkannt wird. Diese Trenneinrichtung verursacht weitere Kosten und zusätzlichen Aufwand bei der Montage.Additional effort is incurred due to a need for security reasons Separating device, for example a magnetic coupling, which the Drive unit decoupled from the steering in the event of a fault. To do this, the Control unit the operating data and in particular then gives the command to Disconnect if a malfunction of the drive unit is detected. This Separation device causes additional costs and additional effort in the Assembly.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung von Lenkhilfssystemen zu schaffen, bei dem mittels einer Steuereinheit das Lenkmoment erfaßt und ein Hilfsmoment zur Unterstützung der Lenkbewegung in die Lenkung eingeleitet wird, welches jederzeit ein optimales Übertragungsverhalten gewährleistet und auch unter erschwerten Bedingungen zuverlässig auf die Lenkanforderungen des Bedieners reagiert. Gleichzeitig soll durch das Verfahren das Lenkhilfssystem wirtschaftlich in der Herstellung und der erforderliche Einbauraum gering sein. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.The invention is based on the problem of a method for controlling To create power steering systems in which by means of a control unit Steering torque recorded and an auxiliary torque to support the steering movement is initiated into the steering, which is an optimal one at all times Transmission behavior guaranteed and even under difficult conditions responds reliably to the steering requirements of the operator. At the same time through the process, the power steering system economical to manufacture and the installation space required is small. Furthermore, a device for Implementation of the procedure to be created.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung ein einstellbares Übertragungsmoment aufweist und die Steuereinheit das Hilfsmoment mit dem erzeugten Antriebsmoment vergleicht und im Falle einer Differenz ein Signal an die Kupplung zum Erzeugen eines geänderten Übertragungsmomentes abgibt.The first problem is solved according to the invention in that the Coupling has an adjustable transmission torque and the Control unit compares the auxiliary torque with the generated drive torque and in the event of a difference, a signal to the clutch to generate a changes the transmission torque.

Durch diese erfindungsgemäße Verfahrensweise können unkomfortable Momenteinkopplungen durch kurzzeitige Veränderung des Übertragungsmoment mittels eines in der Steuereinheit abgelegten Funktionsalgorithmus vermieden werden. Die Lenkung bleibt von unerwünschten Einflüssen des Lenkhilfssystems unberührt. Dabei kann insbesondere ein Überschwingen des Lenkhilfssystems beim Lenken vermieden werden. Das Lenkhilfssystem ist dabei derart ausgeführt, daß selbst bei Drehzahldifferenzen zwischen An- und Abtriebsseite ein weitgehend gleichbleibendes Moment übertragen werden kann, so daß die Lenkanforderung des Bedieners jederzeit optimal unterstützt werden kann.This procedure according to the invention can be uncomfortable Torque coupling through brief changes in the Transmission torque by means of a stored in the control unit Functional algorithm can be avoided. The steering remains off unwanted influences of the power steering system unaffected. It can in particular an overshoot of the power steering system when steering be avoided. The power steering system is designed such that itself with speed differences between the input and output side a largely constant moment can be transmitted so that the The operator's steering request can be optimally supported at all times.

Die Voraussetzung für eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist geschaffen, wenn die Steuereinheit bei Lenkmomenten unterhalb eines Grundmoments die Antriebseinheit mittels der Kupplung weitgehend von der Lenkung trennt.The prerequisite for a particularly advantageous development of the invention is created when the control unit at steering torques below one Basic torque the drive unit largely by means of the clutch Steering separates.

Dadurch wird dem Fahrer eine als "Fahrbahnkontakt" bezeichnete, fühlbare Rückmeldung der Lenkung beziehungsweise der Fahrbahnbeschaffenheit ermöglicht. Die geringen, aber noch deutlich spürbaren Lenkkräfte gestatten dem Bediener einen besonders angenehmen, direkten Kontakt zur Fahrbahn. This gives the driver a tactile feeling known as "roadway contact" Feedback of the steering or the condition of the road enables. The low, but still clearly noticeable steering forces allow the operator has a particularly pleasant, direct contact with the road.

Die über dieses Grundmoment herausgehenden Lenkmomente werden vom Hilfsmoment übernommen, so daß die für den Bediener wahrnehmbaren Lenkmomente in einem für ihn komfortablen Bereich bleiben.The steering torques going beyond this basic torque are from Auxiliary moment taken over, so that the perceivable for the operator Steering torques remain in a comfortable range for him.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Steuereinheit einen lediglich geringen Lenkausschlag aus dem Bereich der Ruhelage der Lenkung heraus erkennt und die Antriebseinheit mittels der Kupplung weitgehend von der Lenkung getrennt wird.Another advantage arises when the control unit has only a small one Detects steering deflection from the area of the steering's rest position and the drive unit by means of the clutch largely from the steering is separated.

Das einstellbare Übertragungsmoment ermöglicht eine weitgehende Abkopplung der Systemreibung der elektrischen Antriebseinheit. Dadurch kehrt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Lenkung zuverlässig in die Mittellage zurück. Spezielle Konstruktionen mit erhöhtem Rückstellmoment sind nicht erforderlich.The adjustable transmission torque enables extensive Decoupling the system friction of the electric drive unit. This returns in the method according to the invention, the steering reliably in the Middle position back. Special constructions with increased restoring torque are not mandatory.

Mittels der steuerbaren Kupplung ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in besonders vorteilhafter Weise möglich, Rückwirkungen durch unerwünschte Trägheitsreaktionen der Antriebseinheit, insbesondere bei heftigen Lenkaktionen des Bedieners, auszuschließen. Dies betrifft vor allem die sogenannten Überschwinger bei denen die bewegten Massen des Lenkhilfssystems nicht schnell genug gestoppt werden können. In diesem Fall trennt die Kupplung das Lenkhilfssystem von der Lenkung.By means of the controllable clutch, it is in the method according to the invention possible in a particularly advantageous manner, effects by undesirable Inertia reactions of the drive unit, especially when violent Steering actions of the operator to be excluded. This affects above all so-called overshoots where the moving masses of the Can not be stopped quickly enough. In this case the clutch separates the power steering system from the steering.

Eine entsprechende Weiterbildung der Erfindung ist gegeben, wenn die Steuereinheit die Verzögerungen des Zeitverhaltens des Lenkhilfssystems erkennt und systembedingte Eigenschaften der Antriebseinheit kennt und zur Verbesserung der Lenkcharakteristik an der Kupplung eine große Drehzahldifferenz bewirkt, so daß kurzzeitig lediglich ein geringes oder kein Moment übertragen wird. A corresponding development of the invention is given if the Control unit the delays in the timing behavior of the power steering system recognizes and knows system-related properties of the drive unit and for Great improvement in steering characteristics on the clutch Speed difference causes, so that for a short time only little or no Moment is transmitted.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist durch die Möglichkeit gegeben, die antriebsseitige Drehzahl an der Kupplung in einem für die jeweilige Antriebseinheit günstigen Bereich zu betreiben.Another significant advantage is given by the ability to drive speed on the clutch in one for the respective Drive unit to operate favorable range.

Ein solches Verhalten läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß die Steuereinheit die Drehzahl der Antriebseinheit erfaßt und mit den Kenndaten der Antriebseinheit vergleicht und mittels der Drehzahldifferenz der Kupplung dafür sorgt, daß ein unterer Grenzwert der Drehzahl der Antriebseinheit nicht unterschritten wird.Such behavior can be achieved according to the invention in that the Control unit detects the speed of the drive unit and with the characteristic data compares the drive unit and the speed difference of the clutch ensures that a lower limit of the speed of the drive unit is not is undercut.

Dadurch wird abtriebsseitig die geforderte niedrige Drehzahl bei gleichzeitig hohem Hilfsmoment ermöglicht. Auf diese Weise kann insbesondere bei elektrischen Antriebseinheiten auch dann komfortabel und sicher das erforderlich Hilfsmoment eingeleitet werden, wenn die erforderliche Drehzahl gleichzeitig gering ist. Dies ist in der Praxis beispielsweise dann der Fall, wenn die Bodenbeschaffenheit der Lenkbewegung einen besonders großen Widerstand entgegensetzt und gleichzeitig sehr langsam gelenkt wird.As a result, the required low speed is achieved at the same time as the output high auxiliary torque. In this way, in particular electric drive units even then comfortably and safely required auxiliary torque to be initiated when the required speed is low at the same time. In practice, this is the case, for example, if the ground quality of the steering movement is particularly large Opposing resistance and at the same time being steered very slowly.

Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch die Verwendung der steuerbaren Kupplung als Sicherheitselement gegeben. Auf ein zusätzliches Sicherheitselement kann daher verzichtet werden, wenn die Steuereinheit eine Funktionsstörung dem Lenkhilfssystems erkennt und an der Kupplung eine große Drehzahldifferenz bewirkt, so daß lediglich ein geringes oder kein Moment übertragen wird. Hierzu ermittelt die Steuereinheit ein oder mehrere Betriebsdaten des Lenkhilfssystems, beispielsweise die Stromaufnahme des Motors, und vergleicht die ermittelten Daten mit den Kenndaten. Bei wesentlicher Abweichung der gemessenen Daten trennt die Steuereinheit mittels der Kupplung die Antriebseinheit von der Lenkung. Another important advantage of the method according to the invention is that Given the use of the controllable coupling as a safety element. On an additional security element can therefore be dispensed with if the Control unit detects a malfunction in the power steering system and on the Coupling causes a large speed difference, so that only a small one or no moment is transmitted. For this purpose, the control unit determines or several operating data of the power steering system, for example the Current consumption of the motor, and compares the determined data with the Characteristics. If there is a significant deviation in the measured data, the Control unit by means of the clutch the drive unit from the steering.

Das zweitgenannte Problem, die Schaffung einer zur Übertragung des Antriebsmoments auf die Lenkung ausgelegten Kupplung zur Durchführung des Verfahrens, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung ein Mittel zum Einstellen ihres Übertragungsverhaltens aufweist.The second problem, creating one to transfer the Drive torque on the steering designed clutch for implementation the method is achieved in that the clutch is a Has means for adjusting their transmission behavior.

Dadurch ist es möglich, auf der Antriebsseite der Kupplung eine für die Antriebseinheit und den Komfort optimale Drehzahl einzustellen und abtriebsseitig die geforderte Drehzahl abzugeben.This makes it possible for one on the drive side of the clutch Drive unit and the comfort to set optimal speed and deliver the required speed on the output side.

Der Kupplung kommt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen einerseits die Aufgabe zu, die Kraftübertragung zwischen der Antriebs- und der Abtriebsseite derart zu unterbrechen, daß nur ein sehr geringes oder überhaupt kein Moment übertragen wird, andererseits soll auch das Maximalmoment zuverlässig übertragen werden und zusätzlich bei nahezu unveränderter Momentübertragung die Drehzahl variabel gehalten werden.The coupling comes essentially in the method according to the invention on the one hand the task of transferring power between the drive and the Interrupt output side so that only a very slight or at all no torque is transmitted, on the other hand, the maximum torque should also be transmitted reliably and also with almost unchanged Torque transmission the speed can be kept variable.

Eine besonders praxisnahe Ausführung, die außerdem den Vorteil bietet, daß sie von der Steuereinheit direkt gesteuert werden kann, ist gegeben, wenn die Kupplung eine Fluid-Kupplung mit steuerbarem Fluid ist. Dabei bewirkt ein von der Steuereinheit erzeugtes Signal eine Veränderung der mechanischen Übertragungseigenschaften der Viskosität des Fluids, welches sich im wesentlichen zwischen den Kraftübertragungsflächen der An- und Abtriebsseite befindet. Das Fluid kann daher im Rahmen sehr geringer Viskosität, d. h. dünnflüssiger Konsistenz, bis hin zu sehr hoher Viskosität, d. h. das Fluid ist praktisch ein Feststoff, beliebige Zwischenstufen annehmen. In der Folge dreht die beispielsweise als Trommel ausgeführte Kraftübertragungsfläche der Antriebseinheit nahezu widerstandslos in dem Fluid und überträgt dabei nur geringe Momente, im anderen Fall verbindet das erstarrte Fluid die in diesem Beispiel als äußere Trommel ausgeführte Kraftübertragungsfläche des Abtriebs mit der antriebsseitigen nahezu ohne Drehzahldifferenz. A particularly practical version, which also offers the advantage that it can be controlled directly from the control unit is given if the Coupling is a fluid coupling with controllable fluid. A of the control unit generated signal a change in mechanical Transfer properties of the viscosity of the fluid, which is in the essentially between the power transmission surfaces of the input and output side located. The fluid can therefore be used within a very low viscosity, i.e. H. low viscosity consistency up to very high viscosity, d. H. the fluid is practically a solid, accept any intermediate stages. As a result, turns the power transmission surface of the drum, for example Drive unit almost without resistance in the fluid and only transmits low moments, in the other case the solidified fluid connects them in this Example of an output drum designed as an outer drum with almost no speed difference on the drive side.

Für die Anwendung der erfindungsgemäßen Kupplung ist anzustreben, daß diese mit wenigen Bauteilen auskommt, eine geringe Baugröße aufweist und wirtschaftlich in der Herstellung ist. Diese Bedingungen sind erfüllt, wenn die Kupplung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als Kraftübertragungsmedium ein in seinen rheologischen Eigenschaften beeinflußbares Fluid enthält.For the application of the clutch according to the invention, the aim should be that it manages with few components, has a small size and is economical to manufacture. These conditions are met if the Coupling according to a development of the invention as Power transmission medium in its rheological properties contains influenceable fluid.

Weiterhin wird angestrebt, daß die Steuerung des rheologischen Fluids ohne weitere mechanische Bauteile auskommt und direkt und ohne großen Bauteilaufwand von der Steuereinheit ausgeführt werden kann. Dabei sollen die Eigenschaften des Fluids innerhalb kürzester Zeit von der Steuereinheit veränderbar und die mechanischen Eigenschaften dem Verwendungszweck optimal anpassbar sein. Dies wird optimal erreicht, wenn die Fluid-Kupplung ein magnetorheologisches Fluid enthält. Bei dieser Ausführungsform werden die Eigenschaften des Fluids mittels eines durch eine Spule erzeugten Magnetfeldes gesteuert. Diese Ausführung bietet weiterhin den Vorteil, daß die Übertragung berührungslos ausgeführt werden kann, das Fluid kann abgeschlossen im Inneren der Kupplung verbleiben, während das Kupplungsgehäuse drehfest eingebaut werden kann. Die Kupplung ist daher besonders robust und wartungsfrei und kann auch bei bestehenden Anlagen nachgerüstet werden.It is also sought that the control of the rheological fluid without other mechanical components and directly and without large Component expense can be carried out by the control unit. In doing so the properties of the fluid within a very short time from the control unit changeable and the mechanical properties the intended use be optimally customizable. This is optimally achieved when the fluid coupling is on contains magnetorheological fluid. In this embodiment, the Properties of the fluid by means of a generated by a coil Controlled magnetic field. This version also has the advantage that the Transmission can be carried out without contact, the fluid can completed remain inside the clutch while the Coupling housing can be installed non-rotatably. The clutch is therefore particularly robust and maintenance-free and can also be used in existing systems be retrofitted.

Zur Übertragung der Kraft eignen sich an- und abtriebsseitig besonders parallele Scheiben oder koaxiale, ineinander drehende Hohlzylinder, welche jeweils das Fluid einschließen. Antrieb und Abtrieb können sowohl auf der gleichen als auch auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein.The transmission and power are particularly suitable on the input and output side parallel disks or coaxial, rotating hollow cylinders, which each include the fluid. Drive and output can both on the same as well as be arranged on opposite sides.

Der Einbauort des Lenkhilfssystems kann im Motorraum oder Fahrgastinnenraum liegen. Die dort üblicherweise vorherrschenden großen Temperaturschwankungen dürfen auf die Übertragungseigenschaften des Lenkhilfssystems nur einen geringen Einfluß haben. Deshalb liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt vor, wenn das magnetorheologische Fluid von der Temperatur unabhängige Eigenschaften besitzt.The installation location of the power steering system can be in the engine compartment or Passenger interior lie. The big ones that usually prevail there Temperature fluctuations may affect the transmission properties of the Steering assistance system have little influence. That's why there is one Advantageous further development of the invention exists if that magnetorheological fluid properties independent of temperature owns.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Anwendung bei dem Verfahren lassen verschiedene Abwandlungen zu. Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt in einem Längsschnitt inThe inventive method and the device for use in the Procedures allow for various modifications. For further clarification the invention is hereinafter referred to the drawing. This shows in a longitudinal section in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kupplung mit scheibenförmigen Kraftübertragungselementen, Fig. 1 shows a coupling according to the invention with disc-shaped force transmission elements,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Kupplung mit trommelförmigen Kraftübertragungselementen, Fig. 2 shows a coupling according to the invention with the drum-shaped force transmission elements,

Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Regelkreises eines erfindungsgemäßen Lenkhilfssystems. Fig. 3 is a simplified block diagram of a control loop of a power steering system according to the invention.

Die Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Kupplung 1. In einem Gehäuse 2 der Kupplung 1 ist (radial) umlaufend eine Spule 6 angeordnet. Das Gehäuse 2 der Kupplung 1 umgreift dabei teilweise eine als Kammer 9 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ausgebildete Erweiterung eines Abtriebs 3. Im Inneren der Kammer 9 ist eine mit einem Antrieb 4 verbundene Kreisscheibe 10 drehbar gelagert. Der Zwischenraum zwischen der Kreisscheibe 10 und der Kammer 9 bildet eine Fluidkammer 5, die mit einem in der Viskosität mittels der Spule 6 beeinflußbaren Fluid gefüllt ist. Fig. 1 shows a longitudinal section of a coupling 1 according to the invention. A coil 6 is arranged (radially) all around in a housing 2 of the coupling 1 . The housing 2 of the clutch 1 partially encompasses an extension of an output 3 that is designed as a chamber 9 with an essentially circular cross section. In the interior of the chamber 9 , a circular disk 10 connected to a drive 4 is rotatably mounted. The space between the circular disk 10 and the chamber 9 forms a fluid chamber 5 which is filled with a fluid which can be influenced in viscosity by means of the coil 6 .

Der als Hohlwelle ausgeführte Abtrieb 3 stützt sich mittels eines Lagers 7 auf dem Antrieb 4 ab. Mittels der nicht dargestellten elektrischen Anschlüsse induziert die Spule 6 ein magnetisches Feld in der mit einem rheologischen Fluid gefüllten Fluidkammer 5. Das magnetische Feld bewirkt eine Änderung der Viskosität des rheologischen Fluids. Die beiden Extremlagen, maximale und minimale Viskosität, sind gekennzeichnet durch eine besonders hohe, im wesentlichen vollständige Übertragung der Antriebsenergie auf die Abtriebsseite und durch lediglich geringfügige oder keine Kraftübertragung. Die erfindungsgemäße Ausführungsform der Kupplung gestattet darüber hinaus eine stufenlose Einstellung beliebiger Zwischenwerte der Kraftübertragung.The output 3 designed as a hollow shaft is supported on the drive 4 by means of a bearing 7 . By means of the electrical connections (not shown), the coil 6 induces a magnetic field in the fluid chamber 5 filled with a rheological fluid. The magnetic field changes the viscosity of the rheological fluid. The two extreme positions, maximum and minimum viscosity, are characterized by a particularly high, essentially complete transmission of the drive energy to the output side and by little or no power transmission. The embodiment of the clutch according to the invention also allows a continuous adjustment of any intermediate values of the power transmission.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Kupplung 11, bei der ein Antrieb 12 und ein Abtrieb 15 an gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform geschieht die Kraftübertragung mittels zweier im wesentlichen zylinderförmigen Verlängerungen des Antriebs 12 und des Abtriebs 15. Dabei umgreift ein hohler Abtriebszylinder 16 einen Antriebszylinder 13 und schließt dabei eine mit einem beeinflußbaren Fluid gefüllte Fluidkammer 14 ein. Der Abtriebszylinder 16 stützt sich mittels eines Lagers 19 auf dem Antrieb 12 ab. Von außen umschließt ein im wesentlichen kreisringförmig ausgeführtes Kupplungsgehäuse 17 die ineinander laufenden Zylinder. In das Kupplungsgehäuse 17 eingelassen und der Außenseite des Abtriebszylinders 16 zugewandt ist eine umlaufende Spule 18. Fig. 2 shows another embodiment of a coupling according to the invention 11, in which a drive 12 and output 15 are arranged on opposite sides. In this embodiment, the power transmission takes place by means of two essentially cylindrical extensions of the drive 12 and the output 15 . A hollow output cylinder 16 encompasses a drive cylinder 13 and thereby encloses a fluid chamber 14 filled with an influenceable fluid. The output cylinder 16 is supported on the drive 12 by means of a bearing 19 . From the outside, an essentially circular clutch housing 17 encloses the cylinders running into one another. A rotating coil 18 is let into the clutch housing 17 and faces the outside of the output cylinder 16 .

Die Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Regelkreises eines erfindungsgemäßen Lenkhilfssystems. Ein vom Bediener eingebrachtes Handlenkmoment wird hierbei durch eine Drehmomentmessung erfaßt und an eine Signalerfassung weitergeleitet. Das gemessene Handlenkmoment wird mit einem gegebenen Sollwert des Handlenkmomentes verglichen und daraus ein Sollwert errechnet, welcher anschließend einer Bewertung zugeführt wird. Bei dieser Bewertung gehen weitere Größen, insbesondere die Geschwindigkeit und die Temperatur ein. Der so ermittelte Sollwert wird danach einem Motorstrom-Regler und einer anschließenden Motor-Steuerung zugeführt, welche eine Antriebseinheit ansteuert. Als weitere Regelgröße wird dem Motorstrom-Regler der gemessene Motorstrom zugeführt. Die Antriebseinheit, bestehend aus einem Motor und einem Getriebe, leitet ein erzeugtes Antriebsmoment in eine steuerbare Kupplung ein. Die steuerbare Kupplung wird mittels einer in der Sollwertbildung errechneten Unterstützungsfunktion angesteuert. Ein von der steuerbaren Kupplung abgegebenes Hilfsmoment zur Unterstützung der Lenkbewegung wird unter Einbeziehung von Störgrößen erfaßt und in Form einer Regelgröße der Signalerfassung zugeführt. FIG. 3 shows a simplified block diagram of a control circuit of a steering assist system of the invention. A manual steering torque introduced by the operator is detected by a torque measurement and forwarded to a signal detection. The measured manual steering torque is compared with a given target value of the manual steering torque and a target value is calculated therefrom, which is then fed to an evaluation. In this evaluation, additional variables are included, in particular the speed and the temperature. The setpoint value determined in this way is then fed to a motor current controller and a subsequent motor controller, which controls a drive unit. The measured motor current is fed to the motor current controller as a further control variable. The drive unit, consisting of a motor and a transmission, introduces a generated drive torque into a controllable clutch. The controllable clutch is controlled by means of a support function calculated in the setpoint formation. An auxiliary torque given by the controllable clutch to support the steering movement is recorded with the inclusion of disturbance variables and is supplied to the signal detection in the form of a controlled variable.

Claims

1. A method for controlling power steering systems for a vehicle with at least one steerable axle, consisting of a drive unit, a clutch and a control unit, in which the steering torque is detected and an auxiliary torque is calculated by means of the control unit to support the steering movement and is driven into the steering via the drive unit is superimposed, characterized in that the clutch has an adjustable transmission torque and the control unit compares the auxiliary torque with the generated drive torque and, in the event of a difference, outputs a signal to the clutch to generate a changed transmission torque.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Control unit for steering torques below a basic torque The clutch largely separates the drive from the steering.

3. The method according to claim 1, characterized in that the Control unit only a small steering deflection from the area recognizes the rest position of the steering and the drive by means of Coupling is largely separated from the steering.

4. The method according to claim 1, characterized in that the Control unit the delays in the timing behavior of the power steering system recognizes and knows system-related properties of the drive unit and a big one to improve the steering characteristics of the clutch Speed difference causes so that only a short or short time no moment is transmitted.

5. The method according to claim 1, characterized in that the Control unit detects the speed of the drive unit and with the Characteristics of the drive unit compared and by means of Speed difference of the clutch ensures that a lower limit the speed of the drive unit is not undercut

6. The method according to claim 1, characterized in that the Control unit detects a malfunction of the power steering system and on the clutch causes a large speed difference, so that only a little or no moment is transmitted.

7. Coupling for performing the method according to at least one of the preceding claims, which is designed for transmitting the drive torque to the steering, characterized in that the clutch ( 1 ) has means for adjusting its transmission behavior.

8. Coupling according to claim 7, characterized in that the coupling ( 1 ) is a fluid coupling with controllable fluid.

9. Coupling according to claim 7, characterized in that the coupling ( 1 ) contains a fluid which can be influenced in its rheological properties as the force transmission medium.

10. Coupling according to claim 9, characterized in that the coupling contains a ( 1 ) magnetorheological fluid.

11. Fluid coupling according to claim 10, characterized in that the magnetorheological fluid independent of temperature Possesses properties.