CN104960571B - 转向装置和用于评估齿条力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车中的转向装置(1)，其包含至少一个齿条(13)和至少一个计算单元(8)，其中计算单元(8)具有至少一个用于评估齿条力(FZ)的模块(10)，其中，汽车的车轴模型(9)存储在计算单元(8)中或另外的计算单元中，其中车轴模型(9)这样设计，使得其由驱动链的数据确定在转向装置(1)的至少一个驱动轴(3a,3b)上的至少一个驱动力矩(MA)，并且由此确定基于扭力转向力矩的干扰力(FS)，其中用于评估齿条力(FZ)的模块(10)这样设计，使得其在考虑基于扭力转向力矩确定的干扰力(FS)的情况下评估所述齿条力(FZ)，本发明还涉及一种用于评估齿条力(FZ)的方法。

Description

转向装置和用于评估齿条力的方法
技术领域
本发明涉及一种转向装置和用于评估齿条力的方法。
背景技术
在现代的转向装置中，例如电动助力转向系统(EPS)或所谓的线控转向系统(SbW)中，理论转向力矩被确定，其发生在转向器件上、例如转向盘上，用于支持由驾驶员施加的力或者抑制由驾驶员施加的力。
当前使用的EPS转向系统基于所施加的齿条力生成EPS电机力矩，用于为驾驶员提供相应的转向支持。齿条力主要受当前的侧向引导力影响。因此当前齿条力的主要部分对应横向加速度。但是齿条力不仅由在行驶过弯道过程中出现的侧向力确定，而且当前行驶状况的其他参数也对齿条力具有影响，对此例如是路面状况(不平度、车辙、摩擦值)。
此外，其他功能可以参与理论转向力矩的生成，用于实现对于驾驶员来说期望的和舒适的转向感觉，其中，一方面不期望的干扰应该不影响理论转向力矩，另一方面应该将尤其与安全性相关的信息、例如关于当前的路面的状况，通过转向力矩让驾驶员获知。
已知的是，当前产生的齿条力借助设置在齿条上的传感器或通过与转向系统的模型接触的所谓观察者的评估来确定。在这种方法中，转向力矩根据在转向轮上出现的侧向力确定。这样确定的齿条力实际上描述了在汽车前轴上或在齿条上出现的力比例。
驾驶员期望转向力矩基于出现的齿条力的产生除了实际需要的水平之外还包含具有不同表现形式的多样的干扰。这些表现形式例如取决于车轴的构造方式或车辆的通用构造。干扰在此理解为多种的路面情况、例如不平度、车辙或横向倾斜。其他干扰可能由于纵向动态的事件在偏转的前轴上形成。对此例如是在前驱车辆中的驱动轴的不同的长度，主动驱动部件、例如全车轮驱动或用于在前轮上可变地分布驱动力矩的部件。另外的必要时作为干扰的影响由于汽车的负载而产生，并且尤其通常由于前轴负载。简化地可以确定，作用在转向装置上的齿条力随着前轴负载的增大而增加。对齿条力或理论转向力矩的其他影响是车轮的宽度。
由文献DE 10 2010 042 135 A1已知一种用于确定汽车中转向装置的齿条力的方法，其中，齿条力至少部分地根据齿条力模型生成，并且其中，转向角是齿条力模型的输入值，其中，至少在存在特殊状态的情况下生成改进的转向角并且被作为输入值输入齿条力模型中，和/或借助齿条力模型生成的模型化的齿条力被自调适。
由文献DE 10 2008 042 666 A1已知一种用于平衡干扰值的方法，所述干扰值作用在具有辅助力支持的转向系统的汽车上，该方法包含以下方法步骤：
-借助转向系统的观察者模型评估实际齿条力，
-借助汽车的观察者模型评估人工的理论齿条力，
-被评估的实际齿条力减去被评估的人工的理论齿条力，因此生成整体转向力误差，其中，在决定方框中，至少由汽车系统已知的信号确定至少一个第一分数因子，其与整体转向力偏差相叠加，因此生成齿条力平衡力，其与辅助力叠加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种更好地评估齿条力的转向装置以及提供一种用于评估齿条力的更好的方法。
所述技术问题通过一种汽车中的转向装置解决，其包含至少一个齿条和至少一个计算单元，其中计算单元具有至少一个用于评估齿条力的模块，其中，汽车的至少一个车轴模型存储在计算单元中或另外的计算单元中，其中车轴模型这样设计，使得其由驱动链的数据确定在转向装置的至少一个驱动轴上的至少一个驱动力矩，并且由此确定基于扭力转向力矩(Torquesteer-Momenten)的干扰力，其中用于评估齿条力的模块这样设计，使得其在考虑基于扭力转向力矩确定的干扰力的情况下评估所述齿条力。所述技术问题还通过一种用于评估用于在具有至少一个齿条的汽车中的转向装置的齿条力的方法解决，该方法借助至少一个计算单元进行，该计算单元具有至少一个用于评估齿条力的模块，其中，汽车的至少一个车轴模型存储在该计算单元中或另外的计算单元中，其中车轴模型由驱动链的数据确定在转向装置的至少一个驱动轴上的至少一个驱动力矩，并且由此确定基于扭力转向力矩的干扰力，其中用于评估齿条力的模块在考虑基于扭力转向力矩确定的干扰力的情况下评估所述齿条力。
为此，汽车中的转向装置包含至少一个齿条和至少一个计算单元，其中，计算单元具有至少一个用于评估齿条力的模块。此外，转向装置具有至少一个计算单元，其中存储车轴模型。计算单元在此可以是具有用于评估齿条力的模块的计算单元或也可以是单独的计算单元。车轴模型这样设计，使得其由传动链的数据确定在转向装置的至少一个驱动轴上的至少一个驱动力矩，并且由此确定基于扭力转向力矩的干扰力，其中，用于评估齿条力的模块这样设计，使得其在考虑基于扭力转向力矩确定的干扰力的情况下评估所述齿条力。发明构思的基础在于，尤其在具有设计得不一样长度的驱动轴的汽车中出现扭力转向力矩，也就是说通过在驱动轴上的不同的弯曲角转向。其中形成转向力矩，其通过所述车轴作用在齿条上并且明显负面地影响齿条力评估的算法。按照本发明，与扭力转向力矩相关的干扰力被确定，并且在齿条力评估时被考虑，因此齿条力的评估被明显的改进。优选地，在此确定了在车轴的两个驱动轴上的两个驱动力矩。在此需要说明的是，所述车轴模型和/或用于评估齿条力的模块在硬件和/或软件中构成。
在一种实施形式中，车轴模型这样构成，使得在驱动轴上的驱动力矩至少参考当前的发动机力矩、被设置的变速器传动比以及变速器的效率被确定。因此驱动力矩可以非常简单地由便于获得的数值确定。在四驱车中附加地还考虑在单个车轮上的力矩分布。
附图说明
以下结合优选的实施例进一步阐述本发明。唯一的附图显示了转向装置的示意图。
具体实施方式
汽车的转向装置1包括车轴2，在所述车轴上设置两个不同长度的驱动轴3a、3b，所述驱动轴分别通过转向导杆4与车轮5相连。为了驱动车辆，车轴2通过发动机6通过变速器7可转动地驱动，其中驱动力通过驱动轴3a、3b传递到车轮5上。在此，变速器7具有可调节的传动比ü，并且具有效率η，借助所述效率将发动机转矩MM转化成驱动力矩MA。
此外，转向装置1包括计算单元8，所述计算单元具有车轴模型9和用于评估齿条力FZ的模块10。计算单元8由输入值算出用于电动伺服电机11的电流值i，其然后通过未示出的功率电子元件被提供。计算单元8的输入值例如是通过转向操作12施加的手动力矩MH和汽车速度V。然后计算单元8借助特征曲线或方程计算支持的力矩。所述支持的力矩然后传递到设置在车轴2上的齿条13上，例如通过未示出的其他的传动机构进行传递。转向操作12同样作用在齿条13上。通过所出现的齿条力使得驱动轴3a、3b偏移，因此在车轮5上的转向角被调节。为了精确地调节转向角，齿条力的获知是重要的。因为齿条力很难测量，则其在模块10中被评估，其中，被评估的齿条力FZ用于支持的力矩或电流i的计算。参考哪些数值X用于评估齿条力取决于转向装置1以及现有传感器的具体构造。其中，当转向角被传感器检测到时，车轮5上的转向角例如可以被考虑。
为了能在评估齿条力FZ时考虑由于不同长度的驱动轴3a、3b导致的扭力转向效果，为车轴模型9传递发动机扭矩MM、变速器7的传动比ü和变速器7的效率η。在车轴模型9中存储车轴装置的特性。在此，车轴模型9尤其考虑驱动轴3a、3b的不同的长度。车轴模型9然后可以由前述输入值确定驱动力矩MA并且由此确定由于扭力转向效果产生的干扰力FS。由于干扰力FS已知，则用于评估齿条力的模块10更好地的确定该齿条力，因为附加的干扰力FS是已知的。相应地可以适当地控制伺服电机11，因为当前的齿条力FZ可以更好地被评估，使得必须根据干扰力的方向提高或者降低电流i，用于调整期望的转向角。

Claims (2)

1.一种汽车中的转向装置(1)，其包含至少一个齿条(13)和至少一个计算单元(8)，其中，计算单元(8)具有至少一个用于评估齿条力(FZ)的模块(10)，其特征在于，汽车的至少一个车轴模型(9)存储在计算单元(8)中或另外的计算单元中，其中，车轴模型(9)这样设计，使得所述车轴模型由驱动链的数据确定在转向装置(1)的至少一个驱动轴(3a,3b)上的至少一个驱动力矩(MA)，并且由所述驱动力矩确定基于扭力转向力矩的干扰力(FS)，其中，用于评估齿条力(FZ)的模块(10)这样设计，使得所述模块在考虑基于扭力转向力矩的、已确定的干扰力(FS)的情况下评估所述齿条力(FZ)，其中，车轴模型(9)这样设计，使得在驱动轴(3a,3b)上的驱动力矩(MA)至少参考当前的发动机力矩(MM)、被设置的变速器传动比(ü)以及变速器(7)的效率(η)被确定。
2.一种用于评估用于在具有至少一个齿条(13)的汽车中的转向装置(1)的齿条力(FZ)的方法，该方法借助至少一个计算单元(8)进行，该计算单元具有至少一个用于评估齿条力(FZ)的模块(10)，其特征在于，汽车的至少一个车轴模型(9)存储在所述计算单元(8)中或另外的计算单元中，其中，车轴模型(9)由驱动链的数据确定在转向装置(1)的至少一个驱动轴(3a,3b)上的至少一个驱动力矩(MA)，并且由所述驱动力矩确定基于扭力转向力矩的干扰力(FS)，其中，用于评估齿条力(FZ)的模块(10)在考虑基于扭力转向力矩的、已确定的干扰力(FS)的情况下评估所述齿条力(FZ)，其中，车轴模型(9)至少参考当前的发动机力矩(MM)、被设置的变速器传动比(ü)以及变速器(7)的效率(η)确定在驱动轴(3a,3b)上的驱动力矩(MA)。
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