CN111356626A - 用于运行转向系统的方法和转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的转向系统的方法。所述方法包括：根据目标齿条位置并且根据实际齿条位置求取第一转矩（36_1），根据车速求取第二转矩（36_2），根据所述第一和所述第二转矩（36_1、36_2）求取辅助转矩（36），和将所述辅助转矩（36）引入到所述转向系统的转向传动器中。

Description

用于运行转向系统的方法和转向系统

技术领域

本发明涉及一种用于运行转向系统的方法和一种转向系统。

背景技术

已知，用于齿条位置调节的调节路径是高度非线性的。起作用的反作用力的变化强烈取决于当前的行驶情况。例如，车轮的摩擦在静止时最大并且随着车速的增加而减小。车桥的结构也能够强烈影响反作用力的曲线。除此之外，从方向盘和转向柱出发，将反作用力和惯性引入到转向系统中并且与车桥互相作用。因此，如今的齿条位置调节器被设计为用于所有运行点的妥协方案。

发明内容

本发明所基于的问题通过根据权利要求1的用于运行转向系统的方法和根据并列权利要求的转向系统得到解决。

所述方法包括：根据目标齿条位置并且根据实际齿条位置求取第一转矩，根据车速求取第二转矩，根据所述第一和所述第二转矩求取辅助转矩，和将所述辅助转矩引入到所述转向系统的转向传动器中。

通过提出的方法明显简化该调节器的设计，并且调节装置和预控制装置的组合能够在所有运行点确保该调节器的高性能。

一种有利的实施方式的突出之处在于，所述方法包括：根据所述实际齿条位置并且根据实际车速求取所述第二转矩的第一子转矩。通过这种方式能够在第一子转矩的意义上预控制反作用力，所述反作用力在静止情况中、即在车速恒定和齿条位置恒定时起作用。

一种有利的实施方式的突出之处在于，所述方法包括：根据实际齿条速度或者目标齿条速度并且根据所述车速求取所述第二转矩的第二子转矩。通过考虑所述齿条速度，借助于车速能够在预控制时考虑轮胎与道路之间的摩擦。

一种有利的实施方式的突出之处在于，所述方法包括：根据实际齿条加速度或者目标齿条加速度与预求取的、尤其是事先求取的第一因子的乘积求取所述第二转矩的第三子转矩。通过纳入所述齿条加速度，能够考虑和补偿助力转向装置的惯性。

一种有利的实施方式的突出之处在于，所述方法包括：根据实际扭杆转矩与预求取的、尤其是事先求取的第二因子的乘积求取所述第二转矩的第四子转矩。通过纳入所述实际扭杆转矩，能够考虑和补偿来自于所述转向柱并且从方向盘出发的惯性和摩擦。

另一方面涉及一种转向系统，其中，所述转向系统包括控制器、驱动单元和转向传动器。根据目标齿条位置并且根据位置传感器的实际齿条位置能够求取第一转矩。根据速度传感器的车速能够求取第二转矩。根据所述第一和所述第二转矩能够求取辅助转矩。借助于所述驱动单元能够将所述辅助转矩引入到所述转向系统的转向传动器中。

附图说明

此外，在下文对实施例的说明中能够找到本发明的其他实施方式和特征。在附图中示出：

图1示意性的转向系统；和

图2-11 用于运行转向系统的方法的相应的示意性方框图。

具体实施方式

图1示意性地示出具有助力转向装置4的转向系统2。另外，转向系统2如图所示还能够包括叠加转向装置6。转向系统2具有转向传动器8，该转向传动器例如构造为齿条转向传动器。在本说明书中，主要从齿条转向装置出发，其中，转向传动器包括小齿轮10和齿条12。转向传动器8通过小齿轮10和齿条12在每个车辆侧上与转向杆14连接，该转向杆分别与车轮16共同作用。原则上，转向系统2是适合用于执行根据本发明的方法的设备的多种可能的实施方式中的一种实施方式。例如，驱动单元也能够位于转向柱处。因此，别的实施方式通过别的转向传动器或者通过驱动器的别的布置来实施。尤其是，在一种实施方式中，转向系统2是线控转向（Steer-By-Wire）式转向系统。此外，在所述转向系统中能够布置其他传感器，在这里不探讨所述其他传感器的布置和实施方案。

在扭杆18处布置有转向器件20、例如方向盘。借助于叠加转向装置6，由驾驶员施加的转向器件角度在转向系统2正常运行时朝向转向传动器8增大或者较小。这些由叠加转向装置6引入到转向传动器8中的转向角度差也被称为附加转向角度。当然，在转向器件28与叠加转向装置6之间布置转向柱而不是扭杆26。在这种实施方式中，所述扭杆布置在叠加转向装置6与助力转向装置4之间。

助力转向装置4包括马达和传动器24，该马达也能够被称为驱动单元22。助力转向装置4配属有控制器26。驱动单元22通过传动器24作用到齿条12上。控制器26具有微型处理器28，该微型处理器通过数据线路与存储元件30连接。微型处理器28也能够被称为数字计算器，在该数字计算器上能够实施在这里说明的方法。存储元件30也能够被称为存储介质。在存储元件30上能够存储有能够在微型处理器28上实施的计算机程序。

由传感器32求取的扭杆转矩34被供应给控制器26。控制器26根据被供应的扭杆转矩34求取辅助转矩36，该辅助转矩是用于待引入的辅助转矩的目标值并且例如对应地被转化作为调节参量供应给驱动单元22。

助力转向装置4包括位置传感器38，该位置传感器求取实际齿条位置40并且将这个实际齿条位置供应给控制器26。另外，所述机动车包括速度传感器42，该速度传感器求取实际车速44并且将这个实际车速供应给控制器26。替代地，实际车速44也能够由另外的控制器供应给控制器26。

图2示出用于运行该转向系统的示意性方框图。机动车1包括驱动单元22以及位置传感器38和速度传感器42。方框202求取目标齿条位置41。在相加位置204处，根据实际齿条位置40和目标齿条位置41求取调节差206。调节差206被供应给调节器208，该调节器求取第一转矩36_1。

预控制装置210根据目标齿条位置41、根据实际齿条位置40并且根据实际车速44求取第二转矩36_2。根据第一和第二转矩36_1、36_2的和求取辅助转矩36，其中，通过所述相加位置212求和。辅助转矩36作为信号被供应给驱动单元22，以便将辅助转矩36作为物理参量引入到所述转向传动器中。

图3示出用于求取第二转矩36_2的示意性方框图。第一方框310求取第二转矩36_2的第一子转矩36_2_a。第一方框310用于预控制并且求取补偿力，所述补偿力抵抗在静止情况中存在的力。所述静止情况包括基本上恒定的车速和基本上恒定的齿条位置。前述力能够例如通过在转弯行驶时的横向力、车桥的功以及车桥的复位引起。横向加速度和车辆质量是影响转弯行驶时的横向力的重要影响参量。转向过程和实际的齿条位置影响车桥的升力功。根据车桥的结构特征产生车桥的复位。车桥的不同结构上的构造方案造成，根据实际齿条位置和实际车辆速度引起不同的复位力。前述力能够共同被预控制和/或被补偿，因为实际车速和实际齿条位置存在相关性。

第二方框320求取第二转矩36_2的第二子转矩36_2_b。第二子转矩36_2_设置用于补偿摩擦，所述摩擦随着车速的增加而减小。第三方框330求取第二转矩36_2的第三子转矩36_2_c。第三子转矩36_2_c设置用于补偿在转向装置和/或助力转向装置的区域中的参与的机械组件的质量惯性。第四方框340求取第二转矩36_2的第四子转矩36_2_d。第四子转矩36_2_d设置用于补偿从所述转向柱出发的惯性和摩擦。

借助于相加位置350形成第二转矩36_2，第一子转矩36_2_a至第四子转矩36_2_d被供应给所述相加位置。在一种未示出的实施方式中，过滤第一子转矩36_2_a至第四子转矩36_2_d，其中，适合的过滤器例如是移动平均滤波器（Moving Average-Filter）或者一阶低通滤波器。

图4示出图3中的方框310的一种实施方式。特性曲线族400根据实际车速44并且根据实际齿条位置40求取第一子转矩36_2_a。特性曲线族401例如以事先运用（vorabappliziert）的形式存在。在另一种实施方式中，不使用特性曲线族400，而是使用计算规则、例如多项式。

图5示出图3中的方框310的一种实施方式。替代图4中的特性曲线族400，借助于第一特性曲线500根据实际齿条位置40求取子转矩536。借助于第二特性曲线502根据实际车速44求取因子538。因此，因子538对应于预求取的因子。根据第一方框504，第一子转矩36_2_a是子转矩536和因子538的乘积。在另一种实施方式中，不使用特性曲线500、502，而是使用相应的计算规则、例如多项式。

图6示出图3中的方框310的一种实施方式。借助于特性曲线600根据实际车速44求取最大转矩36_2_max。借助于特性曲线602求取匹配于最大转矩36_2_max的齿条位置40_36。方框604根据实际齿条位置40、根据最大转矩36_2_max并且根据与其匹配的齿条位置40_36求取第一子转矩36_2_a。在另一种实施方式中，不使用特性曲线600、602，而是使用相应的计算规则、例如多项式。

方框604例如以下述方式内插反作用力。当车速为30km/h时，最大反作用力是2000N。2000N起作用的齿条位置是50mm。如果实际齿条位置是25mm，则得出1000N= (25mm/50mm) * 2000N。如果实际齿条位置大于或者等于50mm，则得出2000N作为最大反作用力。

图7示出图3中的方框320的一种实施方式。借助于特性曲线族700根据实际车速44并且根据齿条速度702求取第二子转矩36_2_b。由此，在第二子转矩36_2_b的意义上求取补偿力，该补偿力映射轮胎与道路之间的摩擦。轮胎与道路之间的摩擦随着车速的增加而减小。所述摩擦随着齿条速度的增加而增加。齿条速度702能够作为实际值或者目标值存在，并且根据实际齿条位置或者根据目标齿条位置来求取。在另一种实施方式中，不使用特性曲线族700，而是使用计算规则、例如多项式。

图8示出图3中的方框320的一种实施方式。借助于特性曲线800由实际车速44求取缩放因子802。因此，缩放因子802对应于预求取的因子。根据齿条速度702，借助于特性曲线804求取子转矩806，该子转矩根据相乘点808与缩放因子802相乘，由此得出第二子转矩36_2_b。在另一种实施方式中，不使用特性曲线800、802，而是使用计算规则、例如多项式。

图9示出图3中的方框320的一种实施方式。借助于特性曲线900，根据实际车速44求取子转矩902。根据齿条速度702，借助于特性曲线904求取缩放因子906。因此，缩放因子906对应于预求取的因子。根据相乘点908，根据子转矩902和缩放因子906求取第二子转矩36_2_b。在另一种实施方式中，不使用特性曲线900，而是使用计算规则、例如多项式。

图10示出图3中的方框330的一种实施方式。根据相乘点1002，由齿条加速度1004与惯性因子1006的乘积得出第三子转矩36_2_c。因此，惯性因子1006对应于预求取的因子。例如根据实际齿条位置或者目标齿条位置求取齿条加速度1004。

图11示出图3中的方框340的一种实施方式。根据位置1002，由实际扭杆转矩34与缩放因子1104的乘积得出第四子转矩36_2_d。因此，缩放因子1104对应于预求取的因子。

为了减小方向盘扭振，在未示出的方式中，第四子转矩36_2_d与-1相乘，即颠倒符号。因此，不实现补偿，而是实现增强。因此，阻碍齿条的加速度并且减小不期望的扭振，从而改善调节器的功效。

Claims (7)

1.用于运行机动车的转向系统（2）的方法，所述方法包括：

- 根据目标齿条位置并且根据实际齿条位置求取第一转矩（36_1），

- 根据车速求取第二转矩（36_2），

- 根据所述第一和所述第二转矩（36_1、36_2）求取辅助转矩（36），和

- 将所述辅助转矩（36）引入到所述转向系统的转向传动器中。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：

- 根据所述实际齿条位置并且根据所述车速求取所述第二转矩（36_2）的第一子转矩（36_2_a）。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，所述方法包括：

- 根据实际齿条速度或者目标齿条速度并且根据所述车速求取所述第二转矩（36_2）的第二子转矩（36_2_b）。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：

- 根据实际齿条加速度或者目标齿条加速度与预求取的第一因子的乘积求取所述第二转矩（36_2）的第三子转矩（36_2_c）。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：

- 根据实际扭杆转矩与预求取的第二因子的乘积求取所述第二转矩（36_2）的第四子转矩（36_2_d）。

6.机动车的转向系统（2），其中，所述转向系统（2）包括控制器、驱动单元和转向传动器，

- 根据目标齿条位置并且根据实际齿条位置能够求取第一转矩（36_1），借助于位置传感器能够求取所述实际齿条位置，

- 根据车速能够求取第二转矩（36_2），借助于速度传感器能够求取所述车速，

- 根据所述第一和所述第二转矩（36_1、36_2）能够求取辅助转矩（36），和

- 借助于所述驱动单元能够将所述辅助转矩（36）引入到所述转向系统（2）的转向传动器中。

7.根据权利要求6所述的转向系统（2），其构造用于实施权利要求2至5中任一项所述的方法。

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