CN114126952A - 用于机动车辆的转向柱的高度统一调节的方法 - Google Patents

用于机动车辆的转向柱的高度统一调节的方法 Download PDF

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CN114126952A CN202080050663.8A CN202080050663A CN114126952A CN 114126952 A CN114126952 A CN 114126952A CN 202080050663 A CN202080050663 A CN 202080050663A CN 114126952 A CN114126952 A CN 114126952A
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M·史温
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/181—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable with power actuated adjustment, e.g. with position memory

Abstract

本发明涉及一种用于操作机动车辆的转向柱的方法，所述转向柱包括具有电动机(2)和控制单元的高度调节装置，其中，控制单元控制电动机(2)沿着与转向柱连接的转向装置的调节路径升高和降低，其中，上述控制是通过脉宽调制来实现的，并且，其中，通过改变脉宽调制的占空比，使得电压以恒定的调节速度在调节路径上实现升高和/或降低这样的方式被调整。

Description

用于机动车辆的转向柱的高度统一调节的方法
技术领域
本发明涉及一种操作机动车辆的转向柱的方法，该转向柱具有权利要求1前序部分的特征。
背景技术
用于机动车辆的转向柱在许多不同的设计中是已知的。其中，通常使用转向轴被可转动地安装在套管中的转向柱。套管本身安装在箱式摇臂中，以使套管能够被轴向调节。箱式摇臂继而可旋转地安装在支架上，以附接到车辆上，以便能够调节方向盘的高度。
在调节方向盘高度时，重力在上升时产生反作用力，在下降时产生相应的推力。这导致不同的调节速度和噪音，这对于机动车辆的驾驶员来说是令人烦躁的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可电动调节的转向柱，该转向柱具有独立于高度调节方向的均匀的噪声发展。
该目的通过一种具有权利要求1的特征的用于操作机动车辆的转向柱的方法来实现。在从属权利要求中提到了本发明的其他有利实施例。
因此，提供了一种用于操作转向柱的方法，该转向柱具有带有电动机和控制单元的高度调节装置，其中，控制单元控制电动机沿着与转向柱连接的转向装置的调节路径升高和降低，并且，上述的控制是通过脉宽调制来实现的，其中，通过改变脉宽调制的占空比(PWM占空比)，使得电压以恒定的调节速度在调节路径上实现升高和/或降低这样的方式被调整。
恒定的速度导致一致的声音，这使驾驶员感到愉快。
在一个优选实施例中，初始化发生在高度调节装置的初始启动期间，包括以下步骤:
-以恒定的占空比将高度调节装置从最高端位置移动到最低端位置并返回，并确定电动机的负载状态；
-根据负载曲线，根据高度调节装置的位置和用于以恒定调节速度调节转向装置的调节方向来确定用于控制电动机的脉宽调制的占空比。
因此，高度调节装置的运行特性在开始时被量化，并在未来的调节中被考虑。初始化期间获得的值优选用于在高度调节装置的剩余使用寿命内控制电动机。然而，还可以提供，在例如预定时间或调节循环次数之后重复负载状态的测量，以便考虑高度调节装置的磨损或其他变化。
如果通过测量电动机的电流消耗来确定负载状态，则是优选的。
高度调节驱动优选为轴驱动，轴包括布置在电动机输出端上的蜗杆轴，蜗杆轴与蜗轮啮合。蜗轮不可转动地与螺纹杆连接或不可转动地与轴螺母连接。优选地，电动机用于驱动与轴螺母啮合的螺纹轴，其中，螺纹轴的旋转运动转换成轴螺母在螺纹轴的纵向轴线方向上的平移运动。
有利的是，转向柱包括转向轴，转向轴可转动地安装在套管中，套管本身以轴向可调节的方式安装在导向支架中，导向支架安装在保持件中，以使导向支架能够围绕旋转轴线旋转，保持件能够与机动车辆的车身连接，并且高度调节装置使导向支架相对于保持件旋转，以便升高和降低转向装置。在这种情况下，如果杠杆可转动地安装在保持件上的铰合轴线上和导向支架上的铰合轴线上，并且电动机通过杠杆实现导向支架的旋转，则是优选的。
附图说明
对于驾驶员认为的舒适的噪音水平，脉宽调制的频率优选为大约21kHz。下面，将参照附图描述本发明的实施例。在不同附图中相同或相似的部件具有相同的附图标记。附图表示：
图1：在方向盘上升时转向柱的高度调节装置的一部分的示意图；
图2：图1的高度调节装置的一部分在方向盘下降时的示意图；和
图3：电动机控制的时间过程。
具体实施方式
图1和图2示出了具有电动机2和减速齿轮3的转向柱的高度调节装置的致动器1的空间图示。电动机2通过减速齿轮3驱动与轴螺母5啮合的螺纹轴4。轴螺母5通过电动机2在螺纹轴4上沿着纵向轴线100移动，其中，螺纹轴4和轴螺母5的相互作用将螺纹轴4的旋转运动转换成轴螺母5在螺纹轴4的纵向轴线100方向上的平移运动。轴螺母5与未示出的转向装置间接连接，特别是与方向盘连接，以使轴螺母5沿着螺纹轴4的纵向轴线100的运动能使方向盘的高度得以调节。在优选实施例中，与方向盘连接的转向轴可转动地安装在套管中。套管在导向支架中沿着转向轴的纵向轴线被可滑动地引导。导向支架围绕旋转轴线可转动地安装在支架中，或者，更普遍地，安装在保持件中。保持件可以固定在机动车辆车身的安装点上。轴螺母与导向支架连接，导向支架继而通过杠杆与保持件连接，以使轴螺母沿着螺纹轴的纵向轴线的运动得到导向支架相对于保持件的旋转以及方向盘在高度调节方向上的调节。在一种实施例中，杠杆的杠杆比沿着调节路径变化。它优选在1.3到1.6之间的范围内。在这两幅图中，仅示意性地示出了作用在高度调节装置上的配重6。重量来自方向盘，尤其是转向柱的其他部分。
图1示出了致动器1，并示出了方向盘的提升。方向盘和其他可能的转向柱部件(尤其是导向支架和套管)的重力，通过其矢量分量FG抵消了由电动机施加的用于高度调节的力FE。
图2示出了方向盘的下降。在高度调节过程中，方向盘的重量及其矢量分量FG用于支撑电动机。换句话说，电动机必须施加更小的扭矩才能达到与提升过程中相同的调节速度。
电动机2由控制单元(电子控制单元ECU)控制。控制信号如图3所示。
由于由方向盘和可能的转向柱部件引起的负载因变化的杠杆比而沿着行驶路径变化，所以在行驶路径的每个位置需要不同的电压，以实现恒定的高度调节速度。此外，制造公差可能导致不同转向柱/致动器之间的运行特性差异高达20％，为了实现均匀的调节速度，还必须考虑这一点。
在图3的顶部的图中，调节速度v相对于时间s绘制。调节速度的正值表示方向盘的上升，调整速度的负值表示方向盘的下降。
初次的高度调节用于初始化。方向盘因此以恒定的脉宽调制的占空比从最高端位置移动到最低端位置并返回。电动机的负载状态可以通过沿着调节路径以简单的方式测量电流消耗来确定。然而，也可以测量电动机的扭矩来确定负载状态。
根据负载曲线，调节脉宽调制的占空比以实现恒定的调节速度。占空比表示脉冲持续时间与周期脉冲序列的周期持续时间之比。通过改变占空比，可以改变电压的等效值(Gleichwert)。优选地，使实际占空比适合于目标占空比。在设定点调节速度下，存在作为最大可用电压的函数的理论极限，该极限可以用电机常数在内部计算。
初始化后在高度调节期间电压的变化如图3底部所示。方向盘的重量阻碍了方向盘的提升。由于位于轴螺母和方向盘之间的杠杆，随着方向盘的上升，负载减小，电压因此沿着调节路径减小。当方向盘下降时，方向盘的重量支撑电动机，从而减轻了负载。因此，电压在大小上明显低于上升过程中所需的电压。在下降过程中，因为在调节方向上作用在轴螺母上的重力由于杠杆而增加，所以电压降低。用于脉宽调制的频率大约为21kHz。通过初始化，使电压适应调节的位置和方向，以这样的方式使得调节速度在大小上相同(见图3上部)。电动机的电流消耗在升高方向盘和降低方向盘时也是恒定的(见图3中间)。初始化期间获得的值优选用于高度调节驱动装置的剩余使用寿命。

Claims (8)

1.一种用于操作机动车辆的转向柱的方法，所述转向柱包括具有电动机(2)和控制单元的高度调节装置，所述控制单元用于控制所述电动机(2)沿着与所述转向柱连接的转向装置的调节路径升高和降低，其特征在于，上述的控制是通过脉宽调制来实现的，通过改变脉宽调制的占空比，使得电压以恒定的调节速度在调节路径上实现升高和/或降低这样的方式被调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述高度调节装置的第一次启动期间进行初始化，包括以下步骤：
-以恒定的占空比将所述高度调节装置从最高端位置移动到最低端位置并返回，并确定所述电动机(2)的负载状态；
-根据负载曲线，根据高度调节装置的位置和用于以恒定调节速度调节转向装置的调节方向来确定用于控制电动机(2)的脉宽调制的占空比。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过测量所述电动机(2)的电流消耗来确定所述负载状态。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在初始化期间获得的值用于控制所述电动机(2)和调节所述电压。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机(2)用于驱动与轴螺母(5)啮合的螺纹轴(4)，其中，所述螺纹轴(4)的旋转运动被转换成所述轴螺母(5)在所述螺纹轴(4)的纵向轴线(100)方向上的平移运动。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述转向柱包括转向轴，所述转向轴可转动地安装在套管中，所述套管本身以轴向可调节的方式安装在导向支架中，所述导向支架安装在保持件中，以使所述导向支架能够围绕旋转轴线旋转，所述保持件能够与机动车辆的车身连接，并且所述高度调节装置使所述导向支架相对于所述保持件旋转，以升高和降低所述转向装置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，杠杆可转动地安装在所述保持件上的铰合轴线上和所述导向支架上的铰合轴线上，并且所述电动机(2)通过所述杠杆实现所述导向支架的旋转。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述脉宽调制的频率约为21kHz。
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