CN1652960A - 操作机动车辆转向系统的方法及相应的转向系统 - Google Patents

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Abstract

在一种用于操作机动车辆转向系统的方法中，将一个额定扭矩的预设值馈送到一个伺服发动机，作为由司机产生的手动转向扭矩的函数，以产生一个要传递到转向车轮的发动机起动扭矩。在额定扭矩的预设值中考虑一个滞后扭矩，以补偿转向系统中的摩擦。

Description

操作机动车辆转向系统的方法及相应的转向系统
本发明涉及根据权利要求1和6的前序部分所述的一种用于操作机动车辆转向系统的方法以及一种转向系统。
文献DE19713576A1中公开了一种用于机动车辆的转向系统，其中司机的转向运动通过方向盘和转向轴传递给转向齿轮机构，并且转向运动通过所述转向齿轮机构被转换为转向前轮的实际运动，在转换中考虑到了传动比。为了支持并提高由司机产生的转向力，提供了一个伺服发动机，其中与由司机产生的手动转向扭矩相关地产生一个发动机起动扭矩，并将其传递给转向车轮。
用这种转向系统主要会出现这样的问题：特别是为了引起转向运动时，司机需要克服由于转向系统中的系统摩擦所引起的增加的转向阻力。转向系统中运动机械部件之间的相互作用造成系统摩擦的增加。这种摩擦基本上可以通过施加发动机起动扭矩来进行补偿，但是当转向运动开始时，会出现在伺服发动机的发动机速度增加之前摩擦补偿没有充分产生效果的问题。因此，在转向运动很小的情况下，司机必须施加更大的转向扭矩，这会引起主观上很不舒服的驾驶感觉。
本发明所要解决的问题在于，提供一种转向系统和一种用于操作转向系统的方法，其中即使在转向运动很小的情况下，也能减小由司机所施加的转向扭矩。本发明还特别应用于在方向盘和转向轮之间存在持续机械连接的转向系统中。
根据本发明，上述问题通过具有权利要求1所述特征的方法和具有权利要求6所述特征的转向系统来解决。从属权利要求公开了有利的改进。
在根据本发明的方法中，在额定扭矩的预设值中考虑到至少近似补偿了转向系统中的摩擦的滞后扭矩，这个滞后扭矩被加到额定扭矩上，额定扭矩的预设值被馈送到伺服发动机，以产生实际的发动机起动扭矩。这个补偿了转向系统中的摩擦的发动机额定扭矩在将额定扭矩的预设值传递到所述伺服发动机之前，最好在一个连接在转向系统中的伺服发动机之前的控制单元中获得。通过在额定扭矩的预设值中预先考虑滞后扭矩，转向系统中的摩擦可以至少近似地得到补偿，并且特别是在转向运动很小的区域中，可以减小由司机所施加的转向扭矩。在转向运动很小的情况下减小转向力也改善了司机主观上的驾驶感觉。
滞后扭矩最好通过作为未经过补偿的额定扭矩的函数的滞后特征曲线来确定，其中例如未经过补偿的额定扭矩包括在滞后特征曲线中作为输入变量，而理论上的实际扭矩，它通过考虑滞后作用由未经过补偿的额定扭矩中获得，被确定为输出变量。然后可以通过从未经过补偿的额定扭矩中减去理论实际扭矩来获得滞后扭矩。滞后扭矩表示实际扭矩的理想曲线与通过考虑滞后作用所得到的理论实际扭矩之间的扭矩差。扭矩差的这个绝对值被加到未经过补偿的额定扭矩上，以获得补偿后的发动机额定扭矩。
未经过补偿的额定扭矩最好作为未经过补偿的发动机额定扭矩的函数来获得，未经过补偿的发动机额定扭矩又作为由司机预先确定的手动转向扭矩的函数来确定，以增大转向运动。此外，由司机预先确定的手动转向扭矩可以附带地在未经过补偿的额定扭矩中加以考虑，但是最好在转向系统的变速齿轮机构中的转向传动结束之后再加以考虑。
根据本发明的转向系统具有优点地适用于实施本发明的方法，它在方向盘与转向车轮之间的传递路径上具有一个变速齿轮机构，以及用于提高手动转向扭矩的伺服发动机，还具有一个控制单元，表示转向系统中摩擦的特征的滞后函数被存储在所述控制单元中，并且要确定一个滞后扭矩，这个滞后扭矩被加到额定扭矩的预设值上，并被馈送给伺服发动机，以对摩擦进行补偿。
其他的优点和优选实施例可以在其他权利要求、对附图的说明以及附图中找到，这里的附图是关于为转向系统的伺服发动机获取发动机额定扭矩的电路框图，该额定扭矩作为在转向系统中发生的摩擦的函数。
在电路框图中所表示的各个方框示出了用于操作转向系统的方法的流程。在第一个方框1中，首先由司机将手动转向扭矩MHand传递给车辆的方向盘，根据下面的方框2，手动转向扭矩在变速齿轮机构中经过转向传动，减小为值MHand，。
在方框3中，未经过补偿的发动机额定扭矩MMot，soll作为由司机产生的手动转向扭矩MHand的函数来生成，并且作为额定预设值，与手动转向扭矩一起馈送给转向系统的伺服发动机M，以增加转向力。未经过补偿的发动机额定扭矩MMot，soll例如可以作为与手动转向扭矩MHand相关的非线性函数来计算。
在加法器4中，未经过补偿的发动机额定扭矩MMot，soll和所传递的手动转向扭矩MHand，结合起来，进行相加以形成一个未经过补偿的额定扭矩Msoll。这个未经过补偿的额定扭矩Msoll作为输入变量被送到一个滞后特征曲线5，通过这个滞后特征曲线可以考虑到转向系统中的系统摩擦。一个理论实际扭矩Mist与未经过补偿的额定扭矩Msoll相关地被获取，在这个理论实际扭矩中考虑到了滞后作用，并且可在滞后特征曲线5的输出端获得，以进行进一步处理。
在加法器6中，带有负号的实际扭矩Mist从未经过补偿的额定扭矩Msoll中被减去，其结果是产生了由于摩擦所引起的滞后扭矩MHys，它表示实际扭矩Mist与理想特征曲线之间的差。
在后面的加法器7中，滞后扭矩MHys被加到未经过补偿的发动机设定点值MMot，soll上，其结果是得到了一个经过补偿的额定扭矩MMot，komp，它包括了对系统摩擦的补偿。然后这个经过补偿的额定扭矩MMot，komp被馈送到伺服发动机M，作为额定扭矩的预设值，在此之后，伺服发动机M产生一个实际发动机起动扭矩MServo，它被传递到转向车轮，以设置所希望的转向角度。
附图标记列表
1            方框
2            方框
3            方框
4            加法器
5            滞后特征曲线
6            加法器
7            加法器
M            伺服发动机
MHand        手动转向扭矩
MHand，     经过传递的手动转向扭矩
MMot，soll     未经过补偿的发动机额定扭矩
Msoll        未经过补偿的额定扭矩
Mist         实际扭矩
MHys         滞后扭矩
Msoll，komp    经过补偿额定扭矩

Claims (6)

1.用于操作机动车辆转向系统的方法，所述转向系统具有至少一个可转向的车轮(3)，在一个方向盘(2)与车轮(3)之间的传递路径上具有变速齿轮机构，还具有一个伺服发动机(M)，其中一个作为由司机产生的手动转向扭矩(MHand)的函数的额定扭矩的预设值被馈送到伺服发动机(M)，以产生一个要传递到车轮(3)上的发动机起动扭矩(MServo)，其特征在于，根据函数
Msoll，komp＝Msoll+MHys
在伺服发动机(M)的扭矩预设值中考虑一个至少近似补偿了转向系统中的摩擦的滞后扭矩(MHys)，
其中，Msoll，komp是要馈送到伺服发动机的经过补偿的额定扭矩，
Msoll是由手动转向扭矩(MHand)所确定的未经过补偿的额定扭矩，以及
MHys是滞后扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，滞后扭矩(MHys)是作为未经过补偿的额定扭矩(Msoll)的函数从滞后特征曲线中获得的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，未经过补偿的额定扭矩(Msoll)作为输入变量被包括在滞后特征曲线中，并且确定一个实际扭矩(Mist)作为输出变量，其中通过根据下列关系
MHys＝Msoll-Mist
从未经过补偿的额定扭矩(Msoll)中减去实际扭矩(Mist)来确定所述滞后扭矩(MHys)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，未经过补偿的额定扭矩(Msoll)根据下列关系
Msoll＝MMot，soll+MHand，
作为未经过补偿的发动机额定扭矩(MHand，)和由司机产生的手动转向扭矩(MHand)的函数来获得。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，手动转向扭矩(MHand，)由手动转向扭矩(MHand)得到，所述手动转向扭矩(MHand)由司机传递到方向盘，并在变速齿轮机构中加以改变。
6.用于机动车辆的转向系统，尤其是用于实施如权利要求1至5中任一项所述方法的转向系统，其具有至少一个可转向的车轮(3)，在一个方向盘(2)与车轮(3)之间的传递路径上具有变速齿轮机构，还具有一个伺服发动机(M)，其中一个额定扭矩的预设值被馈送到伺服发动机(M)，作为由司机产生的手动转向扭矩(MHand)的函数，以产生一个要传递到车轮(3)的发动机起动扭矩(MServo)，其特征在于，在一个控制单元中存储了一个表示转向系统中的摩擦的滞后函数，并且为了获得一个至少近似补偿了转向系统中的摩擦的滞后扭矩，可根据函数
Msoll，komp＝Msoll+MHys
获得用于伺服发动机(M)的额定扭矩预设值，
其中，Msoll，komp是要馈送到伺服发动机的经过补偿的额定扭矩，
Msoll是未经过补偿的额定扭矩，以及
MHys是滞后扭矩。
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