DE102004048495A1 - Method for improving the operation of a vehicle steering and vehicle steering - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Verbesserung des Betriebs einer Fahrzeuglenkung ist es vorgesehen, dass ein Fehler oder eine Abweichung in einer Zuordnung zwischen einem gemessenen oder ermittelten oder abgeschätzten Lenkradwinkel und einem tatsächlich erfassten oder ermittelten oder abgeschätzten Verschwenkwinkel, der eine Stellung verschwenkbarer Fahrzeugräder beschreibt, ermittelt wird, und dass ein erkannter Zuordnungsfehler oder eine erkannte Zuordnungsabweichung zwischen dem Lenkradwinkel und dem Verschwenkwinkel ausgeglichen wird.In a method for improving the operation of a vehicle steering system, it is provided that an error or a deviation in an association between a measured or determined or estimated steering wheel angle and an actually detected or determined or estimated pivoting angle, which describes a position of pivotable vehicle wheels, is determined, and that a detected assignment error or a detected assignment deviation between the steering wheel angle and the pivoting angle is compensated.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung des Betriebs einer Fahrzeuglenkung und auf eine Fahrzeuglenkung für Kraftfahrzeuge, mit einer vom Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigbaren Lenkhandhabe sowie einem den gelenkten Fahrzeugrädern zugeordneten Stellaggregat, das wirkungsmäßig verbunden ist mit der Lenkhandhabe und mittels dem über ggf. weitere Elemente, wie z.B. Spurstangen und Spurhebel, die gelenkten Fahrzeugrädern zur Einstellung eines gewünschten Lenkwinkels verschwenkbar sind, und welche Fahrzeuglenkung eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Lenkradwinkels der Lenkhandhabe und eines Verschwenkwinkels aufweist, der die Stellung der verschwenkbaren Fahrzeugräder beschreibt.The The invention relates to a method for improving the operation a vehicle steering and on a vehicle steering system for motor vehicles, with an operable by the driver of the motor vehicle steering handle and one of the steered vehicle wheels associated actuator, which is operatively connected to the steering handle and by means of the optionally further elements, e.g. Tie rods and toe levers that steered vehicle wheels to set a desired Steering angle are pivotable, and which vehicle steering a Device for determining a steering wheel angle of the steering handle and a pivot angle, which is the position of the pivotable vehicle wheels describes.
Überlagerungslenkungen, auch mit der Abkürzung "ESAS" bezeichnet, sind bekannt. Mit Hilfe eines Elektromotors sowie eines Überlagerungsgetriebes ist es damit möglich, unabhängig vom Fahrer einen Zusatzlenkwinkel dem Fahrerlenkwinkel zu überlagern.Superposition steering systems, also denoted by the abbreviation "ESAS" are known. With the help of an electric motor and a superposition gear is it possible independently From the driver to superimpose an additional steering angle to the driver's steering angle.
Der
grundsätzlicher
Aufbau einer Überlagerungslenkung
ist beispielsweise in der
Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Betrieb einer Fahrzeuglenkung zu verbessern und eine Fahrzeuglenkung der eingangs genannten Art anzugeben, das/die gewährleistet, dass die Stellung der gelenkten Fahrzeugräder einem vom Fahrer durch das Lenkrad vorgegebener Lenkwunsch entspricht.It The object of the invention is the operation of a vehicle steering system to improve and a vehicle steering of the type mentioned indicate which ensures that the position of the steered vehicle wheels by a by the driver the steering wheel corresponds to the specified steering request.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Bereitstellung einer Fahrzeuglenkung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.The Invention solves this task by providing a vehicle steering with the characteristics of the independent Claims.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.Especially advantageous embodiments of the invention are given in the dependent claims.
Für die Erfindung ist es demnach wesentlich, dass bei dem Verfahren ein Fehler oder eine Abweichung in einer Zuordnung zwischen einem gemessenen oder ermittelten oder abgeschätzten Lenkradwinkel und einem tatsächlich erfassten oder ermittelten oder abgeschätzten Verschwenkwinkel, der eine Stellung verschwenkbarer Fahrzeugräder beschreibt, ermittelt wird, und dass ein erkannter Zuordnungsfehler oder eine erkannte Zuordnungsabweichung zwischen dem Lenkradwinkel und dem Verschwenkwinkel ausgeglichen wird.For the invention It is therefore essential that in the process an error or a deviation in an association between a measured or determined or estimated Steering wheel angle and one actually detected or determined or estimated pivot angle, the describes a position of pivotable vehicle wheels, it is determined and that a detected allocation error or a recognized allocation error balanced between the steering wheel angle and the pivot angle becomes.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Lenkradwinkel gemessen wird.To The invention provides that the steering wheel angle is measured becomes.
Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, dass der Verschwenkwinkel gemessen wird.It is according to the invention also provided that the pivot angle is measured.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Zuordnungsfehler oder eine Zuordnungsabweichung ausgeglichen wird durch eine Maßnahme, die zu keiner ungewollten, einen Fahrer des Fahrzeugs irritierenden Lenkbewegung führt.It is according to the invention provided that a mapping error or a mapping error is compensated by a measure the to no unwanted, a driver of the vehicle irritating steering movement leads.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Zuordnungsfehler oder eine Zuordnungsabweichung ausgeglichen wird durch eine Ausgleichsbewegung, die bei einer ersten Lenkbewegung durch den Fahrer nach einem Fahrtantritt erfolgt.It is according to the invention provided that a mapping error or a mapping error is compensated by a compensatory movement, the first Steering movement by the driver takes place after a journey.
Nach der Erfindung wird das Verfahren für eine Überlagerungslenkung eingesetzt.To The invention uses the method for superposition steering.
Erfindungsgemäß wird ein Zuordnungsfehler oder eine Zuordnungsabweichung ausgeglichen durch eine Ausgleichsbewegung mittels einer Überlagerungsfunktion der Überlagerungslenkung.According to the invention is a Assignment error or a mapping error offset by a compensation movement by means of a superposition function of the superposition steering.
Die Aufgabe wird auch durch Fahrzeuglenkung für Kraftfahrzeuge gelöst, mit einer vom Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigbaren Lenkhandhabe sowie einem den gelenkten Fahrzeugrädern zugeordneten Stellaggregat, das wirkungsmäßig verbunden ist mit der Lenkhandhabe und mittels dem über ggf. weitere Elemente, wie z.B. Spurstangen und Spurhebel, die gelenkten Fahrzeugrädern zur Einstellung eines gewünschten Lenkwinkels verschwenkbar sind, und welche Fahrzeuglenkung eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Lenkradwinkels der Lenkhandhabe und eines Verschwenkwinkels aufweist, der die Stellung der verschwenkbaren Fahrzeugräder beschreibt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Fahrzeuglenkung eine Fehlerermittlungseinheit aufweist, mittels der ein Fehler oder eine Abweichung in einer Zuordnung zwischen dem Lenkradwinkel und dem Verschwenkwinkel ermittelt wird, und dass die Fahrzeuglenkung eine Ausgleichseinheit aufweist, mittels der der Zuordnungsfehler oder die Zuordnungsabweichung ausgeglichen wird.The Task is also solved by vehicle steering for motor vehicles, with an operable by the driver of the motor vehicle steering handle and one of the steered vehicle wheels associated actuator, which is operatively connected to the steering handle and by means of the optionally further elements, e.g. Tie rods and toe levers that steered vehicle wheels to set a desired Steering angle are pivotable, and which vehicle steering a Device for determining a steering wheel angle of the steering handle and a pivoting angle, which is the position of the pivotable vehicle wheels describes, which is characterized in that the vehicle steering has a fault detection unit, by means of an error or a deviation in an association between the steering wheel angle and the Swiveling angle is determined, and that the vehicle steering a Compensation unit, by means of the assignment error or the allocation variance is cleared.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Fahrzeuglenkung einen Lenkradwinkel-Sensor und einen Sensor zur Erfassung des Verschwenkwinkels aufweist.To The invention provides that the vehicle steering a Steering wheel angle sensor and a sensor for detecting the pivoting angle having.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Fahrzeuglenkung eine Überlagerungslenkung ist und dass ein Zuordnungsfehler oder eine Zuordnungsabweichung durch einen Überlagerungsaktuator der Überlagerungslenkung ausgeglichen wird.It is according to the invention provided that the vehicle steering is a superposition steering and that is an allocation error or misalignment by an overlay actuator the superposition steering is compensated.
Der Begriff "Überlagerungslenkung" bedeutet hier ein Lenkungssystem, bei dem ein vom Fahrer eingegebener Lenkwinkel durch einen weiteren Winkel (Zusatzlenkwinkel) nach Maßgabe weiterer Größen, insbesondere fahrdynamischer Größen, mittels eines Überlagerungsaktuators überlagert werden kann.The term "superposition steering" means Tet here a steering system in which a driver input of the steering angle by a further angle (additional steering angle) in accordance with other variables, in particular driving dynamics variables, can be superimposed by means of a Überlagungsaktuators.
Als Überlagerungsaktuators wird vorzugsweise ein elektrischer Aktuator, insbesondere ein Elektromotor verwendet, der auf ein Überlagerungsgetriebe wirkt und den Zusatzlenkwinkel weitgehend unabhängig vom Fahrer einstellen kann.As overlay actuator is preferably an electric actuator, in particular an electric motor used on a superposition gearbox acts and set the additional steering angle largely independent of the driver can.
Das elektromotorisch angetriebene Überlagerungsgetriebe ist vorzugsweise zwischen einem Drehstab eines Lenkventils (Torsionsstab) und einem Lenkgetriebe bzw. einem Ritzel einer Zahnstangenlenkung angeordnet.The electric motor driven superposition gear is preferably between a torsion bar of a steering valve (Torsionsstab) and a steering gear or a pinion of a rack and pinion steering arranged.
Vorteilhaft ist in diesem elektromechanischen Antriebsstrang weiterhin eine mechanische Verriegelung and/oder eine selbsthemmende Ausführung des Überlagerungsgetriebes vorgesehen. Diese stellt sicher, dass eine, zur Aufbringung eines Zusatzlenkwinkels erforderliche, Drehbewegung des Elektromotors nur durch die Einstellung eines entsprechenden Motormomentes, und nicht von einem angreifenden Motorlastmoment (z.B. Fahrer oder Ruckstellmomente) vorgenommen werden kann.Advantageous is still in this electromechanical powertrain mechanical locking and / or a self-locking design of the superposition gearing intended. This ensures that one, for applying an additional steering angle required, rotary motion of the electric motor only by the setting a corresponding engine torque, and not an attacking one Engine load torque (e.g., driver or jerk) is made can be.
Aufbau
und Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der Fahrzeuglenkung werden nun anhand von Abbildungen (
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Grundstruktur einer Überlagerungslenkung
(ESAS/Electric Steer Assisted Steering) mit einer Regelung nach
der Erfindung ist in
Das Überlagerungsgetriebe
(
Der
durch die variable Lenkübersetzung
resultierende Lenkwinkel wird durch einen Regler (
Dabei
wird der vom Fahrer über
ein Lenkhandrad (
Zwischen
Lenkradwinkel δH (
Neben
dem Drehwinkel des Ritzels (
Der
hydraulische Druck für
die konventionelle Servolenkung (
Eine
Unterstützung
der Fahrerkraft erfolgt über
einen hydraulischen Zylinder (
Bei
der Überlagerungsfunktion
der Lenkung wird dem Fahrerlenkwinkel δH (
Dem
Regler (
In
der
Fahrdynamische
Lenkeingriffe von dem Fahrdynamikregler (
Durch die Überlagerung kann entsprechend einer erkannten Fahrsituation das Fahrverhalten und die Fahrzeugdynamik positiv beeinflusst werden, wobei die Fahrstabilität einerseits als auch die Agilität des Fahrzeugs erhöht werden kann. Insbesondere werden fahrdynamische Lenkungseingriffe realisiert, um den Fahrer bei seiner Lenktätigkeit zu unterstützen.By the overlay can according to a recognized driving situation, the driving behavior and the vehicle dynamics are positively influenced, with the driving stability on the one hand as well as the agility of the Vehicle be increased can. In particular, dynamic driving interventions are realized in order to the driver in his steering activity to support.
Während der
Initialisierungsphase der Überlagerungslenkung
nach einem POWERON-Reset, das bedeutet einem Start des Fahrzeugs
mit neuem Zündungslauf,
kann es vorkommen, dass die mittels der Lenkwinkelsensoren festgestellte
Zuordnung zwischen dem Fahrerlenkwinkel δH (
Mögliche Ursachen hierfür sind einerseits Lenkbewegungen, die bei deaktivierter Überlagerungslenkung durchgeführt werden, z.B. im Fehlerfall oder bei ausgeschaltetem System, oder Restkorrekturwinkel, die vom Fahrdynamikregler nicht vollständig zu Null abgebaut werden. Denkbar ist auch, dass das System mit einer von der gegenwärtig geforderten abweichenden Lenkübersetzung abgeschaltet wurde.Possible causes therefor On the one hand are steering movements that are disabled with superposition steering carried out be, e.g. in the event of an error or when the system is switched off, or Remaining correction angle, which is not completely closed by the vehicle dynamics controller Zero be reduced. It is also conceivable that the system with a from the present required deviating steering ratio was turned off.
Ohne das erfindungsgemäße Verfahren würde ein während der Initialisierungsphase unmittelbar vorgenommenes Ausgleichen des beschriebenen Zuordnungsfehlers durch die Vorgabe eines entsprechendes Lenkwinkel-Sollwertes (δCMD,DRV = νδ,ESAS·δH) für die Regelung der Überlagerungslenkung je nach Größe des auszugleichenden Winkels zu einer Bewegung der gelenkten Räder oder des Lenkrades führen. Diese Bewegung ist vom Fahrer nicht gewollt bzw. wurde von ihm nicht eingeleitet. Daher wird der Fahrer diese Bewegung als irritierend oder zumindest als sehr störend empfinden.Without the method according to the invention, a compensation of the described assignment error during the initialization phase would be achieved by presetting a corresponding steering angle setpoint (δ CMD, DRV = νδ , ESAS * δ H ) for the control of the superposition steering, depending on the size of the angle to be compensated Move the steered wheels or the steering wheel. This movement was not wanted by the driver or was not initiated by him. Therefore, the driver will find this movement irritating or at least very annoying.
Nach
der Erfindung wird der Zuordnungsfehler erfasst und kompensiert.
Diese ist in der
Erreicht wird dies, indem nach der ESAS-Systeminitialisierungsphase, z.B. durch ein Einschalten der "Zündung" des Fahrzeugs, die Ausgleichbewegung der ersten Lenkbewegung des Fahrers überlagert wird and spätestens bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges abgeschlossen ist.Reached will do this by, after the ESAS system initialization phase, e.g. by turning on the "ignition" of the vehicle, the Balancing movement of the first steering movement of the driver superimposed will and at the latest is completed when driving straight ahead of the vehicle.
Zunächst wird
während
der System-Initialisierungsphase, dass bedeutet Init: S = 1 (
Dieser
Wert für
die Lenkwinkelfehlstellung wird anschließend als Startwert (
Nach
Beendigung der Systeminitialisierungsphase wird S = 0 gesetzt und
anschließend
mit Hilfe einer Anstiegsbegrenzungsfunktion (
Der
Wert für
die maximale Winkeländerung (
Solange der Fahrer keine Lenkbewegung durchführt, wird die Lenkwinkelfehlstellung auch nicht abgebaut. Die maximale Winkeländerung ist Null. Gleiches gilt für den Zeitraum, in dem sich das System in der Initialisierungsphase (S = 1) befindet.So long the driver performs no steering movement, the steering angle error position not dismantled either. The maximum angle change is zero. The same applies to the period during which the system is in the initialization phase (S = 1) is located.
Sobald
der Fahrer eine anhand der Lenkgeschwindigkeit δ .CMD,DRV (
Durch
die Anstiegsbegrenzungsfunktion (
Solange
diese Ausgleichsbewegung stattfindet (Δδ0,BSP verschieden
von Null) sind keine ESP-Lenkwinkeleingriffe möglich:
Der
Abbau der während
der Systeminitialisierungsphase festgestellten Lenkwinkelfehlstellung Δδ0 zu
Null erfolgt auf folgende Weise:
Der aktuell berechnete Wert
der Lenkwinkelfehlstellung Δδ0,B,
der der Lenkwinkelsollwertvorgabe ΔδCMD,DRV überlagert
wird (
The currently calculated value of the steering angle error position Δδ 0, B , which is superimposed on the steering angle setpoint specification Δδ CMD, DRV (
Die
so berechnete Differenz wird einer Begrenzerfunktion (
Das
so ermittelte Ausgangssignal dΔδ0 wird als
Eingangsgröße einem
zeitdiskreten Integriermodul (
Der
durch diese Schritte neu ermittelte, begrenzte Wert Δδ0,B für die Lenkwinkelfehlstellung
wird der Überlagerung
für die
Lenkwinkelregelung zugeführt
(
Bei
der Festlegung (
Um
dies zu erreichen, wird die Festlegung des maximalen Wertes für die Anstiegsbegrenzung entsprechend
der in
Die
Funktion der Lenkgeschwindigkeit δ .CMD,DRV des Fahrerwunsches.Function of the steering speed δ. CMD, DRV of the driver's request.
Das durch die Werte +∈ und –∈ begrenzte Lenkwinkelgeschwindigkeitsintervall stellt einen Unempfindlichkeitsbereich für den Ausgleich der Lenkwinkelfehlstellung dar. Liegt die Lenkgeschwindigkeit δ .CMD,DRV des Fahrerwunsches innerhalb dieses Intervalls, so ist Δδ .0 = 0, ein Ausgleich der Lenkwinkelfehlstellung findet aufgrund der zu geringen Lenkbewegung des Fahrers nicht statt.The steering angle speed interval limited by the values + ∈ and -∈ represents a dead band for the compensation of the steering angle error position. If the steering speed is δ. CMD, DRV of the driver's request within this interval, then Δδ. 0 = 0, a compensation of the steering angle error position does not take place due to the driver's insufficient steering movement.
Die
Geraden mit der Steigung K1 und K2 bedeuten hier den maximalen Geschwindigkeitswert
für den
Ausgleich der Lenkwinkelschiefstellung in Abhängigkeit des Fahrerlenkwunsches δ .CMD,DRV. Liegt beispielsweise der bei der
Systeminitialisierungsphase festgestellte Wert für Δδ0 > 0, so gilt bei der
Bestimmung der maximalen Anstiegsbegrenzung die Gerade mit der Steigung
K2. Für
einen Wert von dem Fahrerlenkwunsch δ .CMD,DRV = δ .CMD,DRV,AP kann dann entsprechend
Der Wert Δδ .0,MAX stellt den Maximalwert für die Änderungsgeschwindigkeit dar mit der die Lenkwinkelschiefstellung ausgeglichen wird. Analog hierzu ist der Wert –Δ .δ0,MAX der entsprechende Minimalwert.The value Δδ. 0, MAX represents the maximum value for the rate of change with which the steering angle inclination is compensated. Analogously, the value -Δ .δ 0, MAX is the corresponding minimum value.
Die Werte der Unempfindlichkeitsschwelle ±∈, die Steigungen K1 und K2 sowie die Grenzwerte für die maximale Ausgleichsgeschwindigkeit ±Δδ .0,MAX können nach Komfortgesichtspunkten sowie aufgrund der verfügbaren Aktuatordynamik gewählt werden.The values of the insensitivity threshold ± ∈, the slopes K 1 and K 2 and the limits for the maximum compensation speed ± Δδ. 0, MAX can be selected according to comfort aspects as well as due to the available actuator dynamics.
Somit
ist die maximalen Anstiegsbegrenzung |dΔδ0,max|
(
Mit "Reglerloopzeit" ist hier die Zeit für einen Programmdurchlauf des Lenkungsregelungs-Programms gemeint. Die Loopzeit beträgt typisch 2 msec (Millisekunden) bis 5 msec.With "controller loop time" here is the time for a program run of the steering control program. The loop time is typical 2 msec (milliseconds) to 5 msec.
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