DE102005030178A1

DE102005030178A1 - Steering for vehicle, has overlapping drive arranged between universal joint shafts, where overlapping angle is determined by control device based on inclination angles of steering column sections at shafts and steering wheel angle

Info

Publication number: DE102005030178A1
Application number: DE200510030178
Authority: DE
Inventors: Mirko René Dipl.-Ing. Beyer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2006-10-05

Abstract

The system has a steering wheel (6) mechanically connected with a steering gear (7) by a steering column (8) with universal joint shafts (9, 10). An overlapping drive (11) is arranged between the shafts in the column. An overlapping angle is determined by a control device (35) depending on inclination angles of steering column sections (17, 18) at the shafts and a steering wheel angle, and is adjusted by an adjusting device (31).

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a steering system of a vehicle according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Lenksystem ist aus der DE 197 51 137 A1 bekannt. Die das Lenkrad und das Lenkgetriebe verbindende Lenksäule weist dort ein oder mehrere Kreuzgelenke auf. Ein in der Lenksäule angeordnetes Überlagerungsgetriebe ist dabei vor oder hinter den Kreuzgelenken angeordnet. Wenn lediglich ein Kreuzgelenk vorgesehen ist oder die beiden vorhandenen Kreuzgelenke unterschiedliche Knickwinkel aufweisen, kommt es zu einer Lenkungleichförmigkeit, da sowohl die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle eines Kreuzgelenks als auch der Drehwinkel der Antriebswelle gegenüber der Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle des Kreuzgelenkes bzw. gegenüber dem Drehwinkel der Abtriebswelle des Kreuzgelenkes verschieden sind. Ein Kreuzgelenk weist eine trigonometrische Übertragungsfunktion auf. Durch eine entsprechende Einstellung des Überlagerungswinkels am zweiten Getriebeeingang des Überlagerungsgetriebes kann diese Lenkungleichförmigkeit ausgeglichen werden.Such a steering system is from the DE 197 51 137 A1 known. The steering column connecting the steering wheel and the steering gear there has one or more universal joints. An arranged in the steering column superposition gear is arranged in front of or behind the universal joints. If only a universal joint is provided or the two existing universal joints have different bending angles, there is a steering nonuniformity, since both the rotational speed of the drive shaft of a universal joint and the rotation angle of the drive shaft relative to the rotational speed of the output shaft of the universal joint or against the rotation angle of the output shaft Universal joints are different. A universal joint has a trigonometric transfer function. By a corresponding adjustment of the overlay angle at the second transmission input of the superposition gearing, this steering irregularity can be compensated.

Ausgehend von diesem bekannten Lenksystem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere Möglichkeit zur Re duzierung bzw. zur Eliminierung der Lenkungleichförmigkeit zu schaffen.outgoing from this known steering system, it is an object of the present invention Invention, another possibility for reducing or eliminating steering irregularity to accomplish.

Diese Aufgabe wird durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.These Task is by a steering system with the features of claim 1 solved.

Zur optimierten Bauraumausnutzung ist es vorgesehen, dass das Überlagerungsgetriebe zwischen dem ersten Kreuzgelenk und dem zweiten Kreuzgelenk in der Lenksäule angeordnet ist. Dadurch entsteht die Situation, dass dann, wenn durch die Stelleinrichtung am zweiten Getriebeeingang des Überlagerungsgetriebes ein Überlagerungswinkel gestellt wird, die Antriebswelle des zweiten Kreuzgelenkes unabhängig von der Drehung bzw. der Drehstellung der Antriebswelle des ersten Kreuzgelenkes betätigt werden kann. Dadurch verändert sich beim Betrieb des Lenksystems die Relativstellung des ersten Kreuzgelenkes relativ zum zweiten Kreuzgelenk. Dies führt dazu, dass sich die Übertragungsfunktion des ersten Kreuzgelenks mit der Übertragungsfunktion des zweiten Kreuzgelenks in Abhängigkeit von der aktuellen Relativstellung zwischen den beiden Kreuzgelenken reduzieren bzw. eliminieren oder aber vergrößern kann. Es ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, den Überlagerungswinkel abhängig von den beiden Knickwinkeln der Kreuzgelenke und vom Lenkradwinkel zu ermitteln und durch die Stelleinrichtung einzustellen. Durch die Berücksichtigung des ersten Knickwinkels, des zweiten Knickwinkels und des Lenkradwinkels wird der aktuelle Überlagerungswinkel jeweils so bestimmt, dass die Lenkungleichförmigkeit durch die trigonometrischen Übertragungsfunktionen der beiden Kreuzgelenke reduziert bzw. eliminiert werden kann.to Optimized space utilization, it is envisaged that the superposition gear between the first universal joint and the second universal joint in the steering column is arranged. This creates the situation that if, then by the adjusting device on the second transmission input of the superposition gearing an overlay angle is placed, the drive shaft of the second universal joint regardless of the rotation or the rotational position of the drive shaft of the first universal joint actuated can be. This changed during operation of the steering system, the relative position of the first Universal joint relative to the second universal joint. This leads to, that is the transfer function of the first universal joint with the transfer function of the second universal joint in dependence from the current relative position between the two universal joints reduce or eliminate or can increase. It is therefore provided according to the invention the overlay angle dependent from the two bending angles of the universal joints and the steering wheel angle to be determined and adjusted by the actuator. By the consideration the first kink angle, the second kink angle and the steering wheel angle becomes the current overlay angle each determined so that the steering nonuniformity by the trigonometric transfer functions the two universal joints can be reduced or eliminated.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Lenksystems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.Further advantageous embodiments of the steering system are apparent from the dependent claims.

Vorteilhafterweise wird der Überlagerungswinkel abhängig von einem an den lenkbaren Fahrzeugrädern einzustellenden Solllenkwinkel in der Steuereinrichtung ermittelt und durch die Stelleinrichtung eingestellt. Es ist bei dem Lenksystem möglich, unabhängig von der Betätigung des Lenkrades durch den Fahrer einen Lenkwinkel an den lenkbaren Fahrzeugrädern einzustellen, beispielsweise um eine die Querdynamik des Fahrzeugs beschreibende Größe – wie etwa die Gierrate – auf einen Sollwert zu regeln. Die Einstellung des Solllenkwinkels erfolgt dabei durch das Einstellen eines entsprechenden Überlagerungswinkels am zweiten Getriebeeingang des Überlagerungsgetriebes. Der Solllenkwinkel kann nunmehr bei der Bestimmung des Überlagerungswinkels derart berücksichtigt werden, dass Lenkungleichförmigkeiten reduziert bzw. ausgeglichen werden. Es ist dabei möglich, den Solllenkwinkel, wie erwähnt, in Abhängigkeit von einer oder mehreren, den Fahrzustand des Fahrzeugs beschreibenden Fahrzustandsgrößen in der Steuereinrichtung zu ermitteln. Als Fahrzustandsgrößen kommen dabei insbesondere querdynamische Größen in Betracht, die entweder direkt gemessen oder rechnerisch ermittelt werden können. Beispielsweise kann die Berechnung der Querbeschleunigung oder der Gierrate des Fahrzeugs anhand der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und des Lenkwinkels erfolgen.advantageously, becomes the overlay angle dependent from a set to the steerable vehicle wheels target steering angle determined in the control device and by the adjusting device set. It is possible with the steering system, regardless of the operation of the steering wheel by the driver a steering angle to the steerable vehicle wheels set, for example, the transverse dynamics of the vehicle descriptive size - such as the yaw rate - up to regulate a setpoint. The setting of the target steering angle takes place doing so by setting a corresponding overlay angle on the second Transmission input of the superposition gearing. The desired steering angle can now be used in the determination of the overlay angle so considered be that steering nonuniformities be reduced or compensated. It is possible, the Desired steering angle, as mentioned, dependent on one or more, describing the driving condition of the vehicle Driving state variables in the To determine control device. As driving state variables come in particular lateral dynamic variables, either can be measured directly or calculated. For example may calculate the lateral acceleration or the yaw rate of the Vehicle based on the vehicle longitudinal speed and the steering angle.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Solllenkwinkel abhängig von einer zwischen erstem Lenksäulenabschnitt und zweitem Lenksäulenabschnitt wirksamen, parameterabhängig vorgebbaren Solllenkübersetzung in der Steuereinrichtung übermittelt wird. Der Solllenkwinkel kann dabei in Abhängigkeit des Lenkradwinkels derart vorgegeben werden, dass eine gewünschte Solllenkübersetzung zwischen dem Lenkradwinkel und dem Lenkwinkel an den lenkbaren Fahrzeugrädern erreicht wird. Dabei wird sozusagen eine „virtuelle" Lenkübersetzung realisiert, die insbesondere längsgeschwindigkeitsabhängig vorgebbar ist.It is also advantageous if the desired steering angle is effective as a function of a parameter-dependent predefinable desired steering ratio that is effective between the first steering column section and the second steering column section tion is transmitted in the control device. The desired steering angle can be specified in dependence of the steering wheel angle such that a desired target steering ratio between the steering wheel angle and the steering angle is achieved at the steerable vehicle wheels. In this case, so to speak, a "virtual" steering ratio is realized, which is specifiable in particular longitudinal speed dependent.

Zur weiteren Verbesserung des Ausgleichs bzw. der Eliminierung der Lenkungleichförmigkeit besteht die Möglichkeit, den Überlagerungswinkel abhängig von einer zwischen erstem Lenksäulenabschnitt und zweitem Lenksäulenabschnitt durch das Überlagerungsgetriebe vorgegebenen, mechanischen Getriebeübersetzung in der Steuereinrichtung zu ermitteln und durch die Stelleinrichtung einzustellen. Bei der Bestimmung des Überlagerungswinkels wird mithin die durch das Überlagerungsgetriebe definierte mechanische Getriebeübersetzung zwischen dem ersten Lenksäulenabschnitt und dem zweiten Lenksäulenabschnitt berücksichtigt.to further improvement of compensation or elimination of steering irregularity it is possible, the overlay angle dependent from an intermediate first steering column section and second steering column section through the superposition gearbox predetermined mechanical gear ratio in the control device to be determined and adjusted by the actuator. In the Determination of overlay angle is therefore the by the superposition gear defined mechanical gear ratio between the first steering column section and the second steering column section considered.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenksystems anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:in the The following is an embodiment the steering system according to the invention with the attached Drawing closer explained. Show it:

1 eine blockschaltbildähnliche, schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Lenksystems, 1 a block diagram similar, schematic representation of an embodiment of the steering system,

2 den beispielhaften Verlauf der Übertragungsfunktion des ersten Kreuzgelenks und des zweiten Kreuzgelenks und die sich aus diesen Übertragungsfunktionen ergebende resultierende Lenkungleichförmigkeit und 2 the exemplary course of the transfer function of the first universal joint and the second universal joint and resulting from these transfer functions resulting steering nonuniformity and

3 den schematischen Verlauf des Zusammenhangs zwischen Lenkradwinkel und Lenkwinkel einmal ohne die Kompensation der Lenkungleichförmigkeit und einmal mit Kompensation der Lenkungleichförmigkeit. 3 the schematic course of the relationship between the steering wheel angle and steering angle once without the compensation of the steering irregularity and even with compensation of steering irregularity.

1 zeigt ein Lenksystem 5 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs, das ein Lenkrad 6 und ein Lenkgetriebe 7 aufweist, die mechanisch über eine Lenksäule 8 miteinander verbunden sind. Die Lenksäule 8 weist ein erstes Kreuzgelenk 9 und ein zweites Kreuzgelenk 10 auf. Zwischen den beiden Kreuzgelenken 9, 10 ist ein Überlagerungsgetriebe 11 in der Lenksäule 8 angeordnet, das einen ersten Getriebeeingang 12, einen zweiten Getriebeeingang 13 und einen Getriebeausgang 14 aufweist. Das Überlagerungsgetriebe 11 trennt die Lenksäule 8 in einen lenkradseitigen, ersten Lenksäulenabschnitt 17 und einen zweiten, lenkgetriebeseitigen Lenksäulenabschnitt 18. Der erste Lenksäulenabschnitt 17 verbindet das Lenkrad 6 über das erste Kreuzgelenk 9 mit dem ersten Getriebeeingang 12 des Überlagerungsgetriebes 11. Der zweite Lenksäulenabschnitt 18 verbindet den Getriebeausgang 14 des Überlagerungsgetriebes 11 über das zweite Kreuzgelenk 10 mit dem Lenkgetriebe 7 des Lenksystems 5. Die über den zweiten Lenksäulenabschnitt 18 vom Überlagerungsgetriebe 11 an das Lenkgetriebe 7 übertragene Drehbewegung wird durch das Lenkgetriebe 7 in eine Auslenkbewegung der beiden lenkbaren Fahrzeugräder 20 zur Einstellung des Lenkwinkels umgesetzt. 1 shows a steering system 5 a vehicle, not shown, which is a steering wheel 6 and a steering gear 7 which is mechanically connected via a steering column 8th connected to each other. The steering column 8th has a first universal joint 9 and a second universal joint 10 on. Between the two universal joints 9 . 10 is a superposition gearbox 11 in the steering column 8th arranged, which has a first transmission input 12 , a second transmission input 13 and a transmission output 14 having. The superposition gearbox 11 separates the steering column 8th in a steering wheel side, first steering column section 17 and a second steering gear side steering column section 18 , The first steering column section 17 connects the steering wheel 6 over the first universal joint 9 with the first transmission input 12 of the superposition gearbox 11 , The second steering column section 18 connects the transmission output 14 of the superposition gearbox 11 over the second universal joint 10 with the steering gear 7 of the steering system 5 , The over the second steering column section 18 from the superposition gearbox 11 to the steering gear 7 transmitted rotary motion is through the steering gear 7 in a deflection movement of the two steerable vehicle wheels 20 implemented to adjust the steering angle.

Durch das erste Kreuzgelenk 9 ist der erste Lenksäulenabschnitt 17 in eine erste Antriebswelle 25 und eine erste Abtriebswelle 26 unterteilt, wobei die erste Antriebswelle 25 und die erste Abtriebswelle 26 durch das erste Kreuzgelenk 9 einen ersten Knickwinkel β1 zueinander einschließen. Die erste Antriebswelle 25 verbindet dabei das erste Kreuzgelenk 9 mit dem Lenkrad 6, während die erste Abtriebswelle 26 das erste Kreuzgelenk 9 mit dem ersten Getriebeeingang 12 des Überlagerungsgetriebes 11 verbindet.Through the first universal joint 9 is the first steering column section 17 in a first drive shaft 25 and a first output shaft 26 divided, the first drive shaft 25 and the first output shaft 26 through the first universal joint 9 include a first bending angle β1 to each other. The first drive shaft 25 connects the first universal joint 9 with the steering wheel 6 while the first output shaft 26 the first universal joint 9 with the first transmission input 12 of the superposition gearbox 11 combines.

Analog hierzu unterteilt das zweite Kreuzgelenk 10 den zweiten Lenksäulenabschnitt 18 in eine zweite Antriebswelle – der das zweite Kreuzgelenk 10 mit dem Getriebeausgang 14 des Überlagerungsgetriebes 11 verbindet – und eine zweite Abtriebswelle 28 – die das zweite Kreuzgelenk 10 mit dem Lenkgetriebe 7 verbindet. Die zweite Antriebswelle 27 und die zweite Abtriebswelle 28 schließen am zweiten Kreuzgelenk 10 einen zweiten Knickwinkel β2 ein.Analogously, the second universal joint is subdivided 10 the second steering column section 18 in a second drive shaft - the second universal joint 10 with the transmission output 14 of the superposition gearbox 11 connects - and a second output shaft 28 - the second universal joint 10 with the steering gear 7 combines. The second drive shaft 27 and the second output shaft 28 close at the second universal joint 10 a second bending angle β2.

Das Lenksystem 5 weist außerdem einen von einem Elektromotor 30 gebildete Stelleinrichtung 31 auf, die über eine Stellwelle 32 mit dem zweiten Getriebeeingang 13 des Überlagerungsgetriebes 11 verbunden ist. Über die Stellwelle 32 stellt die Stelleinrichtung 31 am zweiten Getriebeeingang 13 einen Überlagerungswinkel 6 ein. Die Stelleinrichtung 31 wird von einer elektrischen Steuereinrichtung 35 zur Einstellung des Überlagerungswinkels 6 angesteuert. Ein Lenkradwinkelsensor 36 erfasst den vom Fahrer am Lenkrad 6 eingestellten Lenkradwinkel α und übermittelt diesen an die Steuereinrichtung 35. Zur Erfassung des an den lenkbaren Fahrzeugrädern 20 eingestellten Lenkwinkels ist im Bereich des Lenkgetriebes 7 ein Lenkwinkelsensor 37 vorgesehen, der den an den lenkbaren Fahrzeugrädern 20 eingestellten Lenkwinkel γ an die Steuereinrichtung 35 überträgt.The steering system 5 also has one of an electric motor 30 formed adjusting device 31 on that over a control shaft 32 with the second transmission input 13 of the superposition gearbox 11 connected is. About the control shaft 32 puts the adjusting device 31 at the second transmission input 13 an overlay angle 6 one. The adjusting device 31 is from an electrical control device 35 for adjusting the overlay angle 6 driven. A steering wheel angle sensor 36 detects the driver on the steering wheel 6 set steering wheel angle α and transmits it to the controller 35 , For detecting the on the steerable vehicle wheels 20 adjusted steering angle is in the range of the steering gear 7 a steering angle sensor 37 in front seen the the at the steerable vehicle wheels 20 set steering angle γ to the controller 35 transfers.

Durch die ansteuerbare Stelleinrichtung 31 und das Überlagerungsgetriebe 11 besteht bei dem Lenksystem 5 die Möglichkeit, den vom Fahrer am Lenkrad 6 eingestellten Lenkradwinkel α einen durch die Stelleinrichtung 31 vorgegebenen Überlagerungswinkel 6 zu überlagern und den sich daraus ergebenden Ausgangswinkel φ über den zweiten Lenksäulenabschnitt 18 an das Lenkgetriebe 7 zu übertragen. Mithin besteht die Möglichkeit, einen Ausgangswinkel φ zu erzeugen, der nicht fest an einen zugeordneten Lenkradwinkel α gebunden ist. Über die Stelleinrichtung 31 und das Überlagerungsgetriebe 11 kann der zweite Lenksäulenabschnitt 18 unabhängig vom ersten Lenksäulenabschnitt 17 betätigt werden. Dadurch ergeben sich viele Einsatzmöglichkeiten des Lenksystems 5. Beispielsweise können querdynamische Störgrößen, wie Seitenwind oder eine seitlich abfallende Fahrbahn, fahrerunabhängig ausgeregelt werden. Des Weiteren kann in der Steuereinrichtung 35 ein Solllenkwinkel ermittelt werden, der von einer oder mehreren, den Fahrzustand, und insbesondere die Querdynamik des Fahrzeugs beschreibenden Fahrzustandsgrößen abhängt. Denkbar ist etwa die Ermittlung des Solllenkwinkels abhängig von der Gierratenabweichung zwischen einer Sollgierrate und der Istgierrate des Fahrzeugs. Über die Ansteuerung der Stelleinrichtung 31 kann der Überlagerungswinkel 6 dann abhängig vom ermittelten Solllenkwinkel eingestellt werden, so dass sich ein dem Solllenkwinkel entsprechender Lenkwinkel γ an den lenkbaren Fahrzeugrädern 20 ergibt.By the controllable adjusting device 31 and the superposition gearbox 11 exists in the steering system 5 the possibility of the driver on the steering wheel 6 adjusted steering wheel angle α a by the adjusting device 31 predetermined overlay angle 6 to superimpose and the resulting output angle φ over the second steering column section 18 to the steering gear 7 transferred to. Thus, it is possible to generate an output angle φ, which is not firmly bound to an associated steering wheel angle α. About the adjusting device 31 and the superposition gearbox 11 can the second steering column section 18 independent of the first steering column section 17 be operated. This results in many uses of the steering system 5 , For example, lateral dynamic disturbance variables, such as side wind or a sideways sloping road, can be compensated independently of the driver. Furthermore, in the control device 35 a desired steering angle is determined, which depends on one or more, the driving condition, and in particular the lateral dynamics of the vehicle descriptive driving state variables. It is conceivable, for example, to determine the desired steering angle as a function of the yaw rate deviation between a set yaw rate and the actual yaw rate of the vehicle. About the control of the actuating device 31 can the overlay angle 6 Then be set depending on the determined target steering angle, so that the steering angle corresponding to the steering angle γ at the steerable vehicle wheels 20 results.

Beim hier beschriebenen Lenksystem 5 besteht ferner die Möglichkeit, eine im Wesentlichen beliebige Solllenkübersetzung zwischen dem Lenkradwinkel α und dem Lenkwinkel γ zu realisieren. Dies wird durch die Überlagerung des Überlagerungswinkels 6 mit dem Lenkradwinkel α erreicht. Auf diese Weise ist die Übersetzung zwischen dem Lenkradwinkel α und dem Lenkwinkel γ nicht fest durch die mechanischen Komponenten vorgegeben, sondern kann insbesondere parameterabhängig, z. B. geschwindigkeitsabhängig, vorgegeben werden. Eine derart vorgebbare, variierbare Solllenkübersetzung ist ein weiterer möglicher Anwendungsfall des Lenksystems 5.In the steering system described here 5 Furthermore, it is possible to realize a substantially arbitrary desired steering ratio between the steering wheel angle α and the steering angle γ. This is due to the superposition of the overlay angle 6 achieved with the steering wheel angle α. In this way, the translation between the steering wheel angle α and the steering angle γ is not fixed by the mechanical components, but in particular parameter-dependent, z. B. speed-dependent, can be specified. Such a predefinable, variable target steering ratio is another possible application of the steering system 5 ,

Durch die Anordnung des Überlagerungsgetriebes 11 in der Lenksäule 8 zwischen den beiden Kreuzgelenken 9, 10 ergibt sich die Schwierigkeit, dass sich die Drehstellung der ersten Abtriebswelle 2b des ersten Lenksäulenabschnittes 17 und die Drehstellung der zweiten Antriebswelle 27 des zweiten Lenksäulenabschnitts 18 relativ zueinander verändern. Eine feste Zuordnung der Drehstellung des ersten Kreuzgelenkes 9 und des zweiten Kreuzgelenkes 10 ist nicht mehr gegeben, so dass sich die Lenkungsungleichförmigkeiten durch die Übertragungsfunktion des ersten Kreuzgelenkes 9 und die Übertragungsfunktion des zweiten Kreuzgelenkes 10 in Abhängigkeit von der aktuellen Relativstellung zueinander schwächen oder aber auch vergrößern können. Das heißt, dass auch dann, wenn der erste Knickwinkel β1 und der zweite Knickwinkel β2 gleich groß sind, beim Betrieb des Lenksystems 5 nicht gewährleistet werden kann, dass sich die Lenkungsunförmigkeiten durch die beiden Kreuzgelenke 9, 10 stets abschwächen bzw. aufheben.Due to the arrangement of the superposition gear 11 in the steering column 8th between the two universal joints 9 . 10 This results in the difficulty that the rotational position of the first output shaft 2 B of the first steering column section 17 and the rotational position of the second drive shaft 27 of the second steering column section 18 change relative to each other. A fixed assignment of the rotational position of the first universal joint 9 and the second universal joint 10 is no longer given, so that the steering irregularities by the transfer function of the first universal joint 9 and the transfer function of the second universal joint 10 depending on the current relative position weaken each other or can also increase. That is, even if the first bending angle β1 and the second bending angle β2 are equal, in the operation of the steering system 5 can not be guaranteed that the steering irregularities through the two universal joints 9 . 10 always weaken or cancel.

In der Steuereinrichtung 35 wird der Überlagerungswinkel 6 daher abhängig vom ersten Knickwinkel β1 am ersten Kreuzgelenk 9 und vom zweiten Knickwinkel β2 am zweiten Kreuzgelenk 10 berechnet. Des Weiteren wird bei der Berechnung des Überlagerungswinkels 6 der aktuelle Lenkradwinkel α und die durch das Überlagerungsgetriebe 11 zwischen dem ersten Lenksäulenabschnitt 17 und dem zweiten Lenksäulenabschnitt 18 gebildete mechanische Getriebeübersetzung i berücksichtigt. Die mechanische Getriebeübersetzung i gibt mithin die Übersetzung an, die zwischen dem ersten Getriebeeingang 12 und dem Getriebeausgang 14 des Überlagerungsgetriebes 11 durch die mechanische Verbindung realisiert ist.In the control device 35 becomes the overlay angle 6 Therefore, depending on the first bending angle β1 at the first universal joint 9 and from the second bending angle β2 at the second universal joint 10 calculated. Furthermore, when calculating the overlay angle 6 the current steering wheel angle α and by the superposition gear 11 between the first steering column section 17 and the second steering column section 18 formed mechanical gear ratio i considered. The mechanical gear ratio i therefore indicates the ratio between the first transmission input 12 and the transmission output 14 of the superposition gearbox 11 realized by the mechanical connection.

In 2 sind die beiden Übertragungsfunktionen der Kreuzgelenke 9, 10 und die sich daraus ergebende Gesamtübertragungsfunktion zwischen der ersten Antriebswelle 25 und der zweiten Abtriebswelle 28 dargestellt. Die erste Übertragungsfunktion 40 des ersten Kreuzgelenks 9 zwischen der ersten Antriebswelle 25 und der ersten Abtriebswelle 26 ist in 2 gepunktet dargestellt und zeigt den Drehwinkel der ersten Abtriebswelle 26 über dem Drehwinkel der ersten Antriebswelle 25. Analog hierzu stellt die gestrichelte Linie die zweite Übertragungsfunktion 41 des zweiten Kreuzgelenks 10 dar, wobei der Drehwinkel der zweiten Abtriebswelle 28 über dem Drehwinkel der zweiten Antriebswelle 27 gezeigt ist. Wie aus 2 zu erkennen ist, dreht sich die zweite Antriebswelle 27 schneller als die erste Abtriebswelle 26, so dass eine feste Zuordnung der Drehstellung des zweiten Lenksäulenabschnitts 18 mit dem zweiten Kreuzgelenk 10 gegenüber dem ersten Lenksäulenabschnitt 17 mit dem ersten Kreuzgelenk 9 nicht gewährleistet ist. Aus der ersten Übertragungsfunktion 40 und der zweiten Übertragungsfunktion 41 ergibt sich eine Gesamtübertragungsfunktion 42 zwischen der ersten Antriebswelle 25 und der zweiten Abtriebswelle 28, die in 2 durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist. Diese Gesamtübertragungsfunktion 42 würde sich ergeben, wenn die durch die beiden Kreuzgelenke 9, 10 entstehenden Lenkungleichförmigkeiten bei der Bestimmung und Einstellung des Überlagerungswinkels 6 nicht berücksichtigt würden. Das Lenkgefühl für den Fahrer wäre beeinträchtigt. Im Ergebnis entstünde eine Zuordnung zwischen dem Lenkradwinkel α und dem Lenkwinkel γ, wie sie in 3 durch die gepunktete Linie 42' schematisch gezeigt ist.In 2 are the two transfer functions of the universal joints 9 . 10 and the resulting overall transfer function between the first drive shaft 25 and the second output shaft 28 shown. The first transfer function 40 of the first universal joint 9 between the first drive shaft 25 and the first output shaft 26 is in 2 shown dotted and shows the angle of rotation of the first output shaft 26 above the angle of rotation of the first drive shaft 25 , Similarly, the dashed line represents the second transfer function 41 of the second universal joint 10 wherein the angle of rotation of the second output shaft 28 above the angle of rotation of the second drive shaft 27 is shown. How out 2 can be seen, the second drive shaft rotates 27 faster than the first output shaft 26 , so that a fixed assignment of the rotational position of the second steering column section 18 with the second universal joint 10 opposite the first steering column section 17 with the first universal joint 9 is not guaranteed. From the first transfer function 40 and the second transfer function 41 this results in a total transfer function 42 between the first drive shaft 25 and the second output shaft 28 , in the 2 is shown by a solid line. This total transfer function 42 would arise if passing through the two universal joints 9 . 10 resulting steering irregularities in the determination and adjustment of Überla delay angle 6 would not be considered. The steering feel for the driver would be impaired. The result would be an association between the steering wheel angle α and the steering angle γ, as in 3 through the dotted line 42 ' is shown schematically.

Beim vorliegenden Lenksystem 5 wird bei der Ermittlung des Überlagerungswinkels 6 die Lenkungleichförmigkeit durch die erste Übertragungsfunktion 40 und die Lenkungleichförmigkeit durch die zweite Übertragungsfunktion 41 berücksichtigt und im Idealfall vollständig kompensiert. Zwischen dem Drehwinkel φ' der zweiten Abtriebswelle 28 und dem Lenkradwinkel α ergibt sich folgender Zusammenhang:

mit:

φ':: Drehwinkel der zweiten Abtriebswelle 28,
α:: Lenkradwinkel,
β1:: erster Knickwinkel,
β2:: zweiter Knickwinkel,
δ:: Überlagerungswinkel,
i:: mechanische Getriebeübersetzung zwischen erstem Getriebeeingang 12 und Getriebeausgang 14.

In the present steering system 5 is used in determining the overlay angle 6 the steering nonuniformity by the first transfer function 40 and steering nonuniformity by the second transfer function 41 considered and ideally fully compensated. Between the rotation angle φ 'of the second output shaft 28 and the steering wheel angle α results in the following relationship:

With:

φ ':: Angle of rotation of the second output shaft 28 .
α:: Steering wheel angle,
β1:: first bend angle,
β2:: second bending angle,
δ:: Superposition angle
i:: mechanical gear ratio between first transmission input 12 and transmission output 14 ,

Der Drehwinkel φ' der zweiten Abtriebswelle 28 korreliert mit dem Lenkwinkel γ an den lenkbaren Fahrzeugrädern 20, wobei hierfür beispielhaft folgender Zusammenhang angenommen werden kann: γ =L(φ')⇔φ'=L–1(γ) (2)mit.

L:: Zuordnungsfunktion zwischen dem Lenkwinkel γ und dem Drehwinkel φ' der zweiten Abtriebswelle 28,
L^–1:: Umkehrfunktion von L.

The rotation angle φ 'of the second output shaft 28 correlates with the steering angle γ at the steerable vehicle wheels 20 , whereby for example the following relationship can be assumed: γ = L (φ ') ⇔φ' = L -1 (γ) (2) With.

L:: Assignment function between the steering angle γ and the rotational angle φ 'of the second output shaft 28 .
L ^-1 :: Inverse function of L.

Der Überlagerungswinkel δ kann daher wie folgt berechnet werden:

The overlay angle δ can therefore be calculated as follows:

Der Überlagerungswinkel δ ist somit in Abhängigkeit vom Lenkwinkel γ bzw. vom Solllenkwinkel, von den beiden Knickwinkeln β1 und β2, vom Lenkradwinkel α und von der mechanischen Getriebeübersetzung zwischen dem ersten Getriebeeingang 12 und dem Getriebeausgang 14 vorgegeben. Die Steuereinrichtung 35 steuert daher die Stelleinrichtung 31 derart an, dass die Stelleinrichtung 31 beim Einstellen des Überlagerungswinkels δ eine Kompensationsbewegung 45 ausführt, wie sie in 3 durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Durch diese un terlagerte Kompensationsbewegung 45 werden die Welligkeiten bzw. die Lenkungleichförmigkeiten der beiden Kreuzgelenke 9, 10 ausgeglichen und es entsteht z. B. der in 3 durch die Gerade 46 beispielhaft gezeigte Zusammenhang zwischen dem Lenkradwinkel α und dem Lenkwinkel. Es versteht sich, dass anstelle dieses beispielhaft dargestellten linearen Zusammenhangs zwischen dem Lenkradwinkel α und dem Lenkwinkel γ auch eine beliebige andere, lineare oder nicht lineare Funktion realisiert werden kann.The superimposition angle δ is thus dependent on the steering angle γ or on the desired steering angle, on the two bending angles β1 and β2, on the steering wheel angle α and on the mechanical transmission ratio between the first transmission input 12 and the transmission output 14 specified. The control device 35 therefore controls the actuator 31 such that the adjusting device 31 when adjusting the overlay angle δ a compensation movement 45 performs as they are in 3 is shown by the dashed line. Due to this underlying compensatory movement 45 become the ripples or the steering irregularities of the two universal joints 9 . 10 balanced and it arises z. B. the in 3 through the straight line 46 Example shown relationship between the steering wheel angle α and the steering angle. It is understood that instead of this linear relationship between the steering wheel angle α and the steering angle γ, which is shown by way of example, any other linear or non-linear function can also be implemented.

Claims

Steering system of a vehicle with a steering wheel ( 6 ), which with a steering gear ( 7 ) by a first universal joint ( 9 ) and a second universal joint ( 10 ) having steering column ( 8th ) is mechanically connected, with a superposition gear ( 11 ), which is the steering column ( 8th ) in a steering wheel side, first steering column section ( 17 ) and a steering gear side, second steering column section ( 18 ), wherein the first steering column section ( 17 ) on the steering wheel ( 6 ) adjusted steering wheel angle (α) to a first transmission input ( 12 ) of the superposition gearing ( 11 ) transmits, with one vorgese for setting a superposition angle (δ) henen, by a control device ( 35 ) controllable actuating device ( 31 ), which are controlled by a control shaft ( 32 ) with a second transmission input ( 13 ) of the superposition gearing ( 11 ), wherein at a transmission output ( 14 ) of the superposition gearing ( 11 ) is formed as a function of the steering wheel angle (α) and of the adjusting angle (δ), an output angle (φ), via the second steering column section ( 18 ) to the steering gear ( 7 ), characterized in that the superposition gearing ( 11 ) between the two universal joints ( 9 . 19 ), and that the superposition angle (δ) depends on the first articulation angle (β1) of the first steering column section (8). 17 ) at the first universal joint ( 9 ), from the second bending angle (β2) of the second steering column section (FIG. 18 ) at the second universal joint ( 10 ) and the steering wheel angle (α) in the control device ( 35 ) and determined by the actuator ( 31 ) is set.

Steering system according to claim 1, characterized in that the overlay angle (δ) depends on a vehicle steerable wheels ( 20 ) to be set in the control device ( 35 ) and determined by the actuator ( 31 ) is set.

Steering system according to claim 2, characterized in that the desired steering angle as a function of one or more, the driving condition of the vehicle describing driving state variables in the control device ( 35 ) is determined.

Steering system according to claim 2 or 3, characterized in that that the desired steering angle depends on a between the first steering column section ( 17 ) and second steering column section ( 18 ) effective, parameter dependent specifiable Solllenkübersetzung in the control device ( 35 ) is determined.

Steering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the overlay angle (δ) depends on an intermediate between the first steering column section ( 17 ) and second steering column section ( 18 ) by the superposition gearing ( 11 ) mechanical transmission ratio (i) in the control device ( 35 ) and determined by the actuator ( 31 ) is set.