DE102007026189A1 - Electromechanical steering mechanism for motor vehicle i.e. passenger car, has high pass filter for filtering difference signal, where high pass filtered difference signal is modulated with signal that represents additional steering moment - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Lenkung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Elektromotor, über den in Abhängigkeit eines Signals, welches ein Lenkmoment repräsentiert, ein Zusatzlenkmoment in die Lenkung einbringbar ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Lenkung.The The invention relates to an electromechanical steering system for a motor vehicle, comprising an electric motor via which in response to a signal representing a steering torque, An additional steering torque can be introduced into the steering. Further relates the invention relates to a method for operating such a steering.
Derartige
Lenkungen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und werden
unter anderem in der
Bei elektromechanischen Lenkungen wird beim Lenken durch einen Elektromotor ein Zusatzmoment zur Unterstützung des Fahrers erzeugt. Elektromotoren weisen bauartbedingt verhältnismäßig hohe Massenträgheiten auf. Diese Massenträgheiten dämpfen eine fahrbahnseitige Kraftanregung, welche über Spurstangen, ein Lenkgetriebe und eine Lenksäule an ein Lenkrad übertragen wird. Hierbei wirken die Massenträgheiten des Elektromotors gewissermaßen wie ein Schwungrad. Bei Fahrzeugen, die vorwiegend unter Komfortgesichtspunkten ausgelegt werden, ist eine solche Dämpfung der fahrbahnseitigen Kraftanregung grundsätzlich begrüßenswert. Allerdings erfährt der Fahrer so lediglich wenig Rückmeldung von der Fahrbahn. Bei Fahrzeugen mit eher sportlichem Charakter kann dies bisweilen störend wirken.at Electromechanical steering is when steering by an electric motor generates an additional torque to assist the driver. electric motors wise by design relatively high inertia on. These inertias attenuate a road-side force excitation, which over Tie rods, a steering gear and a steering column to a Steering wheel is transmitted. Here, the inertia act the electric motor in a sense like a flywheel. at Vehicles designed primarily for comfort be, is such a damping of the road-side force excitation basically welcome. Indeed the driver experiences so little feedback from the roadway. For vehicles with a more sporty character This can sometimes be disturbing.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, bei einer elektromechanischen Lenkung das Fahrbahngefühl zu verbessern.Of the Invention is based on the object to remedy this situation. In particular, the invention aims at an electromechanical Steering to improve the road feel.
Diese Aufgabe wird durch eine elektromechanische Lenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Hierzu sind Mittel zur Generierung eines eine Spurstangenkraft repräsentierenden Signals, Mittel zur Differenzbildung zwischen dem Spurstangenkraftsignal und einem das Lenkmoment und/oder Zusatzmoment repräsentierenden Signal und ein Hochpassfilter zum Filtern des Differenzsignals vorgesehen. Das hochpassgefilterte Spurstangenkraftsignal ist einem das Zusatzlenkmoment repräsentierenden Signal aufmoduliert.These Task is by an electromechanical steering system according to claim 1 solved. For this purpose, means for generating a one Tie rod force representing signal, means for subtraction between the tie rod force signal and a steering torque and / or Additional signal representing signal and a high-pass filter provided for filtering the difference signal. The high pass filtered Tie rod force signal is one representing the additional steering torque Signal modulated.
Hochfrequente Anregungen, welche von der Fahrbahn erzeugt werden, würden normalerweise durch die Massenträgheiten des Elektromotors weggedämpft werden. Durch deren Einbeziehung in die Ansteuerung des Elektromotors werden diese für den Fahrer spürbar, da mittels des Elektromotors der Fahrbahnanregung entsprechende Momente am Lenkrad dargestellt werden.High frequency Suggestions that are generated by the roadway, would normally dampened by the inertia of the electric motor become. By their inclusion in the control of the electric motor These are noticeable to the driver, as by means the electric motor of the road surface excitation corresponding moments on the steering wheel being represented.
An einem Lenkgetriebe besteht aufgrund der kinematischen Gegebenheiten ein enger Zusammenhang zwischen einer Kraft an der Zahnstange und einem Moment an der Lenksäule. Unter einem die Spurstangenkraft repräsentierenden Signal, im Folgenden auch "Spurstangenkraftsignal", wird vorliegend sowohl eine der Spurstangenkraft unmittelbar entsprechende Kraftgröße als auch eine dieser mittelbar entsprechenden Größe wie beispielsweise ein korrespondierendes Moment an der Lenksäule verstanden. Entsprechend kann auch ein das Lenkmoment und/oder Zusatzmoment repräsentierendes Signal, im Folgenden auch "Lenkmomentsignal bzw. "Zusatzmomentsignal" über eine korrespondierende Kraftgröße der Zahnstange dargestellt werden. Für die Differenzsignalbildung erforderliche Signalanpassungen nimmt der Fachmann selbstverständlich ohne weiteres vor.At a steering gear is due to the kinematic conditions a close relationship between a force on the rack and a moment at the steering column. Under one the tie rod force representing signal, hereinafter also "tie rod force signal", In the present case, one of the tie rod forces will be directly equivalent Force size and one of these indirectly corresponding Size such as a corresponding one Moment understood at the steering column. Correspondingly, too a signal representing the steering torque and / or additional torque, hereinafter also "steering torque signal or" additional torque signal "via a corresponding force magnitude of the rack being represented. For differential signal formation required Signal adjustments, of course, the expert takes without further ahead.
Das Spurstangenkraftsignal kann beispielsweise mittels geeigneter Sensoren gemessen werden. Ferner ist es möglich, die Spurstangenkraft aus am Fahrzeug verfügbaren Daten anhand eines Berechnungsmodells abzuschätzen.The Tie rod force signal, for example, by means of suitable sensors be measured. Further, it is possible the tie rod force from data available on the vehicle using a calculation model estimate.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das hochpassgefilterte Differenzsignal auf ein Stellsignal zur Ansteuerung des Elektromotors, mit dem das Zusatzlenkmoment eingestellt wird, aufmoduliert und dazu ggf. entsprechend aufbereitet. Es ist jedoch auch möglich, das Spurstangenkraftsignal bereits zu einem früheren Zeitpunkt in die Generierung des Stellsignals für den Elektromotor einzubeziehen.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the high-pass filtered difference signal to a control signal for controlling the electric motor, with which the Additional steering torque is adjusted, modulated and if necessary accordingly edited. However, it is also possible to use the tie rod force signal already earlier in the generation to include the actuating signal for the electric motor.
Zur Differenzbildung mit dem Spurstangensignal kann das Zusatzmomentsignal, das Lenkmomentsignal oder ein Signal verwendet werden, welches die Summe aus dem vom Fahrer aufgebrachten Lenkmoment und dem vom Elektromotor erzeugten Zusatzmoment repräsentiert.to Difference with the tie rod signal, the additional torque signal, the steering torque signal or a signal are used which the Sum of the steering torque applied by the driver and that of the electric motor represents additional torque generated.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung gemäß Patentanspruch 9 gelöst.The The above object is further achieved by a method of operation an electromechanical steering system according to claim 9 solved.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.Further, advantageous embodiments of the invention are in the claims specified.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:following the invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings explained in more detail. The drawing shows in:
Das
Ausführungsbeispiel in
An
geeigneter Stelle, bei dem Ausführungsbeispiel an dem Lenkgetriebe
Das
Zusatzlenkmoment MZ wird in Abhängigkeit
des vom Fahrer aufgebrachten Lenkmoments ML eingestellt.
Dieses Lenkmoment ML kann beispielsweise über
einen Drehwinkelsensor
In
die Berechnung des Zusatzlenkmoment fließen gegebenenfalls
weitere Fahrzeugkenngrößen mit ein, die aus einem
Antiblockiersystem oder einem elektronischen Stabilitätsprogramm
bekannt sind, wie beispielsweise die aktuellen Raddrehzahlen und Bremsdrücke,
die Fahrgeschwindigkeit, die Gierrate des Fahrzeugs oder ein Lenkwinkel
desselben. Ferner kann die Lenkwinkelgeschwindigkeit am Lenkrad
Neben
dem Lenkmoment ML des Fahrers und dem Zusatzlenkmoment
MZ greifen an der Lenkung
Deswegen
wird hier vorgeschlagen, die durch die Lenkung geschluckten Anregungen über den
Elektromotor
Bei
dem in
Aus
den Signalen der Sensoren
Wie
in
Anschließend
wird dieses Differenzsignal sF mittels eines
Hochpassfilters
Zur Ermöglichung einer individuellen Fahrwerkabstimmung durch den Fahrer kann die Verstärkung des hochpassgefilterten Spurstangenkraftsignals einstellbar ausgeführt werden, so dass beispielsweise im Rahmen unterschiedlicher Fahrwerksprogramme zwischen einer sportlichen und einer komfortablen, gegebenenfalls auch mehrstufigen Abstimmung der Lenkung gewählt werden kann.to Enabling individual suspension tuning through the driver can increase the gain of the high-pass filtered Tie rod force signal can be made adjustable, so that, for example, in the context of different suspension programs between a sporty and a comfortable, if necessary also multi-stage vote of the steering can be selected can.
Ferner
ist es möglich, eine Abschaltmöglichkeit für
das Hochpassfilter
Das
hochpassgefilterte Signal wird einem Summierer
In
einer Abwandlung wird die Spurstangenkraft FSP nicht
gemessen, sondern aus am Fahrzeug bekannten Parametern abgeschätzt.
Eine entsprechende Berechnungsvorrichtung mit einem geeigneten Berechnungsalgorithmus
ist in dem Steuergerät
In
einer weiteren Abwandlung ist es möglich, das Differenzsignal
sF aus dem Spurstangenkraftsignal und dem
Lenkmomentsignal zu erzeugen. Das Differenzsignal kann sF dann bereits zu einem früheren
Zeitpunkt in die Berechnung des Zusatzlenkmoment MZ einbezogen
werden, um ein modifiziertes Zusatzmoment MZ*
zu erhalten, wie die in
Alternativ
kann weiterhin ein das Lenkmoment ML und
das Zusatzmoment MZ repräsentierendes
Signal als Eingangsgröße zur Differenzbildung mit
dem Spurstangenkraftsignal verwendet werden, wie dies in
Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkte, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The The invention has been described above with reference to preferred embodiments and modifications explained in more detail. It is, however not limited to this, but includes all through the claims defined embodiments.
- 11
- elektromechanische Lenkungelectromechanical steering
- 22
- Lenkradsteering wheel
- 33
- Lenksäulesteering column
- 44
- Lenkgetriebesteering gear
- 55
- SpurstangengelenkTie joint
- 66
- Spurstangetie rod
- 77
- Radträgerwheel carrier
- 88th
- Fahrzeugradvehicle
- 99
- Elektromotorelectric motor
- 1010
- DrehwinkelsensorRotation angle sensor
- 1111
- Steuergerätcontrol unit
- 1212
- SpurstangensensorTie rod sensor
- 1313
- LenkradwinkelsensorSteering wheel angle sensor
- 1414
- HochpassfilterHigh Pass Filter
- 1515
- Summierersumming
- 1616
- Signalanpassungsignal Conditioning
- FSP F SP
- SpurstangenkraftTie-rod force
- ML M L
- Lenkmomentsteering torque
- MZ M Z
- ZusatzlenkmomentAdditional steering torque
- MZ* MZ *
- modifiziertes Zusatzlenkmomentmodified Additional steering torque
- SF S F
- Differenzsignaldifference signal
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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