DE102007050866A1 - Method for monitoring malfunction in steering system, particularly castor steering system, involves measuring actual value for steering angle of secondary steering axle by sensor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerüberwachung bei einem Lenksystem, insbesondere bei einem Nachlauflenksystem.The The invention relates to a method for error monitoring in a steering system, especially in a tracking system.
Elektrohydraulische Lenksysteme, die eine mit einem Fahrzeuglenkrad gekoppelte, primäre Lenkachse und eine hydraulisch angesteuerte, sekundäre Lenkachse umfassen, sind bereits allgemein aus dem Stand der Technik bekannt, so daß auf die prinzipielle Konstruktion und Funktionsweise nicht näher eingegangen werden muß. Der Vorteil dieser Lenkungen liegt darin, daß sich das Lenkverhalten von Fahrzeugen mit mehr als zwei Achsen verbessert und ein Reifenverschleiß reduziert wird.Battery powered Steering systems comprising a primary steering axle coupled to a vehicle steering wheel and a hydraulically driven, secondary steering axle include already generally known from the prior art, so that the principal Design and operation does not need to be discussed in detail. The advantage This steering is that the steering behavior of Improved vehicles with more than two axles and reduced tire wear becomes.
In der Regel sind zwei Lenkwinkelsensoren vorgesehen, wobei der eine Sensor den Istwert für den Lenkwinkel der primären Lenkachse (zumeist Vorderachse) und der andere Sensor den Istwert für den Lenkwinkel der sekundären Lenkachse ermittelt. Aus dem Lenkwinkel-Istwert für die primäre Lenkachse, der im wesentlichen einem manuell aufgebrachten Lenkradwinkel entspricht, wird mittels einer elektronischen Steuereinheit ein Sollwert für den Lenkwinkel der sekundären Lenkachse bestimmt. Die sekundäre Lenkachse wird dann im folgenden so betätigt, daß sich der sensierte Lenkwinkel-Istwert dem Lenkwinkel-Sollwert annähert.In usually two steering angle sensors are provided, the one Sensor the actual value for the Steering angle of the primary Steering axle (mostly front axle) and the other sensor the actual value for the Steering angle of the secondary Steering axle determined. From the actual steering angle value for the primary steering axle, which essentially corresponds to a manually applied steering wheel angle, is by means of an electronic control unit, a target value for the steering angle the secondary Steering axle determined. The secondary Steering axle is then operated in the following so that the sensed steering angle feedback approaches the steering angle reference.
Üblicherweise sind feste Toleranzwerte vorgegeben, um die der Lenkwinkel-Istwert den Lenkwinkel-Sollwert maximal über- bzw. unterschreiten darf. Falls der Lenkwinkel-Istwert ein durch diese Toleranzwerte definiertes Toleranzband verläßt, wird ein Alarm ausgelöst, bei dem das Lenksystem deaktiviert und ein Systemfehler angezeigt wird. Bei einer Deaktivierung des Lenksystems wird die sekundäre Lenkachse in eine Stellung überführt, die keine Beeinträchtigung der Sicherheit des Lenkverhaltens erwarten läßt. Das Verhalten der sekundären Lenkachse nähert sich dem einer ungelenkten Achse an.Usually Fixed tolerance values are given by which the steering angle actual value is the steering angle reference value maximum or may fall short of. If the steering angle feedback is on This tolerance value leaves the defined tolerance band Alarm triggered, in which the steering system is deactivated and a system error is displayed becomes. When the steering system is deactivated, the secondary steering axle becomes transferred to a position that no impairment the safety of the steering behavior is expected. The behavior of the secondary steering axle approaches to an unguided axle.
Infolge unzureichender Versorgung eines der sekundären Lenkachse zugeordneten, sekundären Lenkkreises kann der Lenkwinkel-Istwert der sekundären Lenkachse bei dieser Schaltung nicht immer mit der notwendigen Geschwindigkeit dem Lenkwinkel-Sollwert angeglichen werden, so daß der Lenkwinkel-Istwert das Toleranzband verläßt und damit einen Alarm auslöst. Dieser Alarm kann jedoch als Fehlalarm bezeichnet werden, da ihm kein Systemfehler, sondern lediglich eine mangelnde Einstellgeschwindigkeit zugrunde liegt. Damit unterscheidet sich dieser Fehlalarm grundlegend von echten Systemfehlern, bei denen eine Deaktivierung des Lenksystems sowie eine entsprechende Anzeige aus Sicherheitsgründen notwendig ist. Solche echten Alarme sind beispielsweise für den Fall erwünscht, daß der Betrag des Lenkwinkel-Istwerts dem Betrag des Lenkwinkel-Sollwerts um mehr als einen kleinen vorgegebenen Toleranzwert vorauseilt, oder bei einer Entwicklung des Lenkwinkel-Istwerts und Lenkwinkel-Sollwerts in entgegengesetzte Richtungen. Ein Beispiel für die Möglichkeit des Auftretens unzureichender Hydraulikversorgung stellen Lenksysteme dar, bei denen eine gemeinsame Pumpe sowohl einen der primären Lenkachse zugeordneten, primären Lenkkreis als auch den sekundären Lenkkreis versorgt, wobei eine Prioritätsschaltung zuerst eine minimale Versorgung des primären Lenkkreises sicherstellt. Bei Einbußen in der Leistungsfähigkeit der Pumpe (beispielsweise durch Verschleiß) ist somit zuerst ausschließlich der sekundäre Lenkkreis von unzureichender Hydraulikversorgung betroffen.As a result inadequate supply to one of the secondary steering axles, secondary Steering circuit can be the steering angle feedback of the secondary steering axle with this circuit not always with the necessary speed be adjusted to the steering angle setpoint, so that the steering angle actual value the tolerance band leaves and thus triggers an alarm. However, this alarm can be called a false alarm because it no system error, just a lack of setting speed underlying. This makes this false alarm fundamentally different of real system errors, where a deactivation of the steering system and a corresponding display for security reasons necessary is. Such real alarms are desired, for example, in the event that the amount of the actual steering angle value to the amount of the steering angle command value by more as a small predetermined tolerance value leads, or at a development of the steering angle actual value and steering angle target value in opposite directions. An example of the possibility of the occurrence of inadequate Hydraulic supply are steering systems in which a common Pump both one of the primary Steering axle associated, primary Steering circuit as well as the secondary Powered steering circuit, with a priority circuit first a minimum Supply of the primary Steering circuit ensures. For losses in performance the pump (for example, by wear) is therefore exclusively the first secondary Steering circuit affected by insufficient hydraulic supply.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine Verbesserung der Fehlerüberwachung bei elektrohydraulischen Lenksystemen.task The invention is therefore an improvement of fault monitoring in electrohydraulic steering systems.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Fehlerüberwachung bei einem Lenksystem, das eine mit einem Lenkrad gekoppelte, primäre Lenkachse und eine hydraulisch angesteuerte, sekundäre Lenkachse aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritt umfaßt:
- a) mittels eines Sensors wird ein Istwert für den Lenkwinkel der sekundären Lenkachse gemessen;
- b) es wird ein Sollwert für den Lenkwinkel der sekundären Lenkachse ermittelt;
- c) ausgehend von dem Lenkwinkel-Sollwert wird mittels vorgegebener Toleranzwerte ein Toleranzband mit einem oberen Lenkwinkelgrenzwert und einem unteren Lenkwinkelgrenzwert bestimmt;
- d) bei einer Veränderung des Lenkwinkel-Sollwerts der sekundären Lenkachse wird aus wenigstens einem Lenkwinkelgrenzwert unter Berücksichtigung einer vorgegebenen minimalen Lenkwinkelgeschwindigkeit ein modifizierter Lenkwinkelgrenzwert ermittelt, welcher den zugeordneten Lenkwinkelgrenzwert ersetzt, so daß ein modifiziertes Toleranzband entsteht;
- e) es wird ein Alarm ausgelöst, wenn der Lenkwinkel-Istwert das modifizierte Toleranzband verläßt.
- a) an actual value for the steering angle of the secondary steering axle is measured by means of a sensor;
- b) a target value for the steering angle of the secondary steering axle is determined;
- c) based on the steering angle reference value, a tolerance band with an upper steering angle limit value and a lower steering angle limit value is determined by means of predetermined tolerance values;
- d) upon a change in the steering angle setpoint of the secondary steering axle, a modified steering angle limit value is determined from at least one steering angle limit taking into account a predetermined minimum steering angle speed, which replaces the associated steering angle limit, so that a modified tolerance band is formed;
- e) an alarm is triggered when the actual steering angle value leaves the modified tolerance band.
Durch dieses Verfahren wird eine Auslösung des Alarms bei scheinbaren Systemfehlern, die bei schnellen Lenkbewegungen durch eine langsame Systemreaktion entstehen, vermieden. Infolge einer Abhängigkeit der Lenkwinkelgrenzwerte von der Lenkwinkelgeschwindigkeit wird das Toleranzband dabei nicht generell aufgeweitet, so daß die Systemsensibilität bei „echten" Systemfehlern im wesentlichen erhalten bleibt und frühzeitig ein Alarm ausgelöst wird.By This procedure will trigger the Alarms for apparent system errors during fast steering movements caused by a slow system reaction, avoided. As a result a dependency the steering angle limit values of the steering angular velocity becomes The tolerance band is not generally expanded so that the system sensitivity in the case of "real" system errors in the Maintained and early alarm is triggered.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und deren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention and their advantages will be apparent from the Unteran claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Verfahrensvariante beschrieben, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. In der einzigen Figur ist dabei ein Lenkwinkel-Sollwert αsoll der sekundären Lenkachse sowie ein zugehöriges modifiziertes Toleranzband Tmod über der Zeit T aufgetragen, wobei das modifizierte Toleranzband Tmod mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt wurde.The invention will be described below with reference to a preferred variant of the method, which is illustrated in the accompanying drawing. In the single figure, a steering angle target value α soll of the secondary steering axis and an associated modified tolerance band T mod are plotted over the time T, wherein the modified tolerance band T mod was determined by means of the method according to the invention.
Die
Figur zeigt anhand einer Kurve
Zur Bestimmung des jeweils aktuellen modifizierten Toleranzbands wird das nachfolgende Verfahren ständig wiederholt, wobei zwischen zwei Zeitpunkten Tx-1, Tx aufeinanderfolgender Verfahrenabläufe ein Zeitabstand ΔT = Tx – Tx-1 vorgegeben ist, der vorzugsweise in der Größenordnung von deutlich unter einer Sekunde liegt.To determine the current modified tolerance band, the following method is repeated continuously, where T x-1, T x of successive procedures between two points in time, a time interval AT = T x - is predetermined T x-1, preferably in the order of well under a Second lies.
Im folgenden wird der bevorzugte Algorithmus zur Bestimmung des modifizierten Toleranzbands Tmod angegeben:The following is the preferred algorithm for determining the modified tolerance band T mod :
Modifizierter oberer Lenkwinkelgrenzwert αO,mod:Modified upper steering angle limit α O, mod :
Für positiv
definierte Winkel, d. h. für αO,mod(Tx-1) > 0
gilt:
Bei betragsmäßig steigendem
Lenkwinkelgrenzwert αO(Tx) > αO,mod(Tx-1) (Lenken aus der Mittenstellung heraus)
ist
With an increasing steering angle limit value α O (T x )> α O, mod (T x-1 ) (steering out of the center position)
Bei
betragsmäßig fallendem
Lenkwinkelgrenzwert αO(Tx) ≤ αO,mod(Tx-1) (Lenken in Richtung zur Mittenstellung)
wird αO,mod(Tx) wie folgt
bestimmt:
Für negativ
definierte Winkel, d. h. αO,mod(Tx-1) < 0 gilt:
Bei
betragsmäßig steigendem
Lenkwinkelgrenzwert αO(Tx) ≤ αO,mod(Tx-1) (Lenken aus der Mittenstellung heraus)
wird αO,mod(Tx) wie folgt
bestimmt:
When the steering angle limit value α O (T x ) ≦ α O, mod (T x-1 ) (steering out of the center position) increases in magnitude, α O, mod (T x ) is determined as follows:
Bei
betragsmäßig fallendem
Lenkwinkelgrenzwert αO(Tx) > αO,mod(Tx-1) (Lenken in Richtung zur Mittenstellung)
ist
Modifizierter unterer Lenkwinkelgrenzwert αU,mod:Modified lower steering angle limit α U, mod :
Für positiv
definierte Winkel, d. h. αU,mod(Tx-1) > 0 gilt:
Bei betragsmäßig steigendem
Lenkwinkelgrenzwert αU(Tx) ≥ αU,mod(Tx-1) (Lenken aus der Mittenstellung heraus)
wird αU,mod(Tx) wie folgt
bestimmt:
When the steering angle limit value α U (T x ) ≥ α U, mod (T x-1 ) (steering out of the center position) increases in magnitude, α U, mod (T x ) is determined as follows:
Bei
betragsmäßig fallendem
Lenkwinkelgrenzwert αU(Tx) < αU,mod(Tx-1) (Lenken in Richtung zur Mittenstellung)
ist
Für negativ
definierte Winkel, d. h. αU,mod(Tx-1) < 0 gilt:
Bei
betragsmäßig steigendem
Lenkwinkelgrenzwert αU(Tx) < αU,mod(Tx-1) (Lenken aus der Mittenstellung heraus)
ist:
In the case of an increase in the steering angle limit value α U (T x ) <α U, mod (T x-1 ) (steering out of the middle position) is:
Bei
betragsmäßig fallendem
Lenkwinkelgrenzwert αU(Tx) ≥ αU,mod(Tx-1) (Lenken in Richtung zur Mittenstellung),
wird αU,mod(Tx) wie folgt
bestimmt:
Bei
dieser Berechnung wurden bereits unterschiedliche minimale Lenkwinkelgeschwindigkeiten vα,min berücksichtigt.
In der Regel wird dabei vα,min1 für betragsmäßig fallende
Lenkwinkelgrenzwerte (Lenken in Richtung zur Mittenstellung) größer angesetzt als
die minimale Lenkwinkelgeschwindigkeit vα,min2 für betragsmäßig steigende
Lenkwinkelgrenzwerte (Lenken aus der Mittenstellung heraus). Dies
beruht auf der Erkenntnis, daß bei
Lenksystemen mit einer Zentriereinrichtung eine Lenkbewegung zur
Mittenstellung (α =
0) hin in der Regel von der Zentriereinrichtung unterstützt wird,
wohingegen eine Lenkbewegung aus der Mittenstellung (α = 0) heraus
entgegen der Kraft der Zentriereinrichtung erfolgen muß. Aus der
Festlegung einer Pumpenleistung, die mindestens für die Einstellung
des Lenkwinkel-Istwerts αist der sekundären Lenkachse zur Verfügung stehen soll,
ergeben sich durch den Einfluß der
Zentriervorrichtung also zwei minimale Lenkwinkel geschwindigkeiten
vα,min1,
vα,min2.
Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Lenkwinkelgeschwindigkeiten
vα,min1, vα,min2 zeigt
sich in der Figur durch unterschiedliche Steigungen in den Kurven
Die Toleranzwerte x1, x2 zur anfänglichen Bestimmung des festen Toleranzbands T werden vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit v vorgegeben, wobei die Toleranzwerte x1, x2 insbesondere identisch sein können.The tolerance values x 1 , x 2 for the initial determination of the fixed tolerance band T are preferably predefined as a function of a vehicle speed v, the tolerance values x 1 , x 2 in particular being able to be identical.
Besonders bevorzugt nehmen die Toleranzwerte unterhalb einer ersten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit v1 (z. B. 4 km/h) einen vorgegebenen ersten Wert x1* (z. B. 20°), oberhalb einer zweiten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit v2 (z. B. 45 km/h) einen vorgegebenen zweiten Wert x2* (z. B. 3°) an und werden dazwischen linear interpoliert.Particularly preferably, the tolerance values below a first predetermined vehicle speed v 1 (eg 4 km / h) take a predetermined first value x 1 * (eg 20 °) above a second predetermined vehicle speed v 2 (eg. 45 km / h) a predetermined second value x 2 * (eg 3 °) and interpolated linearly therebetween.
Auch kann die minimale Lenkwinkelgeschwindigkeit vα,min in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v vorgegeben werden.Also, the minimum steering angular velocity v α, min can be specified as a function of the vehicle speed v.
In einer besonderen Verfahrensvariante wird unter Berücksichtigung einer vorgegebenen zweiten Lenkwinkelgeschwindigkeit vα,2, die größer als die vorgegebene minimale Lenkwinkelgeschwindigkeit vα,min ist, ein zweiter modifizierter Lenkwinkelgrenzwert αO,mod2, αU,mod2 ermittelt, so daß ein zweites modifiziertes Toleranzband Tmod,2 entsteht, wobei ein stiller Alarm ausgelöst wird, wenn der Lenkwinkel-Istwert αist das zweite modifizierte Toleranzband Tmod,2 verläßt. Stiller Alarm bedeutet in diesem Fall, daß der Fahrer keine Anzeige erhält und das Lenksystem nicht deaktiviert wird. Das Vorkommnis wird jedoch intern gespeichert und im Falle einer Inspektion ausgelesen. Mit diesem stillen Alarm wird im Rahmen der Inspektion beispielsweise auf eine nachlassende Pumpenleistung infolge von Verschleißerscheinungen hingewiesen, so daß ein Pumpenaustausch bereits durchgeführt werden kann, bevor ein tatsächlicher Alarm aufgrund von Pumpenverschleiß auftritt.In a particular variant of the method, taking into account a predetermined second steering angle speed v α, 2 , which is greater than the predetermined minimum steering angular velocity v α, min , a second modified steering angle limit α O, mod2 , α U, mod2 determined, so that a second modified tolerance band T mod, 2 arises, wherein a silent alarm is triggered when the steering angle actual value α is the second modified tolerance band T mod, 2 leaves. Silent alarm in this case means that the driver does not receive an indication and the steering system is not deactivated. However, the incident is stored internally and read out in the event of an inspection. With this silent alarm, for example, a decrease in pump performance due to signs of wear is indicated as part of the inspection, so that a pump replacement can already be carried out before an actual alarm due to pump wear occurs.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei Lenksystemen einsetzbar, die neben einer primären Lenkachse, zumeist einer primär gelenkten Vorderachse, wenigstens eine sekundäre Lenkachse aufweisen, wobei sich diese sekundär gelenkte Achse an Motorfahrzeugen oder an Anhängern bzw. Aufliegern befinden kann. In einigen Ausführungsvarianten sind mehrere sekundäre Lenkachsen vorgesehen, die gleichzeitig betätigt werden können, wobei mit dem oben beschriebenen Verfahren für alle sekundären Lenkachsen gemeinsame Sollwerte und Toleranzbänder oder für jede sekundäre Lenkachse eigene Sollwerte und Toleranzbänder bestimmt werden können.The inventive method is applicable to steering systems which, in addition to a primary steering axle, mostly a primary steered front axle, have at least one secondary steering axle, wherein These are secondary Axis are located on motor vehicles or on trailers or semi-trailers can. In some embodiments are several secondary Steering axles provided, which can be actuated simultaneously, wherein with the procedure described above for all secondary steering axles common setpoints and tolerance bands or for each secondary steering axle own setpoints and tolerance bands can be determined.
Vorzugsweise kommt das beschriebene Verfahren in sogenannten Nachlauflenksystemen zur Anwendung, bei denen die sekundäre Lenkachse eine gelenkte, nicht-angetriebene Nachlaufachse hinter der angetriebenen Achse ist. Des weiteren kann das Verfahren natürlich auch in Lenksystemen zur Anwendung kommen, bei denen die sekundäre Lenkachse eine gelenkte, nicht-angetriebene Vorlaufachse vor der angetriebenen Achse ist.Preferably The described method comes in so-called tracking systems for use in which the secondary steering axle is a steered, non-driven trailing axle behind the driven axle is. Furthermore, the method can of course also in steering systems for Are used in which the secondary steering axle a steered, non-driven leading axle in front of the driven axle.
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