DE102008040202A1

DE102008040202A1 - Electronic servo steering system operating method for passenger car, involves deactivating torque assistance with guidance position and with driving speed such that no positioning of rod and/or no rod stroke takes place towards stop

Info

Publication number: DE102008040202A1
Application number: DE102008040202A
Authority: DE
Inventors: Georg Pfletschinger
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-14

Abstract

The method involves utilizing an electrical servo-drive (12) for torque assistance. The torque assistance of the electrical servo-drive is deactivated with a guidance position within an area before a mechanical end stop of a gear rod (6) of a steering gear (4) and with a driving speed of a motor vehicle i.e. passenger car, of approximately zero such that no positioning of the gear rod and/or no gear rod stroke takes place towards the mechanical end stop of the gear rod. An indirect steering ratio is adjusted by an overlapping unit (8). Independent claims are also included for the following: (1) a computer program having set of instructions to perform a method for operating an electronic servo steering system (2) an electronic servo steering system comprising an auxiliary angle adjuster.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein derartiges Verfahren durchzuführen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein elektronisches Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.The The invention relates to a method for operating an electronic Power steering system of a motor vehicle according to the The preamble of claim 1. The invention also relates to a Computer program and a computer program product with program code means, to perform such a procedure. Furthermore The invention relates to an electronic power steering system of a Motor vehicle.

Ein Lenksystem mit Überlagerungsmitteln ist aus der DE 197 51 125 A1 bekannt. Dort wird die Bewegung (Zusatzwinkel bzw. Motorwinkel) eines Stellantriebs, d. h. eines Elektromotors mittels eines Überlagerungsgetriebes (beispielsweise ein Planetengetriebe) mit dem Lenkradwinkel überlagert. Mit Hilfe der Überlagerungsmittel ist es möglich, einen von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel zur Erhöhung der Fahrstabilität bzw. des Komforts mit einem Zusatzwinkel zu überlagern, so dass sich fahrdynamikabhängig bzw. komfortabhängig ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und mittlerem Lenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs einstellt. Dadurch ist es sicherheitstechnisch z. B. möglich, ein Kraftfahrzeug, welches auszubrechen droht, durch eine entsprechende Korrektur des Lenkwinkels wieder in eine stabile Fahrsituation zurückzuführen. Die Überlagerungsmittel können andere Fahrdynamiksysteme (z. B. ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder ein Antiblockiersystem (ABS)) unterstützen. Komforttechnisch ist es auch möglich, einem Lenkradwinkel beispielsweise einen geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkel zu überlagern. Dadurch kann bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, d. h. eine relativ kleine Drehung der Lenkhandhabe führt zu einem relativ großen Lenkwinkel der Räder. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann dagegen ein relativ großes Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, damit sich die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöht. Auch das erfindungsgemäße elektrische Servolenksystem weist Überlagerungsmittel auf.A steering system with overlay means is from the DE 197 51 125 A1 known. There, the movement (additional angle or motor angle) of an actuator, ie an electric motor superimposed by means of a superposition gear (for example, a planetary gear) with the steering wheel angle. With the help of the superimposition means, it is possible to superimpose a steering wheel angle predefined by the steering handle to increase driving stability or comfort with an additional angle so that a variable gear ratio between steering wheel angle and mean steering angle of the steerable wheels of the motor vehicle is adjusted depending on driving dynamics or comfort. As a result, it is safety z. B. possible, a motor vehicle, which threatens to break out, due to a corresponding correction of the steering angle back into a stable driving situation. The overlay means may support other vehicle dynamics systems (eg, an electronic stability program (ESP) or an anti-lock braking system (ABS)). In terms of comfort, it is also possible to superimpose a speed-dependent additional angle on a steering wheel angle, for example. As a result, a relatively small transmission ratio can be set at low vehicle speeds, ie, a relatively small rotation of the steering handle leads to a relatively large steering angle of the wheels. At high vehicle speeds, however, a relatively large gear ratio can be adjusted so that the driving stability of the motor vehicle increases. The electric power steering system according to the invention also has superposition means.

Außerdem ist aus der DE 100 13 711 A1 ein Lenksystem bekannt, das unter anderem einen Servoantrieb zur Momentenunterstützung (Servolenkung) aufweist. Der Grad der Momentenunterstützung ist bei dem beschriebenen Lenksystem abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Während bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit die Momentenunterstützung größer ist (z. B. um beim Rangieren des Fahrzeugs das Lenkrad ohne großen Kraftaufwand betätigen zu können), wird die Momentenunterstützung bei höheren Geschwindigkeiten (z. B. um die Fahrstabilität bei einer Autobahnfahrt zu erhöhen) gesenkt. Der Servoantrieb kann elektrisch oder hydraulisch arbeiten. Bei dem erfindungsgemäßen elektronischen Servolenksystem kann die Momentenunterstützung elektrisch variiert werden. Das in der DE 100 13 711 A1 beschriebene Lenksystem weist neben dem Servoantrieb auch Überlagerungsmittel auf, welche einen Zusatzwinkel erzeugen und den von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel mit diesem Zusatzwinkel überlagern.Moreover, from the DE 100 13 711 A1 a steering system known, inter alia, has a servo drive for torque assistance (power steering). The degree of torque assistance is dependent on the vehicle speed in the described steering system. While the torque assist is greater at slower vehicle speeds (eg, to operate the steering wheel with little effort when maneuvering the vehicle), torque assist is reduced at higher speeds (eg, to increase driving stability on a highway ride). The servo drive can work electrically or hydraulically. In the electronic power steering system according to the invention, the torque assistance can be electrically varied. That in the DE 100 13 711 A1 described steering system has in addition to the servo drive and superimposition means which generate an additional angle and superimpose the steering wheel angle predetermined by the steering handle with this additional angle.

Die Spurstangensummenkraft steigt bei allen Kraftfahrzeugen bzw. Personenkraftwagen beim Lenken im Stand, d. h. bei einer Fahrgeschwindigkeit von wenigstens annähernd null zum Endanschlag hin deutlich an. Bereits bei sehr langsamer Fahrt sinkt diese Kraft jedoch sehr deutlich ab. Ein Servolenksystem muss die maximale Kraft beim Lenken im Stand unterstützen können, damit im Stand vom Fahrer bis an den Endanschlag gelenkt werden kann. Demzufolge muss der Servoantrieb ebenfalls entsprechend dimensioniert werden, um die geforderte Leistung erbringen zu können.The Tie rod total force increases in all motor vehicles or passenger cars when steering in the state, d. H. at a travel speed of at least almost zero towards the end stop. Already at very slow speeds, however, this power drops very clearly from. A power steering system must have the maximum power when steering in the state so that in the stand of the driver can be steered to the end stop. As a result, the Servo drive also be dimensioned accordingly to the to provide the required service.

Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs, der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches eine bezüglich maximaler Unterstützungsleistung kleinere Dimensionierung des elektronischen Servolenksystems bzw. des Servoantriebs zulässt.outgoing It is the object of the present invention to provide a Method for operating an electronic power steering system of a Motor vehicle to create the type mentioned, which one regarding maximum support performance smaller dimensions of the electronic power steering system or of the servo drive permits.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Die Aufgabe wird bezüglich des Computerprogramms durch Anspruch 4, bezüglich des Computerprogrammprodukts durch Anspruch 5 und bezüglich des elektronischen Servolenksystems durch Anspruch 6 gelöst.These The object is achieved by the claim 1 mentioned features solved. The task is relative to of the computer program of claim 4, relating to the computer program product by claim 5 and with respect to the electronic power steering system solved by claim 6.

Dadurch, dass bei einer Lenkposition in einem Bereich vor einem mechanischen Endanschlag einer Zahnstange des Lenkgetriebes und bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von wenigstens annähernd null die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs derart deaktiviert wird, dass keine weitere Positionierung der Zahnstange bzw. kein weiterer Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags der Zahnstange erfolgt, wobei gleichzeitig eine indirekte Lenkübersetzung durch die Überlagerungsmittel eingestellt wird, kann in vorteilhafter Weise der elektrische Servoantrieb bzw. der Servomotor des erfindungsgemäßen elektronischen Servolenksystems kleiner bzw. schwächer, d. h. kostengünstiger und platzsparender ausgelegt werden. Die maximal benötigte Unterstützungskraft kann reduziert werden, ohne dass der Fahrer Einbußen bemerkt. Der maximale Lenk- bzw. Zahnstangenhub ist nicht im Stand relevant, sondern bei langsamer Fahrt, um einen entsprechenden Wendekreis zu erhalten.Thereby, that at a steering position in an area in front of a mechanical End stop of a rack of the steering gear and at a driving speed of the motor vehicle of at least approximately zero, the torque assistance of the electric servo drive is deactivated in such a way that no further positioning of the rack or no further rack stroke in the direction of the mechanical end stop of the rack, at the same time an indirect steering ratio by the overlay means is adjusted, can be in an advantageous Way the electric servo drive or the servo motor of the electronic according to the invention Power steering system smaller or weaker, d. H. cost-effective and be designed to save space. The maximum needed Support can be reduced without the driver Losses noticed. The maximum steering or rack stroke is not relevant in the state, but at slow speed to one to obtain the corresponding turning circle.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sozusagen der Software-Endanschlag bzw. der virtuelle durch das elektronische Servolenksystem vorgegebene Endanschlag im Stand des Kraftfahrzeugs nicht an den tatsächlichen mechanischen Endanschlag positioniert, sondern in einem Bereich davor. Bereits bei einigen Millimetern vor dem mechanischen Endanschlag, wird beim Drehen im Stand nicht mehr die maximale Spurstangensummenkraft erreicht, sondern ca. 1 bis 2 kN weniger. Darüber hinaus wird in diesem Bereich über das Überlagerungsgetriebe bzw. die Überlagerungsmittel eine sehr indirekte bzw. große Übersetzung eingestellt, so dass der Fahrer den virtuellen Endanschlag nicht bemerkt. Bei einer indirekten Lenkübersetzung bewegt sich das Lenkritzel bzw. die Zahnstange deutlich weniger als das Lenkrad des Fahrers. Der Lenkradwinkel entspricht demjenigen, der bei konstanter Übersetzung und vollem Hub erreicht werden würde.By the method according to the invention becomes, so to speak the software stop or the virtual by the electronic Servolenksystem predetermined end stop in the state of the motor vehicle not positioned at the actual mechanical end stop, but in an area in front of it. Already at a few millimeters in front of the mechanical limit stop, it stops turning when stationary reaches the maximum tie rod total force, but about 1 to 2 kN less. In addition, in this area is about the superposition gear or the superposition means set a very indirect or large translation, so that the driver does not notice the virtual end stop. at an indirect steering ratio, the steering pinion moves or the rack significantly less than the steering wheel of the driver. The steering wheel angle corresponds to that at constant translation and full stroke would be achieved.

Vorteilhaft ist es demnach, wenn die Lenkübersetzung derart indirekt eingestellt wird, dass der Lenkradwinkel im Wesentlichen demjenigen Lenkradwinkel entspricht, welcher bei konstanter Lenkübersetzung und normaler Positionierung der Zahnstange zum mechanischen Endanschlag bzw. vollständigem Zahnstangenhub vom Fahrer eingestellt würde.Advantageous it is therefore, if the steering ratio so indirectly is set, that the steering wheel angle substantially to that Steering wheel angle corresponds, which at constant steering ratio and normal positioning of the rack to the mechanical end stop or complete rack stroke would be set by the driver.

Vorteilhaft ist außerdem, wenn bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von größer null unmittelbar die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs derart aktiviert wird, dass in Abhängigkeit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Korrektur der Position der Zahnstange bzw. ein Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags der Zahnstange erfolgt, wobei die Überlagerungsmittel derart gesteuert bzw. geregelt werden, dass der Lenkradwinkel im Wesentlichen konstant bleibt. Sobald das Fahrzeug anfährt, wird der Software-Endanschlag der elektronischen Servolenkung (EPS) zum mechanischen Endanschlag hin verschoben, wobei die Position direkt abhängig von der Fahrgeschwindigkeit ist. Bei geringer Fahrgeschwindigkeit, welche z. B. der Leerlaufdrehzahl im ersten Gang entsprechen kann (ca. 5–10 km/h) wird der volle Lenkhub erreicht. So kann der optimale Wendekreis erzielt werden und der Fahrer bemerkt den Vorgang nicht.Advantageous is also when at a travel speed of the motor vehicle from greater than zero directly to the momentum assistance of the electric servo drive is activated such that in dependence the current driving speed of the motor vehicle, a correction the position of the rack or a rack stroke in the direction of mechanical stop of the rack is carried out, with the overlay means be controlled or regulated so that the steering wheel angle substantially remains constant. As soon as the vehicle starts, the Software end stop of the electronic power steering (EPS) to the mechanical End stop postponed, with the position directly dependent from the driving speed is. At low driving speed, which z. B. can correspond to the idle speed in first gear (about 5-10 km / h) the full steering stroke is reached. So can the optimum turning circle can be achieved and the driver notices the Process not.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem bzw. verteilt auf mehreren Steuergeräten des elektronischen Servolenksystems realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des wenigstens einen Steuergeräts gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts übertragen werden. Ein derartiges Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln ist in Anspruch 4 bzw. Anspruch 5 angegeben.The inventive method for operating an electronic Power steering system of a motor vehicle is preferably as a computer program on one or distributed on several ECUs of the realized electronic power steering system, although other solutions of course come into question. This is the computer program in a memory element of the at least one control device saved. By processing on a microprocessor of the controller the procedure is carried out. The computer program can open a computer-readable medium (floppy disk, CD, DVD, Hard disk, USB memory stick or the like) or an internet server be stored as a computer program product and from there into the Memory element of the control unit to be transmitted. Such a computer program or computer program product with Program code means is specified in claim 4 or claim 5.

Anspruch 6 betrifft ein elektronisches Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.claim 6 relates to an electronic power steering system of a motor vehicle.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.advantageous Embodiments and developments emerge from the dependent Claims. The following is a principle with reference to the drawing an embodiment of the invention indicated.

Es zeigt:It shows:

1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Servolenksystems, welches von einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird; und 1 a simplified schematic representation of an electronic power steering system according to the invention, which is operated by a method according to the invention; and

2 ein Schaubild eines Übersetzungsverlaufs und einer Position eines Endanschlags im Stand und bei Fahrt, sowie gemessene Verläufe der Spurstangensummenkraft. 2 a graph of a gear ratio and a position of an end stop in the state and at ride, and measured gradients of the tie rod total force.

1 zeigt ein elektronisches Servolenksystem 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Das elektronische Servolenksystem 1 weist eine als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Gelenkwelle bzw. Lenksäule 3 mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu, einen Drehwinkel δ_LS der Lenksäule 3 in einen Radlenkwinkel δ_Fm von lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Das Lenkgetriebe 4 weist eine Zahnstange 6 und ein Ritzel 7 auf, an welches die Lenksäule 3 angreift. Das elektronische Servolenksystem 1 umfasst darüber hinaus Überlagerungsmittel 8, die einen als Elektromotor 9 ausgebildeten Stellantrieb bzw. Zusatzwinkelsteller und ein von diesem angetriebenes Überlagerungsgetriebe 10 aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe 10 ist als Planetengetriebe ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte das Überlagerungsgetriebe 10 auch als Wellgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Durch das Lenkrad 2 wird ein Lenkradwinkel δ_S als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δ_Fm der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Mit Hilfe des Elektromotors 9 wird dann ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel δ_M generiert und durch das Überlagerungsgetriebe 10 mit dem Lenkradwinkel δ_S bzw. dem Drehwinkel δ_LS der Lenksäule 3 überlagert. Der Zusatzwinkel δ_M wird grundsätzlich zur Verbesserung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs bzw. des Komforts erzeugt. Die Summe aus Lenkradwinkel δ_S und Zusatzwinkel δ_M ergibt den Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4 bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ritzelwinkel δ_G. 1 shows an electronic power steering system 1 a motor vehicle, not shown. The electronic power steering system 1 has a steering wheel 2 trained steering handle on. The steering wheel 2 is via a cardan shaft or steering column 3 with a steering gear 4 connected. The steering gear 4 serves to a rotation angle δ _{LS of} the steering column 3 in a wheel steering angle δ _Fm of steerable wheels 5a . 5b implement the motor vehicle. The steering gear 4 has a rack 6 and a pinion 7 on, to which the steering column 3 attacks. The electronic power steering system 1 also includes overlay means 8th one as an electric motor 9 trained actuator or additional angle adjuster and driven by this superposition gear 10 exhibit. The superposition gearbox 10 is designed as a planetary gear. In further embodiments, the superposition gear could 10 Also be designed as a wave gear or the like. Through the steering wheel 2 is a steering wheel angle δ _S as a measure of a desired wheel steering angle δ _{Fm of} the steerable wheels 5a . 5b of the motor vehicle specified. With the help of the electric motor 9 Then, a superposition angle or additional angle δ _{M is} generated and by the superposition gear 10 with the steering wheel angle δ _S and the rotational angle δ _{LS of} the steering column 3 superimposed. The additional angle δ _M is basically to improve the driving dynamics of the motor vehicle or the Kom Forts generated. The sum of steering wheel angle δ _S and additional angle δ _M gives the input angle of the steering gear 4 or in the present embodiment, the pinion angle δ _G.

Die Überlagerungsmittel 8 weisen ein elektronisches Steuergerät 11 auf, welches unter anderem der Regelung des Zusatzwinkels δ_M und des abgegebenen Moments des Elektromotors 9 dient. Auf dem elektronischen Steuergerät 11 läuft dazu ein Regelungsverfahren ab, welches als Regelungsstruktur bzw. als Computerprogramm auf einem nicht dargestellten Mikroprozessor des Steuergeräts 11 ausgeführt ist. Der Elektromotor 9 wird mit einem elektrischen Ansteuersignal δ_Md, welches dem Sollwert des von dem Elektromotor 9 zu erzeugenden Zusatzwinkels δ_M entspricht, angesteuert. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 9 erfolgt üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, d. h. das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkradwinkel δ_S und dem Ritzelwinkel δ_G bzw. dem Radlenkwinkel δ_Fm der Räder 5a, 5b wird durch die Überlagerung des Lenkradwinkels δ_S mit verschiedenen, geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkeln δ_M in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis vorzugeben, bei welchem eine relativ geringe Drehung des Lenkrads 2 zu einem relativ großen Radlenkwinkel δ_Fm der Räder 5a, 5b führt. Ebenso ist es bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit aus Stabilitätsgründen denkbar, ein relativ großes Übersetzungsverhältnis vorzugeben. Damit die vorstehend angeführten Steuerungs- bzw. Regelungsfunktionen ausgeführt werden können, erhält das Steuergerät 11 unter anderem als Eingangssignal die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. über einen CAN-Bus des Kraftfahrzeugs).The overlay means 8th have an electronic control unit 11 on, which among other things, the control of the additional angle δ _M and the output torque of the electric motor 9 serves. On the electronic control unit 11 For this purpose, a control process takes place, which as a control structure or as a computer program on a microprocessor, not shown, of the control unit 11 is executed. The electric motor 9 is with an electrical drive signal δ _Md , which the setpoint of the electric motor 9 to be generated additional angle δ _M corresponds, driven. The control or regulation of the electric motor 9 usually takes place as a function of the vehicle speed of the motor vehicle, ie the transmission ratio between the steering wheel angle δ _S and the pinion angle δ _G or the wheel steering angle δ _{Fm of} the wheels 5a . 5b is set by the superimposition of the steering wheel angle δ _S with different, speed-dependent additional angles δ _M as a function of the vehicle speed. This makes it possible, for example, at low vehicle speeds to specify a relatively small gear ratio, in which a relatively small rotation of the steering wheel 2 to a relatively large wheel steering angle δ _{Fm of} the wheels 5a . 5b leads. It is also conceivable for reasons of stability at high vehicle speed to specify a relatively large transmission ratio. So that the above-mentioned control functions can be performed, receives the control unit 11 among other things, as an input signal, the current vehicle speed (eg, via a CAN bus of the motor vehicle).

Den Überlagerungsmitteln 8 nachgeordnet, weist das elektronische Servolenksystem 1 einen elektrischen Servoantrieb 12 auf, welcher unter anderem der variablen Momentenunterstützung dient. Der elektrische Servoantrieb 12 weist einen Elektromotor 13 zur Realisierung der Momentenunterstützung über ein Riemengetriebe 14 auf. Das Riemengetriebe 14 weist ein Antriebsritzel und eine Riemenscheibe zur Übertragung der Momentenunterstützung über ein Kugelumlaufgetriebe (nicht dargestellt) auf die Zahnstange 6 des elektrischen Servolenksystems 1 auf. Des weiteren ist ein elektronisches Steuergerät 15 zur Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 13 vorgesehen. Die Erfindung wird anhand eines elektrischen Servolenksystems 1 mit einem Riemengetriebe 14 und einem separaten Kugelumlaufgetriebe zur Übertragung der Unterstützungskraft auf die Zahnstange 6, wie beispielsweise aus der DE 100 52 275 bekannt, beschrieben. Für weitere elektrische Servolenksystemtechnologien mit Momenten- bzw. Lenkunterstützung lassen sich gleiche erfindungsgemäße Umsetzungen erzielen.The overlay means 8th downstream, has the electronic power steering system 1 an electric servo drive 12 on, which among other things serves the variable moment assistance. The electric servo drive 12 has an electric motor 13 for the realization of the torque support via a belt transmission 14 on. The belt transmission 14 has a drive pinion and a pulley for transmitting the torque assist via a recirculating ball gear (not shown) on the rack 6 of the electric power steering system 1 on. Furthermore, an electronic control unit 15 for controlling or regulating the electric motor 13 intended. The invention is based on an electric power steering system 1 with a belt transmission 14 and a separate recirculating ball gear for transmitting the assisting force to the rack 6 , such as from the DE 100 52 275 known, described. For other electric power steering system technologies with torque or steering assistance, the same implementations according to the invention can be achieved.

Außerdem weist das elektronische Servolenksystem 1 Sensoren 16a, 16b, 16c auf, welche den Lenkradwinkel δ_S, den Zusatzwinkel δ_M und den Ritzelwinkel δ_G messen bzw. äquivalente Signale liefern, aus denen diese Winkel δ_S, δ_M, δ_G bestimmt werden können, wobei der Ritzelwinkel δ_G auch aus dem Lenkradwinkel δ_S und dem Zusatzwinkel δ_M berechnet werden kann. Des weiteren ist ein Lenkmomentsensor vorgesehen (nicht dargestellt). Die Steuergeräte 11, 15 erhalten die Ergebnisse der vorstehend genannten Sensoren als Eingangssignale zur weiteren Verarbeitung bzw. Steuerung oder Regelung der Elektromotoren 9, 13.In addition, the electronic power steering system has 1 sensors 16a . 16b . 16c on, which measure the steering wheel angle δ _S , the additional angle δ _M and the pinion angle δ _G or provide equivalent signals from which these angles δ _S , δ _M , δ _G can be determined, the pinion angle δ _G also from the steering wheel angle δ _S and the additional angle δ _M can be calculated. Furthermore, a steering torque sensor is provided (not shown). The controllers 11 . 15 obtain the results of the above-mentioned sensors as input signals for further processing or control or regulation of the electric motors 9 . 13 ,

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb des elektronischen Servolenksystems 1 vorgeschlagen, bei welchem bei einer Lenkposition in einem Bereich vor einem mechanischen Endanschlag 21 (siehe 2) der Zahnstange 6 des Lenkgetriebes 4 und bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von wenigstens annähernd null die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs 12 derart deaktiviert wird, dass keine weitere Positionierung der Zahnstange 6 bzw. kein weiterer Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags 21 der Zahnstange 6 erfolgt, wobei gleichzeitig eine indirekte Lenkübersetzung durch die Überlagerungsmittel 8 bzw. das Überlagerungsgetriebe 10 eingestellt wird. Sonach wird ein virtueller Endanschlag 20 vorgegeben. Die Lenkübersetzung wird derart indirekt eingestellt, dass der Lenkradwinkel δ_S im Wesentlichen demjenigen Lenkradwinkel δ_S entspricht, welcher bei konstanter Lenkübersetzung und normaler Positionierung der Zahnstange 6 zum mechanischen Endanschlag 21 bzw. vollständigem Zahnstangenhub vom Fahrer eingestellt würde.According to the invention, a method for operating the electronic power steering system 1 proposed in which at a steering position in an area in front of a mechanical end stop 21 (please refer 2 ) of the rack 6 of the steering gear 4 and at a travel speed of the motor vehicle of at least approximately zero, the torque assist of the electric servo drive 12 is disabled so that no further positioning of the rack 6 or no further rack stroke in the direction of the mechanical end stop 21 the rack 6 takes place, at the same time an indirect steering ratio by the superposition means 8th or the superposition gear 10 is set. Sonach becomes a virtual end stop 20 specified. The steering ratio is adjusted indirectly such that the steering wheel angle δ _S substantially corresponds to that steering wheel angle δ _S , which at constant steering ratio and normal positioning of the rack 6 to the mechanical end stop 21 or complete rack stroke would be set by the driver.

Bei einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von größer null wird unmittelbar die Momentenunterstützung des elektrischen Servoantriebs 12 derart aktiviert, dass in Abhängigkeit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine Korrektur der Position der Zahnstange 6 bzw. ein Zahnstangenhub in Richtung des mechanischen Endanschlags 21 der Zahnstange 6 erfolgt, wobei die Überlagerungsmittel 8 derart gesteuert bzw. geregelt werden, dass der Lenkradwinkel δ_S im Wesentlichen konstant bleibt.At a travel speed of the motor vehicle of greater than zero, the torque assist of the electric servo drive becomes instantaneous 12 activated such that, depending on the current driving speed of the motor vehicle, a correction of the position of the rack 6 or a rack stroke in the direction of the mechanical end stop 21 the rack 6 takes place, the superposition means 8th be controlled or regulated so that the steering wheel angle δ _S remains substantially constant.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einem der beiden elektronischen Steuergeräte 11, 15 oder verteilt auf beiden Steuergeräten 11, 15 ausgeführt werden.The inventive method can on one of the two electronic control units 11 . 15 or distributed on both controllers 11 . 15 be executed.

Darüber hinaus besteht in weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen die Möglichkeit, das Verfahren auf einem übergeordneten Steuergerät bzw. System auszuführen und die elektronischen Steuergeräte 11, 15 entsprechend anzusteuern.In addition, in other, not shown embodiments, the possibility of the method on a parent Steuerge advises or system to execute and the electronic control units 11 . 15 to control accordingly.

In 2 ist ein kombiniertes Schaubild eines durch die Überlagerungsmittel 8 eingestellten Übersetzungsverlaufs 23, 24 und einer Position eines Endanschlags 20, 21 bei Fahrt und im Stand des Kraftfahrzeugs, sowie gemessene Verläufe 25, 26 der Spurstangensummenkraft zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft dargestellt. Dabei sind auf der vertikalen Achse der Lenkradwinkel δ_S und die Spurstangensummenkraft und auf der horizontalen Achse der Zahnstangenhub, d. h. die Position der Zahnstange 6 aufgetragen. Die gepunktete vertikale Linie 20 markiert den virtuellen Endanschlag der Zahnstange 6 im Stand, während der mechanische Endanschlag der Zahnstange 6 durch die durchgezogene vertikale Linie 21 angedeutet wird.In 2 is a combined graph of one by the overlay means 8th set translation history 23 . 24 and a position of an end stop 20 . 21 when driving and in the state of the motor vehicle, as well as measured courses 25 . 26 the tie rod total force to illustrate the inventive method exemplified. In this case, on the vertical axis of the steering wheel angle δ _S and the tie rod total force and on the horizontal axis of the rack stroke, ie the position of the rack 6 applied. The dotted vertical line 20 marks the virtual end stop of the rack 6 in the state during the mechanical end stop of the rack 6 through the solid vertical line 21 is hinted at.

Die gestrichelte horizontale Linie 22 entspricht dem Lenkradwinkel δ_S, welcher bei virtuellem und bei mechanischem Endanschlag 20, 21 der Zahnstange 6 identisch ist, wodurch für den Fahrer keine Abweichung spürbar ist. Die Gerade 23 stellt den Übersetzungsverlauf ab X km/h dar, wobei X diejenige Fahrzeuggeschwindigkeit ist, ab welcher der virtuelle Endanschlag 20 wieder dem mechanischen Endanschlag 21 entspricht, also der volle Zahnstangenhub erreicht werden kann. X kann beispielweise in einem Bereich von ca. 5 bis 10 km/h liegen. Die gepunktete Kurve 24 zeigt den Übersetzungsverlauf im Stand, d. h. bei 0 km/h. Die Kurve 25 markiert die gemessene Spurstangensummenkraft im Stand während die Kurve 26 die gemessene Spurstangensummenkraft bei 10 km/h zeigt. Ein Pfeil 27 deutet die Interpolation der Übersetzungsverläufe durch die Überlagerungsmittel 8 und die Verschiebung des virtuellen Endanschlags 20 zum mechanischen Endanschlag 21 hin bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen 0 km/h und X km/h an.The dashed horizontal line 22 corresponds to the steering wheel angle δ _S , which at virtual and mechanical end stop 20 . 21 the rack 6 is identical, whereby no deviation is noticeable to the driver. Straight 23 represents the translation curve from X km / h, where X is the vehicle speed, from which the virtual end stop 20 again the mechanical end stop 21 corresponds, so the full rack stroke can be achieved. For example, X can be in the range of approx. 5 to 10 km / h. The dotted curve 24 shows the gear ratio in the state, ie at 0 km / h. The curve 25 marks the measured tie-rod total force in the state during the turn 26 shows the measured tie rod total force at 10 km / h. An arrow 27 indicates the interpolation of the translation curves by the superposition means 8th and the shift of the virtual end stop 20 to the mechanical end stop 21 when the vehicle speed changes between 0 km / h and X km / h.

Im Beispiel beträgt die maximale Spurstangensummenkraft beim Lenken im Stand (Kurve 25) 13 kN. Auf diese Kraft müsste das elektronische Servolenksystem 1 ohne Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens grundsätzlich ausgelegt werden. Bei Verwendung des virtuellen Endanschlags 20, welcher vorliegend 10 mm vor dem mechanischen Endanschlag 21 angeordnet ist, wird im Stand nur eine maximale Kraft von 11,5 kN benötigt. Beim langsamen Fahren (hier 10 km/h) beträgt die maximale Kraft nur noch 5 kN, d. h. beim Anfahren kann der virtuelle Endanschlag 20 sofort zum mechanischen Endanschlag 21 hin verschoben werden. Die Auslegung des elektronischen Servolenksystems 1, insbesondere des elektrischen Servoantriebs 12 kann im Beispiel vorteilhaft um 1,5 kN, d. h. ca. 12% geringer angesetzt werden.In the example, the maximum tie-rod total force when steering is stationary (Curve 25 ) 13 kN. This force would need the electronic power steering system 1 basically be designed without using the method according to the invention. When using the virtual end stop 20 , which in this case 10 mm before the mechanical end stop 21 is arranged, only a maximum force of 11.5 kN is required in the state. When driving slowly (here 10 km / h), the maximum force is only 5 kN, ie when approaching the virtual end stop 20 immediately to the mechanical end stop 21 to be postponed. The design of the electronic power steering system 1 , in particular the electric servo drive 12 can in the example advantageously by 1.5 kN, that is about 12% lower.

11: Elektronisches Servolenksystemelectronic Power steering system
22: Lenkradsteering wheel
33: Gelenkwelle/LenksäuleDrive shaft / steering column
44: Lenkgetriebesteering gear
5a, 5b5a, 5b: lenkbare Rädersteerable bikes
66: Zahnstangerack
77: Ritzelpinion
88th: ÜberlagerungsmittelSuperimposing means
99: Zusatzwinkelsteller/ElektromotorAdditional angle actuator / motor
1010: ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
1111: elektronisches Steuergerät der Überlagerungsmittelelectronic Control device of the superposition means
1212: elektrischer Servoantriebelectrical servo drive
1313: Elektromotorelectric motor
1414: Riemengetriebebelt transmission
1515: Steuergerät des Servoantriebscontrol unit of the servo drive
16a, 16b, 16c16a, 16b, 16c: Sensorensensors
2020: virtueller Endanschlagvirtual end stop
2121: mechanischer Endanschlagmechanical end stop
2222: LenkwinkelverlaufSteering angle curve
2323: Übersetzungsverlauf bei Fahrttranslation history while driving
2424: Übersetzungsverlauf im Standtranslation history in the state
2525: gemessene Spurstangensummenkraft im Standmeasured Tie rod total force in the state
2626: gemessene Spurstangensummenkraft bei 10 km/hmeasured Tie rod total force at 10 km / h
2727: Pfeilarrow
δ_Fm δ _Fm: Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkelwheel steering angle or steering angle
δ_G δ _G: Ritzelwinkelpinion angle
δ_S δ _S: Lenkradwinkelsteering wheel angle
δ_M δ _M: Zusatzwinkeladditional angle
δ_Md δ _Md: Sollwert des Zusatzwinkelssetpoint the additional angle

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19751125 A1 [0002]
- DE 10013711 A1 [0003, 0003]
- DE 10052275 [0019]

Claims

Method for operating an electronic power steering system ( 1 ) of a motor vehicle, in which by means of a steering handle ( 2 ) a steering wheel angle (δ _S ) as a measure of a desired wheel steering angle (δ _Fm ) for at least one steerable wheel ( 5a . 5b ) of the motor vehicle, in which an additional angle (δ _M ) of superposition means ( 8th ) and for determining an input angle (δ _G ) of a steering gear ( 4 ) of the electronic power steering system ( 1 ) the steering wheel angle (δ _S ) by means of a superposition gear ( 10 ) of the overlay means ( 8th ) is superimposed, wherein the input angle (δ _G ) of the steering gear ( 4 ) into a corrected wheel steering angle (δ _Fm ) for the at least one steerable wheel ( 5a . 5b ) of the motor vehicle and in which an electric servo drive ( 12 ) is used for torque assistance, characterized in that at a steering position in an area in front of a mechanical end stop ( 21 ) a rack ( 6 ) of the steering gear ( 4 ) and at a driving speed of the motor vehicle of at least approximately zero, the torque support of the electric servo drive ( 12 ) is deactivated in such a way that no further positioning of the rack ( 6 ) or no further rack stroke in the direction of the mechanical end stop ( 21 ) of the rack ( 6 ), wherein at the same time an indirect steering ratio by the superposition means ( 8th ) is set.

A method according to claim 1, characterized in that the steering ratio is adjusted indirectly such that the steering wheel angle (δ _S ) substantially corresponding to that steering wheel angle (δ _S ), which at constant steering ratio and positioning of the rack ( 6 ) to the mechanical end stop ( 21 ) or complete rack stroke by the driver would be set.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that at a travel speed of the motor vehicle of greater than zero directly the torque support of the electric servo drive ( 12 ) is activated such that, depending on the current driving speed of the motor vehicle, a correction of the position of the rack ( 6 ) or a rack stroke in the direction of the mechanical end stop ( 21 ) of the rack ( 6 ), the superposition means ( 8th ) are controlled so that the steering wheel angle (δ _S ) remains substantially constant.

Computer program with program code means for carrying out a method according to one of Claims 1, 2 or 3, in which the program is stored on a microprocessor of a computer, in particular on a control unit ( 11 . 15 ) of an electronic power steering system ( 1 ), is performed.

A computer program product comprising program code means stored on a computer-readable medium for carrying out a method according to one of claims 1, 2 or 3, when the program is stored on a microprocessor of a computer, in particular on a control unit ( 11 . 15 ) of an electronic power steering system ( 1 ), is performed.

Electronic power steering system ( 1 ) of a motor vehicle, with - a steering handle ( 2 ) for specifying a steering wheel angle (δ _S ) as a measure of a desired wheel steering angle (δ _Fm ) for at least one steerable wheel ( 5a . 5b ) of the motor vehicle, - a steering gear ( 4 ), which determines the steering wheel angle (δ _S ) in the wheel steering angle (δ _Fm ) of the at least one steerable wheel ( 5a . 5b ) of the motor vehicle, - an electric servo drive ( 12 ), and - overlay means ( 8th ) for generating an additional angle (δ _M ) by an additional angle adjuster ( 9 ) and for generating an input angle (δ _G ) of the steering gear ( 4 ) from a superposition of the steering wheel angle (δ _S ) with the additional angle (δ _M ), wherein the electronic power steering system ( 1 ) or the additional angle plate ( 9 ) and the electric servo drive ( 12 ) are operated or controlled by a method according to claim 1, 2 or 3.

Electronic power steering system according to claim 6, characterized in that the additional angle plate ( 9 ) and the electric servo drive ( 12 ) by at least one control device ( 11 . 15 ), on which the method according to claim 1, 2 or 3 is carried out.