DE102009046118A1 - Method for operating an electrical power steering of vehicle, involves generating engine torque of electric motor over engine current which is calculated by engine controller - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Servolenkung eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine elektrische Servolenkung nach Anspruch 13.The invention relates to a method for operating an electric power steering system of a vehicle according to the preamble of claim 1 and an electric power steering system according to
Die
Die
Aus der
Die
Bei elektrischen Servolenkungen mit einem als Zahnriemengetriebe gebildeten Zugmittelgetriebe oder mit zumindest einem Zahnriemen in einem Zugmittelgetriebe ist eine bestimmte minimale Vorspannung des Zahnriemens erforderlich um das Motormoment des Elektromotors sicher übertragen zu können. Die Vorspannung kann durch Berechnung oder Versuch ermittelt werden.In electric power steering systems with a traction mechanism transmission formed as a toothed belt transmission or with at least one toothed belt in a traction mechanism a certain minimum bias of the belt is required to transmit the engine torque of the electric motor safely. The preload can be determined by calculation or trial.
Ist die Vorspannung des Zahnriemens zu gering, dann läuft der Zahnriemen in der Verzahnung der Zahnräder des Zugmittelgetriebes an den Zahnflanken hoch. Der Zahnriemen verursacht dabei hohe Zugkräfte in den Riementrummen. Bei hohen Motormomenten neigt der Zahnriemen gar zum Überspringen der Zähne der Zahnräder des Zugmittelgetriebes.If the bias of the toothed belt is too low, then the toothed belt runs up in the toothing of the gears of the traction mechanism on the tooth flanks. The timing belt causes high tensile forces in the Riementrummen. At high engine torques, the timing belt even tends to skip the teeth of the gears of the traction mechanism.
Zum Toleranzausgleich in einer Serienproduktion von elektrischen Servolenkungen ist es erforderlich, die Vorspannung für den Zahnriemen erhöht zu wählen um sicher ein Hochlaufen oder gar Überspringen zu verhindern. Dies kann jedoch nachteilig für die Lagerung der Komponenten des Zahnriemengetriebes sein. Außerdem können sich Unregelmäßigkeiten in der Durchzugskraft des Zahnriemengetriebes ergeben.To compensate for tolerances in a series production of electric power steering systems, it is necessary to increase the preload for the toothed belt in order to reliably prevent run-up or even skipping. However, this can be disadvantageous for the storage of the components of the toothed belt drive. In addition, irregularities in the pulling force of the belt drive can result.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Servolenkung und eine Servolenkung anzugeben, mit deren Hilfe die Zahnriemenspannung so gering als möglich einstellbar ist und dennoch ein Hochlaufen des Zahnriemens oder gar ein Überspringen des Zahnriemens verhindert ist.The invention has for its object to provide a method for operating an electric power steering and power steering, with the help of the toothed belt tension is as low as possible adjustable and yet run up of the belt or even skipping the belt is prevented.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Servolenkung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 und mit einer elektrischen Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.The object is achieved by a method for operating an electric power steering system of a vehicle according to claim 1 and with an electric power steering system having the features of
Dadurch daß die Motorsteuerung für den Elektromotor des Servomotorantriebs das Motormoment auf eine definierte Größe begrenzt, wenn die Momentenrichtung der Komponenten des Zugmittelgetriebes, wie der Zahnräder und Wellen entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung einer Welle oder eines Ankers des Elektromotors ist (Elektromotor bremst), wobei das begrenzte Motormoment niedriger als der Normalwert des Elektromotors bei Gleichgerichtetheit des Motormoments und der Motordrehrichtung liegt, ist eine steuerungstechnische Maßnahme getroffen die bewirkt, daß bei einem Abbremsvorgang des Elektromotors der Zahnriemen mit seinem Leertrum am kleinen Riemenrad an dem Elektromotor nicht zum Hochlaufen kommt und überspringt.Characterized in that the motor control for the electric motor of the servo motor drive limits the engine torque to a defined size when the torque direction of the components of the Zugmittelgetriebes, as the gears and shafts opposite to the direction of movement of a shaft or an armature of the electric motor is (electric motor brakes), the limited Engine torque is lower than the normal value of the electric motor with rectilinearity of the engine torque and the direction of rotation of the engine, a control measure is taken which causes that in a deceleration of the electric motor of the timing belt with its empty strand on the small pulley on the electric motor does not come up and skips.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments emerge from the subclaims.
Es ist zweckmäßig, die maximalen Motormomente für beide Betriebsarten (gleichsinnige und entgegengerichtetete Ausrichtung des Motormoments und der Motordrehrichtung) durch die Motorsteuerung zu begrenzen.It is expedient to limit the maximum engine torques for both operating modes (same-direction and opposite orientation of the engine torque and the engine rotational direction) by the engine control.
Es kann gleichwohl zweckmäßig sein, eine adaptive Steuerung des Motormoments bei entgegegensetztem Motordrehmoment zu der Drehrichtung der übrigen Komponenten des Zugmittelgetriebes in dem Sinne vorzusehen, daß die Drehbeschleunigungen der Komponenten des Zugmittelgetriebes oder einer anderen repräsentativen Komponente des Zugmittelgetriebes gemessen und von der Motorsteuerung verarbeitet werden, sodaß der Zahnriemen in dieser Betriebsart nicht an den Zahnflanken eines Zahnrades des Zugmittelgetriebes hochläuft und einen Zahn überspringt.It may nevertheless be expedient to provide an adaptive control of the engine torque with opposite engine torque to the direction of rotation of the other components of the traction mechanism in the sense that the rotational accelerations of the components of the traction mechanism or other representative component of the traction mechanism and measured by the Engine control are processed, so that the timing belt does not run up in this mode on the tooth flanks of a gear of the traction mechanism and skips a tooth.
Die Vorspannung des Zahnriemens ist so eingestellt, daß bei der Gleichgerichtetheit des Motormoments und der Drehrichtung des Elektromotors und bei Entgegengerichtetheit der Drehrichtung des Motormoments und der Drehrichtung des Elektromotors der Zahnriemen die Zahnflanken der Zahnräder des Zugmittelgetriebes nicht überspringt oder an den Zahnflanken hochläuft. Dabei ist in einem Ausführungsbeispiel der elektrischen Servolenkung und des Betriebsverfahrens das Leertrum des Zahnriemens immer mit etwa 50 Nm vorgespannt.The bias of the toothed belt is adjusted so that in the rectilinearity of the engine torque and the direction of rotation of the electric motor and in Gegengegengerheitheit the direction of rotation of the motor torque and the direction of rotation of the electric motor, the toothed belt does not skip the tooth flanks of the gears of the traction mechanism or runs up to the tooth flanks. In this case, in one embodiment of the electric power steering and the operating method, the slack side of the toothed belt is always preloaded with about 50 Nm.
Um ein Schwingen des Systems Elektromotor-Zugmittelgetriebe zu verhindern kann es zweckmäßig sein, durch die Motorsteuerung einen Wechsel der Begrenzung des Motormoments über eine zeitliche Rampe durchzuführen. Der Übergang vom Betrieb des Elektromotors mit begrenztem Motormoment zum Betrieb des Elektromotors mit höherem Motormoment kann bevorzugt anstatt einer zeitlichen Hysterese über einen Verlauf in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Elektromotors oder anderer bewegungsabhängiger Größen des Systems Elektromotor – Zugmittelgetriebe erfolgen. Es ist zweckmäßig, den Übergang der Begrenzung des maximalen Motormoments zwischen dem maximalen Motormoment für die Betriebsart a mit Gleichsinnigkeit von Motormoment und Motordrehzahl zu Betriebsart b, mit entgegengesetzter Richtung von Motormoment und Motordrehzahl innerhalb des Durchlaufens eines Drehwinkels der Welle des Elektromotors von höchstens etwa 90° durchzuführen oder aber höchstens etwa 180° durchzuführen. Bei entgegengesetztem Drehsinn des Motormoments zu der Motordrehrichtung begrenzt die Motorsteuerung das Motormoment auf etwa 2 bis 6 Nm. Die Hysterese kann dadurch erreicht werden, dass bei einem Übergang der Betriebsart b nach Betriebsart a das Motormoment über einen bestimmten Winkel der Welle des Elektromotors auf dem Wert der Betriebsart b verharrt.In order to prevent oscillation of the system electric motor traction mechanism, it may be expedient to perform a change of the limitation of the engine torque over a time ramp by the engine control. The transition from the operation of the electric motor with limited engine torque to operate the electric motor with higher engine torque can preferably be done instead of a temporal hysteresis over a course depending on the rotation angle of the electric motor or other motion-dependent variables of the system electric motor - traction mechanism. It is expedient, the transition of the limitation of the maximum engine torque between the maximum engine torque for mode a with the same sense of engine torque and engine speed to mode b, with opposite direction of engine torque and engine speed within the passage of a rotation angle of the shaft of the electric motor of at most about 90 ° or to perform at most about 180 °. In the opposite direction of rotation of the engine torque to the direction of engine rotation, the engine control limits the engine torque to about 2 to 6 Nm. The hysteresis can be achieved by the fact that in a transition of the mode b to mode a, the engine torque remains above the value of the mode b over a certain angle of the shaft of the electric motor.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben. In der Zeichnung zeigt:The invention will now be described in more detail with reference to an embodiment and reproduced with reference to the accompanying drawings. In the drawing shows:
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Servolenkung, elektrischePower steering, electric
- 22
- LenkhandhabeSteering handle
- 33
- Radwheel
- 44
- Servoantrieb, elektrischServo drive, electric
- 55
- Elektromotorelectric motor
- 66
- Zugmittelgetriebetraction drives
- 77
- Zahnriementoothed belt
- 88th
- Lenkgetriebesteering gear
- 99
- Motorsteuerungmotor control
- 1010
- Zahnflanketooth flank
- 1111
- Zahnradgear
- 1212
- Wellewave
- 1313
- Zahnstangerack
- 1414
- Ritzelpinion
- 1515
- Leertrumloose side
- δS δ S
- Lenkradwinkelsteering wheel angle
- δδ
- Radlenkwinkelwheel steering angle
- MM M M
- Motormomentengine torque
- δW δ w
-
Drehwinkel, v.
12 Rotation angle, v.12
Das Lenkgetriebe
Die elektrische Servolenkung
Der elektrische Servoantrieb
Wie die
Des weiteren ist eine elektrische Motorsteuerung
Bei Betriebssituationen der Servolenkung
Wird hingegen das Motormoment MM in dieser Betriebssituation in einem bestimmten Zeitintervall oder über einen vorgebbaren Drehwinkel der Welle
Die
Ein anderer Sonderfall, der die Notwendigkeit der Begrenzung des Motormoments durch die Motorsteuerung verdeutlicht, tritt bei einer Parksituation eines Fahrzeugs in der Nähe des Lenkanschlages auf. In dieser Betriebs- oder Fahrsituation wirkt der Reifenlatsch entsprechend einer Feder, die durch das Motormoment vorgespannt wird. Wird nun vom Lenkanschlag in entgegengesetzte Richtung gelenkt, bleibt das Motormoment zunächst in derselben Richtung bestehen, die Bewegungsrichtung dreht sich aber um. Wird das Motormoment MM reduziert, schiebt der vorgespannte Latsch das Lenkrad zurück. Hält der Fahrer an dem Lenkrad dagegen, kann es wiederum zur Umkehr der Motordrehrichtung kommen, wodurch die Lenkhilfskraft wiederum ansteigt und der Latsch wiederum vorgespannt wird. Es können im System – Elektromotor
Daher wird zusätzlich ein Übergangsverhalten zwischen den für die jeweilige Betriebsart a, b vorgesehenen und begrenzten Motormomente durch die Motorsteuerung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 10333909 A1 [0005] DE 10333909 A1 [0005]
Claims (13)
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-
2009
- 2009-10-28 DE DE102009046118A patent/DE102009046118A1/en not_active Withdrawn
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