DE102010029056A1 - Method for calibrating torque sensor of steering unit of vehicle, involves comparing torque signals of torque sensor to be calibrated and reference-torque sensors with each other to obtain calibration valves for sensor to be calibrated - Google Patents
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Abstract
Description
Lenkeinheiten mit Lenkkraftverstärker (auch Servolenkung genannt) ermöglichen eine Verringerung der vom Fahrer aufzubringenden Betätigungskraft an der Lenkeinheit eines Fahrzeugs. Im Rahmen derartiger Lenkkraftverstärker werden typischerweise auf oder an eine Lenkwelle angebrachte Sensoren zur Ermittlung eines an der Lenkwelle angreifenden Drehmoments verwendet. Die von einem derartigen Sensor ermittelten Drehmomentwerte werden in einem zugeordneten Steuergerät bearbeitet, welcher dann einem Motor des Lenkkraftverstärkers ein entsprechendes Steuersignal zur Verfügung gestellt. Dieser Motor kann, entsprechend einem gewünschten, gegebenenfalls geschwindigkeitsabhängigen Verstärkungsfaktor, ein zusätzliches Drehmoment erzeugen, wodurch die Handhabung der Lenkung für einen Fahrer bzw. Benutzer insgesamt erleichtert ist.Steering units with power steering (also called power steering) allow a reduction in the driver applied by the actuating force on the steering unit of a vehicle. In the context of such power steering sensors are typically used on or to a steering shaft mounted sensors for determining a torque acting on the steering shaft. The torque values determined by such a sensor are processed in an associated control unit, which then provides a corresponding control signal to a motor of the power steering amplifier. This motor can, according to a desired, optionally speed-dependent gain factor, generate an additional torque, whereby the handling of the steering for a driver or user is made easier.
Gemäß dem Stand der Technik werden Sensoren und Steuergeräte unabhängig voneinander in die Lenkung eingebaut. Der Sensor wird auch unabhängig vom Steuergerät kalibriert. Zur Kalibrierung des Sensors ist gemäß dem Stand der Technik ein Prüfstand notwendig, welcher ein Kalibrierdrehmoment aufbringt und dieses mittels eines Referenz-Drehmomentsensors und des zu kalibrierenden Drehmomentsensors als Eingangsgröße misst. Zusätzlich müssen beide Sensoren mit einem Rechner des Prüfstandes verbunden sein, welcher aus den Messwerten der Sensoren Kalibrier-Parameter ermittelt, und diese in den zu kalibrierenden Drehmomentsensor, beispielsweise das EEPROM des Sensors, einprogrammiert. Nach einer derartigen Kalibrierung müssen Steuergerät und Referenz-Drehmomentsensor vom Prüfstand gelöst werden, und das Steuergerät und der nun kalibriert Drehmomentsensor über ein Kabel miteinander verbunden werden.According to the prior art sensors and control units are installed independently of each other in the steering. The sensor is also calibrated independently of the control unit. To calibrate the sensor, a test bench is necessary according to the prior art, which applies a calibration torque and measures this by means of a reference torque sensor and the torque sensor to be calibrated as an input variable. In addition, both sensors must be connected to a computer of the test bench, which determines calibration parameters from the measured values of the sensors, and these are programmed into the torque sensor to be calibrated, for example the EEPROM of the sensor. After such a calibration, the control unit and the reference torque sensor must be released from the test bench, and the control unit and the now calibrated torque sensor connected by a cable.
Aus der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer einfachen und preiswerten Möglichkeit für eine Kalibrierung eines Drehmomentsensors.The object of the invention is to provide a simple and inexpensive way to calibrate a torque sensor.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Kalibrierung eines Drehmomentsensors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.The object is achieved by a method for calibrating a torque sensor with the features of patent claim 1 and by a corresponding device for carrying out this method with the features of patent claim 6.
Erfindungsgemäß kann eine Kalibrierung eines Drehmomentsensors einer Lenkeinheit ohne Prüfstand durchgeführt werden. Funktionen, welche herkömmlicherweise der Prüfstandrechner erfüllte, übernimmt nun erfindungsgemäß das Steuergerät der Lenkeinheit. Ferner kann das Referenzdrehmoment durch den Motor der Lenkeinheit aufgebracht werden.According to the invention, a calibration of a torque sensor of a steering unit without a test stand can be carried out. Functions that conventionally met the test bench computer, now according to the invention takes over the control unit of the steering unit. Further, the reference torque may be applied by the motor of the steering unit.
Der während der Fertigung durchzuführende Kalibrierschritt ist gegenüber dem Stand der Technik deutlich vereinfacht, da z. B. Taktzeitreduktionen realisiert werden können. Insgesamt führt dies zu einer Kostenreduktion in der Fertigung. Prüfstände, d. h. Anlagen für das Messen und zur Drehmomentaufbereitung, können vollständig entfallen, wodurch auch die Kosten für eine bereitzustellende Fertigungsanlage reduziert werden können.The calibration step to be performed during production is significantly simplified compared to the prior art, since z. B. cycle time reductions can be realized. Overall, this leads to a cost reduction in production. Test benches, d. H. Equipment for measuring and torque conditioning can be completely eliminated, which can also reduce the cost of a production plant to be provided.
Auch ergeben sich Handhabungsvorteile bei der Kalibrierung. So muss die Verbindung zwischen dem zu kalibrierenden Drehmomentsensor und dem Steuergerät der Lenkeinheit nur einmal gesteckt werden. Es ist nach der Kalibrierung keinerlei Umstecken zwischen einem Prüfstand und dem Steuergerät notwendig. Dies führt ebenfalls zu Taktzeitreduktionen.There are also handling advantages during calibration. For example, the connection between the torque sensor to be calibrated and the steering unit control unit only has to be connected once. There is no need to change between a test bench and the control unit after calibration. This also leads to cycle time reductions.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Vorteilhafterweise wird der wenigstens eine Kalibrierungswert, der von der Steuereinheit berechnet wird, in den zu kalibrierenden Drehmomentsensor, insbesondere in ein EEPROM des Drehmomentsensors, einprogrammiert. Durch Vorsehen eines derartigen EEPROMs ist eine sinnvolle Verteilung von Rechenkapazität zwischen Drehmomentsensor und Steuergerät erzielbar. Kalibrierwerte können auch im Steuergerät abgespeichert werden.Advantageously, the at least one calibration value, which is calculated by the control unit, is programmed into the torque sensor to be calibrated, in particular into an EEPROM of the torque sensor. By providing such an EEPROM, a meaningful distribution of computing capacity between the torque sensor and the controller can be achieved. Calibration values can also be stored in the control unit.
Zweckmäßigerweise wird durch Wiederholung des Verfahrens bei unterschiedlichen, mittels des Motors aufgebrachten Kalibrier-Drehmomenten, eine Kennlinie des Drehmomentsensors ermittelt. Eine derart ermittelte Kennlinie wird zweckmäßigerweise ebenfalls in den Drehmomentsensor, insbesondere dessen EEPROM, einprogrammiert.Appropriately, a characteristic of the torque sensor is determined by repeating the process at different, applied by the motor calibration torques. Such a determined characteristic curve is expediently likewise programmed into the torque sensor, in particular its EEPROM.
Es ist bevorzugt, das erfindungsgemäße Verfahren in ein bestehendes Prüfungssystem als Bestandteil einer Fertigungsanlage für eine Lenkeinheit zu integrieren, wodurch Bereitstellungs- und Handhabungskosten im Zusammenhang mit einem Prüfungssystem vermindert werden können. Hierdurch ist der gesamte Prüfzyklus, welcher herkömmlicherweise auch die Kalibrierung des Drehmomentsensors an einem externen Prüfstand umfasste, vereinfacht.It is preferred that the inventive method in an existing testing system as part of a manufacturing plant for a steering unit which may reduce deployment and handling costs associated with a testing system. As a result, the entire test cycle, which conventionally also included the calibration of the torque sensor on an external test stand, is simplified.
Zweckmäßigerweise werden magnetische Sensoren als zu kalibrierender Drehmomentsensor verwendet. Derartige magnetische Sensoren arbeiten präzise und erweisen sich in der Praxis als robust.Conveniently, magnetic sensors are used as the torque sensor to be calibrated. Such magnetic sensors work precisely and prove to be robust in practice.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert. In diser zeigtThe invention will now be explained with reference to the accompanying drawings. In this shows
In
Zur Kalibrierung des Drehmomentsensors
Ferner vorgesehen sind eine Einrichtung
Der Prüfstand
Bei gleichzeitiger Blockierung durch die Einrichtung
Derartige Messungen werden für verschiedene mittels des Motors
Anhand von Vergleichen zwischen den gemessenen Drehmomenten bzw. Drehmomentsignalen, wie sie durch den Referenz-Drehmomentsensor
Nach Beendigung der Kalibrierung muss die Lenkwelle
In
Eine Lenkeinheit ist hier insgesamt mit
Steuergerät
Zur Kalibrierung des Drehmomentsensors
For calibration of the
Eine weitere Leitung
Ein Kalibrier-Drehmoment wird, im Gegensatz zum Stand der Technik, mittels des Motors
Bei Aufbringung eines Kalibrier-Drehmoments auf die Lenkwelle
Bevorzugt werden als Drehmomentsensoren magnetische Sensoren verwendet, bei denen bei Verdrehung eines mit der Lenkwelle verbundenen Torsionsstabes eine Winkeldifferenz zwischen einem Magnetpolrad und Fluxringen entsteht. Durch diese Winkeldifferenz wird eine magnetische Feldstärkenänderung im Bereich des Sensorelements erzeugt, welche in ein vom Drehmoment abhängiges elektrisches Signal umgewandelt werden kann. (Bemerkung: Passage ist für Erfindung nicht relevant)Magnetic sensors are preferably used as torque sensors in which upon rotation of a torsion bar connected to the steering shaft, an angular difference between a magnetic pole wheel and Fluxringen arises. This angular difference generates a magnetic field strength change in the region of the sensor element, which can be converted into an electrical signal dependent on the torque. (Note: Passage is not relevant to invention)
Zweckmäßigerweise wird mittels des Motors
Erfindungsgemäß kann somit auf umfangreiche Kalibriereinrichtungen, wie beispielsweise Prüfstände, vollständig verzichtet werden.According to the invention can thus be completely dispensed with extensive calibration facilities, such as test benches.
Nach Durchführung der Kalibrierung können, wie bereits erwähnt, die Leitung
Der Referenz-Drehmomentsensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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