DE102010031710A1

DE102010031710A1 - Method for operating electromechanical power steering of motor vehicle, involves applying supporting torque on steering gear of power steering by electrical machine in dependence of steering torque

Info

Publication number: DE102010031710A1
Application number: DE102010031710A
Authority: DE
Inventors: Tilo Koch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-01-26

Abstract

The method involves applying a supporting torque on a steering gear (16) of a power steering (10) by an electrical machine (26) in dependence of a steering torque. The steering torque is applied by a driver on a steering handle (12). A signal is measured at multiple time points by a sensor (28) that is arranged at a tie rod (20) or gear rod (18). The applied supporting torque is determined under utilization of measured signals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for operating an electromechanical power steering system according to the preamble of patent claim 1.

Hilfskraftlenkungen, auch als Servolenkungen bekannt, finden in modernen Kraftwagen beinahe universellen Einsatz. Neben hydraulischen und elektrohydraulischen Hilfskraftlenkungen setzen sich elektromechanische Hilfskraftlenkungen in zunehmenden Maße durch. Üblicherweise wird bei einer derartigen elektromechanischen Hilfskraftlenkung ein vom Fahrer auf eine Lenkhandhabe, beispielsweise ein Lenkrad, ausgeübtes Lenkmoment gemessen und in Abhängigkeit von diesem Lenkmoment ein Unterstützungsmoment durch eine elektrische Maschine auf ein Lenkgetriebe des Kraftwagens ausgeübt. Der Fahrer muss daher wesentlich geringere Lenkkräfte aufbringen als bei einer nicht unterstützten Lenkung, so dass der Fahrkomfort erhöht und ein ermüdungsfreies Fahren ermöglicht wird.Power steering systems, also known as power steering systems, find almost universal use in modern motor vehicles. In addition to hydraulic and electrohydraulic power steering systems, electromechanical power steering systems are becoming increasingly popular. Usually, in such an electromechanical power steering system, a steering torque exerted by the driver on a steering handle, for example a steering wheel, is measured and depending on this steering torque, a support torque is exerted by an electric machine on a steering gear of the motor vehicle. The driver therefore has to apply significantly lower steering forces than in an unsupported steering, so that the ride comfort is increased and a fatigue-free driving is possible.

Die Messung des vom Fahrer ausgeübten Lenkmomentes erfolgt üblicherweise über einen Drehmomentsensor in einer Lenksäule des Kraftwagens. Das Unterstützungsmoment für die elektrische Maschine wird dann anhand einer Kennlinie oder eines fahrtgeschwindigkeitsabhängigen Kennfelds aus diesem gemessenen Lenkmoment bestimmt. Als Drehmomentsensor wird dabei meist ein Drehstab verwendet, also ein tordierbarer elastischer Abschnitt in der Lenksäule. Derartige Drehmomentsensoren verschlechtern jedoch die Lenkpräzision.The measurement of the steering torque exerted by the driver is usually carried out via a torque sensor in a steering column of the motor vehicle. The assist torque for the electric machine is then determined based on a characteristic curve or a speed-dependent characteristic map from this measured steering torque. As a torque sensor while a torsion bar is usually used, ie a twistable elastic portion in the steering column. However, such torque sensors deteriorate the steering precision.

Aufgrund der mechanischen Kopplung aller Komponenten eines solchen Lenksystems wirken nicht nur die vom Fahrer ausgeübten Lenkmomente auf die Räder, es besteht vielmehr auch eine Kraftübertragung in umgekehrter Richtung. Vom befahrenen Untergrund auf die Räder ausgeübten Kräfte sind also an der Lenkhandhabe spürbar. Durch die Trägheit und Reibung innerhalb des Lenkgetriebes und der elektrischen Maschine wirken übliche elektromechanische Hilfskraftlenkungen hierbei als Tiefpassfilter, die einen hochfrequenten Anteil der auf die Räder des Kraftwagens wirkenden Kräfte nur abgeschwächt an die Lenkhandhabe übertragen. Eine solche Kraftrückmeldung an den Fahrer ist jedoch essentiell, da sie dem Fahrer eine haptische Information über den Straßenzustand und den fahrdynamischen Zustand seines Fahrzeugs liefert. Die Abschwächung dieser Kraftrückmeldung durch elektromechanische Hilfskraftlenkungen verschlechtert daher das Fahrgefühl und die Fahrsicherheit.Due to the mechanical coupling of all components of such a steering system, not only the steering moments exerted by the driver act on the wheels, but there is also a power transmission in the opposite direction. The forces exerted on the wheels by the driven surface are therefore noticeable on the steering handle. Due to the inertia and friction within the steering gear and the electric machine, conventional electromechanical power steering systems act as low-pass filters, which only transmit a high-frequency portion of the forces acting on the wheels of the motor vehicle to the steering handle in a weakened manner. However, such force feedback to the driver is essential because it provides the driver with haptic information about the road condition and the driving dynamics of his vehicle. The attenuation of this force feedback by electromechanical power steering therefore deteriorates the driving feel and driving safety.

Aus der DE 10 2007 026 189 A1 ist eine elektromechanische Lenkung für einen Kraftwagen bekannt, bei welcher auf die beschriebene Weise ein Lenkmoment durch einen Drehmomentsensor in der Lenksäule gemessen und zur Bestimmung eines Unterstützungsmomentes durch eine elektrische Maschine verwendet wird. Zusätzlich werden durch weitere Kraftsensoren die auf die Spurstangen der Lenkung des Fahrzeugs wirkenden Kräfte bestimmt. Ein hochpassgefiltertes Signal dieser Kraftsensoren fließt zusammen mit dem Lenkmoment des Fahrers in die Bestimmung des Unterstützungsmomentes ein, um so die Dämpfung der hochfrequenten Kraftanteilen Anteile durch die Hilfskraftlenkung zu vermindern und das Fahrgefühl zu verbessern. Solche Systeme benötigen also eine Vielzahl von Sensoren und sind daher generell aufwändig und teuer.From the DE 10 2007 026 189 A1 An electromechanical steering system for a motor vehicle is known in which in the manner described a steering torque is measured by a torque sensor in the steering column and used to determine a support torque by an electric machine. In addition, the force acting on the tie rods of the steering of the vehicle forces are determined by other force sensors. A high-pass filtered signal of these force sensors, together with the steering torque of the driver, flows into the determination of the assist torque so as to reduce the damping of the high-frequency power components by the power steering and improve the driving feeling. Such systems thus require a large number of sensors and are therefore generally complicated and expensive.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches auf einfache Weise eine besonders präzise Lenkung eines Fahrzeugs mit einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung ermöglicht.The present invention is therefore based on the object to provide a method of the type mentioned above, which allows in a simple way a particularly precise steering of a vehicle with an electromechanical power steering system.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.

Bei einem derartigen Verfahren wird das durch eine elektrische Maschine auf ein Lenkungsgetriebe der Hilfskraftlenkung auszuübende Unterstützungsmoment unter Verwendung eines Signals bestimmt, welches durch einen an einer Spurstange oder Zahnstange des Kraftwagens angeordneten Sensors gemessen wird. Die Messung erfolgt zu mehreren aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, wobei das Signal zu jedem Zeitpunkt eine Kraft an der Spurstange und/oder Zahnstange repräsentiert. Die Abfolge der Signale repräsentiert also einen Kraftverlauf an der Spurstange und/oder Zahnstange. Der aus konventionellen Hilfskraftlenkungen bekannte Drehmomenten- bzw. Torsionssensor in einer Lenksäule des Kraftwagens entfällt bei Verwendung dieses Verfahrens vollständig, so dass die Lenkpräzision deutlich erhöht wird. Durch die vereinfachte Sensoranordnung ist ein Kraftwagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zudem kostengünstig.In such a method, the assist torque to be applied by an electric machine to a steering gear of the power steering system is determined using a signal measured by a sensor disposed on a track rod or rack of the motor vehicle. The measurement takes place at several successive points in time, the signal representing a force on the tie rod and / or rack at any time. The sequence of signals thus represents a force curve at the tie rod and / or rack. The torque or torsion sensor known from conventional power steering systems in a steering column of the motor vehicle is completely eliminated when using this method, so that the steering precision is significantly increased. Due to the simplified sensor arrangement, a motor vehicle for carrying out the method according to the invention is also inexpensive.

Durch die Messung an den Spurstangen bzw. der Zahnstange werden zudem über die Räder in die Lenkung eingeleitete Momente besser erfasst, da der Sensor an seinem Anbringungsort von der Dämpfungswirkung des Lenkgetriebes und der elektrischen Maschine nicht beeinflusst ist. Allein durch die geänderte Sensoranordnung wird somit ein verbessertes Lenkgefühl geschaffen, da bei der Bestimmung des Unterstützungsmomentes solche extern eingebrachten Momente mit berücksichtigt werden.By measuring the tie rods and the rack are also better detected via the wheels introduced into the steering moments, since the sensor is not affected at its mounting location of the damping effect of the steering gear and the electric machine. An improved steering feel is thus created solely by the changed sensor arrangement, since such externally introduced moments are taken into account in the determination of the assisting torque.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bestimmung des Unterstützungsmoments mittels eines fahrtgeschwindigkeitsabhängigen Kennfelds. Durch ein derartiges Kennfeld können die Änderungen der Lenkungsdynamik bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten berücksichtigt werden, so dass bei allen Fahrtgeschwindigkeiten ein optimales Lenkungsgefühl erzielt werden kann.In a preferred embodiment, the determination of the assist torque takes place by means of a speed-dependent characteristic map. By such a map, the changes in the steering dynamics at be taken into account at different speeds, so that at all speeds an optimal steering feel can be achieved.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vor der Bestimmung des Unterstützungsmoment ein oberhalb einer vorgegebenen Frequenz zeitlich variierender Anteil des gemessenen Signals mittels eines Tiefpassfilters ausgefiltert. Solche sich hochfrequent ändernden Momente werden im Wesentlichen über die Räder in die Lenkung eingebracht und bieten dem Fahrer wichtige Informationen über den fahrdynamischen Zustand seines Fahrzeugs und den Straßenzustand.In a particularly preferred embodiment, a portion of the measured signal which varies over time above a predetermined frequency is filtered out by means of a low-pass filter before the determination of the assistance torque. Such high frequency changing moments are introduced essentially via the wheels in the steering and provide the driver with important information about the driving dynamics of his vehicle and the road conditions.

Sind solche hochfrequenten Anteile des Signals, welche die Radkräfte repräsentieren, in der Eingangsgröße für die kennfeldbasierte Bestimmung des Unterstützungsmoments enthalten, enthält das Unterstützungsmoment aufgrund des verwendeten Kennfeldes ebenfalls hochfrequent variierende Anteile, die den Radkräften entgegengerichtet sind. Diese werden daher durch die elektrische Maschine der Hilfskraftlenkung aktiv gedämpft. Der Fahrer erfährt dann eine deutlich verringerte haptische Rückmeldung.If such high-frequency components of the signal, which represent the wheel forces, are included in the input for the map-based determination of the assist torque, the assist torque also contains high-frequency-varying components that are directed counter to the wheel forces because of the characteristic map used. These are therefore actively damped by the electric motor of the power steering system. The driver then experiences a significantly reduced haptic feedback.

Durch die Ausfilterung derartiger Signalanteile mittels eines Tiefpassfilters werden bei der Bestimmung des Unterstützungsmoments mittels des Kennfeldes keine entsprechenden Gegenmomente erzeugt, so dass die Radkräfte nicht durch die elektrische Maschine aktiv gedämpft werden. Der Fahrer verspürt somit an der Lenkhandhabe eine stärkere Kraft, die von den Rädern des Kraftwagens ausgeübt wird. Dies verbessert den Fahrkomfort und erhöht die Fahrsicherheit, da der Fahrer deutlich spürt, wenn sein Fahrzeug in fahrdynamische Grenzsituationen gerät.By filtering out such signal components by means of a low-pass filter, no corresponding counter torques are generated during the determination of the assist torque by means of the characteristic map, so that the wheel forces are not actively damped by the electric machine. The driver thus feels at the steering handle a stronger force, which is exerted by the wheels of the motor vehicle. This improves ride comfort and increases driving safety, as the driver clearly feels when his vehicle is in driving-dynamic borderline situations.

Alternativ oder auch zusätzlich wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein oberhalb einer weiteren vorgegebenen Frequenz zeitlich variierender Anteil des gemessenen Signals mittels eines Hochpassfilters übertragen und zur Bestimmung eines zusätzlich zum Unterstützungsmoment von der elektrischen Maschine auszuübenden Rückmeldemoments verwendet. Die hochfrequenten Signalanteile können zwar im Eingangssignal des Kennfelds noch vorhanden sein, die aufgrund des Kennfelds erzeugten Gegenmomente zu den Radkräften werden jedoch durch das Rückmeldemoment ausgeglichen oder sogar überkompensiert. Auch hierdurch wird die aktive Dämpfung der Radkräfte durch die elektrische Maschine vermieden und die haptische Rückmeldung an den Fahrer verbessert. Wie beschrieben, führt dies zu einer Verbesserung des Fahrgefühls und der Fahrsicherheit.Alternatively or additionally, in a further preferred embodiment of the invention, a temporally varying above a further predetermined frequency portion of the measured signal is transmitted by means of a high-pass filter and used to determine an additional to the support torque to be exercised by the electric machine feedback torque. Although the high-frequency signal components may still be present in the input signal of the map, the counter-torques to the wheel forces generated due to the map are compensated or even overcompensated by the feedback torque. This also avoids the active damping of the wheel forces by the electric machine and improves the haptic feedback to the driver. As described, this leads to an improvement of the driving feeling and driving safety.

Es ist dabei besonders zweckmäßig, wenn der durch den Hochpassfilter übertragene Anteil des Signals vor Bestimmung des Rückmeldemoments noch verstärkt wird. Der Verstärkungsfaktor kann hierbei geeignet gewählt werden, um dem Fahrer jederzeit das gewünschte Ausmaß an haptischer Rückmeldung zu liefern.It is particularly expedient if the portion of the signal transmitted by the high-pass filter is amplified before the feedback torque is determined. The gain factor can be suitably selected to provide the driver with the desired level of haptic feedback at all times.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die vorgegebene Frequenz und/oder die weitere vorgegebene Frequenz gemäß einer Fahrervorgabe gewählt. Dies kann beispielsweise im Rahmen der Auswahl eines Fahrdynamikprogramms geschehen. Bei einem gewünschten sportlichen Lenkungsverhalten werden die hochfrequenten Anteile des Signals verstärkt auf die elektrische Maschine aufgeschaltet, um so eine besonders deutliche haptische Rückmeldung für den Fahrer zu generieren und eine sportliche Fahrweise zu erleichtern. Bei gewünschtem Komfortfahrverhalten wird dagegen der hochfrequente Anteil des gemessenen Signals stärker gedämpft, um ein ruhigeres und weicheres Lenkungsverhalten zu erzeugen.In a further preferred embodiment of the invention, the predetermined frequency and / or the further predetermined frequency is selected according to a driver's specification. This can be done, for example, in the context of selecting a vehicle dynamics program. With a desired sporty steering behavior, the high-frequency components of the signal are amplified switched to the electric machine, so as to generate a particularly clear haptic feedback for the driver and to facilitate a sporty driving style. In the case of desired comfort driving behavior, on the other hand, the high-frequency component of the measured signal is attenuated more strongly in order to produce a calmer and softer steering behavior.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Bestimmung des auszuübenden Unterstützungsmoments zusätzlich wenigstens ein weiterer, einen Fahrzustand oder eine Umgebungsbedingung des Kraftwagens repräsentierender Parameter verwendet. Neben der Fahrtgeschwindigkeit und den gemessenen Kräften an Spurstange bzw. Zahnstange des Kraftwagens können beispielsweise Informationen über den Seitenwind, eine Sollfahrtrichtung, oder dergleichen mit in die Bestimmung des Unterstützungsmomentes eingehen. Auch hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Fahrtsicherheit und des Fahrtkomforts ermöglicht. Auch ein aktives Rückstellmoment auf das Lenkrad kann durch die elektrische Maschine der Hilfskraftlenkung erzeugt werden.In a further preferred embodiment of the invention, at least one additional parameter representing a driving condition or an environmental condition of the motor vehicle is additionally used to determine the assist torque to be exerted. In addition to the driving speed and the measured forces on the tie rod or rack of the motor vehicle, for example, information about the crosswind, a desired direction of travel, or the like can be included in the determination of the assisting torque. This also makes a further improvement in driving safety and ride comfort possible. An active restoring torque on the steering wheel can also be generated by the electric motor of the power steering system.

Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert.In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung des Lenkungssystems eines Kraftwagens mit elektromechanischer Hilfskraftlenkung; 1 a schematic representation of the steering system of a motor vehicle with electromechanical power steering;

2 eine schematische Darstellung einer Steuerstrecke zum Einstellen eines Unterstützungsmoments für einen Elektromotor einer Hilfskraftlenkung im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit aktiver Erzeugung eines Rückmeldemoments; 2 a schematic representation of a control path for setting an assist torque for an electric motor of a power steering system in the context of a method according to the invention with active generation of a feedback torque;

3 eine schematische Darstellung einer Steuerstrecke zum Einstellen des Unterstützungsmoments für den Elektromotors einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit Tiefpassfilterung des Eingangssignals; 3 a schematic representation of a control path for setting the Supporting moments for the electric motor of an electromechanical power steering with low-pass filtering of the input signal;

4 eine schematische Darstellung der Steuerstrecke zum Einstellen des Unterstützungsmoments für den Elektromotors einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung mit Tiefpassfilterung des Eingangssignals und aktiver Erzeugung eines Rückmeldemoments. 4 a schematic representation of the control path for adjusting the assist torque for the electric motor of an electromechanical power steering system with low-pass filtering of the input signal and active generation of a feedback torque.

Ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Hilfskraftlenkungssystem für einen Kraftwagen umfasst ein Lenkrad 12, mittels welchem ein Fahrer des Kraftwagens ein Lenkmoment ausüben kann. Das ausgeübte Lenkmoment wird über eine Lenksäule 14 auf ein Lenkgetriebe 16 übertragen, wo es zur seitlichen Verlagerung einer Zahnstange 18 führt. Die Zahnstange 18 ist über Spurstangen 20 mit den Rädern 22 der gelenkten Achse 24 verbunden, so dass die Bewegungen der Zahnstange 18 in die gewünschten Lenkbewegungen umgesetzt werden.A whole with 10 designated power steering system for a motor vehicle includes a steering wheel 12 by means of which a driver of the motor vehicle can exert a steering torque. The applied steering torque is via a steering column 14 on a steering gear 16 transfer where it to the lateral displacement of a rack 18 leads. The rack 18 is about tie rods 20 with the wheels 22 the steered axle 24 connected so that the movements of the rack 18 be converted into the desired steering movements.

Zur Unterstützung des Fahrers ist ein Servomotor 26 vorgesehen, welcher in Abhängigkeit von dem am Lenkrad vorgegebenen Lenkmoment ein Unterstützungsmoment generiert, welches ebenfalls auf die Zahnstange 18 wirkt. Um den Servomotor 26 anzusteuern, muss daher das vom Fahrer ausgeübte Lenkmoment bestimmt werden. Bei Lenkungen nach dem Stand der Technik erfolgt dies über einen in der Lenkstange 14 angeordneten Torsionsstab. Dieser führt eine künstliche Elastizität in die Lenksäule 14 ein und verschlechtert daher die Lenkpräzision. Um dieses Problem zu umgehen, sind an der Zahnstange 18 Kraftsensoren 28 angebracht, die die auf die Zahnstange 18 bzw. die Spurstangen 20 wirkenden Kräfte messen können. Aus den so gemessenen Kräften wird dann das vorgegebene Lenkmoment bestimmt und der Servomotor 26 entsprechend angesteuert.To assist the driver is a servomotor 26 provided, which generates a support torque in dependence on the predetermined steering wheel torque on the steering wheel, which also on the rack 18 acts. To the servomotor 26 Therefore, the steering torque exerted by the driver must be determined. In steering systems according to the prior art, this is done via a in the handlebar 14 arranged torsion bar. This leads an artificial elasticity in the steering column 14 and therefore deteriorates the steering precision. To work around this problem are on the rack 18 force sensors 28 attached to the rack 18 or the tie rods 20 can measure acting forces. From the forces thus measured, the predetermined steering torque is determined and the servomotor 26 controlled accordingly.

Neben den vom Lenkrad 12 über die Lenksäule 14 übertragenen Kräften wirken auch Kräfte von den Rädern 22 zurück auf das Lenkrad 12. Diese Kraftrückmeldung liefert dem Fahrer wichtige Hinweise über den momentanen fahrdynamischen Zustand seines Kraftfahrzeugs sowie über den Straßenzustand. Das Lenkgetriebe 16 sowie der Servomotor 26 weisen jedoch eine beträchtliche Trägheit auf und dämpfen daher insbesondere die hochfrequenten Anteile dieser Kräfte. Auch dies führt zu einer Verschlechterung des Lenkverhaltens.In addition to the steering wheel 12 over the steering column 14 transmitted forces also act forces from the wheels 22 back to the steering wheel 12 , This force feedback provides the driver important information about the current driving dynamic condition of his motor vehicle and the road condition. The steering gear 16 as well as the servomotor 26 However, they have a considerable inertia and therefore attenuate in particular the high-frequency components of these forces. This also leads to a deterioration of the steering behavior.

Um die Rückmeldung von Radkräften zum Lenkrad 12 zu verbessern, muss die Ansteuerung des Servomotors 26 entsprechend angepasst werden. Drei Möglichkeiten hierzu sind in den 2 bis 4 gezeigt.To the feedback of wheel forces to the steering wheel 12 to improve, must be the control of the servomotor 26 be adjusted accordingly. Three possibilities for this are in the 2 to 4 shown.

Im Steuerschema gemäß 2 wird die mit dem Sensor 28 gemessene, an der Zahnstange 18 wirkende Kraft, sowie die mit einem weiteren Sensor 30 gemessene Fahrtgeschwindigkeit an ein Berechnungsglied 32 übermittelt. Auf Grundlage eines Kennfeldes ermittelt das Berechnungsglied 32, also beispielsweise ein Mikroprozessor, welcher beispielsweise als mit dem Fahrzeugbus verbundene Steuereinheit ausgelegt sein kann, ein Sollmoment für die Servounterstützung, also das Moment, das durch den Servomotor 26 aufgebracht werden soll.In the control scheme according to 2 will be the one with the sensor 28 measured at the rack 18 acting force, as well as with another sensor 30 Measured travel speed to a calculation element 32 transmitted. The calculation element determines on the basis of a characteristic map 32 Thus, for example, a microprocessor, which may be designed, for example, as connected to the vehicle bus control unit, a desired torque for the power assistance, so the moment that by the servo motor 26 should be applied.

Um die Rückmeldung von Radkräften auf das Lenkrad 12 zu verbessern, wird das Signal des Sensors 28 parallel hierzu durch einen Hochpassfilter 34 gefiltert. Dieser lässt Frequenzen oberhalb einer vorgegebenen Grenzfrequenz passieren, so dass insbesondere die hochfrequenten, für die Beurteilung des Fahrzustands besonders wichtigen Anteile der Lenkungskräfte übertragen werden. Das derart gefilterte Signal wird in der Folge durch einen Verstärker 36 verstärkt und zusammen mit dem vom Berechnungsglied 32 ermittelten Sollmoment einem Mischerglied 38 zugeführt. Auch das Mischerglied ist als Mikroprozessor ausgeführt und kann in die oben beschriebene Steuereinheit integriert sein. Aus dem verstärkten Kraftsignal sowie den dem Kennfeld entnommenem Sollmoment für die Servounterstützung wird im Mischerglied 38 schließlich das Steuersignal für den Elektromotor 26 des Hilfskraftlenksystems 10 erzeugt. Die hochfrequenten Anteile der Lenkungskräfte werden somit verstärkt übertragen, so dass deren Dämpfung durch das Lenkungsgetriebe 16 sowie den Servomotor 26 kompensiert wird. Der Verstärkungsfaktor K des Verstärkers 36 kann dabei auch nach Fahrerwünschen eingestellt werden, so dass zum Beispiel zwischen einem sportlichen Fahrprogramm und einem Komfortfahrprogramm gewechselt werden kann.To the feedback of wheel forces on the steering wheel 12 To improve, the signal of the sensor 28 parallel by a high pass filter 34 filtered. This can pass frequencies above a predetermined cutoff frequency, so that in particular the high-frequency, for the assessment of the driving condition particularly important proportions of the steering forces are transmitted. The thus filtered signal is subsequently passed through an amplifier 36 strengthened and together with that of the calculation member 32 determined target torque a mixer element 38 fed. Also, the mixer member is designed as a microprocessor and can be integrated into the control unit described above. From the amplified force signal as well as the nominal torque taken from the map for the servo assistance is in the mixer member 38 finally, the control signal for the electric motor 26 of the power steering system 10 generated. The high-frequency components of the steering forces are thus increasingly transmitted, so that their damping by the steering gear 16 as well as the servomotor 26 is compensated. The gain K of the amplifier 36 can also be adjusted according to driver preferences, so that, for example, can be changed between a sporty driving program and a comfort driving program.

3 zeigt eine alternative Möglichkeit zur Steuerung des Elektromotors der Servolenkung 26. Auch hier wird mittels des Sensors 28 ein Kraftverlauf an der Zahnstange 18 aufgenommen und parallel dazu mittels des weiteren Sensors 30 die Fahrtgeschwindigkeit registriert. Vor Übermittlung des Kraftsignals 28 zum Berechnungsglied 32 wird das Signal des Sensors 28 jedoch zunächst mittels eines Tiefpassfilters 40 gefiltert. Dieser überträgt bevorzugt Frequenzen unterhalb einer vorgegebenen Grenzfrequenz und dämpft höhere Frequenzen. Hierdurch werden die hohen, für das Fahrgefühl besonders bedeutenden Frequenzanteile der Lenkungskräfte nicht an das Berechnungsglied 32 übermittelt und gehen daher nicht in die Berechnung des Sollmoments aus dem Servokennfeld ein. Daher wird eine aktive Dämpfung dieser hochfrequenten Anteile aufgrund der kennfeldgesteuerten Lenkungsunterstützung vermieden. Auch hier kann aufgrund einer Fahrereingabe über die Eigenschaften des Tiefpassfilters 40 eine Anpassung des Lenkungsverhaltens vorgenommen werden. 3 shows an alternative way to control the electric motor of the power steering 26 , Again, by means of the sensor 28 a force curve on the rack 18 recorded and parallel to it by means of the other sensor 30 the speed of travel registered. Before transmission of the force signal 28 to the calculation element 32 becomes the signal of the sensor 28 but first by means of a low-pass filter 40 filtered. This preferably transmits frequencies below a predetermined cutoff frequency and attenuates higher frequencies. As a result, the high frequency components of the steering forces, which are particularly significant for the driving feel, do not reach the computing element 32 transmitted and therefore do not enter into the calculation of the setpoint torque from the servo map. Therefore, an active damping of these high-frequency components due to the map-controlled steering assistance is avoided. Again, due to a driver input about the properties of the Low pass filter 40 an adjustment of the steering behavior are made.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform, die die beiden Steuerungsmöglichkeiten gemäß den 2 und 3 kombiniert. Das vom Sensor 28 an der Zahnstange 18 gemessene Signal wird mittels eines Tiefpassfilters 40 gefiltert und zusammen mit einem Fahrtgeschwindigkeitssignal des weiteren Sensors 30 dem Berechnungsglied 32 zugeführt, in welchem die kennfeldbasierte Bestimmung des Sollmoments für den Elektromotor 26 erfolgt. Parallel hierzu wird das Signal des Sensors 28 mittels des Hochpassfilter 34 gefiltert und anschließend durch den Verstärker 36 im gewünschten Maße verstärkt. Das von dem Berechungsglied 32 ausgegebene Sollmoment sowie das verstärkte Signal des Kraftsensors 28 werden hier analog zur Ausführungsform gemäß 2 wieder in einem Mischerglied 38 zusammengeführt und dienen der Ansteuerung des Elektromotors 26. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders genaue Kontrolle des Lenkungsverhaltens durch Anpassung der Kennwerte des Hochpassfilters 34, des Tiefpassfilters 40 sowie des Verstärkungsfaktors K des Verstärkers 36. 4 shows a further embodiment, the two control options according to the 2 and 3 combined. That of the sensor 28 at the rack 18 measured signal is by means of a low-pass filter 40 filtered and together with a travel speed signal of the other sensor 30 the calculation member 32 in which the map-based determination of the desired torque for the electric motor 26 he follows. Parallel to this, the signal of the sensor 28 by means of the high-pass filter 34 filtered and then through the amplifier 36 reinforced to the desired extent. That of the calculator 32 output torque as well as the amplified signal of the force sensor 28 are here analogous to the embodiment according to 2 again in a mixer link 38 brought together and serve to control the electric motor 26 , This embodiment allows a particularly accurate control of the steering behavior by adjusting the characteristics of the high-pass filter 34 , the low-pass filter 40 and the gain K of the amplifier 36 ,

Insgesamt wird so eine apparativ besonders einfache Lenkung geschaffen, die ausschließlich mit Sensoren 28 an der Zahnstange 18 auskommt und keine Sensoren in der Lenksäule 14 benötigt. Durch die beschriebene Art der Verarbeitung der Signale dieser Sensoren 28 kann gleichzeitig sichergestellt werden, dass der Fahrer des Kraftwagens immer eine optimale Kraftrückmeldung von den Rädern 22 auf das Lenkrad 12 erhält und so auf haptische Weise stets über den aktuellen Fahrzustand seines Fahrzeugs und den aktuellen Straßenzustand informiert ist. Das beschriebene Lenkungssystem 10 kombiniert somit ein technisch einfaches Hilfskraftlenkungssystem mit besonders hohem Fahrkomfort und besonders hoher Fahrsicherheit.Overall, a device particularly simple steering is created, the only with sensors 28 at the rack 18 gets along and no sensors in the steering column 14 needed. By the described way of processing the signals of these sensors 28 At the same time it can be ensured that the driver of the motor vehicle always receives an optimal force feedback from the wheels 22 on the steering wheel 12 receives and haptically always informed about the current driving condition of his vehicle and the current road conditions. The described steering system 10 thus combines a technically simple power steering system with particularly high ride comfort and very high driving safety.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007026189 A1 [0005]

Claims

Method for operating an electromechanical power steering system ( 10 ) of a motor vehicle, in which, depending on a driver's control of a steering handle ( 12 ) an assist torque by an electric machine ( 26 ) on a steering gear ( 16 ) of the power steering is exercised, wherein by means of a at the tie rod ( 20 ) and / or rack ( 18 ) arranged sensor ( 28 ) a signal is measured at a plurality of successive times, the force at each time point on a tie rod ( 20 ) and / or rack ( 18 ) represents the power steering, characterized in that the assistance torque to be applied is determined using the measured signal.

A method according to claim 1, characterized in that the determination of the assist torque by means of a map, which has a travel speed and the rack or tie rod force as input, takes place.

Method according to Claim 2, characterized in that, prior to determining the assist torque, a portion of the measured signal which varies over time above a predetermined frequency by means of a low-pass filter (US Pat. 40 ) is filtered out.

Method according to Claim 2 or 3, characterized in that a portion of the measured signal that varies over time with respect to another predetermined frequency is detected by means of a high-pass filter ( 34 ) and for determining in addition to the assisting torque of the electric machine ( 26 ) to be exercised.

A method according to claim 4, characterized in that by the high-pass filter ( 34 ) transmitted portion of the signal before determining the feedback torque is amplified.

Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that the predetermined frequency and / or the further predetermined frequency are selected according to a driver's specification.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the determination of the supporting torque to be exercised additionally at least one further, a driving condition or an environmental condition of the motor vehicle representing parameter is used.