DE102010032150A1 - Method for determining steering system play in vehicle, involves determining position signal of sensor to detection time point and another position signal of sensor to another detection time point - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Lenksystemspiels in einem Fahrzeug mit einer Lenkunterstützung.The invention relates to a method and a device for determining a steering system clearance in a vehicle with a steering assistance.
Lenksysteme mit Mitteln zur Lenkunterstützung (Servolenksysteme) sind hinreichend bekannt. In derartigen Servolenksystemen wird ein Unterstützungsmoment mittels eines Aktors auf eine Lenksäule oder vorzugsweise eine Zahnstange des Lenksystems aufgebracht. Hierdurch reduziert sich ein durch einen Kraftfahrzeugführer z. B. mittels einer Lenkhandhabe aufzubringendes manuelles Lenkmoment. Weit verbreitet sind hierbei elektromechanische Servomotoren zur Erzeugung des Unterstüzungsmoments. Auch bekannt sind hydraulische Aktoren zur Erzeugung des Unterstützungsmoments.Steering systems with steering assistance means (power steering systems) are well known. In such power steering systems, an assisting torque is applied by means of an actuator to a steering column or, preferably, a rack of the steering system. This reduces a by a motor vehicle driver z. B. applied by means of a steering handle manual steering torque. Electromechanical servomotors are widely used to generate the support torque. Also known are hydraulic actuators for generating the assist torque.
Der Aktor umfasst hierbei eine Abtriebswelle oder einen Rotor des Aktors, der über ein Getriebe, z. B. über einen Kugelgewindetrieb (KGT), mit der Zahnstange gekoppelt sein kann. Eine Lage oder Position der Abtriebswelle kann hierbei mittels eines Sensors erfasst werden, wobei der Sensor in der Regel eine relative Lage der Abtriebswelle erfasst.The actuator in this case comprises an output shaft or a rotor of the actuator, via a transmission, for. B. via a ball screw (KGT), can be coupled to the rack. A position or position of the output shaft can in this case be detected by means of a sensor, wherein the sensor usually detects a relative position of the output shaft.
Eine resultierende Lenkkraft an der Zahnstange des Lenksystems ist in einem Servolenksystem abhängig von dem durch den Kraftfahrzeugführer aufgebrachten manuellen Lenkmoment und dem von dem Aktor aufgebrachten Unterstützungsmoment. Hierbei ist das Unterstützungsmoment bzw. eine Größe des Unterstützungsmoments in der Regel abhängig von einer Größe des manuellen Lenkmoments. Vereinfacht ausgedrückt gilt, dass, je höher ein manuelles Lenkmoment, desto höher das von dem Aktor aufgebrachte Unterstützungsmoment.A resulting steering force on the rack of the steering system is dependent in a power steering system on the manual steering torque applied by the motor vehicle driver and the assist torque applied by the actuator. Here, the assist torque or a magnitude of the assist torque is usually dependent on a magnitude of the manual steering torque. In simple terms, the higher a manual steering torque, the higher the assist torque applied by the actuator.
Das manuelle Lenkmoment wird hierbei z. B. mittels einer Lenkhandhabe, beispielsweise eines Lenkrads, auf eine so genannte Eingangswelle der Lenkung aufgebracht. Die Eingangswelle entspricht hierbei der vorhergehend genannten Lenksäule und ist auch unter der Bezeichnung Drehstab bekannt. Die Lenksäule ist hierbei über ein weiteres Getriebe, insbesondere ein so genanntes Lenkritzel, mit der Zahnstange mechanisch verbunden.The manual steering torque is here z. B. by means of a steering handle, such as a steering wheel, applied to a so-called input shaft of the steering. The input shaft corresponds to the aforementioned steering column and is also known as the torsion bar. The steering column is mechanically connected via a further gear, in particular a so-called steering pinion, with the rack.
Die Eingangswelle ist somit also mechanisch mit der Abtriebswelle über mechanische Elemente gekoppelt. Idealerweise ist die mechanische Übertragungsstrecke zwischen Abtriebswelle und Eingangswelle spielfrei. Aufgrund fertigungs- oder nutzungsbedingter mechanischer Toleranzen kann jedoch ein Spiel, z. B. ein Getriebespiel des KGT und/oder des Lenkritzels, in der mechanischen Übertragungsstrecke auftreten. Dieses Spiel kann auch als Lenksystemspiel bezeichnet werden.Thus, the input shaft is thus mechanically coupled to the output shaft via mechanical elements. Ideally, the mechanical transmission path between the output shaft and the input shaft is free of play. Due to manufacturing or use-related mechanical tolerances, however, a game, for. B. a backlash of the KGT and / or the steering pinion, occur in the mechanical transmission path. This game can also be called a steering system game.
Dieses mechanische Spiel hat direkte Auswirkungen auf ein haptisch durch einen Kraftfahrzeugführer wahrgenommenes Fahrgefühl.This mechanical play has a direct effect on a feel perceived by a motor vehicle driver feel.
Aus der
Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Lenksystemspiels in einem Fahrzeug mit einer Lenkunterstützung zu schaffen, welches ein vorhandenes Spiel möglichst mit bereits vorhandenen Elementen des Lenksystems ermittelt.It raises the technical problem to provide a method and apparatus for determining a steering system game in a vehicle with a steering support, which determines an existing game as possible with existing elements of the steering system.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results from the objects with the features of
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Lenksystemspiels.A method for determining a steering system clearance is proposed.
Hierbei erfasst ein erster Sensor eine Lage einer Abtriebswelle eines Aktors zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments. Der Aktor kann hierbei beispielsweise ein elektromechanischer Servomotor sein. Der Sensor kann hierbei ein Rotorlagesensor sein. Dieser kann entweder eine absolute Lage der Abtriebswelle oder eine relative Lage der Abtriebswelle erfassen. Unter einer Lage kann hierbei auch eine Winkelposition verstanden werden.In this case, a first sensor detects a position of an output shaft of an actuator for generating a support torque. The actuator may be an electromechanical servomotor, for example. The sensor can be a rotor position sensor. This can detect either an absolute position of the output shaft or a relative position of the output shaft. A position can also be understood to mean an angular position.
Ein zweiter Sensor erfasst eine Lage einer Eingangswelle eines Lenksystems. Der zweite Sensor kann hierbei die Lage der Eingangswelle ebenfalls entweder absolut oder relativ erfassen. Der zweite Sensor ist hierbei vorzugsweise unterhalb eines Drehmomentsensors zur Erfassung eines manuell auf die Eingangswelle aufgebrachten Lenkmoments angeordnet.A second sensor detects a position of an input shaft of a steering system. The second sensor can also detect the position of the input shaft either absolute or relative. The second sensor is preferably arranged below a torque sensor for detecting a steering torque applied manually to the input shaft.
Im erfindungsgemäßen Lenksystem kann hierbei das Lenkmoment mittels einer Lenkhandhabe, beispielsweise einem Lenkrad, auf die Eingangswelle aufgebracht werden. Das Lenkmoment wird mittels eines Getriebes, beispielsweise eines Lenkritzels, auf eine Zahnstange des Lenksystems übertragen. Weiter kann auch die Abtriebswelle des Aktors über ein Getriebe, beispielsweise einen Kugelgewindetrieb, mit der Zahnstange gekoppelt sein.In the steering system according to the invention in this case the steering torque by means of a steering handle, such as a steering wheel, are applied to the input shaft. The steering torque is transmitted by means of a transmission, such as a steering pinion, on a rack of the steering system. Further, the output shaft of the actuator via a transmission, such as a ball screw, be coupled to the rack.
Weiter wird ein erstes Lagesignal des ersten Sensors zu mindestens einem ersten Detektionszeitpunkt bestimmt, beispielsweise mittels einer geeigneten Auswerteeinheit. Das erste Lagesignal korrespondiert hierbei zu einer ersten Lage der Abtriebswelle. Das derart erfasste erste Lagesignal des ersten Sensors kann beispielsweise in einer Speichereinheit abgespeichert werden. Weiter wird mindestens ein weiteres Lagesignal des ersten Sensors zu mindestens einem weiteren Detektionszeitpunkt bestimmt. Der erste und der mindestens eine weitere Detektionszeitpunkt sind hierbei verschieden. Das mindesten eine weitere Lagesignal korrespondiert hierbei zu mindestens einer weiteren Lage der Abtriebswelle.Furthermore, a first position signal of the first sensor is determined for at least one first detection time, for example by means of a suitable evaluation unit. The first position signal corresponds to a first position of the output shaft. The thus detected first position signal of the first sensor can be stored, for example, in a memory unit. Furthermore, at least one further position signal of the first sensor is determined for at least one further detection time. The first and the at least one further detection time are different here. The at least one further position signal corresponds to at least one further position of the output shaft.
Der erste Detektionszeitpunkt ist hierbei ein Zeitpunkt, zu welchem der zweite Sensor ein vorbestimmtes Lagesignal des zweiten Sensors erfasst. Das vorbestimmte Lagesignal korrespondiert hierbei zu einer vorbestimmten Lage der Eingangswelle, wobei das vorbestimmte Lagesignal des zweiten Sensors erzeugt wird, falls die Eingangswelle die vorbestimmte Lage einnimmt oder die Lage der Eingangswelle um ein vorbestimmtes Maß, z. B. um ein von einer vorbestimmten Toleranz abhängigen Maß, von der vorbestimmten Lage abweicht. Wird das vorbestimmte Lagesignal des zweiten Sensors detektiert, beispielsweise mittels der Auswerteeinheit oder einer weiteren Auswerteeinheit, so wird folglich das Lagesignal des ersten Sensors bestimmt.The first detection time is in this case a time at which the second sensor detects a predetermined position signal of the second sensor. The predetermined position signal corresponds to a predetermined position of the input shaft, wherein the predetermined position signal of the second sensor is generated if the input shaft assumes the predetermined position or the position of the input shaft by a predetermined amount, for. B. deviates from the predetermined position by a predetermined tolerance dependent measure. If the predetermined position signal of the second sensor is detected, for example by means of the evaluation unit or a further evaluation unit, then the position signal of the first sensor is determined.
Der mindestens eine weitere Detektionszeitpunkt ist ein Zeitpunkt, zu welchem der zweite Sensor das vorbestimmte Lagesignal des zweiten Sensors erneut erzeugt.The at least one further detection time is a time at which the second sensor generates the predetermined position signal of the second sensor again.
Erneut bedeutet hierbei, dass der zweite Sensor zwischen dem ersten und dem mindestens einen weiteren Detektionszeitpunkt zumindest zeitweise ein Ausgangssignal generiert, welches nicht dem vorbestimmten Lagesignal des zweiten Sensors entspricht. Befindet sich die Eingangswelle in der vorbestimmten Lage, wird aus dieser ausgelenkt und wieder in die vorbestimmte Lage gebracht, so generiert der zweite Sensor erneut das vorbestimmte Lagesignal des zweiten Sensors. Folglich wird das mindestens eine weitere Lagesignal des ersten Sensors bestimmt.Again, this means that the second sensor between the first and the at least one further detection time at least temporarily generates an output signal which does not correspond to the predetermined position signal of the second sensor. If the input shaft is in the predetermined position, is deflected out of this and returned to the predetermined position, the second sensor again generates the predetermined position signal of the second sensor. Consequently, the at least one further position signal of the first sensor is determined.
Das Lenksystemspiel wird dann in Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren Lagesignals bestimmt. Beispielsweise kann das Lenksystemspiel als vorzeichenbehaftete Differenz oder Absolutwert der Differenz zwischen dem ersten und dem mindestens einen weiteren Lagesignal bestimmt werden.The steering system clearance is then determined as a function of the first and the at least one further position signal. For example, the steering system clearance can be determined as a signed difference or absolute value of the difference between the first and the at least one further position signal.
Alternativ wird das mindestens eine weitere Lagesignal des ersten Sensors bestimmt, falls der zweite Sensor ein zweites vorbestimmtes Lagesignal erzeugt. Hierbei ist das erste vorbestimmte Lagesignal von dem zweiten vorbestimmten Lagesignal des zweiten Sensors und somit auch die zum ersten vorbestimmten Lagesignal korrespondierende Lage der Eingangswelle von der zu dem zweiten vorbestimmten Lagesignal korrespondierende Lage der Eingangswelle verschieden. Ein Unterschied zwischen der zum ersten vorbestimmten Lagesignal korrespondierende Lage der Eingangswelle und der zu dem zweiten vorbestimmten Lagesignal korrespondierende Lage der Eingangswelle kann hierbei vorbekannt sein. Weiter kann auch ein idealer Umrechnungsfaktor zwischen einem Lagesignal des ersten Sensors und einem Lagesignal des zweiten Sensors bekannt sein, wobei der ideale Umrechnungsfaktor kein Lenksystemspiel berücksichtigt. Der Umrechnungsfaktor kann z. B. Übersetzungsverhältnisse der Getriebe und mechanische Eigenschaften (Drehsteifigkeit, etc.) von mechanischen Elementen des Lenksystems berücksichtigen.Alternatively, the at least one further position signal of the first sensor is determined if the second sensor generates a second predetermined position signal. In this case, the first predetermined position signal from the second predetermined position signal of the second sensor and thus also the position of the input shaft corresponding to the first predetermined position signal are different from the position of the input shaft corresponding to the second predetermined position signal. A difference between the position of the input shaft corresponding to the first predetermined position signal and the position of the input shaft corresponding to the second predetermined position signal may be previously known. Furthermore, an ideal conversion factor between a position signal of the first sensor and a position signal of the second sensor may also be known, wherein the ideal conversion factor does not take account of steering system play. The conversion factor can z. B. gear ratios and mechanical properties (torsional stiffness, etc.) of mechanical elements of the steering system into account.
Somit kann der Unterschied zwischen dem ersten vorbestimmten Lagesignal und dem zweiten vorbestimmten Lagesignal des zweiten Sensors in einen Unterschied in den jeweils korrespondierenden Lagesignalen des ersten Sensors umgerechnet werden.Thus, the difference between the first predetermined position signal and the second predetermined position signal of the second sensor can be converted into a difference in the respective corresponding position signals of the first sensor.
Das Lenksystemspiel wird auch dann in Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren Lagesignals bestimmt. Hierbei kann das mindestens eine weitere Lagesignal um den auf das Lagesignal des ersten Sensors umgerechneten Unterschied zwischen dem ersten vorbestimmten Lagesignal und dem zweiten vorbestimmten Lagesignal des zweiten Sensors korrigiert werden, woraus ein korrigiertes weiteres Lagesignal des ersten Sensors resultiert. Beispielsweise kann das Lenksystemspiel dann als vorzeichenbehaftete Differenz oder Absolutwert der Differenz zwischen dem ersten und dem mindestens einen korrigierten weiteren. Lagesignal bestimmt werden.The steering system clearance is then determined as a function of the first and the at least one further position signal. In this case, the at least one further position signal can be corrected by the difference between the first predetermined position signal and the second predetermined position signal of the second sensor converted to the position signal of the first sensor, resulting in a corrected further position signal of the first sensor. For example, the steering system game then as a signed difference or absolute value of the difference between the first and the at least one corrected further. Position signal to be determined.
Zur Bestimmung des Lenksystemspiels muss also zu mindestens zwei verschiedenen Detektionszeitpunkten ein Lagesignal des ersten Sensors bestimmt werden, wobei das Lagesignal des ersten Sensors immer dann erfasst wird, falls der zweite Sensor vorbestimmte Lagesignale des zweiten Sensors erzeugt. Tritt Spiel, insbesondere Getriebespiel, im Lenksystem auf, so können das erste Lagesignal und das mindestens eine weitere Lagesignal oder das mindestens eine weitere korrigierte Lagesignal des ersten Sensors verschieden sein. Der Unterschied hängt hierbei von der Größe des Spiels ab. Tritt kein Spiel auf, so ist das erste Lagesignal des ersten Sensors gleich dem mindestens einen weiteren Lagesignal des ersten Sensors oder gleich dem mindestens einen korrigierten weiteren Lagesignal des ersten Sensors.To determine the steering system clearance, a position signal of the first sensor must therefore be determined at least two different detection times, wherein the position signal of the first sensor is always detected if the second sensor generates predetermined position signals of the second sensor. If play, in particular gear play, occurs in the steering system, then the first position signal and the at least one further position signal or the at least one further corrected position signal of the first sensor can be different. The difference depends on the size of the game. If no play occurs, then the first position signal of the first sensor is equal to the at least one further position signal of the first sensor or equal to the at least one corrected further position signal of the first sensor.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Lenksystemspiel ermittelt werden. Das derart ermittelt Lenksystemspiel kann hierbei zur Generierung eines Fehlersignals genutzt werden, welches z. B. dann erzeugt wird, falls das Lenksystemspiel einen vorbestimmten Wert überschreitet. Hierbei dient das derart ermittelt Lenksystemspiel einer Diagnose des Lenksystems, beispielsweise im Rahmen von Leistungen eines Kundendienstes oder in der Fertigung. Weiter kann das derart ermittelte Lenksystemspiel zur Einstellung oder Anpassung mechanischer Elemente des Lenksystems genutzt werden. Auch kann das derart ermittelte Lenksystemspiel zur softwareseitigen Parametrierung von Steuerungsfunktionen eines Lenkungssteuergerätes verwendet werden. Bei bekanntem Lenksystemspiel kann dieses beispielsweise durch geeignete Verfahren zur Steuerung/Regelung, beispielsweise zur Vorsteuerung, kompensiert werden. Auch kann in Abhängigkeit eines Lenksystemspiels eine Unterstützungskraft oder ein -moment des Aktors reduziert werden. Wird beispielsweise detektiert, dass das Lenksystemspiel über einen vorbestimmten Wert ansteigt, so kann eine Unterstützungskraft oder ein Unterstützungsmoment reduziert werden, um eine weitere mechanische Belastung des Lenksystems und somit eine eventuell weitere Erzeugung von Spiel zu reduzieren.As a result, a steering system clearance can be determined in an advantageous manner. That way determines steering system game can be used to generate an error signal, which z. B. is then generated if the steering system game exceeds a predetermined value. In this case, the steering system clearance thus determined serves to diagnose the steering system, for example in the context of customer service or manufacturing services. Furthermore, the steering system game thus determined can be used to adjust or adapt mechanical elements of the steering system. The steering system game thus determined can also be used for the software-related parameterization of control functions of a steering control device. In the case of a known steering system clearance, this can be compensated, for example, by suitable methods for control / regulation, for example for precontrol. Also, depending on a steering system game, an assisting force or moment of the actuator can be reduced. If it is detected, for example, that the steering system clearance increases above a predetermined value, then an assisting force or an assisting torque can be reduced in order to reduce further mechanical loading of the steering system and thus possibly further generation of play.
In einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Sensor ein Index-Signalgeber. Als Index-Signalgeber wird hierbei eine Sensoreinheit aus einem oder mehreren Elementen verstanden, die ein binäres Ausgangssignal erzeugt. Hierbei erzeugt der Index-Signalgeber ein erstes Ausgangssignal, falls der Index-Signalgeber eine Referenzmarke erfasst. Hierfür können an der Eingangswelle eine oder mehrere Referenzmarken angeordnet sein. Beispielsweise kann eine Referenzmarke an der Eingangswelle angeordnet sein, wobei der Index-Signalgeber diese Referenzmarke jeweils nach einer vollständigen Drehung der Eingangswelle, also einer Drehung um 360°, erfasst. Auch ist vorstellbar, dass Referenzmarken derart an der Eingangswelle angeordnet sind, dass eine Referenzmarke in vorbestimmten Winkelschritten, beispielsweise 20°, erfasst wird. Selbstverständlich sind auch kleiner oder größere Winkelschritte vorstellbar. Auch sind ansteigende oder absteigende oder für eine bestimmte Lenkrichtung charakteristische Winkelschritte vorstellbar, wobei aus diesen charakteristischen Winkelschritten auch eine Lenkrichtung bestimmt werden kann. Hierbei erfasst der Index-Signalgeber jeweils dann eine Referenzmarke, wenn die Eingangswelle um einen vorbestimmten Winkel, beispielsweise 20°, gegenüber einer vorhergehend erfassten Referenzmarke ausgelenkt wurde. Wird keine Referenzmarke erfasst, so erzeugt der Index-Signalgeber ein zweites Ausgangssignal. Das erste Ausgangssignal kann hierbei eine binäre „1”, z. B. ein Ausgangssignal mit einem ersten vorbestimmtes Spannungslevel, beispielsweise 5 Volt, sein. Das zweite Ausgangssignal kann dann eine binäre „0”, z. B. ein Ausgangssignal mit einem zweiten vorbestimmten Spannungslevel, beispielsweise 0 Volt oder –5 Volt, sein. Selbstverständlich kann auch das erste Ausgangssignal eine binäre „0” und das zweite Ausgangssignal eine binäre „1” sein.In a further embodiment, the second sensor is an index signal generator. In this case, an index signal transmitter is understood to mean a sensor unit comprising one or more elements which generates a binary output signal. In this case, the index signal generator generates a first output signal if the index signal generator detects a reference mark. For this purpose, one or more reference marks can be arranged on the input shaft. For example, a reference mark can be arranged on the input shaft, wherein the index signal generator detects this reference mark in each case after a complete rotation of the input shaft, ie a rotation through 360 °. It is also conceivable that reference marks are arranged on the input shaft such that a reference mark is detected in predetermined angular steps, for example 20 °. Of course, even smaller or larger angular steps are conceivable. Also, rising or falling or characteristic of a particular steering direction angle steps are conceivable, from these characteristic angle steps, a steering direction can be determined. In this case, the index signal transmitter detects a reference mark each time the input shaft has been deflected by a predetermined angle, for example 20 °, with respect to a previously detected reference mark. If no reference mark is detected, the index signal generator generates a second output signal. The first output signal can be a binary "1", z. Example, an output signal with a first predetermined voltage level, for example 5 volts be. The second output signal may then be a binary "0", e.g. B. an output signal with a second predetermined voltage level, for example, 0 volts or -5 volts to be. Of course, also the first output signal may be a binary "0" and the second output signal may be a binary "1".
Der Index-Signalgeber kann hierbei einen optischen, induktiven, kapazitiven oder mechanischen Sensor umfassen. Insbesondere kann der Index-Signalgeber einen Hall-Sensor umfassen.The index signal transmitter can in this case comprise an optical, inductive, capacitive or mechanical sensor. In particular, the index signal transmitter may comprise a Hall sensor.
Durch die Referenzmarken ergibt sich in vorteilhafter Weise ein absolutes Bezugssystem für die Lage der Eingangswelle und der Abtriebswelle, die insbesondere dann von Vorteil sein kann, wenn der erste Sensor nur eine relative Lage der Abtriebswelle erfasst. Weiter vorteilhaft ergibt sich, dass ein Index-Signalgeber weniger kostenintensiv als ein relativer oder absoluter Winkel- oder Lagesensor ist.By reference marks results in an advantageous manner an absolute reference system for the position of the input shaft and the output shaft, which may be particularly advantageous if the first sensor detects only a relative position of the output shaft. Further advantageous results that an index signal generator is less expensive than a relative or absolute angle or position sensor.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Lenksystemspiel in Abhängigkeit einer vorbestimmten Anzahl von Lagesignalen des ersten Sensors bestimmt. Vorzugsweise werden hierbei mehr als nur zwei Lagesignale, beispielsweise 5 oder mehr Lagesignale, des ersten Sensors bei vorbestimmten Lagesignalen des zweiten Sensors erfasst, wobei das Lenksystemspiel dann auch in Abhängigkeit von mehr als nur zwei Lagesignalen des ersten Sensors bestimmt wird. Beispielsweise können alle Lagesignal oder bereinigten Lagesignale des ersten Sensors gespeichert werden und ein Mittelwert oder Median dieser Lagesignale und eine Standardabweichung bestimmt werden. In Abhängigkeit z. B. der Standardabweichung kann dann eine Größe des Lenksystemspiels ermittelt werden. Auch können maximale Abweichungen zwischen den Lagesignalen des ersten Sensors oder zwischen den Lagesignalen des ersten Sensors und dem Mittelwert oder Median bestimmt werden, wodurch ein maximales Spiel ermittelt werden kann.In a further embodiment, the steering system clearance is determined as a function of a predetermined number of position signals of the first sensor. In this case, more than just two position signals, for example 5 or more position signals, of the first sensor are preferably detected at predetermined position signals of the second sensor, the steering system game then also being determined as a function of more than just two position signals of the first sensor. For example, all position signals or adjusted position signals of the first sensor can be stored and an average value or median of these position signals and a standard deviation can be determined. Depending on z. B. the standard deviation can then be determined a size of the steering system game. Also, maximum deviations between the position signals of the first sensor or between the position signals of the first sensor and the mean or median can be determined, whereby a maximum game can be determined.
Über den Mittelwert oder den Median lässt sich auch ein möglichst spielunabhängiger Bezug eines relativen Lagesignals des ersten Sensors zu einem Lagesignal des zweiten Sensors bestimmen, welches an einer Referenzmarke und somit einer absoluten Lage der Eingangswelle erzeugt wird. Hierdurch kann auch das relative Lagesignal des ersten Sensors in ein absolutes Bezugssystem umgerechnet werden bzw. ein bestimmte Lagesignal des ersten Sensors kann einer bestimmten Lage der Eingangswelle zugeordnet werden. Ist beispielsweise ein zu einem Null- oder Geradeausfahrwinkel korrespondierendes Lagesignal des zweiten Sensors, insbesondere das an einer Referenzmarke erzeugte Lagesignal, oder ein Bezug zwischen einem Null- oder Geradeausfahrwinkel und einem vorbestimmten Lagesignal, insbesondere das an einer Referenzmarke erzeugte Lagesignal, des zweiten Sensors bekannt, so kann hierdurch auch ein zu diesem Null- oder Geradeausfahrwinkel korrespondierendes Lagesignal des ersten Sensors bestimmt werden, welches möglichst spielunabhängig und damit genau ist.Via the mean value or the median, it is also possible to determine as far as possible a game-independent reference of a relative position signal of the first sensor to a position signal of the second sensor, which is generated at a reference mark and thus an absolute position of the input shaft. In this way, the relative position signal of the first sensor can be converted into an absolute reference system or a specific position signal of the first sensor can be assigned to a specific position of the input shaft. If, for example, a position signal of the second sensor corresponding to a zero or straight running angle, in particular the position signal generated at a reference mark, or a reference between a zero or straight running angle and a predetermined position signal, in particular the position signal generated at a reference mark, of the second sensor, so This can also be a corresponding to this zero or straight running angle position signal of the first sensor are determined, which is as possible independent of the game and thus accurate.
In einer weiteren Ausführungsform werden das erste und das mindestens eine weitere Lagesignal des ersten Sensors zusätzlich in Abhängigkeit einer Lenkrichtung bestimmt, wobei das Lenksystemspiel zusätzlich in Abhängigkeit der Lenkrichtung bestimmt wird. Hierbei wird bei der Auswertung des Lagesignals des zweiten Sensors zusätzlich eine Lenkrichtung bestimmt. Die Lenkrichtung kann z. B. über einen bekannten Zusammenhang zwischen Änderungen in den Lagesignalen des ersten oder zweiten Lagesensors und der Lenkrichtung ermittelt werden. Auch ist vorstellbar, dass der Index-Signalgeber zwei Ausgangssignale erzeugt, die je nach Drehrichtung um einen vorbestimmten Phasenwinkel gegeneinander versetzt sind. Vorzugsweise wird dieses Verfahren angewandt, wenn ein Lagesignal des ersten Sensors immer dann bestimmt wird, wenn das Lagesignal des zweiten Sensors dasselbe vorbestimmte Lagesignal ist, die Eingangswelle also idealerweise in derselben Position ist.In a further embodiment, the first and the at least one further position signal of the first sensor are additionally determined as a function of a steering direction, wherein the steering system clearance is additionally determined as a function of the steering direction. In this case, a steering direction is additionally determined in the evaluation of the position signal of the second sensor. The steering direction can, for. B. be determined via a known relationship between changes in the position signals of the first or second position sensor and the steering direction. It is also conceivable that the index signal generator generates two output signals, which are offset from each other by a predetermined phase angle depending on the direction of rotation. Preferably, this method is used when a position signal of the first sensor is always determined when the position signal of the second sensor is the same predetermined position signal, that is, the input shaft is ideally in the same position.
Hierbei wird also ein erstes Lagesignal und mindestens ein weiteres Lagesignal des ersten Sensors für eine erste Drehrichtung bestimmt und z. B. in einer ersten Speichereinheit gespeichert. Auch wird ein erstes Lagesignal und mindestens ein weiteres Lagesignal des ersten Sensors für eine zweite Drehrichtung bestimmt und z. B. in einer zweiten Speichereinheit gespeichert. Selbstverständlich können für die erste und für die zweite Drehrichtung jeweils ein erstes und mindestens ein weiteres korrigiertes Lagesignal des ersten Sensors bestimmt werden.Here, therefore, a first position signal and at least one further position signal of the first sensor is determined for a first direction of rotation and z. B. stored in a first storage unit. Also, a first position signal and at least one further position signal of the first sensor for a second direction of rotation is determined and z. B. stored in a second storage unit. Of course, in each case a first and at least one further corrected position signal of the first sensor can be determined for the first and for the second rotational direction.
In Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren Lagesignals des ersten Sensors bzw. des mindestens einen weiteren korrigierten Lagesignals des ersten Sensors kann dann ein Spiel für die erste Drehrichtung und ein Spiel für die zweite Drehrichtung bestimmt werden. Die erste Drehrichtung ist hierbei von der zweiten Drehrichtung verschieden, insbesondere dieser entgegengesetzt. Aus einer Mehrzahl von Lagesignalen des ersten Sensors für die erste und zweite Drehrichtung kann auch ein Mittelwert oder Median von Lagesignalen des ersten Sensors für die erste Drehrichtung bestimmt werden, wodurch ein spielunabhängigerer Zusammenhang zwischen dem Lagesignal des ersten Sensors und dem vorbestimmten Lagesignal des zweiten Sensors berechnet werden kann. Analog kann auch ein Mittelwert oder Median von Lagesignalen des ersten Sensors für die zweite Drehrichtung ermittelt werden. Auch kann in Abhängigkeit z. B. der Standardabweichung eine Größe des Lenksystemspiels für die erste oder zweite Drehrichtung ermittelt werden. Auch können maximale Abweichungen zwischen den Lagesignalen des ersten Sensors oder zwischen den Lagesignalen des ersten Sensors und dem Mittelwert oder Median für die erste oder zweite Drehrichtung bestimmt werden, wodurch ein maximales Spiel pro Drehrichtung ermittelt werden kann.Depending on the first and the at least one further position signal of the first sensor or of the at least one further corrected position signal of the first sensor, a clearance for the first direction of rotation and a clearance for the second direction of rotation can then be determined. The first direction of rotation is different from the second direction of rotation, in particular this opposite. From a plurality of position signals of the first sensor for the first and second rotational direction, an average or median of position signals of the first sensor for the first direction of rotation can be determined, whereby a spielunabhängigerer relationship between the position signal of the first sensor and the predetermined position signal of the second sensor calculated can be. Similarly, an average or median of position signals of the first sensor for the second direction of rotation can also be determined. Also, depending on z. B. the standard deviation a size of the steering system game for the first or second rotational direction are determined. Also, maximum deviations between the position signals of the first sensor or between the position signals of the first sensor and the mean or median for the first or second rotational direction can be determined, whereby a maximum play per direction of rotation can be determined.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Mittellage der Eingangswelle aus mindestens einer Differenz eines ersten Lagesignals des ersten Sensors für eine erste Drehrichtung und eines Lagesignals des ersten Sensors für eine zweite Drehrichtung bestimmt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass ein vorbestimmtes Lagesignal des zweiten Sensors für die erste Drehrichtung dann erzeugt wird, wenn die Eingangswelle um einen vorbestimmten Winkel in die erste Drehrichtung gegenüber der Mittellage der Eingangswelle ausgelenkt wird. Weiter wird ein vorbestimmtes Lagesignal des zweiten Sensors für die zweite Drehrichtung dann erzeugt, wenn die Eingangswelle um den vorbestimmten Winkel in die zweite Drehrichtung gegenüber der Mittellage der Eingangswelle ausgelenkt wird. Vorzugsweise kann die Mittellage oder der Null-Winkel der Eingangswelle bestimmt werden, wenn der zweite Sensor ein Index-Signalgeber ist, der jeweils bei einer vollständigen Drehung der Eingangswelle in die erste oder die zweite Drehrichtung eine Referenzmarke erfasst.In a further embodiment, a center position of the input shaft is determined from at least one difference of a first position signal of the first sensor for a first direction of rotation and a position signal of the first sensor for a second direction of rotation. Here, it is assumed that a predetermined position signal of the second sensor for the first rotational direction is generated when the input shaft is deflected by a predetermined angle in the first rotational direction relative to the center position of the input shaft. Further, a predetermined position signal of the second sensor for the second rotational direction is generated when the input shaft is deflected by the predetermined angle in the second rotational direction relative to the center position of the input shaft. Preferably, the center position or the zero angle of the input shaft can be determined if the second sensor is an index signal generator, which detects a reference mark in each case in a complete rotation of the input shaft in the first or second rotational direction.
Vorzugsweise wird eine Mittellage der Eingangswelle aus einer Differenz vom Mittelwert oder Median von Lagesignalen des ersten Sensors für die erste sowie für die zweite Drehrichtung bestimmt. Die Mittelage der Eingangswelle kann somit in Bezug auf das Lagesignal des ersten Sensors bestimmt werden, d. h. einem bestimmten Lagesignal des ersten Sensors lässt sich die Mittellage der Eingangswelle zuordnen.Preferably, a center position of the input shaft is determined from a difference of the mean value or median of position signals of the first sensor for the first and for the second rotational direction. The center position of the input shaft can thus be determined with respect to the position signal of the first sensor, d. H. a certain position signal of the first sensor can be assigned to the center position of the input shaft.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Lenksystemspiels. Die Vorrichtung umfasst hierbei mindestens einen ersten Sensors, einen zweiten Sensor und eine Auswerteeinheit. Mittels des ersten Sensors ist eine Lage einer Abtriebswelle eines Aktors zur Erzeugung eines Unterstützungsmoments erfassbar. Mittels des zweiten Sensors ist eine Lage einer Eingangswelle eines Lenksystems erfassbar.Further proposed is a device for determining a steering system game. The device in this case comprises at least a first sensor, a second sensor and an evaluation unit. By means of the first sensor, a position of an output shaft of an actuator for generating a support torque can be detected. By means of the second sensor, a position of an input shaft of a steering system can be detected.
Erfindungsgemäß ist mittels der Auswerteeinheit ein erstes Lagesignal des ersten Sensors zu einem ersten Detektionszeitpunkt und mindestens ein weiteres Lagesignal des ersten Sensors zu mindestens einem weiteren Detektionszeitpunkt bestimmbar, wobei der erste Detektionszeitpunkt ein Zeitpunkt ist, zu welchem mittels des zweiten Sensors ein erstes vorbestimmtes Lagesignal des zweiten Sensors erzeugt wird, wobei der mindestens eine weitere Detektionszeitpunkt ein Zeitpunkt ist, zu welchem mittels des zweiten Sensors das erste vorbestimmte Lagesignal des zweiten Sensors erneut oder ein zweites vorbestimmtes Lagesignal erzeugt wird. Mittels der Auswerteeinheit ist weiter das Lenksystemspiel in Abhängigkeit des ersten und des mindestens einen weiteren Lagesignals des ersten Sensors bestimmbar.According to the invention, by means of the evaluation unit, a first position signal of the first sensor at a first detection time and at least one further position signal of the first sensor at least one further detection time determined, wherein the first detection time is a time at which by means of the second sensor, a first predetermined position signal of the second Sensor is generated, wherein the at least one further detection time is a time at which by means of the second sensor, the first predetermined position signal of the second sensor again or a second predetermined position signal is generated. By means of the evaluation unit, furthermore, the steering system clearance can be determined as a function of the first and the at least one further position signal of the first sensor.
Weiter kann die Vorrichtung eine oder mehrere Speichereinheiten zu Speicherung von Lagesignalen des ersten Sensors umfassen. Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise eines der vorhergehend beschrieben Verfahren durchführbar.Furthermore, the device may comprise one or more memory units for storing position signals of the first sensor. By means of the proposed device, one of the previously described methods can be carried out in an advantageous manner.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The figures show:
In
Der Index-Signalgeber
Die Auswerteeinheit
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- elektromechanisches Lenksystemelectromechanical steering system
- 22
- LenkhandhabeSteering handle
- 33
- Eingangswelleinput shaft
- 44
- Kupplungclutch
- 55
- LenkzahnstangeSteering rack
- 66
- Servomotorservomotor
- 77
- Getriebetransmission
- 88th
- RotorlagesensorRotor position sensor
- 99
- Regeleinheitcontrol unit
- 1010
- Auswerteinheitevaluation
- 1111
- LenkmomentsensorSteering torque sensor
- 12 12
- Index-SignalgeberIndex signal generator
- 1313
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1414
- MittelwertAverage
- 1515
- minimaler und maximaler Wertminimum and maximum value
- AA
- erste Lenkrichtungfirst steering direction
- BB
- zweite Lenkrichtungsecond steering direction
- SA S A
- maximales Spiel in der ersten Lenkrichtungmaximum play in the first steering direction
- SB S B
- maximales Spiel in der zweiten Lenkrichtung Zeitmaximum play in the second steering direction time
- T1A T1 A
- DetektionszeitpunktDetection time
- T2A T2 A
- DetektionszeitpunktDetection time
- T3A T3 A
- DetektionszeitpunktDetection time
- T4A T4 A
- DetektionszeitpunktDetection time
- T5A T5 A
- DetektionszeitpunktDetection time
- T1B T1 B
- DetektionszeitpunktDetection time
- T2B T2 B
- DetektionszeitpunktDetection time
- T3B T3 B
- DetektionszeitpunktDetection time
- T4B T4 B
- DetektionszeitpunktDetection time
- T5B T5 B
- DetektionszeitpunktDetection time
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007000958 A1 [0008] DE 102007000958 A1 [0008]
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2010
- 2010-07-24 DE DE201010032150 patent/DE102010032150A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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---|---|---|---|
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