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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/265,176, die am 9. Dezember 2015 eingereicht wurde und durch Bezugnahme vollständig hier mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND
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Die vorliegende Anmeldung betrifft Fahrzeuglenkungssysteme und speziell die Beseitigung einer Verschlechterung des Lenkungsgefühls im Fall, dass zwischen einem Lenkrad und Straßenrädern eines Fahrzeugs ein Spiel vorhanden ist.
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Typischerweise verwendet das Lenkungssystem eines Fahrzeugs, etwa ein hydraulisches Lenkungssystem, eine Servolenkungspumpe, um druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid an entweder ein Lenkgetriebe vom Kugelumlauftyp oder an ein Lenkgetriebe des Typs mit Zahnstangen und Ritzel zu liefern. Das Lenkungssystem liefert für einen Fahrer beim Fahren ein Assistenzdrehmoment (oder eine Unterstützung). Das Niveau der gelieferten Unterstützung wird durch einen Drehmomentbetrag bestimmt, der von dem Fahrer auf ein Lenkungsventil aufgebracht wird, welches in das Lenkgetriebe eingebaut ist. Eine resultierende Bewegung eines Lenkgestänges im Fahrzeug führt zu einer Winkelbildung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs, wodurch das Fahrzeug gelenkt wird. Die lenkbaren Räder können Vorderräder und/oder Hinterräder sein. Es ist in einem Lenkungssystem wünschenswert, über eine spielfreie Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Straßenrädern zu verfügen, speziell in der Mittelstellung des Lenkrads.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Kompensieren von Spiel in einem Lenkungssystem, dass ein Zahnstangendruckwert auf der Grundlage eines Fahrerdrehmomentwerts und eines Differenzdrucks über eine Zahnstange des Lenkungssystems hinweg ermittelt wird. Das Verfahren umfasst außerdem, dass ein Kompensationsreibungswert auf der Grundlage einer Stellung eines Lenkrads des Lenkungssystems und einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das mit dem Lenkungssystem ausgestattet ist, ermittelt wird. Außerdem umfasst das Verfahren, dass ein Druckwert auf der Grundlage des Zahnstangendruckwerts und des Kompensationsreibungswerts berechnet wird. Das Verfahren umfasst außerdem, dass ein Drehmomentbefehl unter Verwendung des Druckwerts erzeugt wird, wobei der Drehmomentbefehl zu dem Fahrerassistenzdrehmoment für das Lenkungssystem addiert wird.
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In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Lenkungssystem ein Steuerungsmodul, das einen Zahnstangendruckwert auf der Grundlage eines Fahrerdrehmomentwerts und eines Differenzdrucks über eine Zahnstange eines Lenkgetriebes hinweg ermittelt. Das Steuerungsmodul ermittelt außerdem einen Kompensationsreibungswert auf der Grundlage einer Stellung eines Lenkrads des Lenkungssystems und einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Steuerungsmodul berechnet außerdem einen Druckwert auf der Grundlage des Zahnstangendruckwerts und des Kompensationsreibungswerts. Ferner erzeugt das Steuerungsmodul einen Drehmomentbefehl unter Verwendung des Druckwerts, wobei der Drehmomentbefehl zu einem Fahrerassistenzdrehmoment für das Lenkungssystem addiert wird.
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In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Servolenkungssystem ausgestaltet, um einen Zahnstangendruckwert auf der Grundlage eines Fahrerdrehmomentwerts und eines Differenzdrucks über eine Zahnstange eines Lenkgetriebes des Servolenkungssystems hinweg zu ermitteln. Das Servolenkungssystem ermittelt außerdem einen mittig ausgerichteten Reibungswert auf der Grundlage eines Verwendungsparameters des Servolenkungssystems. Das Servolenkungssystem ermittelt außerdem einen Kompensationsreibungswert auf der Grundlage der Stellung eines Lenkrads des Lenkungssystems, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und des mittig ausgerichteten Reibungswerts. Außerdem berechnet das Servolenkungssystem einen Druckwert auf der Grundlage des Zahnstangendruckwerts und des Kompensationsreibungswerts. Ferner erzeugt das Servolenkungssystem einen Drehmomentbefehl unter Verwendung des Druckwerts, um ein Spiel im Lenkgetriebe zu kompensieren, wobei der Drehmomentbefehl zu einem Fahrerassistenzdrehmoment für das Servolenkungssystem addiert wird.
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Diese und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, wird speziell dargelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung klar beansprucht. Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine beispielhafte Ausführungsform eines Fahrzeugs mit einem Lenkungssystem in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen ist;
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2 einen Querschnitt eines Lenkgetriebes 200 mit Kugelumlaufspindel in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
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3 einen Querschnitt eines MTO-Lenkgetriebes [MTO von engl.: Magnetic Torque Overlay] mit Kugelumlaufspindel in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
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4 ein Blockdiagramm von Steuerungen eines mit MTO ausgestatteten Lenkungssystems in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
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5 ein Blockdiagramm von beispielhaften Modulen zur Bereitstellung einer MTO-Spielkompensation in einem Lenkgetriebe in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt;
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6 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Bereitstellen einer MTO-Spielkompensation in einem Lenkgetriebe in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen veranschaulicht;
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7 ein beispielhaftes Blockdiagramm und einen Datenfluss eines Reibungsmoduls in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen veranschaulicht; und
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8 ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Druckmoduls in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die Begriffe Modul und Teilmodul bezeichnen, so wie sie hier verwendet werden, eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen, etwa eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert, oder Gruppe) mit Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Wie festzustellen ist, können die nachstehend beschriebenen Teilmodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden.
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Mit Bezug nun auf die Figuren, in denen die Erfindung mit Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wird, ohne sie einzuschränken, ist 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines Lenkungssystems 10, etwa eines hydraulischen Lenkungssystems, in einem Fahrzeug. In verschiedenen Ausführungsformen enthält das Lenkungssystem 12 ein Lenkrad 14, das mit einer Lenkwelle 16 gekoppelt ist. Bei einem oder mehreren Beispielen ist eine Lenkungsassistenzeinheit 18 mit der Lenkwelle 16 des Lenkungssystems 12 und mit Spurstangen 20, 22 des Fahrzeugs 10 gekoppelt. Die Lenkungsassistenzeinheit 18 enthält beispielsweise ein eingebautes Lenkgetriebe, ein hydraulisches Assistenzsystem des Typs mit Torsionsstab, das Leistung bereitstellt, um den Aufwand beim Drehen am Lenkrad 14 zu reduzieren. Beispielsweise stellt die Lenkungsassistenzeinheit 18 im Betrieb dann, wenn das Lenkrad 14 von einem Fahrzeugbediener gedreht wird, eine Unterstützung bereit, um die Spurstangen 20, 22 zu bewegen, wodurch wiederum jeweilige Achsschenkel 24, 26 bewegt werden, die mit jeweiligen Straßenrädern 28, 30 des Fahrzeugs 10 gekoppelt sind.
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Bei einem oder mehreren Beispielen enthält das Fahrzeug 10 ferner verschiedene Sensoren, 31, 32, 33, welche beobachtbare Bedingungen des Lenkungssystems 12 und/oder des Fahrzeugs 10 detektieren und messen. Die Sensoren 31, 32, 33 erzeugen Sensorsignale auf der Grundlage der beobachtbaren Bedingungen. Beispielsweise ist der Sensor 31 ein Stellungssensor, der den Winkel einer Drehung des Lenkrads 14 durch den Bediener des Fahrzeugs 10 erfasst. Der Stellungssensor erzeugt auf dieser Grundlage ein Lenkradwinkelsignal. Der Sensor 32 ist ein Differenzdrucksensor, der eine Unterstützung erfasst, die von der Lenkungsassistenzeinheit bereitgestellt wird. Der Sensor 32 erzeugt auf dieser Grundlage ein Differenzdrucksignal. Bei noch einem weiteren Beispiel ist der Sensor 33 ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der eine Drehgeschwindigkeit des Rads 30 erfasst. Der Sensor 33 erzeugt auf dieser Grundlage ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal. Ein Steuerungsmodul 40 steuert den Betrieb des Lenkungssystems 12 auf der Grundlage eines oder mehrerer der Sensorsignale und ferner auf der Grundlage der Lenkungssteuerungssysteme und -verfahren der vorliegenden Offenbarung.
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Mit Bezug nun auf 2 ist ein Querschnitt eines Kugelumlauflenkgetriebes 200 veranschaulicht. Das Getriebe 200 weist eine Eingabewelle 210 auf, die mit dem Lenkrad 14 des Fahrzeugs wirksam verbunden ist. Wenn ein Drehmoment auf die Eingabewelle 210 aufgebracht wird, wird eine Ventilanordnung 215 betätigt, um einen Assistenzdruck entweder in einem Hohlraum A 220 oder in einem Hohlraum B 225 in Abhängigkeit von einer Richtung des Drehmoments bereitzustellen, um das Lenken des Fahrzeugs zu unterstützen. Eine Schnecke 230, die am unteren Ende der Ventilanordnung 215 angebracht ist, stellt eine Axialdruckkraft auf eine Zahnstange 235 bereit. Wenn die Ventilanordnung 215 im Lenkgetriebe 200 gedreht wird, wird die Zahnstange 235 in einer Zahnstangenbohrung entlang der Achse der Schnecke 230 verschoben. Die Zahnstange 235 weist Zähne auf, die zu Zähnen an einer Lenkhebelwelle 240 passen. Wenn sich die Zahnstange 235 in der Zahnstangenbohrung axial bewegt, dreht sich die Lenkhebelwelle 240 um ihre Achse. Ein Lenkhebel, der am unteren Ende der Lenkhebelwelle 240 angebracht ist, verbindet die Lenkhebelwelle 240 mit einem Gestänge im Fahrzeug. Das Gestänge kann beispielsweise die Spurstangen 20, 22, die Achsschenkel 24, 26 und/oder andere Komponenten umfassen, welche das Übertragen der Kraft vom Lenkrad 14 an die Straßenräder 28, 30 ermöglichen. Wenn sich der Lenkhebel folglich dreht, verschwenkt er entlang eines Kreisbogens und dies wiederum bewegt das Lenkgestänge im Fahrzeug, was zu einer Winkelbildung der Räder 28, 30 führt, um das Fahrzeug zu lenken.
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Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen, dass das Lenkungssystem 10 über eine spielfreie Verbindung zwischen dem Lenkrad 14 und den Straßenrädern 28, 30 verfügt. Eine spielfreie Verbindung ermöglicht, dass das Lenkungssystem 10 ein Lenkungsgefühl für den Fahrer verbessert, speziell bei der Mittelstellung des Lenkrads 14. Zum Bereitstellen einer spielfreien Verbindung werden die Zähne der Lenkhebelwelle 240 typischerweise mit einer Abschrägung gefertigt. Ein (nicht gezeigter) Justierungsmechanismus positioniert die Lenkhebelwelle 240 entlang ihrer Achse, um jeglichen Freiraum zwischen den Zähnen der Lenkhebelwelle und den Zahnstangenzähnen zu entfernen. Um darüber hinaus den normalen Verschleiß in der Getriebeanordnung zu berücksichtigen, ist es üblich, den Mittelzahn dicker als die Außenzähne zu gestalten. Nach einer anfänglichen Justierung ist das Drehmoment, das zum Drehen einer derartigen Getriebeanordnung 100 benötigt wird, in der Mitte höher als an den Rändern, wenn keine Hydraulik angelegt wird. Auch mit der anfänglichen Vorbelastung in der Mittelstellung führt der normale Verschleiß im Lenkgetriebe 100 zu Spielbedingungen im Getriebe 100, welche das Lenkungsgefühl und die Funktionalität des Lenkungssystems 10 verschlechtern. Es kann daher notwendig sein, das Getriebe 100 bei einer Wartung nachzustellen, um das Spiel, das sich entwickelt hat, zu entfernen oder zu reduzieren. Die hier beschriebenen technischen Lösungen sprechen die zuvor beschriebene technische Lösung an, um eine spielfreie Verbindung bereitzustellen, welche frei von den Belastungsbedingungen ist, welche zu den vorstehend beschriebenen Spielbedingungen führen.
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Außerdem enthält ein Lenkungssystem mit einer magnetischen Drehmomentüberlagerung einen magnetischen Aktor in der Ventilanordnung 215, um das Steuern von Operationen in einem Hydrauliksystem des Lenkungssystems zu ermöglichen. Die Operationen können eine variable Anstrengung, die Korrektur von Schub- und Zugkräften, ein aktives Dämpfen, ein aktives Zurückstellen und dergleichen oder eine Kombination daraus umfassen. Das Lenkungssystem, das mit dem magnetischen Drehmoment ausgestattet ist, kann als ein Magnasteer-System mit Drehmomentüberlagerung (MTO-System) bezeichnet werden.
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3 zeigt einen Querschnitt durch ein MTO-Lenkgetriebe 300 mit Kugelumlaufspindel. Wie zu sehen ist, sind die Unterstützung und die Verbindung vom Lenkrad zu den Straßenrädern funktional gleich wie bei einem Basisgetriebe (das in 2 gezeigt ist). Das MTO-Getriebe 300 weist einen magnetischen Aktor 310 auf, der in die Ventilanordnung 215 eingebaut ist, um eine zusätzliche Anstrengung bereitzustellen, um den Fahrer bei bestimmten Lenkungsbedingungen zu unterstützen oder ihm Widerstand zu leisten. Bei diesen Bedingungen liefert ein Controller 320 Strom an eine Spule 330, welcher den Drehmomentbetrag bestimmt, der von dem magnetischen Aktor 310 bereitgestellt wird. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Controller 320 Teil des Steuerungsmoduls 40 (1) sein.
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4 zeigt ein Blockdiagramm auf hoher Ebene von Steuerungen des mit MTO ausgestatteten Lenkungssystems 10. Das MTO-Lenkungssystem 10 enthält ein MTO-Drehmomentbefehlsmodul 410, das mehrere Eingabesignale empfängt. Die Eingabesignale umfassen beispielsweise eine Messung eines Differenzdrucks über den Kolben im Lenkungssystem 10 hinweg. Die Eingabesignale können ferner Fahrzeugsignale umfassen, etwa eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Lenkradgeschwindigkeit und einen Lenkradwinkel, und einen Schätzwert des Fahrerdrehmoments. Das MTO-Drehmomentbefehlsmodul 410 verwendet die Eingabesignale, um einen Soll-MTO-Drehmomentbefehl zu erzeugen.
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Der Drehmomentbefehl wird an ein Strombefehlsmodul 420 geliefert, welches den Drehmomentbefehl in einen Strombefehl umwandelt. Der Strombefehl wird an die Spule 330 des magnetischen Aktors in dem MTO-Lenkgetriebe 300 angelegt. Ein Fahrerdrehmoment-Schätzmodul 430 ermittelt oder berechnet einen Schätzwert des Fahrerdrehmoments auf der Grundlage des Strombefehls zusammen mit dem gemessenen Differenzdruck. Der ermittelte Schätzwert des Fahrerdrehmoments wird in einer nächsten Iteration verwendet, etwa nach einer Einheitsverzögerung. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ermöglicht ein Verzögerungsmodul 440 das Verzögern des Schätzwerts des Fahrerdrehmoments zur Verwendung bei der nächsten Iteration.
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In dem MTO-Lenkungssystem 10, etwa dem vorstehenden, wird jedoch das Spiel im Getriebe 300 immer noch von den gleichen mechanischen Merkmalen gesteuert, es unterliegt dem gleichen normalen Verschleiß wie hier beschrieben, und schafft es folglich nicht, die entsprechenden technischen Probleme anzusprechen. Als Folge weist die Entwicklung von Spiel die gleichen unerwünschten Effekte auf das Lenkungsgefühl auf, was ein Nachstellen bei der Wartung erforderlich macht.
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Entsprechend stellen hier beschriebene technische Lösungen eine Spielkompensation für das MTO-Lenkungssystem bereit, wodurch Verbesserungen beim Lenkungsgefühl in dem Fall ermöglicht werden, bei dem sich ein Spiel im Lenkgetriebe des Lenkungssystems entwickelt hat. Die technischen Lösungen sprechen folglich die technischen Probleme von Spielbedingungen an, die mit dem Lenkgetriebe eines Lenkungssystems verbunden sind.
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Wieder mit Bezug auf 3, welche einen Querschnitt durch ein MTO-Lenkgetriebe 300 mit Kugelumlaufspindel zeigt, wird einer Bewegung der Zahnstange 235 durch eine Reibung der Zahnstange 235 in der Zahnstangenbohrung, wenn ein Drehmoment auf die Eingabewelle 210 aufgebracht wird, und durch die Reibung und die Lenkungslasten, welche die Lenkhebelwelle 240 drehen, Widerstand geleistet. Als Folge wird die Ventilanordnung 215 betätigt, welche in Abhängigkeit von der Richtung, in die das Drehmoment aufgebracht wird, einen Assistenzdruck entweder im Hohlraum A 220 oder im Hohlraum B 225 erzeugt. Wenn das Drehmoment und der Druck hoch genug werden, um die Widerstand leistenden Kräfte an der Zahnstange 235 zu überwinden, bewegt sich die Zahnstange 235 und dreht die Lenkhebelwelle 240 und lenkt schließlich das Fahrzeug. Bei diesem Szenario fühlt der Fahrer den Drehmomentaufbau, wodurch ein Gefühl dafür bereitgestellt wird, wo sich im Fahrzeug die Mittelstellung befindet.
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Wenn sich zwischen den Zähnen der Zahnstange und den Zähnen der Lenkhebelwelle ein Spiel entwickelt, wird die Reibung der Zahnstange 235 in der Zahnstangenbohrung reduziert. Die Zahnstange 235 muss sich in der Zahnstangenbohrung axial bewegen, bis das Spiel zwischen den Zähnen der Zahnstange und den Zähnen der Lenkhebelwelle entfernt ist, bevor die Lenkungslasten damit beginnen, Widerstand gegen eine Bewegung der Zahnstange 235 zu leisten. Dies erzeugt ein Fenster der Winkelbewegung des Lenkrads 14, in welchem zumindest ein Abschnitt des Drehmoments von einem steilen Anstieg beim Drehmoment gefolgt wird, sobald das Spiel in den Zähnen beseitigt ist. Dies erzeugt ein ungewünschtes Lenkungsgefühl, etwa ein ruckartiges oder unterbrochenes Lenkungsfühl. Die beschriebene Bedingung wird typischerweise als Spielbedingung bezeichnet.
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Um eine derartige Bedingung zu verbessern, verwenden die hier beschriebenen technischen Lösungen den MTO-Aktor 310, um einen Druck aufzubringen, der einer Bewegung der Zahnstange 235 entgegenwirkt, wenn Spiel vorhanden ist. Wenn Drehmoment in einer Richtung aufgebracht wird, welche den Hohlraum A 220 mit Druck beaufschlagen würde, wird die Ventilanordnung 215 betätigt, um einen Druck im Hohlraum B 225 bereitzustellen, um gegen eine Bewegung der Zahnstange 235 Widerstand zu leisten. Folglich muss der Fahrer das Drehmoment erhöhen, das zum Bewegen der Zahnstange 235 aufgebracht wird, wodurch die Veränderung beim Aufbauen von Drehmoment zwischen der Spielbedingung in der Mittelstellung und der Bedingung minimiert wird, bei der die Zähne der Zahnstange und die Zähne der Lenkhebelwelle in Eingriff stehen. Wenn Drehmoment in eine Richtung aufgebracht wird, welche den Hohlraum B 225 mit Druck beaufschlagen würde, wird die Ventilanordnung 215 betätigt, um Druck im Hohlraum A 220 bereitzustellen, um gegen eine Bewegung der Zahnstange 235 Widerstand zu leisten, wodurch der gleiche Effekt in die andere Richtung bereitgestellt wird.
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5 zeigt ein Blockdiagramm von beispielhaften Modulen zum Bereitstellen einer MTO-Spielkompensation. 6 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Bereitstellen der MTO-Spielkompensation. Es versteht sich, dass bei einer oder mehreren Ausführungsformen sich die Module, die zum Implementieren des Verfahrens zur MTO-Spielkompensation verwendet werden, von denjenigen unterscheiden können, die in 5 veranschaulicht sind. Es versteht sich außerdem, dass bei einer oder mehreren Ausführungsformen die in 6 veranschaulichten Operationen in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können.
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Mit Bezug auf 6 umfasst das Verfahren zum Bereitstellen der MTO-Spielkompensation, dass ein Fahrerdrehmomentsignal empfangen wird, wie bei 610 gezeigt ist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen stellt das Fahrerdrehmomentsignal einen gemessenen Wert des Fahrerdrehmoments bereit, der etwa unter Verwendung eines Drehmomentmesssensors gemessen wird. Alternativ stellt das Fahrerdrehmomentsignal den geschätzten Fahrerdrehmomentwert bereit.
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Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Zahnstangendrucksignal berechnet wird, das äquivalent zu einer Zahnstangenkraft ist, die dem Fahrerdrehmoment entspricht, wie bei 620 gezeigt ist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen wird das Fahrerdrehmomentsignal unter Verwendung eines Multiplikationsmoduls 510 mit einem konfigurierbaren Wert multipliziert, wie bei 622 gezeigt ist. Unter Verwendung des konfigurierbaren Werts erzeugt das Multiplikationsmodul 510 ein Drucksignal, das in ein Additionsmodul 520 eingegeben wird. Das Additionsmodul 520 addiert das berechnete Drucksignal, das dem Fahrerdrehmomentsignal entspricht, und einen über die Zahnstange 235 hinweg gemessenen Differenzdruck, um das äquivalente Zahnstangendrucksignal zu erzeugen, wie bei 624 gezeigt ist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen wird ein Tiefpassfilter 525 auf die Summe angewendet, wodurch das äquivalente Zahnstangendrucksignal bereitgestellt wird, wie bei 626 gezeigt ist.
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Das Verfahren umfasst ferner, dass unter Verwendung eines Reibungsmoduls 530 ein Kompensationsreibungswert ermittelt wird, wie bei 630 gezeigt ist. Das Reibungsmodul 530 empfängt Eingabesignale, um die Kompensationsreibung zu erzeugen, wobei die Eingabesignale ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, ein Lenkradwinkelsignal und ein mittig ausgerichtetes Reibungssignal umfassen.
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Bei einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Ermitteln des Kompensationsreibungswerts das Ermitteln des mittig ausgerichteten Reibungswerts, wie bei 632 gezeigt ist. Der mittig ausgerichtete Reibungswert repräsentiert eine Größe, welche das Auftreten von Spielbedingungen in dem Getriebe 300 aufgrund von Reibung kompensiert. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist der mittig ausgerichtete Reibungswert ein vorbestimmter Wert, der vor einer Einleitung des Verfahrens konfiguriert werden kann. Alternativ ist der mittig ausgerichtete Reibungswert ein variables Signal, das dynamisch konfiguriert wird. Beispielsweise repräsentiert der mittig ausgerichtete Reibungswert eine erhöhte Verwendung. Alternativ oder zusätzlich ermittelt ein Lernalgorithmus die Reibung des Lenkungssystems und der mittig ausgerichtete Reibungswert wird wiederum auf der Grundlage des Ergebnisses des Lernalgorithmus ermittelt. Ein Beispiel für ein variables Signal kann ein Signal sein, das mit jedem Zündzyklus inkrementiert wird, oder eines, das mit dem Kilometerstand des Fahrzeugs erhöht wird. In Ansprechen auf jeden Zündzyklus des Fahrzeugs beispielsweise, welches mit dem Lenkungssystem ausgestattet ist, wird der mittig ausgerichtete Reibungswert um einen vorbestimmten Wert inkrementiert. Alternativ wird der mittig ausgerichtete Reibungswert um den vorbestimmten Wert nach einer vorbestimmten Anzahl von Zündzyklen inkrementiert. Alternativ oder zusätzlich ermittelt das Steuerungsmodul 40 beim Zünden des Fahrzeugs eine Anzahl der von dem Fahrzeug gefahrenen Kilometer (Kilometerstand) und konfiguriert den mittig ausgerichteten Reibungswert entsprechend. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Steuerungsmodul 40 eine Nachschlagetabelle oder eine beliebige andere Datenstruktur oder einen beliebigen anderen Algorithmus speichern, die/der den mittig ausgerichteten Reibungswert entsprechend dem Kilometerstand ermittelt.
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Alternativ oder zusätzlich wird der mittig ausgerichtete Reibungswert auf der Grundlage eines oder mehrerer Sensormesswerte ermittelt. Beispielsweise kann das Lenkungssystem 12 mit einem vorbestimmten Zielwert für den mittig ausgerichteten Reibungswert ausgestaltet sein, welcher spezifisch für das Fahrzeug 10 und/oder das Lenkungssystem 12 sein kann. Das Steuerungsmodul 40 kann entsprechend den mittig ausgerichteten Reibungswert justieren, um den mittig ausgerichteten Reibungswert gemäß dem Zielwert beizubehalten. Beispielsweise kann sich der mittig ausgerichtete Reibungswert des Lenkungssystems 12 reduzieren, wenn sich die Spielbedingung entwickelt. Das Steuerungsmodul 40 überwacht den mittig ausgerichteten Reibungswert und vergleicht den gemessenen Wert mit dem Zielwert. Auf der Grundlage der Differenz justiert das Steuerungsmodul 40 den mittig ausgerichteten Reibungswert, um den Zielwert zu erreichen. Beispielsweise empfängt das Steuerungsmodul 40 Druckmesswerte beim Lenken für die zwei Hohlräume A und B (220 und 225). Wenn sich die Spielbedingung entwickelt, reduziert sich der mittig ausgerichtete Reibungswert, und beim Lenken reduziert sich die Größe der Druckdifferenz zwischen den zwei Hohlräumen. Bei einem oder mehreren Beispielen verwendet das Steuerungsmodul die Differenz als den mittig ausgerichteten Reibungswert und/oder, um den mittig ausgerichteten Reibungswert zu inkrementieren. Folglich wendet das Steuerungsmodul 40 dann, wenn sich die Spielbedingung entwickelt, unterschiedliche mittig ausgerichtete Reibungswerte auf der Grundlage der Druckmesswerte in den Hohlräumen A und B (220 und 225) an.
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7 veranschaulicht ein beispielhaftes Blockdiagramm und einen Datenfluss in dem Reibungsmodul 530. Das Reibungsmodul 530 umfasst neben anderen Komponenten ein Multiplikationsmodul 705 für eine mittig ausgerichtete Geschwindigkeit, ein Absolutwertmodul 710, ein Modul 715 für die mittig ausgerichtete Form, ein oder mehrere Begrenzungsmodule 720 und 725 und ein Multiplikationsmodul 730 für eine Kompensationsreibung. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen wird das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal als Eingabe in das Multiplikationsmodul 705 für eine mittig ausgerichtete Geschwindigkeit verwendet. Das Multiplikationsmodul 705 für eine mittig ausgerichtete Geschwindigkeit kann eine Nachschlagetabelle enthalten, die einen Skalierungsfaktor auf der Grundlage des eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ausgibt. Das Begrenzungsmodul 720 begrenzt den Skalierungsfaktor innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, etwa von 0 bis 1.
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Bei einer oder mehreren Ausführungsformen wird der Lenkradwinkel als Eingabe in das Modul 715 für eine mittig ausgerichtete Form verwendet. Bei einem oder mehreren Beispielen ermittelt das Modulomodul 710 einen Absolutwert des Lenkradwinkelsignals und gibt diesen aus, bevor das Lenkradwinkelsignal in das Modul 715 für eine mittig ausgerichtete Form eingegeben wird. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen verwendet das Modul für eine mittig ausgerichtete Form eine Nachschlagetabelle, um einen Skalierungsfaktor auf der Grundlage des eingegebenen Lenkradwinkelsignals auszugeben. Das Begrenzungsmodul 725 begrenzt die Skalierungsfaktoren innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, etwa von 0 bis 1.
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Die zwei Skalierungsfaktoren, einer von dem Multiplikationsmodul 705 für eine mittig ausgerichtete Geschwindigkeit und einer von dem Modul 715 für eine mittig ausgerichtete Form werden zusammen mit dem mittig ausgerichteten Reibungswert von dem Multiplikationsmodul 730 für eine Kompensationsreibung miteinander multipliziert. Das resultierende Produkt liefert den Kompensationsreibungswert für die Betriebsbedingung, welche durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Lenkradwinkel repräsentiert wird.
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Wieder mit Bezug auf das Flussdiagramm in 6 umfasst das Verfahren ferner, dass unter Verwendung eines Druckmoduls 540 ein Druckwert zur Kompensation für die Spielbedingung ermittelt wird, wie bei 640 gezeigt ist. Der Druckwert wird auf der Grundlage eines Lenkradgeschwindigkeitssignals, des äquivalenten Zahnstangendruckwerts und des Kompensationsreibungswerts von dem Reibungsmodul 530 ermittelt.
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8 veranschaulicht ein beispielhaftes Blockdiagramm des Druckmoduls 540. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Druckmodul 540 neben anderen Komponenten eine statische Komponente 810 und eine dynamische Komponente 820. Die statische Komponente 810 ermittelt einen statischen Druckwert, wie bei 642 (6) gezeigt ist. Die statische Komponente 810 berechnet den statischen Druckwert, indem sie einen vorbestimmten Wert, etwa –1, mit dem Produkt aus einem vorbestimmten statischen Ratenkalibrierungswert und dem äquivalenten Zahnstangendrucksignal multipliziert. Bei einem oder mehreren Beispielen liegt der vorbestimmte statische Ratenkalibrierungswert in einem Bereich zwischen 0 und 1. Die statische Komponente 810 enthält einen Multiplikator 812, der die vorstehende Multiplikation ausführt. Die statische Komponente 810 kann ferner ein Begrenzungsmodul 814 enthalten, das den statischen Druckwert auf +/– den Kompensationsreibungssignalwert begrenzt.
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Die dynamische Komponente 820 ermittelt einen dynamischen Druckwert, wie bei 644 (6) gezeigt ist. Die dynamische Komponente 820 berechnet den dynamischen Druckwert, indem sie das Produkt aus einem vorbestimmten dynamischen Ratenkalibrierungswert und dem Lenkradgeschwindigkeitssignal mit einem vorbestimmten Wert, etwa –1, multipliziert. Der vorbestimmte dynamische Ratenkalibrierungswert ist eine Zahl größer als 0, etwa 1, 5, 10, 0,5, 1,6 oder ein beliebiger anderer positiver Wert. Die dynamische Komponente enthält ein Multiplikationsmodul 822, das die vorstehende Multiplikation ausführt.
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Das Druckmodul 540 enthält ferner einen Addierer 830, der eine Summe aus dem statischen Druckwert und dem dynamischen Druckwert berechnet, wie bei 646 (6) gezeigt ist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen begrenzt ein Begrenzungsmodul 840 die resultierende Summe auf +/– den Kompensationsreibungssignalwert, um das Druckwertsignal zu ermitteln.
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Wieder mit Bezug auf 6 wird der Druckwert an ein Umwandlungsmodul 550 von Druck in Drehmoment geliefert, welches ein Drehmomentbefehlssignal erzeugt. Der Drehmomentbefehl wird in 4 zu dem MTO-Drehmomentbefehl addiert. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen verwendet das Umwandlungsmodul 550 von Druck in Drehmoment eine Nachschlagetabelle oder einen anderen Umwandlungsalgorithmus, um den Drehmomentbetrag zu ermitteln, der den Druck erzeugt, welcher durch den Druckwert repräsentiert wird.
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Folglich kompensiert der Drehmomentbefehl, der zu dem MTO-Drehmomentbefehl addiert wird, die Spielbedingung, die in dem Getriebe 300 auftreten kann. Indem der Drehmomentbefehl unter Verwendung des einen oder der mehreren hier beschriebenen Beispiele erzeugt wird, wird ferner die Häufigkeit des periodischen Justierens des Getriebes, um das Spiel zu kompensieren, verringert, wenn nicht vollständig beseitigt. Folglich verbessern die hier beschriebenen technischen Lösungen den Betrieb des Lenkungssystems.
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Die vorliegenden technischen Lösungen können ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt auf einer beliebigen möglichen Detailebene der technischen Integration sein. Das Computerprogrammprodukt kann ein oder mehrere computerlesbare Speichermedien umfassen, die darin computerlesbare Programmanweisungen aufweisen, um zu veranlassen, dass ein Prozessor Aspekte der vorliegenden technischen Lösungen ausführt.
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Aspekte der vorliegenden technischen Lösungen werden hier mit Bezug auf Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagramme von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der technischen Lösungen beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagramme und Kombinationen aus Blöcken in den Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagrammen durch computerlesbare Programmanweisungen implementiert werden kann.
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Die Flussdiagramme und Blockdiagramme in den Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und die Arbeitsweise von möglichen Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden technischen Lösungen. Diesbezüglich kann jeder Block in den Flussdiagrammen oder Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen repräsentieren, das/der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktionen umfasst. Bei einigen alternativen Implementierungen können die in den Blöcken angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge auftreten, als in den Figuren angegeben ist. Beispielsweise können zwei aufeinander folgend gezeigte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in Abhängigkeit von der betroffenen Funktionalität in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden.
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Es wird außerdem angemerkt, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder der Flussdiagrammdarstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder der Flussdiagrammdarstellung durch spezielle hardwarebasierte Systeme implementiert werden können, welche die angegebenen Funktionen oder Handlungen ausführen oder Kombinationen aus Anweisungen der speziellen Hardware und Computeranweisungen ausführen.
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Außerdem ist festzustellen, dass jedes Modul, jede Einheit, jede Komponente, jeder Server, jeder Computer, jedes Terminal oder jede Vorrichtung, der/die/das hier als Beispiel erwähnt wurde und Anweisungen ausführt, computerlesbare Medien wie etwa Speichermedien, Computerspeichermedien oder Datenspeichervorrichtungen (entfernbare und/oder nicht entfernbare) wie beispielsweise magnetische Platten, optische Platten oder Bänder enthalten oder darauf Zugriff haben kann. Computerspeichermedien können flüchtige und nicht flüchtige, entfernbare und nicht entfernbare Medien, die in einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen Technologie zur Speicherung von Informationen implementiert sind, etwa computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten enthalten. Derartige Computerspeichermedien können Teil der Vorrichtung oder dafür zugänglich oder damit verbindbar sein. Jede Anwendung oder jedes Modul, die hier beschrieben sind, können unter Verwendung von computerlesbaren/von Computer ausführbaren Anweisungen implementiert sein, welche durch derartige computerlesbare Medien gespeichert oder anderweitig vorgehalten werden können.
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Obwohl die technischen Lösungen im Detail in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurden, ist es leicht zu verstehen, dass die technischen Lösungen nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen begrenzt sind. Stattdessen können die technischen Lösungen modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Veränderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier im Vorstehenden nicht beschrieben wurden, welche aber dem Geist und Umfang der technischen Lösungen entsprechen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der technischen Lösungen beschrieben worden sind, versteht es sich außerdem, dass Aspekte der technischen Lösungen nur einige der beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Folglich dürfen die technischen Lösungen nicht so aufgefasst werden, dass sie durch die vorstehende Beschreibung begrenzt werden.
