DE102017207229B4 - Method of aligning a steering wheel - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Ausrichten eines Lenkrads (12) eines Fahrzeugs mit einem aktiven Lenksystem während der Fahrt, umfassend die Schritte:- Erkennen, dass ein Fahrer das Lenkrad (12) mit seinen Händen nicht greift, aufgrund eines automatisierten Fahrzustandes des Fahrzeugs,- Bestimmen eines Lenkwinkels (ΔLWI) des Lenkrads (12), der eine Stellung des Lenkrads (12) wiedergibt,- Bestimmen einer Stellung (ΔEPS) einer Lenkungszahnstange (32), die mit einem Lenkwinkel von gelenkten Rädern (24) korrespondiert,- Vergleichen des Lenkwinkels (ΔLWI) des Lenkrads (12) mit der Stellung (ΔEPS) der Lenkungszahnstange (32) und Bestimmen eines Differenzwertes (ΔÜL) zwischen dem Lenkwinkel (ΔLWI) des Lenkrads (12) und der Stellung (ΔEPS) der Lenkungszahnstange (32), wobei die Stellung (ΔEPS) der Lenkungszahnstange (32) mit einer einzustellenden Lenkübersetzung (iVAR) zusammengeführt wird,- Hinterlegen des Differenzwertes (ΔÜL) in einem Steuergerät einer Überlagerungslenkung (34),- Ausgleichen des Differenzwerts (ΔÜL) bei einer nachfolgenden automatisierten Lenkbewegung, wobei die Überlagerungslenkung (34) einen der Lenkbewegung entsprechenden Lenkwinkel (ΔLWI) des Lenkrads (12) um den Differenzwert (ΔÜL) korrigiert.Method for aligning a steering wheel (12) of a vehicle with an active steering system while driving, comprising the steps of: - recognizing that a driver is not gripping the steering wheel (12) with his hands due to an automated driving state of the vehicle, - determining a steering angle (ΔLWI) of the steering wheel (12), which represents a position of the steering wheel (12), - determining a position (ΔEPS) of a steering rack (32), which corresponds to a steering angle of steered wheels (24), - comparing the steering angle (ΔLWI ) of the steering wheel (12) with the position (ΔEPS) of the steering rack (32) and determining a differential value (ΔÜL) between the steering angle (ΔLWI) of the steering wheel (12) and the position (ΔEPS) of the steering rack (32), the position (ΔEPS) of the steering rack (32) is combined with a steering ratio (iVAR) to be set, - storing the differential value (ΔÜL) in a control unit of a superimposed steering (34), - compensating for the differential value ts (ΔÜL) during a subsequent automated steering movement, the superimposed steering (34) correcting a steering angle (ΔLWI) of the steering wheel (12) corresponding to the steering movement by the difference value (ΔÜL).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten eines Lenkrads.The invention relates to a method for aligning a steering wheel.

Während der Produktion von Fahrzeugen ist es Ziel, Lenkräder so auszurichten und einzubauen, dass sie bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs möglichst gerade, d.h. auf 0° montiert werden. Dadurch soll vermieden werden, dass ein Fahrer das Gefühl erhält, das Lenkrad stünde schief.During the production of vehicles, the aim is to align and install steering wheels in such a way that they are as straight as possible, i.e. mounted at 0°, when the vehicle is driving straight ahead. This is to avoid that a driver gets the feeling that the steering wheel is crooked.

Manche Fahrzeuge weisen eine sogenannte Überlagerungslenkung auf. Eine solche Überlagerungslenkung weist neben einem Unterstützungsmotor an der Zahnstange einen weiteren Elektromotor in der Lenksäule auf. Der weitere Elektromotor kann über ein Planetengetriebe oder ein Harmonic Drive Getriebe einen Überlagerungswinkel parallel zu einem Fahrerlenkwinkel, der von einem Fahrer vorgegeben wird, aufbringen. Zusätzlich muss bei Fahrzeugen mit einer Überlagerungslenkung eine Software der Überlagerungslenkung passend zur Lenkradstellung auf 0° kalibriert bzw. angelernt werden.Some vehicles have a so-called superimposed steering. Such a superimposed steering system has a further electric motor in the steering column in addition to a support motor on the rack. The additional electric motor can apply a superposition angle parallel to a driver's steering angle, which is specified by a driver, via a planetary gear or a harmonic drive gear. In addition, in vehicles with superimposed steering, software for the superimposed steering must be calibrated or taught to match the steering wheel position at 0°.

Die möglichst genaue Montage und das Anlernen der Überlagerungslenkung kosten jedoch Zeit während der Produktion und sind anfällig für Fehler.However, the most precise assembly possible and the teaching of the superimposed steering takes time during production and is prone to errors.

Die DE 10 2006 046 834 A1 beschreibt ein Steuergerät zur Regelung oder Steuerung einer Servoantriebseinheit in einem Lenksystem eines Fahrzeugs. Dabei wird zur Bestimmung einer Ausgangsnulllage einer Lenkwelle als Eingangssignal mindestens eine Fahrzeugzustandsgröße, wie bspw. eine Querbeschleunigung und/oder eine Gierrate herangezogen.The DE 10 2006 046 834 A1 describes a control device for regulating or controlling a servo drive unit in a steering system of a vehicle. At least one vehicle state variable, such as a lateral acceleration and/or a yaw rate, is used as an input signal to determine an initial zero position of a steering shaft.

Die DE 10 2014 200 100 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer aktiven Lenkung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Lenkwinkelfehlerkorrektur. Hierbei wird bei einer Geradeausfahrt ein jeweiliger ausgelesener Lenkungsstellwinkel um einen Korrekturwinkel verändert, wobei der Korrekturwinkel die Abweichung des Lenkungsstellwinkels von einem tatsächlichen Lenkwinkel widerspiegelt.The DE 10 2014 200 100 A1 describes a method for operating an active steering of a motor vehicle, in particular a steering angle error correction. In this case, when driving straight ahead, a steering angle that is read out is changed by a correction angle, with the correction angle reflecting the deviation of the steering angle from an actual steering angle.

Die DE 10 2009 028 181 A1 beschreibt ein Verfahren zur Korrektur der Geradeausfahrt eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird zunächst eine Geradeausfahrt erkannt und im Verlauf des Verfahrens ein Überlagerungswinkel bestimmt. Der Überlagerungswinkel wird bei Verlassen der Geradeausfahrt eingeleitet, wodurch die Geradeausfahrt unterstützt wird.The DE 10 2009 028 181 A1 describes a method for correcting straight-ahead driving of a motor vehicle. In this case, straight-ahead driving is first recognized and an overlay angle is determined in the course of the method. The superimposed angle is initiated when leaving straight-ahead driving, thereby assisting straight-ahead driving.

Die DE 10 2007 019 739 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Korrektur eines Lenkwinkels einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs, bei welchem der Lenkwinkel durch eine Sensorik erfasst wird, wobei eine Referenzstrecke mit dem Fahrzeug befahren wird und in einem Diagnosemodus eine Mehrzahl von den Lenkwinkel betreffenden Messwerten bei einem die Geradeausfahrt des Fahrzeugs definierenden Fahrbetrieb erfasst werden und abhängig von einem Vergleich zumindest eines erfassten Messwerts oder eines den Messwert charakterisierenden Werts mit einem Referenzwert des Lenkwinkels bei Geradeausfahrt eine Korrektur des Lenkwinkels bestimmt wird.The DE 10 2007 019 739 A1 relates to a method for determining a correction of a steering angle of a steering device of a vehicle, in which the steering angle is detected by a sensor system, the vehicle driving on a reference route and, in a diagnostic mode, a plurality of measured values relating to the steering angle when the vehicle is driving straight ahead Driving operation are detected and depending on a comparison of at least one detected measured value or a value characterizing the measured value with a reference value of the steering angle when driving straight ahead, a correction of the steering angle is determined.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, zumindest einen der Nachteile und Probleme des Stands der Technik zu adressieren. Insbesondere soll eine Lösung angegeben werden, die eine Korrektur des Lenkrads jederzeit erlaubt. Zumindest soll zu bekannten Lösungen wenigstens eine Alternative vorgeschlagen werden.The object of the present invention is therefore to address at least one of the disadvantages and problems of the prior art. In particular, a solution is to be specified that allows the steering wheel to be corrected at any time. At least one alternative to known solutions should be proposed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere jeweilige Ausgestaltungen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.The object is achieved according to the invention by a method according to patent claim 1 . Further respective configurations emerge from the dependent patent claims and the description.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zum Ausrichten eines Lenkrads eines Fahrzeugs mit einem aktiven Lenksystem während der Fahrt vorgeschlagen, das mindestens folgende Schritte umfasst:

  • - Erkennen, dass ein Fahrer das Lenkrad mit seinen Händen nicht greift, aufgrund eines automatisierten Fahrzustandes des Fahrzeugs,
  • - Bestimmen eines Lenkwinkels des Lenkrads, der eine Stellung, d.h. eine Istposition des Lenkrads wiedergibt,
  • - Bestimmen einer Stellung einer Lenkungszahnstange, die mit einem Lenkwinkel von gelenkten Rädern korrespondiert,
  • - Vergleichen des Lenkwinkels des Lenkrads mit der Stellung der Lenkungszahnstange und Bestimmen eines Differenzwertes zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads und der Stellung der Lenkungszahnstange, wobei die Stellung der Lenkungszahnstange mit einer einzustellenden Lenkübersetzung zusammengeführt wird,
  • - Hinterlegen des Differenzwertes in einem Steuergerät einer Überlagerungslenkung,
  • - Ausgleichen des Differenzwerts bei einer nachfolgenden automatisierten Lenkbewegung, wobei die Überlagerungslenkung einen der Lenkbewegung entsprechenden Lenkwinkel des Lenkrads um den Differenzwert korrigiert.
According to the invention, a method for aligning a steering wheel of a vehicle with an active steering system while driving is thus proposed, which comprises at least the following steps:
  • - Recognizing that a driver does not grip the steering wheel with his hands due to an automated driving state of the vehicle,
  • - Determining a steering angle of the steering wheel, which reflects a position, ie an actual position of the steering wheel,
  • - determining a position of a steering rack that corresponds to a steering angle of steered wheels,
  • - Comparing the steering angle of the steering wheel with the position of the steering rack and determining a difference value between the steering angle of the steering wheel and the position of the steering rack, the position of the steering rack being combined with a steering ratio to be set,
  • - Storage of the difference value in a control unit of a superimposed steering,
  • - Compensating for the differential value in a subsequent automated steering movement, the superimposed steering correcting a steering movement corresponding steering angle of the steering wheel by the differential value.

Bei Fahrzeugen mit einem aktiven Lenksystem, bspw. mit einer Dynamiklenkung oder Steer-by-Wire, kann der Differenzwert, d. h. der Lenkradoffset automatisiert während einer Fahrt ohne Hände am Lenkrad (Hands-off), wie bspw. bei einer ersten Probefahrt, angelernt und kompensiert werden.In vehicles with an active steering system, e.g. with dynamic steering or steer-by Wire, the differential value, ie the steering wheel offset, can be taught and compensated for automatically while driving without hands on the steering wheel (hands-off), such as during a first test drive.

Dadurch entfällt durch das automatisierte Ausrichten des Lenkrads das Anlernen bzw. Kalibrieren der Überlagerungslenkung. Des Weiteren kann auch die Toleranz während der Montage größer ausfallen. Durch diese Maßnahmen werden also Zeit und Kosten eingespart. Weiterhin erfolgt die automatisierte Ausrichtung auch genauer als eine manuelle Montage und Ausrichtung des Lenkrads.As a result, the automatic alignment of the steering wheel means that there is no need to teach or calibrate the superimposed steering. Furthermore, the tolerance during assembly can also be larger. These measures save time and money. Furthermore, the automated alignment is also more accurate than manual assembly and alignment of the steering wheel.

Eine Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen, dass der Fahrer das Lenkrad mit seinen Händen nicht greift, dadurch erfolgt, dass ein Moment an einer Lenksäule von einem Sensor ermittelt wird. Der Sensor erkennt somit, ob durch den Fahrer ein Moment auf die Lenksäule ausgeübt wird. Durch das Erkennen bzw. Nicht-Erkennen eines Moments direkt an der Lenksäule, kann ein Einfluss des Fahrers auf die Lenkung ausgeschlossen werden.One embodiment of the method is characterized in that the fact that the driver is not gripping the steering wheel with his hands is recognized by a sensor determining a moment on a steering column. The sensor thus detects whether the driver is exerting a moment on the steering column. By recognizing or not recognizing a torque directly on the steering column, it is possible to rule out the driver having any influence on the steering.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Geradeausfahrt erkannt wird. Bei einer Geradeausfahrt ohne Hände am Lenkrad weist die Lenkungszahnstange einen Lenkwinkel von 0° auf. Dadurch entspricht der momentan über einen Sensor gemessene Lenkradwinkel gleichzeitig dem Differenzwert.A further embodiment of the method is characterized in that driving straight ahead is detected. When driving straight ahead without hands on the steering wheel, the steering rack has a steering angle of 0°. As a result, the steering wheel angle currently measured by a sensor corresponds to the difference value at the same time.

Erfindungsgemäß wird ferner die Lenkradstellung bei einer Geradeausfahrt auf 0° korrigiert, d.h. das Lenkrad wird auf einen Lenkwinkel des Lenkrads von 0° ausgerichtet, wenn der Fahrer das Lenkrad gerade nicht in seinen Händen hält, d.h. nicht greift, und das Fahrzeug geradeaus fährt. Dadurch beeinträchtigt die Korrektur der Lenkradstellung das Fahrgefühl des Fahrers nicht.According to the invention, the steering wheel position is also corrected to 0° when driving straight ahead, i.e. the steering wheel is aligned to a steering wheel angle of 0° when the driver is not holding the steering wheel in his hands, i.e. not gripping it, and the vehicle is driving straight ahead. As a result, the correction of the steering wheel position does not affect the driver's driving experience.

Eine Lenkbewegung ohne Hände am Lenkrad, d. h. eine automatisierte Lenkbewegung könnte beispielsweise von einem automatisierten Fahrerassistenzsystem vorgenommen werden, bspw. von einem Parkpiloten, der das Fahrzeug automatisiert ein-/ausparkt, einem Anhängerrangierassistenten oder einem Staupilot, u. dgl. Eine Bewegung des Lenkrades, d.h. eine Lenkbewegung, könnte auch durch Loslassen des Lenkrades von dem Fahrer bewirkt werden, bspw. wenn der Fahrer nach einer Kurve das Lenkrad loslässt und eine Rücklenkbewegung auf eine Zentrierung auf 0° selbständig, d. h. automatisiert erfolgt.A steering movement without hands on the steering wheel, i. H. an automated steering movement could, for example, be carried out by an automated driver assistance system, e.g. by a parking pilot, which automatically parks/parks the vehicle, a trailer maneuvering assistant or a traffic jam pilot, etc. A movement of the steering wheel, i.e. a steering movement, could also be carried out by releasing it of the steering wheel can be caused by the driver, e.g. H. done automatically.

Eine andere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Geradeausfahrt durch Messung einer Gierrate und/oder Messung einer Querbeschleunigung und/oder einer Gleichheit von Raddrehzahlen von Vorder- und/oder Hinterrädern und/oder der Position der Lenkungszahnstange und/oder eines Solllenkwinkels bei einem automatisierten Fahrzustand erkannt wird. Diese Werte werden üblicherweise routinemäßig von dem Fahrzeug ermittelt. Üblicherweise liegen die Werte bei einer Geradeausfahrt um einen jeweiligen Null-Wert. Zur Messung der Gierrate, der Querbeschleunigung und/oder der Position der Lenkungszahnstange sind an jeweiligen geeigneten Stellen des Fahrzeugs entsprechende Sensoren angeordnet. Mittels von diesen Sensoren gemessenen Werten kann eine Geradeausfahrt sicher erkannt werden.Another embodiment of the method is characterized in that straight-ahead driving is determined by measuring a yaw rate and/or measuring a lateral acceleration and/or equality of wheel speeds of front and/or rear wheels and/or the position of the steering rack and/or a target steering angle at a automated driving condition is detected. These values are usually routinely determined by the vehicle. When driving straight ahead, the values are usually around a respective zero value. In order to measure the yaw rate, the lateral acceleration and/or the position of the steering rack, corresponding sensors are arranged at respective suitable locations on the vehicle. Using values measured by these sensors, straight-ahead driving can be reliably detected.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen, dass der Fahrer das Lenkrad nicht mit seinen Händen greift, durch ein Erkennen eines entsprechenden Signals eines kapazitiven Sensors an dem Lenkrad und/oder aufgrund eines automatisierten Fahrzustandes des Fahrzeugs erfolgt. Ein kapazitiver Sensor erfasst auf Grund einer Widerstandsänderung im Sensor, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hält oder nicht. Ein automatisierter Fahrzustand kann beispielsweise ein Zustand während eines Staus sein, in dem das Fahrzeug erkennt, dass das Fahrzeug sich in einem Stau nur langsam fortbewegt (Staupilot).One embodiment of the method is characterized in that the driver is not gripping the steering wheel with his hands by detecting a corresponding signal from a capacitive sensor on the steering wheel and/or based on an automated driving state of the vehicle. Based on a change in resistance in the sensor, a capacitive sensor detects whether the driver is keeping his hands on the steering wheel or not. An automated driving state can be, for example, a state during a traffic jam in which the vehicle recognizes that the vehicle is only moving slowly in a traffic jam (traffic jam pilot).

Im Verfahren wird die Stellung der Lenkungszahnstange mit einer einzustellenden Lenkübersetzung zusammengeführt. Über eine Multiplikation wird somit aus der Stellung der Lenkungszahnstange und einer einzustellenden Lenkübersetzung eine Lenkradsollposition berechnet. Der Differenzwert entspricht dabei der Differenz zwischen Lenkrad-Sollposition und Lenkwinkel des Lenkrads, der der Lenkrad-Istposition entspricht.In the process, the position of the steering rack is combined with a steering ratio to be set. A desired steering wheel position is thus calculated via a multiplication from the position of the steering rack and a steering ratio to be set. The differential value corresponds to the difference between the desired steering wheel position and the steering angle of the steering wheel, which corresponds to the actual steering wheel position.

Eine noch andere Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung von einem Fahrwerksteuergerät definiert wird.Yet another embodiment of the method is characterized in that the steering ratio is defined by a chassis control unit.

Eine andere Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass eine Lenkradgeschwindigkeit erkannt wird und das Lenkrad um den Differenzwert proportional zu der erkannten Lenkradgeschwindigkeit ausgerichtet wird. Dadurch wird der Differenzwert nicht sprunghaft korrigiert. Vielmehr wird der Differenzwert allmählich und nur bei einer Lenkradbewegung kompensiert. Man spricht dabei von einer Blendingfunktion.Another development of the method provides that a steering wheel speed is detected and the steering wheel is aligned by the differential value proportional to the detected steering wheel speed. As a result, the difference value is not corrected abruptly. Rather, the differential value is compensated for gradually and only when the steering wheel is moved. This is called a blending function.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing. The invention is illustrated schematically by means of embodiments in the drawings and will be referenced described schematically and in detail on the accompanying drawings.

1 zeigt eine schematische Lenkungsvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens. 1 shows a schematic steering device for carrying out the method.

Die Lenkungsvorrichtung 10 weist eine Lenkeinheit 12, wie bspw. ein Lenkrad, einen Lenker oder einen Lenkstick auf. Über eine erste Lenkstange 14 wird eine Lenkinformation der Lenkeinheit auf eine Getriebeeinheit 16 übertragen. Die Getriebeeinheit 16 kann dabei ein Planetengetriebe (oder auch Harmonic Drive Getriebe) umfassen. An die Getriebeeinheit 16 ist jeweils ein Elektromotor 18 und über eine zweite Lenkstange 20 ein Radlenker 22 gekoppelt. Der Radlenker 22 dient dem Lenken der damit verbundenen Räder 24.The steering device 10 has a steering unit 12, such as a steering wheel, a handlebar or a steering stick. Steering information from the steering unit is transmitted to a transmission unit 16 via a first steering rod 14 . The gear unit 16 can include a planetary gear (or harmonic drive gear). An electric motor 18 is coupled to the transmission unit 16 and a check arm 22 is coupled via a second steering rod 20 . The wheel control arm 22 serves to steer the wheels 24 connected to it.

Die Lenkeinheit 12 umfasst auch einen Sensor 26. Der Sensor 26 dient dem Messen eines Lenkwinkels des Lenkrades 12.The steering unit 12 also includes a sensor 26. The sensor 26 is used to measure a steering angle of the steering wheel 12.

Der Elektromotor 18 ist Teil einer Überlagerungslenkung 34. Auch der Elektromotor 18 umfasst einen Sensor 28. Der Sensor 28 dient dem Messen eines genauen Überlagerungswinkels des Elektromotors 18 in Grad Lenkwinkel. Dies dient der genauen Positionsregelung des Elektromotors 18, der als Überlagerungsmotor bezeichnet wird.The electric motor 18 is part of a superimposed steering system 34. The electric motor 18 also includes a sensor 28. The sensor 28 is used to measure a precise superimposed angle of the electric motor 18 in steering angle degrees. This is used for precise position control of the electric motor 18, which is referred to as a superposition motor.

Der Radlenker 22 umfasst ebenfalls einen Sensor 30 und eine Lenkungszahnstange 32. Der Sensor 30 dient dem Messen eines Radlenkwinkels bzw. einer Stellung der Lenkungszahnstange 32 und eines Moments auf den Radlenker 22.The wheel guide 22 also includes a sensor 30 and a steering rack 32. The sensor 30 is used to measure a wheel steering angle or a position of the steering rack 32 and a torque on the wheel guide 22.

Zum Ausrichten des Lenkrades 12 wird zunächst ein Zustand erkannt, ob der Fahrer des Fahrzeugs das Lenkrad 12 greift. Dies erfolgt zum einen über die Messung eines Moments auf die Lenkungszahnstange 32 des Radlenkers 22. Dabei tritt im Falle, dass der Fahrer das Lenkrad 12 nicht greift, üblicherweise ein Lenkmoment auf, das kleiner als 1 Newtonmeter (Nm) ist. Weiterhin wird für diesen Fall geprüft, ob das Fahrzeug während dieser „Frei-Hand-Situation“ auch geradeaus fährt. Dies erfolgt z.B. anhand einer mit einem Sensor gemessenen Gierrate, wobei diese bei einer Geradeausfahrt im Wesentlichen 0 °/s beträgt. Alternativ kann die Geradeausfahrt auch anhand einer gemessenen Querbeschleunigung des Fahrzeugs über einen Sensor gemessen werden. Üblicherweise beträgt bei einer Geradeausfahrt die Querbeschleunigung im Wesentlichen 0 m/s2. Andererseits kann die Geradeausfahrt auch anhand der Gleichheit der Raddrehzahlen gemessen werden. Bei einer Geradeausfahrt drehen sich die Räder üblicherweise im Wesentlichen gleich schnell. Weiterhin kann die Geradeausfahrt aus der Stellung der Lenkungszahnstange 32 bestimmt werden. Bei einer Geradeausfahrt beträgt der Lenkwinkel der Lenkungszahnstange 32 im Wesentlichen 0°. Darüber hinaus kann eine Geradeausfahrt während eines automatisierten Fahrens auch anhand eines Soll-Lenkwinkels der Autopilotfunktion bestimmt werden. Dieser beträgt während einer Geradeausfahrt im Wesentlichen 0°. Bei der Autopilotfunktion kann das auch über eine Soll-Krümmung der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs ermittelt werden, die bei einer Geradeausfahrt üblicherweise 0 m-1 beträgt. Alternativ kann die Geradeausfahrt auch aus einer Kombination der zuvor genannten Methoden bestimmt werden.To align the steering wheel 12, a state is first detected as to whether the driver of the vehicle is gripping the steering wheel 12. On the one hand, this is done by measuring a torque on the steering rack 32 of the wheel guide arm 22. If the driver does not grip the steering wheel 12, a steering torque that is less than 1 Newton meter (Nm) usually occurs. In this case, it is also checked whether the vehicle is driving straight ahead during this “hands-free situation”. This is done, for example, using a yaw rate measured by a sensor, which is essentially 0°/s when driving straight ahead. Alternatively, straight-ahead driving can also be measured using a sensor based on a measured lateral acceleration of the vehicle. When driving straight ahead, the transverse acceleration is usually essentially 0 m/s 2 . On the other hand, straight-ahead driving can also be measured based on the equality of the wheel speeds. When driving straight ahead, the wheels usually turn essentially at the same speed. Furthermore, straight-ahead driving can be determined from the position of the steering rack 32 . When driving straight ahead, the steering angle of the steering rack 32 is essentially 0°. In addition, straight-ahead driving during automated driving can also be determined using a setpoint steering angle of the autopilot function. This is essentially 0° when driving straight ahead. In the case of the autopilot function, this can also be determined via a target curvature of the direction of travel of the vehicle, which is usually 0 m -1 when driving straight ahead. Alternatively, straight-ahead driving can also be determined from a combination of the aforementioned methods.

Ob der Fahrer das Lenkrad 12 mit seinen Händen greift bzw. nicht greift, kann auch über einen kapazitiven Sensor im Lenkrad 12 bestimmt werden. Alternativ kann auch während eines automatisierten Fahrzustands des Fahrzeugs, bspw. während eines Staus, durch eine „Staupilot“ genannte Funktion, oder während des Fahrens mit einem Park- oder Rangierpiloten, erkannt werden, ob der Fahrer das Lenkrad 12 greift bzw. nicht greift. Natürlich kann auch eine Kombination aus den vorstehend genannten Möglichkeiten genutzt werden, um zu erkennen, ob der Fahrer das Lenkrad 12 greift bzw. nicht greift. Bei den zuletzt genannten Möglichkeiten wird auch darauf verzichtet, festzustellen, ob das Fahrzeug geradeaus fährt, da ein Einfluss auf die Lenkung durch die Hände des Fahrers ausgeschlossen ist. Whether the driver is gripping the steering wheel 12 with his hands or not can also be determined via a capacitive sensor in the steering wheel 12 . Alternatively, it can also be detected during an automated driving state of the vehicle, for example during a traffic jam, by a function called "traffic jam pilot" or while driving with a parking or maneuvering pilot, whether the driver is gripping steering wheel 12 or not. Of course, a combination of the options mentioned above can also be used to detect whether the driver is gripping the steering wheel 12 or not. In the last-mentioned options, there is also no need to determine whether the vehicle is driving straight ahead, since the driver's hands cannot influence the steering.

Die Ausrichtung des Lenkrads 12 soll vorzugsweise dann erfolgen, wenn der Fahrer das Lenkrad 12 nicht greift. Der Versatz des Lenkradwinkels wird als Differenz zwischen einer berechneten Lenkrad-Sollposition und einer gemessenen Lenkrad-Istposition definiert. Die Lenkrad-Istposition entspricht dabei dem momentan über den Sensor 26 gemessenen Lenkwinkel des Lenkrads 12. Die Lenkrad-Sollposition entspricht dabei dem Lenkwinkel, der entsprechend der Stellung der Lenkungszahnstange 32 bzw. entsprechend der Lenkwinkel der Räder 24 tatsächlich anliegen müsste.The steering wheel 12 should preferably be aligned when the driver is not gripping the steering wheel 12 . The steering wheel angle offset is defined as the difference between a calculated desired steering wheel position and a measured actual steering wheel position. The actual steering wheel position corresponds to the steering angle of the steering wheel 12 currently measured by the sensor 26. The desired steering wheel position corresponds to the steering angle that should actually be present according to the position of the steering rack 32 or according to the steering angle of the wheels 24.

Generell wird zur Berechnung der Lenkrad-Sollposition die gemessene Stellung der Lenkungszahnstange 32 mit einer notwendigen, einzustellenden Soll-Lenkübersetzung IVAR multipliziert, die auf Grund der Lenkrad-Istposition notwendig ist. Die notwendige, einzustellende Lenkübersetzung IVAR wird dabei von einem Steuergerät des Fahrwerks vorgegeben. Mit der einzustellenden Lenkübersetzung IVAR und der Lenkrad-Istposition ALVVI ergibt sich die Stellung der Lenkungszahnstange ΔEPS zu ΔEPS = ALVVI / iVAR.In general, to calculate the steering wheel setpoint position, the measured position of the steering rack 32 is multiplied by a necessary setpoint steering ratio I VAR to be set, which is necessary on the basis of the actual steering wheel position. The necessary steering ratio I VAR to be set is specified by a control unit of the chassis. With the steering ratio I VAR to be set and the actual steering wheel position A LVVI , the position of the steering rack Δ EPS results in Δ EPS =A LVVI /i VAR .

Ist das Lenkrad 12 nun nicht korrekt montiert, entspricht der Lenkradwinkel ΔLWI nicht der Stellung ΔEPS der Lenkungszahnstange 32, so dass bei einer Geradeausfahrt die Stellung ΔEPS = 0° ist, aber der Lenkradwinkel ALVVI ≠ 0° ist. Das Lenkrad 12 steht folglich nicht gerade und es liegt ein Versatz zwischen Lenkradwinkel ALVVI und Stellung ΔEPS der Lenkungszahnstange 32 vor. Wird eine Geradeausfahrt erkannt und greift der Fahrer das Lenkrad 12 nicht mit seinen Händen, entspricht der momentane Lenkradwinkel bzw. der Lenkwinkel des Lenkrads 12 der Differenz zwischen der Lenkrad-Sollposition (= 0°) und der Lenkrad-Istposition, also dem Versatz des Lenkrads 12.If the steering wheel 12 is not installed correctly, the steering wheel angle Δ LWI does not correspond to the position Δ EPS of the steering rack 32, so that when driving straight ahead the position Δ EPS = 0°, but the Steering wheel angle A LVVI ≠ 0°. Consequently, the steering wheel 12 is not straight and there is an offset between the steering wheel angle A LVVI and the position Δ EPS of the steering rack 32 . If straight-ahead driving is detected and the driver does not grip the steering wheel 12 with his hands, the current steering wheel angle or the steering angle of the steering wheel 12 corresponds to the difference between the desired steering wheel position (=0°) and the actual steering wheel position, i.e. the offset of the steering wheel 12.

Der Versatz des Lenkradwinkels wird an die Überlagerungslenkung 34 gesendet. Der Elektromotor bzw. der Überlagerungsmotor 18 wird daraufhin so angesteuert, dass die Überlagerungslenkung 34 einen Überlagerungswinkel ΔÜL ansteuert, um den ein angeforderter Winkel bzw. ein von einem Steuergerät vorgegebener Winkel, d.h. ein Lenkwinkel des Lenkrads 12 zu korrigieren ist. Die Überlagerungslenkung 34 stellt also eine variable Lenkübersetzung bzw. die einzustellende Lenkübersetzung IVAR bereit, die zwischen dem vorgegebenen Lenkradwinkel ΔLWI und der Lenkungszahnstangenposition ΔEPS wirkt. Basierend auf einer mechanischen Übersetzung iFEST (wenn die Überlagerungslenkung 34 fest steht) addiert der Überlagerungsmotor 18 einen notwendigen Zusatz an Lenkradwinkel ΔÜL, um die einzustellende Lenkübersetzung IVAR zu erreichen. Die Änderung der Stellung der Lenkungszahnstange ΔEPS ergibt sich dann zu ΔEPS= (ΔLWI + ΔÜL) / iFEST. Der Lenkradwinkel ALVVI wird um den Differenzwert, d.h. um ΔÜL korrigiert. Der Differenzwert ist dabei vorzeichenbehaftet. Beträgt bspw. der Differenzwert -3°, wird ALVVI um -3° korrigiert. Beträgt der Differenzwert +3° wird ALVVI um 3° korrigiert. Der Differenzwert ΔÜL ergibt sich zu: ΔÜL = (iFEST/iVAR - 1)ΔLWI.The steering wheel angle offset is sent to the override steering 34 . The electric motor or the superimposed motor 18 is then controlled in such a way that the superimposed steering system 34 controls a superimposed angle Δ UL by which a requested angle or an angle specified by a control unit, ie a steering angle of the steering wheel 12, is to be corrected. The superimposed steering system 34 thus provides a variable steering ratio or the steering ratio I VAR to be set, which acts between the specified steering wheel angle Δ LWI and the steering rack position Δ EPS . Based on a mechanical translation i FEST (if the superimposed steering 34 is fixed), the superimposed motor 18 adds a necessary addition to the steering wheel angle Δ UL in order to achieve the steering translation I VAR to be set. The change in the position of the steering rack Δ EPS then results in Δ EPS = (Δ LWI + Δ ÜL ) / i FEST . The steering wheel angle A LVVI is corrected by the differential value, ie by Δ UL . The difference value is signed. For example, if the difference value is -3°, A LVVI is corrected by -3°. If the difference value is +3°, A LVVI is corrected by 3°. The differential value Δ ÜL results from: Δ ÜL = (i FEST /i VAR - 1)Δ LWI .

Während eines Lenkvorgangs wird somit der Versatz, also der Differenzwert ausgeglichen. Dazu wird in einer Ausgestaltung von dem Sensor 12 auch eine Lenkradgeschwindigkeit gemessen. Entsprechend der Lenkradgeschwindigkeit wird die Stellung der Lenkungszahnstange 32 über das Getriebe 16 proportional zu der Lenkradgeschwindigkeit korrigiert, so dass nach dem Ausgleich die Stellung der Lenkungszahnstange 32 und des Lenkrads 12 differenzfrei bzw. versatzlos ist.The offset, ie the differential value, is thus compensated for during a steering operation. For this purpose, in one embodiment, the sensor 12 also measures a steering wheel speed. According to the steering wheel speed, the position of the steering rack 32 is corrected via the gearbox 16 proportionally to the steering wheel speed, so that after the compensation the position of the steering rack 32 and the steering wheel 12 is free of difference or offset.

Claims (3)

Verfahren zum Ausrichten eines Lenkrads (12) eines Fahrzeugs mit einem aktiven Lenksystem während der Fahrt, umfassend die Schritte: - Erkennen, dass ein Fahrer das Lenkrad (12) mit seinen Händen nicht greift, aufgrund eines automatisierten Fahrzustandes des Fahrzeugs, - Bestimmen eines Lenkwinkels (ΔLWI) des Lenkrads (12), der eine Stellung des Lenkrads (12) wiedergibt, - Bestimmen einer Stellung (ΔEPS) einer Lenkungszahnstange (32), die mit einem Lenkwinkel von gelenkten Rädern (24) korrespondiert, - Vergleichen des Lenkwinkels (ΔLWI) des Lenkrads (12) mit der Stellung (ΔEPS) der Lenkungszahnstange (32) und Bestimmen eines Differenzwertes (ΔÜL) zwischen dem Lenkwinkel (ΔLWI) des Lenkrads (12) und der Stellung (ΔEPS) der Lenkungszahnstange (32), wobei die Stellung (ΔEPS) der Lenkungszahnstange (32) mit einer einzustellenden Lenkübersetzung (iVAR) zusammengeführt wird, - Hinterlegen des Differenzwertes (ΔÜL) in einem Steuergerät einer Überlagerungslenkung (34), - Ausgleichen des Differenzwerts (ΔÜL) bei einer nachfolgenden automatisierten Lenkbewegung, wobei die Überlagerungslenkung (34) einen der Lenkbewegung entsprechenden Lenkwinkel (ΔLWI) des Lenkrads (12) um den Differenzwert (ΔÜL) korrigiert.Method for aligning a steering wheel (12) of a vehicle with an active steering system while driving, comprising the steps: - recognizing that a driver is not gripping the steering wheel (12) with his hands due to an automated driving state of the vehicle, - determining a steering angle (Δ LWI ) of the steering wheel (12), which reflects a position of the steering wheel (12), - determining a position (Δ EPS ) of a steering rack (32), which corresponds to a steering angle of steered wheels (24), - comparing the steering angle (Δ LWI ) of the steering wheel (12) with the position (Δ EPS ) of the steering rack (32) and determining a differential value (Δ ÜL ) between the steering angle (Δ LWI ) of the steering wheel (12) and the position (Δ EPS ) of the steering rack (32), the position (Δ EPS ) of the steering rack (32) being combined with a steering ratio (i VAR ) to be set, - storing the differential value (Δ ÜL ) in a control unit of a superimposed steering system (34), - Au ssame the difference value (Δ UL ) in a subsequent automated steering movement, the superimposed steering (34) correcting a steering movement corresponding steering angle (Δ LWI ) of the steering wheel (12) by the difference value (Δ UL ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkübersetzung (iVAR) von einem Fahrwerksteuergerät definiert wird.procedure after claim 1 , characterized in that the steering ratio (i VAR ) is defined by a chassis control unit. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Sensor eine Lenkradgeschwindigkeit gemessen wird und die Stellung (ΔEPS) der Lenkungszahnstange (32) über das Getriebe (16) korrigiert wird, so dass nach dem Ausgleich die Stellung (ΔEPS) der Lenkungszahnstange (32) und die Stellung (ΔLWI) des Lenkrads (12) differenzfrei ist, wobei die Korrektur mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die proportional zu der erkannten Lenkradgeschwindigkeit ist.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that a steering wheel speed is measured by a sensor and the position (Δ EPS ) of the steering rack (32) is corrected via the gear (16), so that after the compensation the position (Δ EPS ) of the steering rack (32) and the position (Δ LWI ) of the steering wheel (12) is free of difference, the correction being made at a speed which is proportional to the detected steering wheel speed.
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