DE102018220612A1 - Steering wheel angle estimation method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen eines Lenkradwinkels eines Lenkrads (28) eines Lenksystems (2) eines Fahrzeugs, wobei das Lenksystem (2) mindestens eine Zahnstange (10), mindestens ein Ritzelrad (12), mindestens einen Torsionsstab (18) und mindestens ein Kardangelenk (24) aufweist, wobei die mindestens eine Zahnstange (10) einerseits mit mindestens einem Rad (6) zum Fortbewegen des Fahrzeugs und andererseits über das mindestens eine Ritzelrad (12), den mindestens einen Torsionsstab (18) und das mindestens eine Kardangelenk (24) mit dem Lenkrad (28) verbunden ist, wobei eine Zahnstangenposition der mindestens einen Zahnstange (10) ermittelt wird, wobei aus der Zahnstangenposition ein Winkel des mindestens einen Ritzelrads (12) ermittelt wird, wobei der Lenkradwinkel des Lenkrads (28) ausgehend von dem Winkel des Ritzelrads (12) unter Berücksichtigung eines Winkeloffsets des mindestens einen Kardangelenks (24) ermittelt wird. The invention relates to a method for estimating a steering wheel angle of a steering wheel (28) of a steering system (2) of a vehicle, the steering system (2) comprising at least one rack (10), at least one pinion wheel (12), at least one torsion bar (18) and at least one has a universal joint (24), the at least one toothed rack (10) on the one hand with at least one wheel (6) for moving the vehicle and on the other hand via the at least one pinion wheel (12), the at least one torsion bar (18) and the at least one universal joint (24) is connected to the steering wheel (28), a rack position of the at least one rack (10) being determined, an angle of the at least one pinion wheel (12) being determined from the rack position, the steering wheel angle of the steering wheel (28) starting from is determined from the angle of the pinion gear (12) taking into account an angular offset of the at least one universal joint (24).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen eines Lenkradwinkels eines Lenkrads eines Fahrzeugs und ein Überwachungssystem für ein Lenksystem eines Fahrzeugs.The invention relates to a method for estimating a steering wheel angle of a steering wheel of a vehicle and a monitoring system for a steering system of a vehicle.
Ein Lenkradwinkel eines Lenkrads kann mit einem Lenkradwinkelsensor direkt gemessen werden.A steering wheel angle of a steering wheel can be measured directly with a steering wheel angle sensor.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Ermüdungszustands eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs sind aus der Druckschrift
Die Druckschrift
Ein Verfahren zur Bestimmung eines Lenkradwinkels eines an einem Fahrzeugaufbau drehbar gelagerten Lenkrads ist in der Druckschrift
Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, einen Lenkradwinkel ohne Lenkradwinkelsensor zu schätzen.With this in mind, it was a task to estimate a steering wheel angle without a steering wheel angle sensor.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Überwachungssystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens und des Überwachungssystems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.This object is achieved by a method and a monitoring system with the features of the independent claims. Embodiments of the method and the monitoring system emerge from the dependent patent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Schätzen eines Lenkradwinkels eines Lenkrads eines Lenksystems eines Fahrzeugs vorgesehen, wobei das Lenksystem mindestens eine Zahnstange, mindestens ein Ritzelrad, mindestens einen Torsionsstab und mindestens ein Kardangelenk aufweist. Dabei ist die mindestens eine Zahnstange einerseits mit mindestens einem Rad, bspw. zwei Rädern, zum Fortbewegen des Fahrzeugs, verbunden, das bzw. die üblicherweise an einer Achse angeordnet ist bzw. sind. Andererseits ist die mindestens eine Zahnstange über das mindestens eine Ritzelrad, den mindestens einen Torsionsstab und das mindestens eine Kardangelenk mit dem Lenkrad verbunden. Bei dem Verfahren wird eine Zahnstangenposition der mindestens einen Zahnstange ermittelt, wobei aus der Zahnstangenposition ein Winkel des mindestens einen Ritzelrads ermittelt wird. Der Lenkradwinkel des Lenkrads wird ausgehend von dem Winkel des mindestens einen Ritzelrads unter Berücksichtigung eines Winkeloffsets bzw. Winkelfehlers des mindestens einen Kardangelenks ermittelt.The method according to the invention is provided for estimating a steering wheel angle of a steering wheel of a steering system of a vehicle, the steering system having at least one toothed rack, at least one pinion wheel, at least one torsion bar and at least one universal joint. The at least one toothed rack is connected on the one hand to at least one wheel, for example two wheels, for moving the vehicle, which is or are usually arranged on an axle. On the other hand, the at least one rack is connected to the steering wheel via the at least one pinion wheel, the at least one torsion bar and the at least one universal joint. In the method, a rack position of the at least one rack is determined, an angle of the at least one pinion wheel being determined from the rack position. The steering wheel angle of the steering wheel is determined on the basis of the angle of the at least one pinion wheel, taking into account an angular offset or angular error of the at least one universal joint.
In Ausgestaltung wird der Winkeloffset des mindestens einen Kardangelenks über mindestens eine mathematische Funktion bzw. mit einer mathematischen Funktion berechnet und somit ermittelt. Diese mindestens eine mathematische Funktion zum Ermitteln des Winkeloffsets ist üblicherweise von der Zahnstangenposition der Zahnstange und/oder von einem Winkel des mindestens einen Ritzelrads und/oder von einem Winkel des mindestens einen Torsionsstabs und/oder von einer räumlichen Ausrichtung bzw. Orientierung von zwei Wellen, die über das mindestens eine Kardangelenk miteinander verbunden sind, abhängig. Diese mathematische Funktion ist in Ausgestaltung als trigonometrische Funktion, bspw. mindestens eine Sinusfunktion bzw. Cosinusfunktion, ausgebildet und/oder darstellbar. Weiterhin ist diese mathematische Funktion, insbesondere trigonometrische Funktion, in Ausgestaltung bspw. als Polynom und/oder über ein Modell darstellbar.In an embodiment, the angular offset of the at least one universal joint is calculated and thus determined using at least one mathematical function or with a mathematical function. This at least one mathematical function for determining the angular offset is usually dependent on the rack position of the rack and / or on an angle of the at least one pinion gear and / or on an angle of the at least one torsion bar and / or on a spatial alignment or orientation of two shafts, that are connected to each other via the at least one universal joint. In an embodiment, this mathematical function is designed and / or can be represented as a trigonometric function, for example at least one sine function or cosine function. Furthermore, this mathematical function, in particular a trigonometric function, can be represented in an embodiment, for example as a polynomial and / or via a model.
Die Ausrichtung der beiden Wellen und somit der Winkel des mindestens einen Kardangelenks ist ebenfalls über die mindestens eine mathematische Funktion darstellbar, die von der Zahnstangenposition und/oder von dem Winkel des mindestens einen Ritzelrads und/oder von dem Winkel des mindestens einen Torsionsstabs abhängig ist. Der Winkeloffset bzw. Winkelfehler des mindestens einen Kardangelenks beschreibt eine etwaige Abweichung des Winkels des mindestens einen Kardangelenks. Üblicherweise verändert sich der Winkel des mindestens einen Kardangelenks gemäß mindestens einer trigonometrischen Funktion, bspw. mindestens einer Sinusfunktion bzw. Cosinusfunktion, bspw. einer Kombination mehrerer Sinus- bzw. Cosinusfunktionen. Weiterhin wird der Winkeloffset des mindestens einen Kardangelenks mit derselben mindestens einen mathematischen Funktion wie der Winkel und/oder mit mindestens einer zusätzlichen mathematischen, bspw. trigonometrischen Funktion bzw. einem entsprechenden Polynom dargestellt bzw. beschrieben. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass der Winkel und/oder Winkeloffset unter Berücksichtigung eines Modells ermittelt wird, wobei dieses Modell mit der mindestens einen mathematischen Funktion dargestellt werden kann.The alignment of the two shafts and thus the angle of the at least one universal joint can also be represented via the at least one mathematical function which is dependent on the rack position and / or on the angle of the at least one pinion gear and / or on the angle of the at least one torsion bar. The angular offset or angular error of the at least one universal joint describes a possible deviation of the angle of the at least one universal joint. Usually, the angle of the at least one universal joint changes according to at least one trigonometric function, for example at least one sine function or cosine function, for example a combination of several sine or cosine functions. Furthermore, the angular offset of the at least one universal joint is represented or described with the same at least one mathematical function as the angle and / or with at least one additional mathematical, for example trigonometric function or a corresponding polynomial. Alternatively or additionally, it is possible for the angle and / or angle offset to be determined taking into account a model, it being possible for this model to be represented with the at least one mathematical function.
Das Verfahren kann in Ausgestaltung für ein Lenksystem durchgeführt werden, bei dem der mindestens eine Torsionsstab einerseits mit dem mindestens einen Ritzelrad und andererseits, bspw. über eine Welle, mit dem mindestens einen Kardangelenk verbunden ist. Bei dem Verfahren wird ein Torsionsmoment bzw. ein Lenkmoment bzw. ein Drehmoment des mindestens einen Torsionsstabs über einen Lenkmomentsensor bzw. Drehmomentsensor ermittelt. Auf Grundlage des ermittelten Lenkmoments wird ein Winkel des mindestens einen Torsionsstabs ermittelt. Ein Winkeloffset bzw. Winkelfehler des mindestens einen Torsionsstabs wird mit dem Lenkmomentsensor ermittelt. In an embodiment, the method can be carried out for a steering system in which the at least one torsion bar is connected on the one hand to the at least one pinion gear and on the other hand, for example via a shaft, to which at least one universal joint is connected. In the method, a torsional torque or a steering torque or a torque of the at least one torsion bar is determined via a steering torque sensor or torque sensor. An angle of the at least one torsion bar is determined on the basis of the determined steering torque. An angle offset or angle error of the at least one torsion bar is determined with the steering torque sensor.
Auf Grundlage des Winkels und Winkeloffsets des mindestens einen Torsionsstabs ist es in Ausgestaltung des Verfahrens möglich, dass der Lenkradwinkel des Lenkrads ausgehend von dem Winkel des mindestens einen Ritzelrads zusätzlich unter Berücksichtigung des Winkeloffsets des mindestens einen Torsionsstabs und des Winkeloffsets des mindestens einen Kardangelenks ermittelt wird.On the basis of the angle and angular offset of the at least one torsion bar, it is possible in one embodiment of the method that the steering wheel angle of the steering wheel is additionally determined on the basis of the angle of the at least one pinion gear, taking into account the angular offset of the at least one torsion bar and the angular offset of the at least one universal joint.
In Ausgestaltung wird der Winkeloffset des mindestens einen Torsionsstabs unter Berücksichtigung einer Torsion bzw. des Torsionsmoments, bspw. unter Berücksichtigung einer Torsionssteifigkeit des mindestens einen Torsionsstabs, ermittelt.In an embodiment, the angular offset of the at least one torsion bar is determined taking into account a torsion or the torsional moment, for example taking into account a torsional rigidity of the at least one torsion bar.
Weiterhin kann das Verfahren in ergänzender Ausgestaltung für ein Lenksystem durchgeführt werden, das neben der mindestens einen Zahnstange, dem mindestens einen Ritzelrad und dem mindestens einen Kardangelenk und evtl. neben dem mindestens einen Torsionsstab, falls ein solcher vorhanden ist, zusätzlich eine Überlagerungslenkung mit einem Planetengetriebe und einem Elektromotor aufweist, wobei das Planetengetriebe einerseits mit dem mindestens einen Kardangelenk und andererseits mit dem Lenkrad verbunden ist. In diesem Fall wird eine Übersetzung des Elektromotors und/oder der Überlagerungslenkung ermittelt. Alternativ oder ergänzend wird ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel der Überlagerungslenkung ermittelt.Furthermore, the method can be carried out in a supplementary embodiment for a steering system which, in addition to the at least one toothed rack, the at least one pinion gear and the at least one universal joint, and possibly in addition to the at least one torsion bar, if there is one, also a superimposed steering with a planetary gear and an electric motor, the planetary gear being connected on the one hand to the at least one universal joint and on the other hand to the steering wheel. In this case, a translation of the electric motor and / or the superposition steering is determined. As an alternative or in addition, an overlay angle or additional angle of the overlay steering is determined.
Somit ist es möglich, dass der Lenkradwinkel des Lenkrads zusätzlich unter Berücksichtigung des Überlagerungswinkels bzw. Zusatzwinkels der Überlagerungslenkung ermittelt wird. Weiterhin ist es möglich, dass eine Summe aus dem Winkel des mindestens einen Ritzelrads und mindestens eines Winkeloffsets des mindestens einen Torsionsstabs und/oder des mindestens einen Kardangelenks berechnet wird. Dabei ist es möglich, dass die Summe aus dem Winkel des mindestens einen Ritzelrads und nur des Winkeloffsets des mindestens einen Torsionsstabs berechnet wird, dass die Summe aus dem Winkel des mindestens einen Ritzelrads und nur des Winkeloffsets des mindestens einen Kardangelenks berechnet wird, oder dass die Summe aus dem Winkel des mindestens einen Ritzelrads, des Winkeloffsets des mindestens einen Torsionsstabs und des Winkeloffsets des mindestens einen Kardangelenks berechnet wird. Diese sich jeweils ergebende Summe wird mit der Übersetzung des Elektromotors und/oder der Überlagerungslenkung multipliziert und daraus ein Produkt gebildet. In diesem Fall wird der Lenkradwinkel des Lenkrads unter Berücksichtigung des genannten Produkts zuzüglich des Überlagerungswinkels der Überlagerungslenkung ermittelt.It is thus possible for the steering wheel angle of the steering wheel to be additionally determined taking into account the superimposition angle or additional angle of the superimposition steering. Furthermore, it is possible for a sum to be calculated from the angle of the at least one pinion gear and at least one angular offset of the at least one torsion bar and / or the at least one universal joint. It is possible that the sum is calculated from the angle of the at least one pinion gear and only the angular offset of the at least one torsion bar, that the sum is calculated from the angle of the at least one pinion gear and only the angular offset of the at least one universal joint, or that Sum is calculated from the angle of the at least one pinion gear, the angular offset of the at least one torsion bar and the angular offset of the at least one universal joint. This resulting sum is multiplied by the translation of the electric motor and / or the superimposed steering and a product is formed from it. In this case, the steering wheel angle of the steering wheel is determined taking into account the named product plus the superimposition angle of the superimposition steering.
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem ist für ein Lenksystem eines Fahrzeugs vorgesehen, wobei das Lenksystem mindestens eine Zahnstange, mindestens ein Ritzelrad und mindestens ein Kardangelenk aufweist, wobei die mindestens eine Zahnstange einerseits mit mindestens einem Rad zum Fortbewegen des Fahrzeugs und andererseits über das mindestens eine Ritzelrad und das mindestens eine Kardangelenk der Lenksäule mit dem Lenkrad verbunden ist bzw. wird. Das Überwachungssystem ist zum Schätzen eines Lenkradwinkels des Lenkrads ausgebildet und weist ein Steuergerät und einen Zahnstangenpositionssensor auf, wobei der Zahnstangenpositionssensor dazu ausgebildet ist, eine Zahnstangenposition der mindestens einen Zahnstange zu ermitteln. Das Überwachungssystem, d. h. zumindest der Zahnstangenpositionssensor und/oder das Steuergerät, ist bzw. sind dazu ausgebildet, aus der Zahnstangenposition einen Winkel des mindestens einen Ritzelrads zu ermitteln. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, einen Winkeloffset des mindestens einen Kardangelenks zu ermitteln. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, den Lenkradwinkel des Lenkrads ausgehend von dem Winkel des mindestens einen Ritzelrads unter Berücksichtigung des Winkeloffsets des mindestens einen Kardangelenks zu ermitteln.The monitoring system according to the invention is provided for a steering system of a vehicle, the steering system having at least one toothed rack, at least one pinion gear and at least one universal joint, the at least one toothed rack on the one hand with at least one wheel for moving the vehicle and on the other hand via the at least one pinion wheel and the at least one universal joint of the steering column is or will be connected to the steering wheel. The monitoring system is designed to estimate a steering wheel angle of the steering wheel and has a control unit and a rack position sensor, the rack position sensor being designed to determine a rack position of the at least one rack. The surveillance system, i. H. at least the rack position sensor and / or the control unit is or are designed to determine an angle of the at least one pinion gear from the rack position. The control device is designed to determine an angular offset of the at least one universal joint. The control device is designed to determine the steering wheel angle of the steering wheel on the basis of the angle of the at least one pinion wheel, taking into account the angular offset of the at least one universal joint.
Dieses Überwachungssystem ist in Ausgestaltung für ein Lenksystem vorgesehen, das zusätzlich mindestens einen Torsionsstab aufweist, der einerseits mit dem mindestens einen Ritzelrad und andererseits mit dem mindestens einen Kardangelenk verbunden ist bzw. wird. In diesem Fall weist das Überwachungssystem einen Lenkmomentsensor bzw. Drehmomentsensor auf, der dazu ausgebildet ist, ein Torsionsmoment des mindestens einen Torsionsstabs und daraus einen Winkeloffset des mindestens einen Torsionsstabs zu ermitteln. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, den Lenkradwinkel des Lenkrads ausgehend von dem Winkel des mindestens einen Ritzelrads zusätzlich unter Berücksichtigung des Winkeloffsets des mindestens einen Torsionsstabs und des Winkeloffsets des mindestens einen Kardangelenks zu ermitteln.This monitoring system is provided in a configuration for a steering system which additionally has at least one torsion bar which is or is connected on the one hand to the at least one pinion gear and on the other hand to the at least one universal joint. In this case, the monitoring system has a steering torque sensor or torque sensor, which is designed to determine a torsional moment of the at least one torsion bar and from this an angular offset of the at least one torsion bar. The control device is designed to additionally determine the steering wheel angle of the steering wheel on the basis of the angle of the at least one pinion wheel, taking into account the angular offset of the at least one torsion bar and the angular offset of the at least one universal joint.
Mit dem vorgestellten Verfahren ist eine Schätzung des Lenkradwinkels einer als Lenkrad ausgebildeten manuell betätigbaren bzw. zu betätigenden Lenkeinheit des Lenksystems möglich, das eine Lenksäule bzw. einen Lenkstrang bzw. einen Lenkungsstrang aufweist. Dabei kann die genaue Position des Lenkradwinkels anhand von Messgrößen und Modelldaten der Lenksäule bzw. des Lenkstrangs geschätzt werden. Dabei bleibt eine Performance von Funktionen, die ansonsten Signale eines Lenkradwinkelsensors als Eingabe bzw. Input benötigen, erhalten. Zudem kann in einer Vernetzung des Lenksystems das Signal des Lenkradwinkelsensors einfach durch den geschätzten Wert des Lenkradwinkels ersetzt werden, so dass in der Entwicklung keine Umstellungsaufwände entstehen. With the method presented, it is possible to estimate the steering wheel angle of a steering unit of the steering system which is designed as a steering wheel and which can be operated or operated manually and which has a steering column or a steering train or a steering train. The exact position of the steering wheel angle can be estimated on the basis of measured variables and model data of the steering column or the steering column. The performance of functions that otherwise require signals from a steering wheel angle sensor as input or input is retained. In addition, in a network of the steering system, the signal from the steering wheel angle sensor can simply be replaced by the estimated value of the steering wheel angle, so that no development work is required during development.
Bei einer Umsetzung des Verfahrens wird durch bzw. über die Zahnstangenposition angegeben, wo sich das mindestens eine Ritzelrad absolut befindet und somit auch, welchen Winkel das mindestens eine Ritzelrad hat bzw. einnimmt. Dabei wird auch das mechanische Übersetzungsverhältnis zwischen der mindestens einen Zahnstange und dem mindestens einen Ritzelrad berücksichtigt.When the method is implemented, the position of the rack and pinion indicates where the at least one pinion gear is absolutely and therefore also what angle the at least one pinion gear has or takes. The mechanical transmission ratio between the at least one rack and the at least one pinion gear is also taken into account.
Je nach Definition ist der Torsionsstab als Übertragungsglied der Lenksäule dem Lenkmomentsensor zugeordnet und/oder als Komponente des Lenkmomentsensors ausgebildet. Dabei gibt der Lenkmomentsensor an, wie groß das Torsionsmoment bzw. Drehmoment und somit die Torsion in dem Bereich des Torsionsstabs der Lenksäule ist. Mit einer Information über eine Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs, der der Lenksäule und/oder dem Lenkmomentsensor als Sensormodul zugeordnet ist, kann dann der Winkel unterhalb des mindestens einen Kardangelenks bzw. zwischen dem mindestens einen Ritzelrad und dem mindestens einen Kardangelenk berechnet werden.Depending on the definition, the torsion bar is assigned to the steering torque sensor as a transmission element of the steering column and / or is designed as a component of the steering torque sensor. The steering torque sensor indicates how large the torsional torque or torque and thus the torsion is in the area of the torsion bar of the steering column. With information about a torsional stiffness of the torsion bar, which is assigned to the steering column and / or the steering torque sensor as a sensor module, the angle below the at least one universal joint or between the at least one pinion gear and the at least one universal joint can then be calculated.
Eine Formel zur Berechnung eines Winkelfehlers bzw. eines Winkeloffsets des Lenkradwinkels durch die Torsionssteifigkeit des Lenkmomentsensors lautet:
Dabei kann die Torsionssteifigkeit eine einstellige, insbesondere geringe einstellige Anzahl an Nm/Grad, z. B. 2 Nm/Grad, betragen.The torsional stiffness can be a single-digit, in particular low single-digit number of Nm / degrees, z. B. 2 Nm / degree.
Zwischen dem Lenkrad und dem bspw. als Torsionssensor ausgebildeten bzw. zu bezeichnenden Lenkmomentsensor ist das Kardangelenk verbaut. Der Winkelfehler bzw. Winkeloffset aus dem Kardangelenk ist mechanisch an eine räumliche Ausrichtung bzw. Orientierung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle des Kardangelenks gekoppelt. Eine mechanische Verbindung zwischen dem Kardangelenk und der Eingangswelle und/oder Ausgangswelle ist durch die räumliche Ausrichtung des Kardangelenks definiert. Somit kann sich eine Position des Winkels der Ausgangswelle bzw. an der Ausgangswelle des Kardangelenks in Relation zu der Eingangswelle nicht verdrehen. Die mathematische Funktion, bspw. ein Kennfeld oder eine Polynomfunktion n-ter Ordnung, kann den Winkelfehler des Kardangelenks zusätzlich beschreiben.The universal joint is installed between the steering wheel and the steering torque sensor, which is designed or to be referred to as a torsion sensor, for example. The angular error or angular offset from the universal joint is mechanically coupled to a spatial alignment or orientation of the input shaft relative to the output shaft of the universal joint. A mechanical connection between the universal joint and the input shaft and / or output shaft is defined by the spatial orientation of the universal joint. Thus, a position of the angle of the output shaft or on the output shaft of the universal joint cannot rotate in relation to the input shaft. The mathematical function, for example a map or an n-order polynomial function, can additionally describe the angular error of the universal joint.
In einem Fahrzeug mit einer elektrischen Verstellung der Lenksäule in vertikaler Richtung kann ergänzend eine Information über eine aktuelle vertikale Position des Lenkrads in eine Berechnung des Winkelfehlers des Kardangelenks eingerechnet werden. Die vertikale Position der Verstellung der Lenksäule gibt an, unter welchem Winkel die Ausgangswelle zur Eingangswelle des Kardangelenks steht.In a vehicle with an electrical adjustment of the steering column in the vertical direction, information about a current vertical position of the steering wheel can additionally be included in a calculation of the angular error of the universal joint. The vertical position of the adjustment of the steering column indicates the angle at which the output shaft is positioned relative to the input shaft of the universal joint.
In Summe ergibt sich also der Lenkradwinkel aus dem Messwert der Zahnstangenposition der mindestens einen EPS-Zahnstange, aus dem der Winkel des mindestens einen Ritzelrads ermittelt wird, zuzüglich des Winkelfehlers des Torsionssensors zuzüglich des Winkelfehlers des Kardangelenks.In total, the steering wheel angle results from the measured value of the rack position of the at least one EPS rack, from which the angle of the at least one pinion wheel is determined, plus the angular error of the torsion sensor plus the angular error of the universal joint.
Bei Vorgehensweisen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird der Lenkradwinkel mit einem Lenkradwinkelsensor genau erfasst. Da der Lenkradwinkel mit dem vorgestellten Verfahren und dem Lenksystem geschätzt werden kann, kann dieser Lenkradwinkelsensor aus Kostengründen in Zukunft entfallen. Stattdessen wird die Zahnstangenposition in der elektromechanischen Lenkung (EPS) gemessen.In procedures such as are known from the prior art, the steering wheel angle is precisely detected with a steering wheel angle sensor. Since the steering wheel angle can be estimated using the method presented and the steering system, this steering wheel angle sensor can be omitted in the future for cost reasons. Instead, the rack position is measured in the electromechanical steering (EPS).
Somit ist es u. a. möglich, dass eine Funktion eines Fahrwerkregelsystems oder eines Fahrerassistenzsystems, für das bislang der Lenkradwinkelsensor zu Bereitstellung einer Eingangsgröße verwendet wird, aufgrund einer Nutzung des Verfahrens ohne Performanceeinbußen den EPS-Winkel verwenden kann, da mit dem Verfahren Winkeloffsets, bspw. Winkelverluste, in der Lenksäule berücksichtigt werden, die in dem gemessenen EPS-Winkel des mindestens einen Ritzelrads nicht vorhanden sind. Die reale Bewegung des Lenkrads, z. B. in einer Hands-on-off Übergangssituation, wenn sich das Lenkrad frei bewegen kann, weil es nicht manuell betätigt wird, oder in einem Schwingungsszenario, z. B. bei einer Überlagerungslenkung, kann über den Lenkradwinkel unter Berücksichtigung der Winkeloffsets bzw. Winkelfehler und/oder des Überlagerungswinkels auch ausgehend von dem Messwert des EPS-Winkels geschätzt und somit ermittelt werden. Dabei kann auch eine Lenkansprache des Fahrzeugs verbessert werden, da z. B. ein Querruckmodul eines Dämpferreglers mit dem EPS-Winkel als Input später reagiert als mit dem Lenkradwinkel als Input, wobei sich die Lenksäule erst verspannen muss, um eine EPS-Bewegung zu erreichen.It is thus possible, among other things, that a function of a chassis control system or a driver assistance system, for which the steering wheel angle sensor has hitherto been used to provide an input variable, can use the EPS angle without any loss in performance due to the use of the method, since with the method angle offset, for example angle losses , are taken into account in the steering column, which are not present in the measured EPS angle of the at least one pinion wheel. The real movement of the Steering wheel, e.g. B. in a hands-on-off transition situation, when the steering wheel can move freely because it is not operated manually, or in a vibration scenario, e.g. B. with a superimposed steering, can also be estimated and thus determined from the measured value of the EPS angle via the steering wheel angle, taking into account the angle offsets or angle errors and / or the superimposition angle. A steering response of the vehicle can also be improved since, for. B. a lateral jerk module of a damper controller with the EPS angle as an input reacts later than with the steering wheel angle as an input, the steering column first having to brace in order to achieve an EPS movement.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überwachungssystems für eine erste Ausführungsform eines Lenksystems zur Durchführung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. -
2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überwachungssystems für eine zweite Ausführungsform eines Lenksystems zur Durchführung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 shows a schematic representation of a first embodiment of the monitoring system according to the invention for a first embodiment of a steering system for performing a first embodiment of the method according to the invention. -
2nd shows a schematic representation of a second embodiment of the monitoring system according to the invention for a second embodiment of a steering system for performing a second embodiment of the method according to the invention.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Bezugszeichen sind dieselben Komponenten zugeordnet.The figures are described coherently and comprehensively, the same reference numerals are assigned to the same components.
Beide anhand der
Beide anhand der
Bei der ersten Ausführungsform des Lenksystems
Bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für die erste Ausführungsform des Lenksystems
Die in
Dabei ist das Kardangelenk
Bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für die zweite Ausführungsform des Lenksystems
Insgesamt ergibt sich also für die zweite Ausführungsform des Lenksystems
Eine Steifigkeit und somit Torsion der mechanischen Übertragungsglieder bzw. Verbindungselemente in der jeweiligen Lenksäule
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 2,42.4
- LenksystemSteering system
- 3, 53, 5
- ÜberwachungssystemSurveillance system
- 77
- SteuergerätControl unit
- 66
- Radwheel
- 88th
- RadlenkwinkeleinheitWheel steering angle unit
- 1010th
- ZahnstangeRack
- 1212
- RitzelradPinion gear
- 1414
- ZahnstangenpositionssensorRack position sensor
- 1616
- Wellewave
- 1818th
- TorsionsstabTorsion bar
- 19 19th
- LenksäuleSteering column
- 2020th
- LenkmomentsensorSteering torque sensor
- 2121st
- LenksäuleSteering column
- 2222
- Wellewave
- 2424th
- Kardangelenkuniversal joint
- 2626
- Wellewave
- 2828
- Lenkradsteering wheel
- 3030th
- PlanetengetriebePlanetary gear
- 32, 3432, 34
- Wellewave
- 3636
- ElektromotorElectric motor
- 3838
- WinkelsensorAngle sensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1997666 A1 [0003]EP 1997666 A1 [0003]
- DE 10057674 A1 [0004]DE 10057674 A1 [0004]
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