DE19904040A1

DE19904040A1 - Smoothing method for changes in steering torque and steering angle involves performing smooth change from old to new demand value according to defined smoothing function

Info

Publication number: DE19904040A1
Application number: DE19904040A
Authority: DE
Inventors: Matthias Hackl; Wolfgang Kraemer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2000-08-03
Also published as: ITMI20000055A1; ITMI20000055A0; JP2000225961A; IT1316278B1

Abstract

The method involves detecting whether a situation exist whereby a demand value step of an additional steering angle (deltaM) can occur or not; detecting whether a sudden demand value change for the additional steering angle has actually occurred or not; and performing a smooth change from the old demand value to the new demand value according to a defined smoothing function. An Independent claim is also included for an active steering system for implementing the method.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Glättung von Übergängen des Lenkwinkels sowie ein zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtetes aktives Lenksystem jeweils gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 9.The invention relates to a method for smoothing Steering angle transitions as well as a to carry out active steering system set up by this method in each case according to the preambles of independent claims 1 and 9.

Ein aus der DE-OS 40 31 316 bekanntes und in der beiliegenden Fig. 1 schematisch dargestelltes aktives Lenksystem überlagert dem vom Fahrer am Lenkrad 21 mit einem Lenkradmoment M1 vorgegebenen Lenkradwinkel δL einen Zusatzlenkwinkel δM, wodurch ein Lenkwinkel δL' für die gelenkten Räder 25a, 25b unabhängig von dem Lenkradwinkel δL verändert werden kann. Dies wird bei dem aus der DE-OS 40 31 316 bekannten aktivem Lenksystem durch einen Elektromotor 23 und ein Überlagerungsgetriebe 22 durchgeführt, in welchem der vom Elektromotor 23 eingestellte Zusatzlenkwinkel δM dem am Lenkrad eingestellten Lenkradwinkel δL überlagert wird und das den überlagerten Lenkwinkel δL' für die Räder 25a, 25b ausgibt. Ein Lenkgetriebe 24 setzt den Winkel δL' in eine entsprechende Bewegung der Lenkspurstange 26 um. A 40 31 316 known from DE-OS and enclosed in FIG. 1, schematically shown active steering system superimposed on the input by the driver on the steering wheel 21 with a steering wheel moment M1 steering wheel angle .delta..sub.L an additional steering angle .delta..sub.M, whereby a steering angle .delta..sub.L 'for the steered wheels 25 a , 25 b can be changed independently of the steering wheel angle δL. This is carried out in the active steering system known from DE-OS 40 31 316 by an electric motor 23 and a superposition gear 22 , in which the additional steering angle δM set by the electric motor 23 is superimposed on the steering wheel angle δL set on the steering wheel, and that the superimposed steering angle δL 'for the wheels 25 a, 25 b outputs. A steering gear 24 converts the angle δL 'into a corresponding movement of the steering tie rod 26 .

Durch die unabhängig vom Lenkradwinkel einstellbare Veränderung des Lenkwinkels werden Vorteile hinsichtlich Fahrdynamik, Fahrsicherheit und Fahrkomfort erzielt. Bei dem Betrieb eines solchen aktiven Lenksystems können nun Situationen auftreten, bei denen sich der Sollwert für den Zusatzlenkwinkel sprunghaft ändert. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn mit dem aktiven Lenksystem eine variable Lenkübersetzung realisiert wird. Betätigt man das Lenkrad bei nicht eingeschalteter Zündung, d. h. passivem Lenksystem, erfolgt keine Lenkunterstützung, und der Zusatzlenkwinkel wird nicht so eingestellt, wie er bei aktiviertem Lenksystem eingestellt würde. Sobald nun die Zündung und damit das Lenksystem eingestellt wird, berechnet eine in Fig. 1 nicht gezeigte, für das aktive Lenksystem dienende Steuer- und Regeleinheit den zur geänderten Lenkradlage zugehörigen Zusatzwinkel. Dieser darf jedoch nicht sofort eingestellt werden, da es dann zu Lenkradbewegungen käme, die den Fahrer irritieren können. Es ist bspw. vorgeschlagen worden, das aktive Lenksystem im Bereich der Lenkanschläge zu deaktivieren, um ungewollte Lenkradbewegungen zu vermeiden. Da nun Situationen entstehen können, bei denen aufgrund der Fahrzeugbewegung ein Lenkeingriff zur Fahrzeugstabilisierung erfolgt und der Fahrer gleichzeitig in den Bereich eines Lenkanschlag lenkt, muß das aktive Lenksystem abgeschaltet werden. Im Verlauf der Fahrsituation ändert sich die Fahrzeugbewegung beispielsweise so, dass der Lenkeingriff zur Fahrzeugstabilisierung einen anderen Wert annehmen muß. Solange der Fahrer das Lenkrad im Bereich der Lenkanschläge hält, erfolgt keine Aktion des aktiven Lenksystems. Sobald der Fahrer jedoch vom Lenkanschlag zurücklenkt, muß der neue Lenkeingriff zur Fahrstabilisierung eingestellt werden. Hier darf der Übergang vom Lenkeingriff vor Abschalten des Lenksystems zu dem aufgrund der Fahrsituationsänderung geänderten Lenkeingriff bei Wiedereinschalten des aktiven Lenksystems nicht schlagartig oder sprunghaft erfolgen.By changing the steering angle independently of the steering wheel angle, advantages in terms of driving dynamics, driving safety and driving comfort are achieved. When operating such an active steering system, situations can now arise in which the setpoint value for the additional steering angle changes suddenly. This is the case, for example, when a variable steering ratio is implemented with the active steering system. If the steering wheel is actuated when the ignition is not switched on, ie the passive steering system, there is no steering assistance and the additional steering angle is not set as it would be if the steering system was activated. As soon as the ignition and thus the steering system are set, a control and regulating unit (not shown in FIG. 1) for the active steering system calculates the additional angle associated with the changed steering wheel position. However, this must not be set immediately, as this would result in steering wheel movements that could irritate the driver. It has been proposed, for example, to deactivate the active steering system in the area of the steering stops in order to avoid unwanted steering wheel movements. Since situations can now arise in which a steering intervention to stabilize the vehicle takes place due to the vehicle movement and the driver simultaneously steers into the area of a steering stop, the active steering system must be switched off. In the course of the driving situation, the vehicle movement changes, for example, such that the steering intervention to stabilize the vehicle must take on a different value. As long as the driver holds the steering wheel in the area of the steering stops, there is no action by the active steering system. However, as soon as the driver turns back from the steering stop, the new steering intervention for driving stabilization must be stopped. Here, the transition from the steering intervention before the steering system is switched off to the steering intervention changed due to the change in driving situation when the active steering system is switched on again must not occur suddenly or suddenly.

Objects and advantages of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, den Lenkkomfort eines gattungsgemäßen aktiven Lenksystems zu steigern und einen Sicherheitsgewinn zu erzielen, indem ruckartige Lenkraddrehungen durch kontinuierliche Übergänge verhindert werden, so dass der Fahrer nicht durch unerwartete Lenkraddrehung irritiert wird.The object of the invention is to improve the steering comfort generic active steering system to increase and a To gain security by jerky Steering wheel rotation prevented by continuous transitions be so that the driver is not unexpected Steering wheel rotation is irritated.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst in einem ersten Schritt erkannt wird, ob eine Situation vorliegt, bei der ein Sollwertsprung des Zusatzlenkwinkels auftreten kann. Dies erfolgt z. B. immer dann, wenn die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet oder das Lenksystem aktiviert wird, oder, wenn der Lenkradwinkel im Bereich der Anschläge liegt. Wenn eine solche Situation tatsächlich zu einem sprunghaften Sollwertübergang des Zusatzlenkwinkels führt, wird durch einen Führungsschritt für einen kontinuierlichen Übergang von dem alten auf den neuen Sollwert des Zusatzlenkwinkels gesorgt. Die einen solchen kontinuierlichen Übergang ausführende Glättungsfunktion kann als Rampenfunktion, Teil eines Kreisbogens oder in Form eines Parabelstücks oder auch durch einen sinusförmigen Verlauf ausgebildet sein.The method according to the invention is characterized in that that it is first recognized in a first step whether a Situation exists in which a setpoint jump of the Additional steering angle can occur. This is done e.g. B. always then when the vehicle's ignition is turned on or that Steering system is activated, or when the steering wheel angle in Area of the stops. If such a situation actually to a sudden change in the setpoint of the Additional steering angle leads through a management step for a continuous transition from the old to the old new setpoint of the additional steering angle. The one such a continuous transition Smoothing function can be part of a ramp function Circular arc or in the form of a parabolic piece or also be formed by a sinusoidal course.

Alternativ ist es möglich, die Glättungsfunktion abhängig von der Fahrsituation, den Umgebungsbedingungen oder der Aktion des Fahrers am Lenkrad zu beeinflussen.Alternatively, it is possible to depend on the smoothing function of the driving situation, the ambient conditions or the Influence the driver's action on the steering wheel.

Dazu können mehrere Glättungsfunktionen für den vom Führungsschritt auszuführenden kontinuierlichen Übergang abhängig von bestimmte Fahrsituationen und/oder Aktionen des Fahrers am Lenkrad angebenden Parametern vorab in einer Tabelle gespeichert werden. Der Führungsschritt wählt dann die für den kontinuierlichen Übergang dienende Glättungsfunktion abhängig von einem als Ergebnis des ersten und/oder zweiten Erkennungsschritts gebildeten Parameter aus.For this, several smoothing functions for the from Leading step to perform continuous transition depending on certain driving situations and / or actions parameters specified by the driver on the steering wheel in advance in a Table can be saved. The management step then chooses the one serving for the continuous transition Smoothing function depending on one as a result of first and / or second recognition step Parameters.

Alternativ kann in einem als Regel/Steuereinheit für das aktive Lenksystem dienenden Prozessor die dem kontinuierlichen Übergang zugrundezulegende Glättungsfunktion abhängig von einem als Ergebnis des ersten und/oder zweiten Erkennungsschritts gebildeten Parameter mathematisch berechnet werden.Alternatively, as a control unit for the active steering system serving the processor continuous transition Smoothing function depending on one as a result of first and / or second recognition step Parameters are calculated mathematically.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße eingerichtete aktive Lenksystem mit Hilfe einer Glättungsfunktion oder einen Softstart-Algorithmus ausgeführte Glättung des Übergangs zwischen sprungartig sich ändernden Sollwerten für die Zusatzlenkwinkel führt bei einem nach dem Bewegungsüberlagerungsprinzip arbeitenden aktiven Lenksystem zu einem deutlichen Sicherheitsgewinn, da der Fahrer nicht durch unerwartete Lenkraddrehungen irritiert wird und außerdem zu einem Zuwachs an Komfort, da durch die erfindungsgemäße Glättungsfunktion kontinuierliche Übergänge ohne ruckartige Lenkraddrehungen erreicht werden.The by the inventive method and active steering system according to the invention with the help a smoothing function or a soft start algorithm executed smoothing of the transition between abrupt changing setpoints for the additional steering angle one based on the principle of motion overlay working active steering system to a clear Safety gain as the driver is not unexpected Steering wheel turns are irritated and also become one Increase in comfort as a result of the invention Smoothing function continuous transitions without jerky Steering wheel turns can be achieved.

drawing

Nachstehend werden erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele des Glättungsverfahrens und des zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichteten aktiven Lenksystems anhand der Zeichnung näher beschrieben.Embodiments of the present invention are shown below the smoothing process and how to carry it out Procedure set up active steering system based on the Drawing described in more detail.

Fig. 1 zeigt das bereits erläuterte bekannte aktive Lenksystem. FIG. 1 shows the above-explained known active steering system.

Fig. 2 zeigt ein Funktionsblockschaltbild eines zur Durchführung des Verfahrens geeigneten aktiven Lenksystems; und Fig. 2 is a functional block diagram showing a composition suitable for carrying out the process active steering system; and

Fig. 3 stellt graphisch beispielhafte Glättungsfunktionen bzw. Sollwertwinkelverläufe bei sprunghaften Sollwertänderungen des Zusatzlenkwinkels δM abhängig von der Zeit dar. Fig. 3 graphically illustrates exemplary smoothing functions or setpoint angle courses event of abrupt changes in the setpoint additional steering angle depending on .delta..sub.M of time.

In dem in Fig. 2 dargestellten Funktionsblockschaltbild wird der an einem Lenkrad 31 eines Fahrzeugs 35 vorgegebene Lenkradwinkel δL, der über die (nicht dargestellte) Lenkradwelle eingangsseitig an einem Überlappungsgetriebe 32 angreift, von einem mit der Lenkradwelle gekoppelten Sensor 38 erfaßt und eingangsseitig einer Steuer/Regeleinheit 37 zugeführt. Weitere im Fahrzeug vorhandene Sensoren 36 dienen zur Erfassung von Ist- Lenkwinkel δV der Vorderräder und der Fahrgeschwindigkeit sowie anderer Fahrzeug- und Umgebungsbedingungen und werden ebenfalls der Steuer/Regeleinheit 37 eingangsseitig zugeführt. Abhängig von den ihr zugeführten Eingangsgrößen erzeugt die Steuer/Regeleinheit 37 eine Ausgangsspannung 13, die einem Elektromotor 33 eingespeist wird, der an seiner Ausgangswelle einen Zusatzlenkwinkel δM erzeugt, der den anderen Eingang des Überlagerungsgetriebes 32 beaufschlagt. Die Steuer/Regeleinheit 37 ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet, anhand der ihr zugeführten Eingangssignale zu erkennen, ob eine Situation vorliegt, bei der ein Sollwertsprung des Zusatzlenkwinkels δM auftreten kann. Wenn die Steuer/Regeleinheit 37 erkannt hat, dass tatsächlich ein sprungartiger Sollwertübergang des Zusatzlenkwinkels δM auftritt, führt sie einen Glättungsvorgang durch, um einen kontinuierlichen Übergang des Sollwerts von seinem letzten auf den neuen Sollwert aus. Dazu kann die Steuer/Regeleinheit 37 eine bestimmte Glättungsfunktion vorgeben oder berechnen, z. B. eine Rampenfunktion, eine Sinusfunktion, einen Teil eines Kreisbogens oder einer Parabel. Ebenso kann die Steuer/Regeleinheit 37 einen Speicher enthalten, indem zuvor tabellarisch mehrere, jeweils dem kontinuierlichen Übergang zugrundezulegende Glättungsfunktionen in Abhängigkeit von einem entsprechenden, sich aus bestimmten Fahrsituationen und/oder Aktionen des Fahrers oder Umgebungsbedingungen berechneten Parameter gespeichert werden. Die Steuer/Regeleinheit 37 kann dann die Glättung eines sprunghaften Übergangs zwischen dem vorigen und dem neuen Sollwert nach Art einer Tabellensteuerung durch Auslesen der jeweiligen vorgespeicherten Glättungsfunktion aus dem Speicher 39 ausführen.In the example shown in Fig. 2 functional block diagram of the preset to a steering wheel 31 of a vehicle 35 wheel angle .delta..sub.L, (not shown) on the steering wheel shaft on the input side acts on an overlapping transmission 32 detected by an input coupled to the steering wheel shaft sensor 38 and the input side of a control / Control unit 37 supplied. Further sensors 36 present in the vehicle are used to detect the actual steering angle δV of the front wheels and the driving speed as well as other vehicle and ambient conditions and are also fed to the control unit 37 on the input side. Depending on the input variables supplied to it, the control / regulating unit 37 generates an output voltage 13 , which is fed to an electric motor 33 , which generates an additional steering angle δM on its output shaft, which acts on the other input of the superposition gear 32 . The control unit 37 is designed according to the invention to use the input signals supplied to it to identify whether a situation exists in which a setpoint jump in the additional steering angle δM can occur. When the control unit 37 has recognized that a sudden setpoint transition of the additional steering angle δM actually occurs, it carries out a smoothing process in order to carry out a continuous transition of the setpoint from its last to the new setpoint. For this purpose, the control / regulating unit 37 can predefine or calculate a specific smoothing function, e.g. B. a ramp function, a sine function, part of an arc or a parabola. Likewise, the control / regulating unit 37 can contain a memory in that several smoothing functions, which are to be used as the basis for the continuous transition, are stored beforehand in tabular form as a function of a corresponding parameter calculated from specific driving situations and / or actions of the driver or environmental conditions. The control unit 37 can then smooth an abrupt transition between the previous and the new setpoint in the manner of a table control by reading out the respective pre-stored smoothing function from the memory 39 .

Die Fig. 3 stellt graphisch einer durch die Sprungfunktion A angegebenen sprunghaften Sollwertänderungen des Zusatzlenkwinkels δM beispielhaft zwei Glättungsfunktionen in Form einer gestrichelt eingezeichneten Rampenfunktion B1 und eines strichpunktiert eingezeichneten sinusförmigen Verlaufs B2 einer Glättungsfunktion gegenüber. FIG. 3 depicts graphically a direction indicated by the jump function A sudden setpoint change of the additional steering angle .delta..sub.M example, two smoothing functions in the form of a broken-line ramp function B1, and a phantom line sinusoidal waveform B2 with respect to a smoothing function.

Selbstverständlich kann die Steuer/Regeleinheit 37 statt verschiedene Glättungsfunktionen, z. B. die Funktionen B1 und B2 tabellarisch abhängig von bestimmten, zuvor ermittelten Parametern zu speichern, solche Glättungsfunktionen auch abhängig von bestimmten von den ihr zugeführten Eingangssignalen abgeleiteten Größen berechnen. Vom Gesichtspunkt einer schnellen Reaktion bei einer erkannten sprunghaften Sollwertänderung ist eine Tabellensteuerung zu bevorzugen, da die für die Berechnung der Funktion notwendige Zeit eingespart wird.Of course, the control unit 37 instead of various smoothing functions, e.g. B. to save the functions B1 and B2 in tabular form depending on certain previously determined parameters, calculate such smoothing functions also depending on certain quantities derived from the input signals supplied to them. From the point of view of a quick reaction when a sudden change in the setpoint is detected, a table control is to be preferred, since the time required for the calculation of the function is saved.

Claims

1. A method for smoothing of transitions of the steering angle at sudden setpoint changes, in a a steering wheel angle superimposed additional steering angle in an active steering system for motor vehicles, which is superimposed on a predetermined by the driver on the steering wheel steering wheel angle a certain vehicle Lenkaktions- and ambient conditions dependent additional steering angle (.delta..sub.M) characterized that a first detection step detects whether there is a situation in which a setpoint jump in the additional steering angle (δM) can occur or not, that a second detection step subsequently detects whether a sudden setpoint transition of the additional steering angle actually occurs or not, and that a management step detects a continuous one Transition from the old to the new setpoint of the additional steering angle (δM) in accordance with a specific smoothing function or which can be selected depending on the situation.

2. Smoothing method according to claim 1, characterized records that the leadership step makes the transition between the old and new setpoint according to a ramp function smoothes.

3. smoothing method according to claim 1, characterized records that the leadership step makes the transition between smoothes the old and new setpoint sinusoidally.

4. smoothing method according to claim 1, characterized records that the leadership step makes the transition between the old and new setpoint in the form of an arc section smoothes.

5. smoothing method according to claim 1, characterized records that the leadership step makes the transition between the old and new setpoint in the form of a parabola smoothes.

6. smoothing method according to claim 1, characterized characterized that several smoothing functions for the continuous from the leadership step Transition depending on certain driving situations and / or Actions of the driver on the steering wheel parameters in advance be stored in a table and that the leader step the one to be based on the continuous transition Smoothing function depending on one as a result of first and / or second recognition step Selects parameters.

7. smoothing method according to claim 1, characterized characterized that the leadership step that the continuous transition Smoothing function depending on one as a result of first and / or second recognition step Mathematically calculated parameters.

8. smoothing method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first and / or second Detection step detects that the ignition is turned on the steering system is activated and that the steering wheel angle in Area of the steering stops.

9. Active steering system for carrying out the method according to one of claims 1 to 8, with a control unit ( 37 ) which, depending on a steering wheel angle specified by the driver on the steering wheel and on vehicle-dependent and ambient conditions, variables set by the driver on the steering wheel Steering wheel angle superimposed on an additional steering angle (δM) by means of a superposition gear ( 32 ), characterized in that the control unit ( 37 ) comprises a sensor ( 38 ) coupled to the steering wheel shaft ( 31 ) and a sensor attached to a steering actuator ( 33 ) and receives signals from other sensors ( 36 ) and / or control devices located in the vehicle that predict a sudden transition from a previously output setpoint to a new setpoint of the additional steering angle (δM) and that the control unit ( 37 ) uses the data from the Sensors and / or control units signals entered in the vehicle detects that the sudden setpoint transition of the additional steering angle (δM) actually occurs, and that the control / regulating unit ( 37 ), when it has recognized that a sudden setpoint transition actually occurs, is set up to make a continuous transition from the old to the new setpoint of the additional steering angle (δM) to be carried out according to a particular smoothing function or one that can be selected depending on the situation.

10. Active steering system according to claim 9, characterized in that the control / regulating unit ( 37 ) contains a memory by previously tabulating several smoothing functions to be used as a basis for the continuous transition depending on a corresponding one resulting from specific driving situations and / or actions of the driver or Environmental parameters calculated are stored and that the control unit ( 37 ) smoothes the transition between the old and new setpoint in the manner of a table control by reading out the respective previously stored smoothing function from the memory.