EP1218232A1 - Lenksystem für kraftfahrzeuge - Google Patents

Lenksystem für kraftfahrzeuge

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Publication number
EP1218232A1
EP1218232A1 EP00966107A EP00966107A EP1218232A1 EP 1218232 A1 EP1218232 A1 EP 1218232A1 EP 00966107 A EP00966107 A EP 00966107A EP 00966107 A EP00966107 A EP 00966107A EP 1218232 A1 EP1218232 A1 EP 1218232A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steering
actuator
steering system
electric motor
handwheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00966107A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Kellner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
ZF Lenksysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG, ZF Lenksysteme GmbH filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP1218232A1 publication Critical patent/EP1218232A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup

Definitions

  • the invention relates to a steering system for motor vehicles according to the kind defined in the preamble of claim 1.
  • the signals detected by various sensors are passed on to a central control unit via a large number of cables, processed there to form a manipulated variable, and then passed on to an actuator in the form of a steering actuator ,
  • a central control unit via a large number of cables, processed there to form a manipulated variable, and then passed on to an actuator in the form of a steering actuator .
  • This can be a hydraulic, electrohydraulic or purely electrical steering system, regardless of whether there is a mechanical connection between the steering handwheel and the steered wheels of the vehicle.
  • Steering angle and torque sensors are often integrated directly on a steering column or on the steering handwheel. As a result, these sensors rotate with the steering handwheel when a steering movement is initiated. This requires either long cable connections, which can lead to a weakening of the sensor signals, or the integration of a gearbox to reduce the cable length.
  • the installation of a gearbox leads to disadvantages in terms of costs, installation space and weight.
  • Other sensors are located in poorly accessible places or in the vicinity of other units, which requires complex cable routing and shielding. Due to the vibrations occurring in the vehicle and through external influences such as dirt or oil as well Electrical and magnetic fields of other units in the vehicle can easily lead to falsified measurement signals or even failure of the entire sensor system.
  • a power steering device which comprises a torque measuring device which has a contactless torque sensor for determining a torque transmitted longitudinally to the steering shaft, an electronic control for the additional torque transmitted to the steering shaft and a servo motor.
  • the torque measuring device also includes a magnetic sensor device which consists of two drums with magnetizable surfaces and is connected to an input or an output element. The drums are provided on their circumference or on their end face with magnetizable media in such a way that they alternately form magnetic north and south poles. By measuring the difference in the angle of rotation of the two drums, the torque is detected using magnetoresistive elements.
  • This arrangement requires a clock spring or a grinder unit for the electrical connection of the rotating drums.
  • a clock spring When using a clock spring, several cables with a length of up to 2 m are required for the electrical connection. Electromagnetic interference can have a negative effect on the measurement signals via these cables. In addition, these long cable connections involve risks with regard to cable or solder joint breakage. If a wiper unit is used for the electrical connection instead of a coil spring, it can The transition area between the grinder and the contact surface can lead to imprecise measurement results due to factors such as wear, corrosion and dirt. In addition, malfunctions and inaccurate measurement results can occur when the grinder unit and clock spring are installed in the motor vehicle due to oil, dirt and grease deposits.
  • the present invention has for its object to provide a steering system that can be easily integrated into the vehicle regardless of the vehicle type and steering-specific
  • the assembly effort and the susceptibility to faults are to be reduced and the transmission accuracy is to be increased.
  • the solution is achieved in particular in that the signals detected by the sensors are transmitted via remote data transmission via a central control unit or directly to a steering actuator.
  • Remote data transmission is preferably carried out by radio, radar, infrared or laser signals.
  • the sensors can be easily decoupled from the interference from the environment, since they can be placed anywhere in the vehicle. Safe function can be ensured by appropriately encapsulating the sensors.
  • the Control unit can either be combined with other electronic assemblies, or placed separately anywhere in the vehicle.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an inventive steering system
  • FIG. 2 shows a variant of the steering system according to the invention shown in FIG. 1.
  • a setpoint 3 predetermined by a driver 1 via a steering wheel actuator 2 is transmitted to a steering actuator 4 by remote data transmission.
  • a control unit 5 is integrated in the steering actuator 4. 2, the control unit 5 is designed as a separate component in a variant of the invention.
  • the setpoint 3 is first transferred to the control unit 5, processed there and then passed on to the steering actuator 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

Lenksystem für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem Lenkhandradaktuator (2) und mindestens einem Lenkaktuator (4), das einen von einem Fahrer über den Lenkhandradaktuator (2) aufgebrachten und über Sensoren erfaßten Lenkwunsch per Datenfernübertragung auf den Lenkaktuator (4) überträgt.

Description

Lenksystem für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für Kraftfahrzeuge nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Bei dem heutigen Lenksystemen werden die von verschiedenen Sensoren erfassten Signale, wie beispielsweise Drehmoment, Lenkwinkel, Lenk- oder Fahrzeuggeschwindigkeit, über eine Vielzahl von Kabeln an eine zentrale Steuereinheit weitergegeben, dort zu einer Stellgröße verarbeitet, und anschließend an ein Stellglied in Form eines Lenkaktuators weitergeleitet. Dabei kann es sich um ein hydraulisches, elektrohydraulisches, oder rein elektrisches Lenksystem handeln, unabhängig davon, ob eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkhandrad und den gelenkten Rädern des Fahrzeugs vorhanden ist.
Lenkwinkel und Drehmomentsensoren sind häufig direkt an einer Lenksäule oder am Lenkhandrad integriert. Dadurch drehen sich diese Sensoren bei einer eingeleiteten Lenkbewegung am Lenkhandrad mit. Dies erfordert entweder lange Kabelverbindungen, was zu einer Abschwächung der Sensorsignale führen kann oder die Integration eines Getriebes, um die Kabellänge zu reduzieren. Der Einbau eines Getriebes führt zu Nachteilen in Bezug auf Kosten, Bauraum und Gewicht. Andere Sensoren wiederum sind an schlecht zugänglichen Stellen oder in der Nähe anderer Aggregate untergebracht, was aufwendige Kabelführungen und Abschirmungen erfordert. Durch die im Fahrzeug auftretenden Vibrationen und durch äußere Einwirkungen wie Schmutz oder Öl sowie elektrische und magnetische Felder anderer Aggregate im Fahrzeug kann es sehr leicht zu verfälschten Meßsignalen oder gar zum Ausfall der gesamten Sensorik kommen.
In der DE 38 44 578 C2 ist eine Servolenkvorrichtung beschrieben, die aus einem Drehmomentmeßgerät, das einen kontaktlosen Drehmomentfühler zur Ermittlung eines längs zur Lenkwelle übertragenen Drehmoments, eine elektronische Steuerung für das auf die Lenkwelle übertragene Zusatz- drehmoment und einen Servomotor aufweist. Das Drehmomentmeßgerät beinhaltet neben Antriebswelle , Kupplungslager und Auswerteinrichtung auch eine magnetische Sensoreinrichtung, die aus zwei Trommeln mit magnetisierbaren Oberflächen besteht und mit einer Eingangs- bzw. mit einem Aus- gangsglied verbunden sind. Die Trommeln sind auf ihrem Umfang oder an ihrer Stirnfläche derart mit magnetisierbaren Medien versehen, daß sie abwechselnd magnetische Nord- und Südpole bilden. Durch Messen der Differenz der Drehwinkel der beiden Trommeln wird unter Verwendung von magnetoresi- stiven Elementen das Drehmoment erfaßt.
Diese Anordnung erfordert eine Wickelfeder oder eine Schleifereinheit für die elektrische Verbindung der sich drehenden Trommeln. Bei Verwendung einer Wickelfeder werden für die elektrische Verbindung mehrere Kabel mit einer Länge von bis zu 2 m benötigt. Über diese Kabel können sich elektromagnetische Störungen negativ auf die Meßsignale auswirken. Zusätzlich bergen diese langen Kabelverbindungen Risiken hinsichtlich Kabel- oder Lötstellenbruch. Wird an- stelle einer Wickelfeder eine Schleifereinheit für die elektrische Verbindung vewendet, so kann es hier im Über- gangsbereich zwischen Schleifer und Kontaktfläche durch Faktoren wie Verschleiß, Korrosion und Schmutz zu ungenauen Meßergebnissen kommen. Zudem kann es im eingebauten Zustand im Kraftfahrzeug bei Schleifereinheit und Wickelfeder durch Öl, Schmutz und Fettablagerungen zu Fehlfunktionen und ungenauen Meßergebnissen kommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenksystem darzustellen, das unabhängig vom Fahrzeugtyp einfach im Kfz integriert werden und lenkungsspezifische
Parameter ohne zusätzliche elektrische Verbindungseinheiten und Übertragungsmechanismen erfassen und an einen Lenkaktuator weitergeben kann. Insbesondere soll dadurch der Montageaufwand und die Störanfälligkeit reduziert, sowie die Übertragungsgenauigkeit erhöht werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes, gattungsgemäßes Lenksystem für Kraftfahrzeuge gelöst.
Die Lösung erfolgt insbesondere dadurch, daß die von den Sensoren erfaßten Signale per Datenfernübertragung über eine zentrale Steuereinheit oder direkt an einen Lenkaktua- tor weitergeben werden. Die Datenfernübertragung erfolgt vorzugsweise durch Funk-, Radar-, Infrarot- oder Lasersignale. Dadurch können die Sensoren leicht von den Störeinflüssen der Umgebung abgekoppelt werden, da sie beliebig im Fahrzeug plaziert werden können. Durch entsprechende Abkap- seiung der Sensoren kann eine sichere Funktion gewährleistet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Steuereinheit entweder mit anderen elektronischen Baugruppen zusammengefaßt, oder separat an irgend einer Stelle im Fahrzeug plaziert werden kann.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist aber nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen An- Spruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Nachfolgend sind anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipgemäß beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Lenksystems
Fig. 2 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten er- findunsgsgemäßen Lenksystems.
In Fig. 1 wird ein von einem Fahrer 1 über einen Lenkhand- radaktuator 2 vorgegebener Sollwert 3 per Datenfernübertragung auf einen Lenkaktuator 4 übertragen. Im Lenkaktuator 4 ist eine Steuereinheit 5 integriert. In Fig. 2 ist in einer Variante der Erfindung die Steuereinheit 5 als separates Bauteil ausgeführt. Der Sollwert 3 wird zunächst auf die Steuereinheit 5 übertragen, dort weiterverarbeitet und anschließend an den Lenkaktuator 4 weitergegeben. Bezugs eichen
Fahrer Lenkhandradaktuator Sollwert Lenkaktuator Steuereinheit

Claims

Patentansprüche
1. Lenksystem für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem
Lenkhandradaktuator (2) und mindestens einem Lenkaktuator (4), das einen von einem Fahrer (1) über den Lenkhandradaktuator (2) aufgebrachten und über Sensoren erfaßten Lenkwunsch in Form eines Sollwertes (3) per Datenfernübertra- gung an den Lenkaktuator (4) weitergibt.
2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Datenfernübertragung durch Funk-, Radar-, Infrarot- oder Lasersignale erfolgt.
3. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sensoren im Lenkhandradaktuator (2) integriert sind.
4. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkhandradaktuator (2) mit dem Lenkaktuator (4) über eine Regelstrecke verbunden ist.
5. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t , daß der Lenkaktuator (4) einen Elektromotor aufweist, der über einen Kugelumlaufmechanismus auf eine Schubstange wirkt.
6. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkaktuator (4) mindestens einen Elektromotor aufweist, der über mindestens ein Antriebsritzel auf eine Zahnstange wirkt.
7. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkhandradaktuator (2) mit dem Lenkaktuator (4) über eine Lenksäule in Wirkverbindung steht, und der Elektromotor auf die Lenksäule wirkt.
8. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkaktuator (4) ein Proportio- nalventil aufweist, das einen Arbeitskolben steuert.
9. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkhandradaktuator (2) einen Elektromotor enthält, der auf einen Lenkmechanismus eine Lenkhilfskraft ausüben kann.
10. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Lenksystem einen hydraulischen Servomotor für die Unterstützung eines in das Lenksystem eingeleiteten Lenkmoments, zwei durch einen Kolben getrennte Arbeitsräume und ein Steuerventil für die Steuerung eines von einer Druckquelle geförderten Druckmittels zu und von den beiden Arbeitsräumen des Servomotors, welches über Arbeitsleitungen mit den Arbeitsräumen verbunden ist, auf- weist.
EP00966107A 1999-10-09 2000-10-04 Lenksystem für kraftfahrzeuge Withdrawn EP1218232A1 (de)

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DE1999148755 DE19948755A1 (de) 1999-10-09 1999-10-09 Lenksystem für Kraftfahrzeuge
DE19948755 1999-10-09
PCT/EP2000/009689 WO2001026949A1 (de) 1999-10-09 2000-10-04 Lenksystem für kraftfahrzeuge

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JP (1) JP2003511307A (de)
DE (1) DE19948755A1 (de)
WO (1) WO2001026949A1 (de)

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