WO2000017033A1 - Control device for an actuating element in a motor vehicle - Google Patents

Control device for an actuating element in a motor vehicle Download PDF

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WO2000017033A1
WO2000017033A1 PCT/EP1999/006518 EP9906518W WO0017033A1 WO 2000017033 A1 WO2000017033 A1 WO 2000017033A1 EP 9906518 W EP9906518 W EP 9906518W WO 0017033 A1 WO0017033 A1 WO 0017033A1
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control device
power sources
power
actuating element
combination stage
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PCT/EP1999/006518
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Inventor
Jürgen Werner
Roland König
Jürgen Guldner
Günter ROPPENECKER
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0403—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box

Definitions

  • the invention relates to a control device with the features of the preamble of patent claim 1
  • Such a control device is known from EP 0 672 002 B.
  • the actuator for vehicle steering is driven by two electric motors as power sources.
  • the auxiliary power of the two electric motors is rectified. In this way, redundancy is achieved. If one of the two power sources fails, it is switched off
  • DE 4408828 A it is known from DE 4408828 A to provide two power sources serving as servomotors and to use one of the two servomotors for each of the two effective directions
  • the invention has for its object to provide a control device of the type mentioned, in which monitoring of the power sources is possible at any time and a start of the power source is not necessary.
  • the two power sources are constantly in operation, i. H. even if the resulting actuator output is zero. This makes it possible to monitor the power sources at any time.
  • the continuous operation of the two power sources also avoids the problems of starting described
  • each individual power source can be largely maintained with a suitable choice of the gear ratio of the combination stage, which results in a much more uniform operation and therefore less wear on the components. Redundancy is also achieved due to the constant and redundant provision of power, since the intact power source expediently provides the entire required power when required. However, this power source must at least be reversed in order to be able to act in both directions of movement
  • the single figure shows a particularly simple embodiment of the control device according to the invention, in which two power sources, for example electric motors, work on a gearbox that is external to the angular position as a combination stage.
  • the two power sources work in opposite directions, ie with rotational speeds v and v 2 , which result in

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Abstract

A control device for an actuating element in a motor vehicle, whereby two power sources are allocated thereto for adjustment in two directions of action. Said power sources deliver a constant power output, irrespective of the size and direction of movement of the actuating element. The power outputs of both power sources are conducted to a combination stage that provides a total power output corresponding to movements that are to be performed.

Description

Steuervorrichtung für ein Stellglied von Fahrzeugen Control device for an actuator of vehicles
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1The invention relates to a control device with the features of the preamble of patent claim 1
Eine derartige Steuervorrichtung ist aus der EP 0 672 002 B bekannt Dabei ist das 0 Stellglied für eine Fahrzeuglenkung von zwei Elektromotoren als Leistungsquellen angetrieben Die Antπebsleistung der beiden Elektromotoren ist gleichgerichtet Auf diese Weise wird eine Redundanz erzielt Fallt eine der beiden Leistungsquellen aus, wird sie abgeschaltetSuch a control device is known from EP 0 672 002 B. The actuator for vehicle steering is driven by two electric motors as power sources. The auxiliary power of the two electric motors is rectified. In this way, redundancy is achieved. If one of the two power sources fails, it is switched off
Ferner ist es aus der DE 4408828 A bekannt, zwei als Servomotoren dienende Leistungsquellen vorzusehen und für jede der beiden Wirkrichtungen jeweils einen der beiden Servomotoren zu verwendenFurthermore, it is known from DE 4408828 A to provide two power sources serving as servomotors and to use one of the two servomotors for each of the two effective directions
Bei den bekannten Steuervorrichtungen ergeben sich folgende NachteileThe known control devices have the following disadvantages
Da die gewünschte Leistung nur bei Bedarf angefordert wird ist eine Überwachung der Leistungsquelle nur im Leistungsfall möglich Gerade bei sicherheitskritischen Systemen, wie beispielsweise einer Lenkung eines Fahrzeugs ist jedoch eine standige Überwachung erforderlich Ferner müssen bei Leistungsanforderungen, ausgehend von dem Ruhezustand die Leistungsquellen erst anlaufen, d h es ergibt sich ein Zeitverzug zwischen Leistungsanforderung und tatsächlicher Leistungsbe- reitstellung durch die Leistungsquellen Da plötzliche Leistungsanforderungen gerade bei sicherheitskritischen Systemen wie Fahrzeuglenkung häufig und insbesondere in kritischen Fahrsituationen auftreten kann ein derartiger Zeitverzug zu unerwünschtem Fahrgefuhl und unter Umstanden zu kritischen Fahrzeugreaktionen fuhren Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der jederzeit eine Überwachung der Leistungsquellen möglich ist und ein Anlauf der Leistungsquelle nicht erforderlich ist.Since the desired power is only requested when required, monitoring of the power source is only possible in the case of power. However, constant monitoring is required especially in safety-critical systems, such as steering a vehicle.For power requirements, starting from the idle state, the power sources must first start up, ie there is a time delay between the power requirement and the actual provision of power by the power sources. Since sudden power requirements occur frequently, particularly in safety-critical systems such as vehicle steering, and in particular in critical driving situations, such a time delay can lead to an undesirable driving experience and, under certain circumstances, to critical vehicle reactions The invention has for its object to provide a control device of the type mentioned, in which monitoring of the power sources is possible at any time and a start of the power source is not necessary.
Die Erfindung lost diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1The invention achieves this object through the characterizing features of patent claim 1
Die beiden Leistuπgsquellen sind standig in Betrieb, d. h. auch dann, wenn die resultierende Ausgangsleistung des Stellglieds gleich Null ist. Dadurch wird es mög- lieh, jederzeit die Leistungsquellen zu überwachen Durch die kontinuierliche Betriebsweise der beiden Leistungsquellen werden auch die geschilderten Probleme des Anlaufens vermiedenThe two power sources are constantly in operation, i. H. even if the resulting actuator output is zero. This makes it possible to monitor the power sources at any time. The continuous operation of the two power sources also avoids the problems of starting described
Die Wirkrichtung jeder einzelnen Leistungsquelle kann bei entsprechender Wahl des Übersetzungsverhältnisses der Kombinationsstufe weitgehend beibehalten werden, wodurch sich ein wesentlich gleichmäßigerer und damit für die Bauteile verschleißärmerer Betrieb ergibt. Durch die standige und redundante Leistungsbereitstellung ist auch eine Redundanz erzielt, da die intakte Leistungsquelle zweckmäßigerweise im Bedarfsfall die gesamte erforderliche Leistung zur Verfügung stellt. Allerdings ist dann zumindest auch eine Wirkπchtungsumkehr dieser Leistungsquelle erforderlich, um in beiden Bewegungsrichtung wirken zu könnenThe direction of action of each individual power source can be largely maintained with a suitable choice of the gear ratio of the combination stage, which results in a much more uniform operation and therefore less wear on the components. Redundancy is also achieved due to the constant and redundant provision of power, since the intact power source expediently provides the entire required power when required. However, this power source must at least be reversed in order to be able to act in both directions of movement
In den weiteren Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben Die angegebenen Ausführungsbeispiele von Winkel- bzw. momenten- überlagernden Getriebe eignen sich insbesondere im ersten Fall für Leistungsquellen elektrisch-mechanischer Art und im zweiten Fall für Leistungsquellen hydraulisch-pneumatischer ArtAdvantageous refinements of the invention are described in the further patent claims. The specified exemplary embodiments of angular or torque-superimposing gearboxes are particularly suitable in the first case for power sources of an electrical-mechanical type and in the second case for power sources of a hydraulic-pneumatic type
Durch die Selbsthemmung des Getriebes wird bei Ausfall einer Leistungsquelle ver- hindert, daß Leistung von der anderen Leistungsquelle in die ausgefallene Leistungsquelle zurückfließt Die Variierung der Übersetzung des Getriebes ermöglicht die Anpassung an unterschiedliche Last- und EinsatzfalleThe self-locking of the transmission prevents a power source from flowing back from the other power source into the failed power source Varying the gear ratio enables adaptation to different load and application cases
Die Betriebsweise der Leistungsquellen in der Nahe ihres Wirkoptimums ermöglicht es, die erforderliche Leistung auf besonders ökonomische Weise zur Verfugung zu stellenThe operating mode of the power sources close to their effective optimum makes it possible to provide the required power in a particularly economical way
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels ist die Erfindung weiter erläutertThe invention is further explained on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing
Die einzige Figur zeigt eine besonders einfache Ausfuhrung der erfindungsgemaßen Steuervorrichtung, bei der zwei Leistungsquellen, z B Elektromotoren auf ein win- keluberlagemdes Getriebe als Kombinationsstufe arbeiten Beim Getriebe handelt es sich beispielsweise um ein Planetengetriebe Die Getπebeubersetzung sei k und im folgenden mit k=1 angenommen Die Drehgeschwindigkeit der beiden Leistungsquellen sei v, und v2, die abgegebenen Momente seien M, und M2 Am Ausgang der Kombinationsstufe ergibt sich dann eine Abtriebsdrehgeschwindigkeit. Das Moment bleibt neutral, d h am Abtrieb ergibt sich ein Abtriebsdrehmoment von M = M, = M2.The single figure shows a particularly simple embodiment of the control device according to the invention, in which two power sources, for example electric motors, work on a gearbox that is external to the angular position as a combination stage. The gearbox is, for example, a planetary gearbox Let the speed of rotation of the two power sources be v, and v 2 , the moments given be M, and M 2 . The torque remains neutral, ie an output torque of M = M, = M 2 results at the output.
Erfindungsgemaß arbeiten die beiden Leistungsquellen gegenläufig, d h mit Dreh- geschwindigkeiten v, und v2, die sich ergeben zuAccording to the invention, the two power sources work in opposite directions, ie with rotational speeds v and v 2 , which result in
v, = kv + v0 und v2 = (1 - k)v - v0 mit v0 ≠ 0 und 0 < k < 1v, = kv + v 0 and v 2 = (1 - k) v - v 0 with v 0 ≠ 0 and 0 <k <1
Am Ausgang der Kombinationsstufe ergibt sich somit eine resultierende Abtriebsgeschwindigkeit von v, + v2 = vAt the output of the combination stage, the resulting output speed is v, + v 2 = v
Es ist ohne weiteres zu erkennen daß auch dann, wenn die resultierende Drehge- schwindigkeit v = 0 ist, die beiden Leistungsquellen eine Drehgeschwindigkeit von v0 ≠ 0 besitzen Sie können daher stets überwacht werden und jederzeit und ver- zogerungsfrei ein Abtriebsmoment M liefern Auch die Getπebeubersetzung k kann variieren und an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt sein Entsprechend ergibt sich eine Drehgeschwindigkeit der beiden Leistungsquellen, die maximal betrags- maßig gleich v + v0 betragen kannIt can easily be seen that even if the resulting rotational speed is v = 0, the two power sources have a rotational speed of v 0 ≠ 0. They can therefore always be monitored and deliver an output torque M at any time and without distortion Translation of the keti can vary and be adapted to the respective application there is a rotational speed of the two power sources which can amount to v + v 0 as a maximum
Auf diese Weise ergibt sich mit geringem Aufwand eine standige und diagnostizier- bare Leistungsbereitstellung durch die beiden Leistungsquellen In this way, there is a constant and diagnosable provision of power by the two power sources with little effort

Claims

Patentansprücheclaims
1 Steuervorrichtung für ein Stellglied von Fahrzeugen, dem für die Einstellung in zwei Wirkrichtungen zwei Leistungsquellen zugeordnet sind, dad urch gekennzeichnet, daß die beiden Leistungsquellen unabhängig von der Große und Richtung der Bewegung des Stellglieds stets eine Ausgangsleistung liefern und daß die Ausgangsleistungen der beiden Leistungsquellen auf eine Kombinationsstufe gefuhrt sind, die eine der durchzuführenden Bewegungen entsprechende Ausgangs-Gesamtieistung liefert1 control device for an actuator of vehicles, which are assigned two power sources for setting in two directions of action, characterized in that the two power sources always provide an output power regardless of the size and direction of movement of the actuator and that the output powers of the two power sources a combination stage is carried out which delivers a total output corresponding to the movements to be carried out
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsstufe ein winkeluberlagerndes Getriebe istControl device according to claim 1, characterized in that the combination stage is an angle-superimposing gear
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinatioπsstufe ein momentenuberlagemdes Getriebe istControl device according to claim 1, characterized in that the combination stage is a torque-dependent transmission
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3 dad urch gekennzeichnet daß das Getriebe selbsthemmend istControl device according to one of claims 2 or 3 dad characterized in that the transmission is self-locking
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d ad u rch geke n nzeich- net, d a ß das Getriebe mit einer variablen Übersetzung versehen istControl device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the transmission is provided with a variable transmission ratio
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsquellen zumindest annähernd in der Nahe ihres optimalen Wirkgrades arbeiten Control device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the power sources work at least approximately in the vicinity of their optimal efficiency
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