WO2018108668A1 - Verfahren zur feststellung der zahnstangenposition in einem lenksystem mit elektrischem servomotor - Google Patents

Verfahren zur feststellung der zahnstangenposition in einem lenksystem mit elektrischem servomotor Download PDF

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WO2018108668A1
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Michael Sprinzl
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Definitions

  • the invention relates to a method for determining the rack position in a steering system with electric servomotor.
  • DE 10 2010 062 577 A1 describes a steering system in a vehicle with an electric servomotor for assisting the steering movement.
  • the servo torque of the servo motor can, for example via a transmission to a
  • Steering angle of the steering shaft which is adjusted by the driver via the steering wheel.
  • a permanent magnet is attached to the steering shaft, the housing side is associated with a magnetic field sensitive sensor, which can register the magnetic field change with rotating steering shaft, so that it can be closed to the steering angle.
  • the method according to the invention can be used in steering systems of vehicles which are equipped with an electric servomotor, via which a supporting servo torque can be fed into the steering system.
  • Different basic functionalities can be displayed.
  • a driver-based driving can be realized, in which an electric servo torque is fed into the steering system in support of the generated by the driver and applied via the steering wheel hand torque (power assistance).
  • the steering system comprises a steering shaft or spindle, which is actuated by the driver via the steering wheel and is kinematically coupled via a steering pinion with the rack, so that the rack executes an axial adjusting movement during a steering movement, which translates into the desired wheel steering movement of the steerable wheels becomes.
  • the servo motor is kinematically coupled to the rack so that the
  • Rotor movement of the servomotor takes place synchronously with the axial rack movement.
  • a transmission whose transmission input shaft are kinematically coupled to the rotor and the transmission output shaft kinematically coupled to the rack.
  • the rack position can be determined on the basis of the measured rotor position. This requires a known absolute position for initialization.
  • a kinematic and / or a dynamic rotor size of the rotor of the servomotor are examined for exceeding an assigned limit value. If the limit is exceeded, an event signal is generated. This procedure ensures that the
  • Rack are determined, whereby the relative position between the rotor of the servomotor and the rack changes. This occurs in rare cases within the transmission, for example when a slip clutch is triggered or when there is slippage within the transmission path, or in the coupling between the rotor of the servomotor and the transmission or between the transmission and the rack. If such an offset occurs, the absolute rack position is no longer accurately known, which may cause problems in rack position control, particularly based on automated driving.
  • the rack position is in proper function in the steering system
  • an absolute rack position can be determined after initialization using an index sensor on the steering shaft or steering pinion.
  • the index sensor supplies with each revolution of the steering shaft
  • Rotor position sensor for detecting the current rotor position of the servomotor to determine the absolute rack position.
  • an offset for example, between the input shaft and the output shaft of the transmission between the servo motor and the rack
  • the absolute rack position is no longer known with sufficient accuracy based solely on the rotor position.
  • This case can be detected by means of the method according to the invention by examining a kinematic or dynamic rotor size of the servomotor for exceeding an assigned limit value. If the limit is exceeded, it must be assumed that a critical event, resulting in the above-described offset, for example between the input and the output shaft of the transmission, whereupon an event signal is generated, which indicates the critical situation.
  • the kinematic or dynamic rotor size provides in case of exceeding the associated limit value an indication that an offset in the transmission path between the electric servomotor and the rack has taken place and that the absolute
  • the considered rotor size can either be a kinematic variable or a dynamic variable.
  • the kinematic rotor size is
  • the rotor rotational speed possibly also to the
  • Rotor spin can be determined based on the current rotor position can be determined using the rotor position sensor. For example, in the event of slippage of a clutch between input and output shafts in the transmission, the rotor rotational speed assumes a value which exceeds an associated limit value, whereupon the event signal is generated. Additionally or alternatively, the rotor rotational acceleration on exceeding a
  • the motor torque generated in the electric servomotor is considered, which is transmitted via the rotor. Sudden changes in the engine torque can be checked by checking the over- or
  • the engine torque can be measured directly via a torque sensor or indirectly determined from physical relationships, in particular from a measurement of the motor current of the electric servo motor.
  • the exceeding of a limit means both an increase above an upper limit and a drop below a lower limit.
  • the event signal is used to prevent the activation of an automated driving.
  • the invention relates to a method for controlling an automated steering system, which is constructed in the manner described above, wherein the malfunction in the rack position detection to which the
  • the invention relates to an automatic, automated driving with a corresponding control of the electrical Servo motor in the above steering system and the continuous monitoring to detect a malfunction in the rack position detection.
  • a critical event occurs during automated driving that results in rack position detection malfunction, it may still be advantageous to initially continue automated driving for safety reasons and to make the transition to driver-based driving in an orderly fashion.
  • the monitoring of the kinematic or dynamic rotor size of the servomotor is carried out by means of one or more phase currents, which are received by the servo motor.
  • the control of the servomotor is advantageously carried out via a control unit which is provided with a logic and a power unit, wherein the height of the servomotor
  • Phase current in the control unit is known.
  • the invention further relates to a control device which is designed in a suitable manner for carrying out the method described above.
  • the invention relates to a steering system which is formed in the manner described above and also comprises a control device in which the above-described
  • Process steps are performed and of which the electric servomotor is driven.
  • the control unit generates phase currents that control the servo motor and that are generated on the basis of the quantities sensed by the sensor.
  • the sensory variables are advantageously sensor signals of a rotor position sensor and sensor signals of an index sensor on the steering shaft or the steering pinion for detecting the steering shaft rotation.
  • the drive of the servomotor is performed on the basis of the measured manual torque of the driver.
  • the event signal can be deleted or withdrawn if, after a renewed deflection of the index position of the steering shaft, it is determined that there is no offset between
  • Input shaft and output shaft of the transmission is present.
  • 1 is a schematic representation of a steering system in a vehicle
  • FIG. 2 is an illustration of the steering system with electric servomotor in an axis-parallel arrangement to a rack of the steering system
  • FIG. 3 shows a flowchart with method steps for detecting a malfunction in the rack position detection.
  • a steering system 1 with a steering wheel 2, a steering shaft 3 and a
  • Steering housing 4 is shown with rack 5 accommodated therein, via which the steering movement of the driver is transmitted to the steerable wheels of the vehicle.
  • the driver is about the steering wheel 2, which rotatably mounted on the steering shaft 3, the steering angle oil, which is transmitted via a steering pinion in an adjusting movement of the rack 5.
  • the wheel steering angle ⁇ then turns on the steerable wheels 6.
  • an electric servo motor 7 To assist the hand torque applied by the driver is an electric servo motor 7, via which a servo torque in the steering system 1 can be fed.
  • the servomotor 7 can also be controlled automatically and independently of the manual torque of the driver to realize an automated driving. In this case, the steering movement is generated solely by the servo torque of the servomotor 7.
  • the electric servomotor 7 is arranged, for example, axially parallel to the rack 5.
  • the servomotor 7 is flanged to the steering housing 4, wherein the motor longitudinal axis 8 of the servomotor 7 parallel to the longitudinal axis 9 of
  • Servomotor 7 is transmitted as a support movement on the rack 5.
  • the servo motor 7 is associated with a control unit 10, via which the motor control of the servomotor 7 is performed.
  • a transmission 1 1 is arranged, via which the support movement of the electric servo motor 7 is transmitted to the rack 5.
  • the transmission housing of the transmission 1 1 is connected to the steering housing 4.
  • the electric servomotor 7 is assigned a rotor position sensor with which the rotor position of the rotor of the servomotor can be detected. Furthermore, the steering shaft 3 or a steering pinion, which is seated on the steering shaft 3 and via which the steering movement is transmitted in a translational adjusting movement of the rack 5, provided with a steering wheel angle sensor and with an index sensor, which at known, defined positions an index signal at a full revolution of the steering shaft generated. Thus, the relationship between the input shaft and the output shaft of the transmission is detected.
  • FIG. 3 shows a flowchart with various method steps with which a malfunction in the rack position detection can be detected and an event signal can be generated.
  • Guidance system detected and evaluated, in particular the signals of the rotor position sensor, the manual torque sensor and the signals of the index sensor. On the basis of the signals, the phase currents for controlling the electric servomotor are generated in the control unit.
  • Servomotor and the rack wherein the transmission may for example be provided with a slip clutch and in the case of a critical situation, the
  • Rotor speed which can be determined from the sensor signals of the rotor position sensor, a slipping clutch means a sudden change in the Servomotor applied load, whereupon also the rotor rotational speed changes, which is based on the comparison with an associated limit in
  • Process step 21 can be detected.
  • the engine torque of the servomotor can be considered. If the slip clutch slips and there is a change in the load on the servo motor, the engine torque also changes and falls below or exceeds an assigned limit value.
  • the engine torque can be detected in particular on the basis of the phase current in the control unit, since the engine torque can be determined from the phase current.
  • step 21 If the query in step 21 indicates that a kinematic or dynamic rotor size is within the permissible value range, the no-branch ("N") is returned to step 20 and the step 20 is cycled again at cyclic intervals.
  • step 21 shows that the considered kinematic or
  • the Ya branch ("Y") is advanced following the next step 22, in which a
  • Event signal is generated.
  • the event signal prevents in case of
  • driver-based driving the activation of automated driving.
  • the automated driving is already active and the event signal has been generated during automated driving, the automated driving is not aborted, but advantageously initiated in an orderly process, the transition to the driver-based driving.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Feststellung der Zahnstangenposition in einem Lenksystem (1) mit elektrischem Servomotor (7) wird ein Ereignissignal für den Fall erzeugt, dass eine Rotorgröße einen zugeordneten Grenzwert überschreitet.

Description

Titel der Erfindung
Verfahren zur Feststellung der Zahnstangenposition in einem Lenksystem mit elektrischem Servomotor
Beschreibungsteil
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung der Zahnstangenposition in einem Lenksystem mit elektrischem Servomotor.
In der DE 10 2010 062 577 A1 wird ein Lenksystem in einem Fahrzeug mit einem elektrischen Servomotor zur Unterstützung der Lenkbewegung beschrieben. Das Servomoment des Servomotors kann beispielsweise über ein Getriebe auf eine
Zahnstange des Lenksystems übertragen werden, welches die lenkbaren Räder des Fahrzeugs verstellt.
Bekannt sind außerdem Lenkwinkelsensoren zur Detektierung des aktuellen
Lenkwinkels der Lenkwelle, die vom Fahrer über das Lenkrad verstellt wird. Gemäß der DE 197 03 903 A1 wird an der Lenkwelle ein Permanentmagnet befestigt, dem gehäuseseitig ein magnetfeldempfindlicher Sensor zugeordnet ist, der bei drehender Lenkwelle die Magnetfeldänderung registrieren kann, so dass auf den Lenkwinkel geschlossen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Lenksystemen von Fahrzeugen eingesetzt werden, die mit einem elektrischen Servomotor ausgestattet sind, über den ein unterstützendes Servomoment in das Lenksystem eingespeist werden kann. Dabei können verschiedene Grundfunktionalitäten dargestellt werden. Zum einen kann ein fahrerbasiertes Fahren, realisiert werden, bei dem ein elektrisches Servomoment in das Lenksystem zur Unterstützung des vom Fahrer erzeugten und über das Lenkrad aufgebrachten Handmoments eingespeist wird (Servounterstützung). Zum andern lässt sich mithilfe des elektrischen Servomotors ein automatisiertes Fahren realisieren, bei dem eine Zahnstange des Lenksystems selbsttätig von dem Servomoment des elektrischen Servomotors verstellt und eine gewünschte Zahnstangenposition eingestellt wird, um damit über die Fahrzeugachse einen Radlenkwinkel an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs zu erzeugen (Zahnstangenpositionsregelung) Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Zahnstangenposition im Lenksystem mit elektrischem Servomotor unter Berücksichtigung kinematischer Änderungen im
Ü bertrag ungsweg zwischen dem Servomotor und der Zahnstange, insbesondere in einem Getriebe zwischen dem Servomotor und der Zahnstange festgestellt werden.
Das Lenksystem umfasst eine Lenkwelle bzw. -spindel, die vom Fahrer über das Lenkrad betätigt wird und über ein Lenkritzel mit der Zahnstange kinematisch gekoppelt ist, so dass die Zahnstange bei einer Lenkbewegung eine axiale Stellbewegung ausführt, die in die gewünschte Radlenkbewegung der lenkbaren Räder umgesetzt wird. Der Servomotor ist kinematisch mit der Zahnstange gekoppelt, so dass die
Rotorbewegung des Servomotors synchron zur axialen Zahnstangenbewegung erfolgt. Vorteilhafterweise befindet sich zwischen dem elektrischen Servomotor und der Zahnstange ein Getriebe, dessen Getriebeeingangswelle kinematisch mit dem Rotor und dessen Getriebeausgangswelle kinematisch mit der Zahnstange gekoppelt sind. Auf Basis der gemessenen Rotorlage kann die Zahnstangenposition bestimmt werden. Dazu ist zur Initialisierung eine bekannte absolute Position erforderlich.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden eine kinematische und/oder eine dynamische Rotorgröße des Rotors des Servomotors auf Überschreitung eines zugeordneten Grenzwertes untersucht. Falls der Grenzwert überschritten wird, wird ein Ereignissignal erzeugt. Mit dieser Vorgehensweise ist sichergestellt, dass die
Unterstützung der Lenkbewegung mithilfe des elektrischen Servomotors in einer ordnungsgemäßen Weise erfolgt. Es können insbesondere Störungen bei der
Übertragung des Servomomentes vom Servomotor zur Zahnstange erfasst werden, die sich auf die Zahnstangenpositionserfassung auswirken.
Beispielsweise kann ein Winkelversatz zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Getriebes zwischen dem elektrischen Servomotor und der
Zahnstange festgestellt werden, wodurch sich die Relativlage zwischen dem Rotor des Servomotors und der Zahnstange ändert. Dies tritt in seltenen Fällen innerhalb des Getriebes, beispielsweise beim Auslösen einer Rutschkupplung oder bei Schlupf innerhalb des Übertragungspfads, oder in der Kopplung zwischen dem Rotor des Servomotors und dem Getriebe oder zwischen dem Getriebe und der Zahnstange auf. Falls es zu einem derartigen Versatz kommt, ist die absolute Zahnstangenposition nicht mehr exakt bekannt, wodurch Probleme bei der Zahnstangenpositionsregelung auftreten können, die insbesondere einem automatisierten Fahren zugrunde liegt.
Die Zahnstangenposition wird bei ordnungsgemäßer Funktion im Lenksystem
üblicherweise mit einem Rotorlagesensor zur Erfassung der Rotorlage des Servomotors bestimmt. Aus dieser relativen Information kann nach Initialisierung mit Hilfe eines Indexsensors auf der Lenkwelle oder dem Lenkritzel eine absolute Zahnstangenposition bestimmt werden. Der Indexsensor liefert bei jedem Umlauf der Lenkwelle an
definierten Stellen Indexsignale, die genutzt werden können, um den Zusammenhang zu plausibilisieren. Im laufenden Betrieb genügt dann die Information des
Rotorlagesensors zur Erfassung der aktuellen Rotorlage des Servomotors, um die absolute Zahnstangenposition zu bestimmen.
Tritt jedoch ein Versatz auf, beispielsweise zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Getriebes zwischen dem Servomotor und der Zahnstange, so ist die absolute Zahnstangenposition allein auf Basis der Rotorlage nicht mehr mit hinreichender Genauigkeit bekannt. Dieser Fall kann mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens detektiert werden, indem eine kinematische oder dynamische Rotorgröße des Servomotors auf Überschreiten eines zugeordneten Grenzwertes untersucht wird. Wird der Grenzwert überschritten, muss von einem kritischen Ereignis ausgegangen werden, aus dem der vorbeschriebene Versatz beispielsweise zwischen der Eingangsund der Ausgangswelle des Getriebes resultiert, woraufhin ein Ereignissignal erzeugt wird, das auf die kritische Situation hinweist. Die kinematische bzw. dynamische Rotorgröße liefert im Falle des Überschreitens des zugeordneten Grenzwertes einen Hinweis darauf, dass ein Versatz im Übertragungsweg zwischen dem elektrischen Servomotor und der Zahnstange stattgefunden hat und dass die absolute
Zahnstangenposition nicht mehr eindeutig identifizierbar ist.
Die betrachtete Rotorgröße kann entweder eine kinematische Größe oder eine dynamische Größe sein. Bei der kinematischen Rotorgröße handelt es sich
beispielsweise um die Rotordrehgeschwindigkeit, gegebenenfalls auch um die
Rotordrehbeschleunigung, wobei die Rotordrehgeschwindigkeit und die
Rotordrehbeschleunigung auf der Grundlage der aktuellen Rotorlage bestimmt werden können, die mithilfe des Rotorlagesensors ermittelt wird. Beispielsweise nimmt die Rotordrehgeschwindigkeit im Falle eines Durchrutschens einer Kupplung zwischen Eingangs- und Ausgangswelle im Getriebe einen Wert ein, der einen zugeordneten Grenzwert überschreitet, woraufhin das Ereignissignal erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Rotordrehbeschleunigung auf Überschreiten eines
Grenzwertes betrachtet werden.
Als dynamische Rotorgröße kommt beispielsweise das im elektrischen Servomotor erzeugte Motormoment in Betracht, das über den Rotor übertragen wird. Plötzliche Änderungen des Motormomentes können durch Überprüfen des Über- bzw.
Unterschreitens des zugeordneten Grenzwertes festgestellt werden und deuten auf einen Fehler wie beispielsweise ein Durchrutschen in einer Kupplung im Getriebe hin, woraufhin ein Ereignissignal erzeugt wird. Das Motormoment kann direkt über einen Momentensensor gemessen oder indirekt aus physikalischen Zusammenhängen ermittelt werden, insbesondere aus einer Messung des Motorstroms des elektrischen Servomotors.
Im Sinne der Erfindung bedeutet die Überschreitung eines Grenzwertes sowohl ein Anstieg über einen oberen Grenzwert als auch ein Absinken unter einen unteren Grenzwert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird das Ereignissignal dazu verwendet, dass die Aktivierung eines automatisierten Fahrens verhindert wird. In dieser Ausführung bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerung eines automatisiert arbeitenden Lenksystems, das in der vorbeschriebenen Weise aufgebaut ist, wobei die Fehlfunktion bei der Zahnstangenpositionserfassung zu dem die
Aktivierung des automatisierten Fahrens verhindernden Ereignissignal führt.
Innerhalb des spezifizierten Bereichs für das automatisierte Fahren ist üblicherweise nicht mit Ereignissignalen zu rechnen. Wird jedoch das Lenksystem außerhalb der Spezifikation betrieben, kann es aber zweckmäßig sein, dass ein Ereignissignal, das während eines automatisierten Fahrens auftritt, nicht zum Abbruch des automatisierten Fahrens führt. In dieser Ausführung bezieht sich die Erfindung auf ein selbsttätiges, automatisiertes Fahren mit einer entsprechenden Ansteuerung des elektrischen Servomotors im vorbeschriebenen Lenksystem und der fortlaufenden Überwachung zur Feststellung einer Fehlfunktion bei der Zahnstangenpositionserfassung. Für den Fall, dass während eines automatisierten Fahrens ein kritisches Ereignis eintritt, das zu einer Fehlfunktion bei der Zahnstangenpositionserfassung führt, kann es dennoch vorteilhaft sein, das automatisierte Fahren aus Sicherheitsgründen zunächst fortzuführen und den Übergang zum fahrerbasierten Fahren in einer geordneten Weise durchzuführen.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung erfolgt die Überwachung der kinematischen bzw. dynamischen Rotorgröße des Servomotors anhand eines oder mehrerer Phasenströme, der bzw. die vom Servomotor aufgenommen werden. Die Ansteuerung des Servomotors erfolgt zweckmäßigerweise über ein Steuergerät, das mit einer Logik und einer Leistungseinheit versehen ist, wobei die Höhe des
Phasenstroms im Steuergerät bekannt ist.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Steuergerät, das in geeigneter weise zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Lenksystem, das in der vorbeschriebenen Weise ausgebildet ist und außerdem ein Steuergerät umfasst, in welchem die vorbeschriebenen
Verfahrensschritte durchgeführt werden und von dem der elektrische Servomotor angesteuert wird.
Im Steuergerät werden den Servomotor steuernde Phasenströme erzeugt, die auf der Grundlage der sensorisch erfassten Größen generiert werden. Die sensorisch erfassten Größen sind zum einen vorteilhafterweise Sensorsignale eines Rotorlagesensors und zum anderen Sensorsignale eines Indexsensors an der Lenkwelle oder dem Lenkritzel zum Erfassen des Lenkwellenumlaufs. In der fahrergesteuerten Betriebsweise erfolgt die Ansteuerung des Servomotors auf der Grundlage des gemessenen Handmoments des Fahrers.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung kann das Ereignissignal wieder gelöscht bzw. zurückgenommen werden, falls nach einem erneuten Überlenken der Indexposition der Lenkwelle festgestellt wird, dass kein Versatz zwischen
Eingangswelle und Ausgangswelle des Getriebes vorliegt. Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug,
Fig. 2 eine Darstellung des Lenksystems mit elektrischem Servomotor in achsparalleler Anordnung zu einer Zahnstange des Lenksystems,
Fig. 3 ein Ablaufschema mit Verfahrensschritten zum Feststellen einer Fehlfunktion bei der Zahnstangenpositionserfassung.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein Lenksystem 1 mit einem Lenkrad 2, einer Lenkwelle 3 und einem
Lenkgehäuse 4 mit darin aufgenommener Zahnstange 5 dargestellt, über das die Lenkbewegung des Fahrers auf die lenkbaren Räder des Fahrzeugs übertragen wird. Der Fahrer gibt über das Lenkrad 2, das drehfest auf der Lenkwelle 3 aufsitzt, den Lenkwinkel ÖL vor, der über ein Lenkritzel in eine Stellbewegung der Zahnstange 5 übertragen wird. Daraufhin stellt sich an den lenkbaren Rädern 6 der Radlenkwinkel δν ein.
Zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Handmoments dient ein elektrischer Servomotor 7, über den ein Servomoment in das Lenksystem 1 eingespeist werden kann. Der Servomotor 7 kann zur Realisierung eines automatisierten Fahrens auch selbsttätig und unabhängig vom Handmoment des Fahrers angesteuert werden. In diesem Fall wird die Lenkbewegung allein durch das Servomoment des Servomotors 7 erzeugt.
Wie Fig. 2 zu entnehmen, ist der elektrische Servomotor 7 beispielhaft achsparallel zum Zahnstange 5 angeordnet. Der Servomotor 7 ist an das Lenkgehäuse 4 angeflanscht, wobei die Motorlängsachse 8 des Servomotors 7 parallel zur Längsachse 9 der
Zahnstange 5 verläuft, welche von der Lenkwelle 3 translatorisch entlang der
Längsachse 9 verstellt wird. Die Antriebsbewegung des Rotors des elektrischen
Servomotors 7 wird als Unterstützungsbewegung auf die Zahnstange 5 übertragen. Dem Servomotor 7 ist ein Steuergerät 10 zugeordnet, über das die Motoransteuerung des Servomotors 7 durchgeführt wird. Zwischen dem elektrischen Servomotor 7 und der Zahnstange 5 ist ein Getriebe 1 1 angeordnet, über das die Unterstützungsbewegung des elektrischen Servomotors 7 auf die Zahnstange 5 übertragen wird. Das Getriebegehäuse des Getriebes 1 1 ist mit dem Lenkgehäuse 4 verbunden.
In bevorzugter Ausführung ist dem elektrischen Servomotor 7 ein Rotorlagesensor zugeordnet, mit dem die Rotorlage des Rotors des Servomotors erfasst werden kann. Des Weiteren ist die Lenkwelle 3 oder ein Lenkritzel, das an der Lenkwelle 3 sitzt und über das die Lenkbewegung in eine translatorische Stellbewegung der Zahnstange 5 übertragen wird, mit einem Lenkradwinkelsensor und mit einem Indexsensor versehen, der an bekannten, definierten Positionen ein Indexsignal bei einem vollen Umlauf der Lenkwelle erzeugt. Damit wird der Zusammenhang zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Getriebes erfasst.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufschema mit verschiedenen Verfahrensschritten, mit denen eine Fehlfunktion bei der Zahnstangenpositionserfassung festgestellt und ein Ereignissignal erzeugt werden kann.
In einem ersten Verfahrensschritt 20 werden fortlaufend die Sensorsignale des
Lenksystems erfasst und ausgewertet, insbesondere die Signale des Rotorlagesensors, des Handmomentensensors und die Signale des Indexsensors. Auf der Grundlage der Signale werden im Steuergerät die Phasenströme zur Ansteuerung des elektrischen Servomotors generiert.
Im nächsten Verfahrensschritt 21 erfolgt eine Abfrage, ob das vom elektrischen
Servomotor erzeugte Motormoment und/oder die Rotordrehgeschwindigkeit im
Servomotor außerhalb zugeordneter Wertebereiche liegen. Dieser Fall tritt
beispielsweise in kritischen Situationen in Getrieben zwischen dem elektrischen
Servomotor und der Zahnstange auf, wobei das Getriebe beispielsweise mit einer Rutschkupplung versehen sein kann und im Fall einer kritischen Situation die
Rutschkupplung durchrutscht. Diese Situation kann aus dem Verlauf einer
kinematischen bzw. dynamischen Rotorgröße detektiert werden. Im Falle der
Rotordrehgeschwindigkeit, die aus den Sensorsignalen des Rotorlagesensors ermittelt werden kann, bedeutet eine durchrutschende Kupplung ein plötzliche Änderung der am Servomotor anliegenden Last, woraufhin sich auch die Rotordrehgeschwindigkeit ändert, was anhand des Vergleichs mit einem zugeordneten Grenzwert im
Verfahrensschritt 21 detektiert werden kann.
Zusätzlich oder alternativ kann auch das Motormoment des Servomotors betrachtet werden. Bei einem Durchrutschen der Rutschkupplung und einhergehend einer Änderung der Last am Servomotor ändert sich auch das Motormoment und unter- oder überschreitet einen zugeordneten Grenzwert. Das Motormoment kann insbesondere anhand des Phasenstroms im Steuergerät erfasst werden, da das Motormoment sich aus dem Phasenstrom ermitteln lässt.
Ergibt die Abfrage im Schritt 21 , dass eine kinematische oder dynamische Rotorgröße innerhalb des zulässigen Wertebereiches liegt, wird der Nein-Verzweigung („N") folgend zum Schritt 20 zurückgekehrt und der Schritt 20 in zyklischen Abständen erneut durchlaufen.
Ergibt dagegen die Abfrage im Schritt 21 , dass die betrachtete kinematische bzw.
dynamische Rotorgröße außerhalb des zulässigen Wertebereiches liegt, wird der Ja- Verzweigung („Y") folgend zum nächsten Schritt 22 vorgerückt, in welchem ein
Ereignissignal erzeugt wird. Das Ereignissignal verhindert für den Fall des
fahrerbasierten Fahrens die Aktivierung eines automatisierten Fahrens. Falls dagegen das automatisierte Fahren bereits aktiv ist und das Ereignissignal während des automatisierten Fahrens erzeugt worden ist, wird das automatisierte Fahren nicht abgebrochen, sondern vorteilhafterweise in einem geordneten Verfahren der Übergang auf das fahrerbasierte Fahren eingeleitet.
Bezugszeichenliste
1 Lenksystem
2 Lenkrad
3 Lenkwelle
4 Getriebegehäuse
5 Zahnstange
6 Vorderrad
7 elektrischer Servomotor
8 Motorlängsachse
9 Längsachse der Zahnstange 5
10 Steuergerät
1 1 Getriebe

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Feststellung der Zahnstangenposition in einem Lenksystem (1 ) mit elektrischem Servomotor (7) unter Berücksichtigung kinematischer Änderungen im Übertrag ungsweg zwischen dem Servomotor (7) und der Zahnstange (5), wobei für den Fall, dass eine kinematische oder dynamische Rotorgröße des Servomotors (7) einen zugeordneten Grenzwert überschreitet, ein Ereignissignal erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rotorlage des Servomotors (7) über einen Rotorlagesensor erfasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass über einen Indexsensor an einer Lenkwelle (3) oder einem Lenkritzel des
Lenksystems (1 ) der Lenkwellenumlauf erfasst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Getriebe (1 1 ) zwischen dem Servomotor (7) und der Zahnstange (5) angeordnet ist und das Ereignissignal auf einen Versatz zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle des Getriebes (1 1 ) hinweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ereignissignal wieder gelöscht wird, falls nach einer Indexierung der
Lenkwelle (3) festgestellt wird, dass kein Versatz zwischen Eingangswelle und
Ausgangswelle des Getriebes (1 1 ) vorliegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die betrachtete Rotorgröße die Rotordrehgeschwindigkeit ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die betrachtete Rotorgröße das über den Rotor übertragene Motormoment ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ereignissignal dazu führt, dass die Aktivierung eines automatisierten Fahrens verhindert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein während eines automatisierten Fahrens auftretendes Ereignissignal nicht zum sofortigen Abbruch des automatisierten Fahrens führt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die kinematische bzw. dynamische Rotorgröße des Servomotors (7) anhand des Phasenstroms des Servomotors (7) überwacht wird.
1 1 . Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Lenksystem mit einem Steuergerät nach Anspruch 1 1 , mit einer Lenkwelle, die mit einer Zahnstange kinematisch gekoppelt ist, und mit einem elektrischen Servomotor (7) und einem Getriebe (1 1 ) zum Einleiten eines Servomoments auf die Zahnstange (5).
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