WO2022002447A1 - Method for monitoring a steering system - Google Patents

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WO2022002447A1
WO2022002447A1 PCT/EP2021/056123 EP2021056123W WO2022002447A1 WO 2022002447 A1 WO2022002447 A1 WO 2022002447A1 EP 2021056123 W EP2021056123 W EP 2021056123W WO 2022002447 A1 WO2022002447 A1 WO 2022002447A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
load
sensor
movement
component
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/056123
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Zimmermann
Michael FRIEDEL
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN202180046571.7A priority Critical patent/CN115734910A/en
Publication of WO2022002447A1 publication Critical patent/WO2022002447A1/en

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    • 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
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—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 control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—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 control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures

Definitions

  • the invention is based on a method for monitoring a steering system according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a control device with a computing unit for performing such a method and a vehicle with such a control device.
  • a method for monitoring an electrical and / or electromechanical system such as a steering system, in which a load parameter in the form of an internal or system-specific load on a component is determined and used for determination a stress and / or a condition of the component is evaluated.
  • further system variables such as an operating time, a loading time and / or an ambient temperature, can be taken into account in the evaluation.
  • External loads which also have a significant influence on the stress and / or the condition of the component and which are caused, for example, by uneven road surfaces, potholes and / or other special events, are not taken into account.
  • the object of the invention is in particular to provide a method for monitoring a steering system with improved properties with regard to a stress analysis.
  • the object is achieved by the features of claims 1, 10 and 11, while advantageous Refinements and developments of the invention can be taken ent from the subclaims.
  • the invention is based on a method for monitoring a steering system, in particular during operation in a vehicle and advantageously in a motor vehicle, in which a load parameter of at least one, in particular to be monitored, steering component of the steering system is determined and for determining a, in particular mechanical and / or electrical, stress and / or a state of the steering component is evaluated, and wherein the load parameter includes at least one caused by an external force and in particular from an environment on the steering component, in particular external, load on the steering component.
  • At least one movement of a steering handle of the steering system be monitored and, in particular, evaluated in order to determine the load caused by the external force.
  • the external action of force which in particular leads to the loading of the steering component, can be caused by an uneven road surface, a pothole, bumping into an obstacle, steering against an obstacle, driving over an obstacle and / or other such Probe events be effected.
  • the external force action is advantageously different from a steering movement and / or a direct force action on the steering hand, in particular by a driver.
  • by evaluating the load parameter it is possible in particular to determine the stress and / or the condition of components that are in operative connection with the steering system, such as the tie rods and / or a chassis.
  • an advantageous stress analysis of the steering component, the steering system and / or components that are in operative connection with the steering system can be achieved.
  • damage mechanisms from external loads which differ significantly from damage mechanisms from internal can distinguish between internal and / or system-specific loads, are systematically recorded and taken into account, whereby operational safety can advantageously be increased.
  • a remaining service life of the components and / or a failure probability can advantageously be determined on the basis of the stress and / or the condition of the monitored components.
  • a load in a steering shaft and / or in a sensor line of the steering system can advantageously be determined in a simple manner.
  • the steering system comprises the steering handle and the at least one steering component.
  • the vehicle and / or the steering system can include other components and / or assemblies, such as a steering gear, which advantageously has at least one steering actuator, for example in the form of a rack, a steering shaft for, in particular mechanical connection of the steering handle the steering gear, at least one steering actuator that interacts in particular with the steering gear, at least one coupling gear for coupling the steering actuator to the steering gear, at least one detection unit for detecting the load parameter, at least one steering sensor that is operatively connected to the steering shaft for detecting a torsion bar signal and / or at least one control unit.
  • a steering gear which advantageously has at least one steering actuator, for example in the form of a rack, a steering shaft for, in particular mechanical connection of the steering handle the steering gear, at least one steering actuator that interacts in particular with the steering gear, at least one coupling gear for coupling the steering actuator to the steering gear, at least one detection unit for detecting the load parameter, at least one steering sensor that
  • the steering shaft and / or a component that is directly operatively connected to the steering shaft can be the steering component to be monitored.
  • a “steering actuator” is to be understood as meaning, in particular, an actuator unit, in particular an electrically designed, which is provided in particular to transmit a steering torque to the steering actuator and thereby advantageously influence a direction of travel of the vehicle.
  • the steering actuator is preferably provided to provide a steering torque to support a manual torque applied to the steering handle and / or a steering torque for the automatic and / or autonomous control of a direction of travel of the vehicle.
  • the steering actuator can comprise at least one electric motor.
  • “Provided” is to be understood in particular as specifically programmed, designed and / or equipped. Including that an object has a specific function. is seen, it should be understood in particular that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • a “load parameter” is to be understood in particular as a parameter which is correlated with at least one load on the steering component, in particular caused by an internal and / or external force acting on the steering component.
  • at least one, in particular mechanical and / or electrical, stress and / or a state of the steering component can be inferred and / or a, in particular mechanical and / or electrical, stress and / or a state of the steering component can be determined on the basis of the load parameter . If the load parameter is also offset against an, in particular actual and, for example, previously determined, load capacity, in particular of the steering component, the steering system and / or components that are actively connected to the steering system, a direct statement about the remaining service life is advantageously possible .
  • the load parameter is preferably monitored during an entire monitoring time interval and a change in the load parameter over time is evaluated to determine the stress and / or the condition of the steering component.
  • a “monitoring time interval” is to be understood as meaning, in particular, a time interval that is particularly long-lasting and advantageously correlated with a service life of the steering system and / or the vehicle, in which changes in the load parameter are recorded.
  • the monitoring time interval can include a period of several days, several weeks, several months and / or several years.
  • the vehicle and / or the steering system can in particular comprise at least one computing unit and / or at least one control device with a computing unit, the computing unit being provided in particular to carry out the method for monitoring the steering system.
  • a “computing unit” should in particular be understood to mean an electrical and / or electronic unit which has an information input, information processing and information output.
  • the computing unit advantageously also has at least one processor, at least one operating memory, at least one Input and / or output means, at least one operating program, at least one control routine, at least one calculation routine, at least one monitoring routine and / or at least one evaluation routine.
  • the computing unit is provided at least to determine and / or receive the load parameter of the steering component and in particular to evaluate it to determine a, in particular mechanical and / or electrical, stress and / or a state of the steering component. Furthermore, the computing unit is provided in particular to monitor at least one movement of the steering handle in order to determine the load caused by the external force.
  • the movement sensor is provided in particular to detect a movement signal correlated with the movement of the steering handle and can be designed, for example, as a speed sensor, as an acceleration sensor and / or as a body sound sensor. In this way, in particular, a particularly simple and / or inexpensive determination of the external load can be achieved.
  • the motion sensor is advantageously different from the steering sensor for detecting the torsion bar signal and, in particular, is arranged in a region of the steering system that differs from the steering sensor. It is preferably proposed that the motion sensor have a detection range that is expanded compared to the steering sensor, in particular an expanded measurement range.
  • the steering sensor has a first detection area and the motion sensor has a second detection area that is expanded in comparison to the first detection area.
  • the external force is preferably correlated with a dynamic driving maneuver and leads to a torque which is above a threshold value which can be detected by the steering sensor and which can only be detected by means of the movement sensor.
  • An area of an object is to be understood as meaning, in particular, a spatial area which extends around the object and which is formed from points that are each at a distance of at most 30 cm, preferably of have at most 20 cm and particularly preferably at most 10 cm from a reference point and / or a reference component of the object. In this way, in particular, damaging, external loads can also be detected which are above the detection range of the steering sensor.
  • the movement sensor be arranged in the area of the steering handle or in the area of a peripheral assembly of the steering handle, in particular with a dominant inertia.
  • the steering handle in particular is the component with the dominant inertia, so that in this case the motion sensor is advantageously arranged in the area of the steering handle.
  • the steering handle is designed as a joystick, steering lever or steering ball or the like
  • the component with the dominant inertia can also be different from the steering handle and have a peripheral assembly of the steering hand, such as a feedback actuator that interacts with the steering handle, for example in the form of an electric motor or a flywheel.
  • the movement sensor is preferably arranged in the area of the peripheral assembly. In this way, external force effects can advantageously be recorded simply and precisely.
  • the movement sensor could for example be designed as an acceleration sensor and be provided to detect an acceleration signal correlated with a movement of the steering handle. According to a preferred embodiment, however, it is proposed that to monitor the movement of the steering handle by means of the movement sensor, a movement signal that is correlated with a deflection of the steering handle and / or a movement speed of the steering handle and that differs from an acceleration signal is detected and to determine the movement signal caused by the external force be affected load from the movement signal, in particular with the movement of the steering handle correlated acceleration signal is calculated.
  • the acceleration signal is preferably calculated using a gradient formation and particularly preferably using a difference quotient. In this way, delays in the motion signal in particular can be minimized.
  • the steering handle when determining the load caused by the external force, at least one inertia and advantageously a moment of inertia of the steering handle and / or a peripheral assembly of the steering handle, in particular with a dominant inertia, is taken into account.
  • the steering handle in particular is the component with the dominant inertia, so that in this case at least one inertia of the steering handle is advantageously taken into account when determining the load caused by the external force.
  • the component with the dominant inertia can also be different from the steering handle and a peripheral assembly of the steering handle, such as a feedback actuator interacting with the steering handle, for example in the form of a Electric motor or a flywheel.
  • a peripheral assembly of the steering handle such as a feedback actuator interacting with the steering handle, for example in the form of a Electric motor or a flywheel.
  • at least one inertia of the peripheral assembly is taken into account when determining the load caused by the external force.
  • a design-specific inertia of the steering system in the area of the steering handle can advantageously be taken into account when determining the load caused by the external force.
  • At least one operating variable of an electrical steering actuator of the steering system in order to determine the load caused by the external force, at least one operating variable of an electrical steering actuator of the steering system, in particular of the steering actuator already mentioned and advantageously of a rotor element of the steering actuator, is monitored and in particular evaluated, which advantageously simply means a Be load in the steering gear and / or in a servo line of the steering system can be determined.
  • the operating variable is preferably an acceleration of the steering actuator, in particular caused by the external force, and / or an operating variable correlated with the acceleration, such as an operating voltage and / or an operating current of the steering actuator.
  • At least one inertia and advantageously a moment of inertia of the electric steering actuator and advantageously of the rotor element of the steering actuator are advantageously taken into account to determine the load caused by the external force. It is also proposed that the size of the Steering actuator for determining the loading caused by the external force is linked to the movement of the steering handle and / or is combined with the movement of the steering handle to form a common evaluation data set. In this way, in particular, a particularly exact determination of the external load can be achieved.
  • the load characteristic include at least one internal and / or system-specific load on the steering component, especially when the steering system is in operation and acting on the steering component, whereby in particular an all-encompassing stress analysis of the steering component and / or the steering system can be achieved.
  • damage mechanisms from internal and / or system-specific loads can thereby also be recorded and taken into account, whereby operational reliability can advantageously be further increased.
  • the vehicle and / or the steering system can in particular include a special sensor, such as a voltage sensor, a current sensor and / or a temperature sensor.
  • a special sensor such as a voltage sensor, a current sensor and / or a temperature sensor.
  • Operating variable such as, for example, a further operating voltage and / or a further operating current, the steering actuator is monitored and, in particular, evaluated. In this way, in particular, a particularly simple and / or inexpensive determination of the internal and / or system-specific load can be achieved.
  • the load parameter advantageously includes the load on the steering component caused by the external force and in particular acting on the steering component from an environment, in particular external, and the, in particular, generated and generated during operation of the steering system Internal and / or system-specific loading of the steering component acting on the steering component.
  • both a movement of the steering handle and an operating variable of the electric steering actuator are preferably monitored and, in particular, evaluated in order to determine the load caused by the external force.
  • a particularly simple evaluation algorithm for the stress analysis which simultaneously allows a determination of the remaining operating time of the steering component, can be provided in particular if a rainflow counting method, advantageously in combination with a Wöhler diagram, a Haigh diagram and / or the Miner's rule is used.
  • the method for monitoring the steering system, the control unit and the vehicle should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the method for monitoring the steering system, the control unit and the vehicle can have a number that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.
  • Fig. La-b an exemplary vehicle with a steering system in a ver simplified representation
  • Figures la and lb show an example of a passenger vehicle formed vehicle 12 with several vehicle wheels 22 and with a steering system 10 in a simplified representation.
  • the steering system 10 has an operative connection with the vehicle wheels 22, in the present case in particular formed as front wheels, and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle 12.
  • the steering system 10 is designed as an electrically un assisted steering system and accordingly has an electrical auxiliary power assistance in the form of power steering.
  • the vehicle 12 comprises, for example, at least two different driving modes, in particular a conventional and / or manual driving mode and an autonomous and / or partially autonomous driving mode.
  • a vehicle could have exactly one driving mode.
  • the steering system 10 comprises a steering handle 24, in the present case exemplarily designed as a steering wheel, for applying a manual torque, a steering gear 26, for example designed as a rack and pinion steering gear, which includes a steering actuator 30 and is provided to convert a steering input to the steering handle 24 in a steering movement of the vehicle wheels 22 to add, and a steering shaft 28 for, in particular mechanical, connection of the steering handle 24 to the steering gear 26.
  • the steering gear 26 defines a servo line of the steering system 10.
  • the steering shaft 28 defines a sensor line of the steering system 10.
  • a steering handle could be used also be designed as a steering lever or steering ball or the like.
  • the steering system 10 includes a steering actuator 16.
  • the steering actuator 16 is at least partially electrical and / or electronic.
  • the steering actuator 16 is operatively connected to the steering gear 26.
  • the steering actuator 16 is provided to provide a steering torque to support a manual torque applied to the steering handle 24 and to transmit it to the steering actuator 30.
  • the steering actuator 16 comprises at least one electric motor.
  • the electric motor is designed in particular as a permanent magnet synchronous motor and is provided for generating the steering torque.
  • a steering actuator could also comprise several electric motors.
  • the steering system 10 comprises at least one known steering sensor 34 arranged on the steering shaft 28.
  • the steering sensor 34 is designed as a torque sensor.
  • the steering sensor 34 is provided to detect steering information that is correlated with an actuation of the steering handle 14, in particular a manual torque and / or torque applied to the steering handle 14.
  • the steering sensor 34 is provided for detecting a torsion bar signal.
  • a maximum detection range of the steering sensor 34 is between -10 Nm and +10 Nm.
  • a steering sensor could also be designed as a sensor that differs from a torque sensor, such as a rotation angle sensor and / or a combined torque and rotation angle sensor.
  • the steering system 10 also includes at least one operating sensor 36 assigned to the steering actuator 16.
  • the operating sensor 36 is designed as a rotor position sensor and is intended to detect at least one operating variable of the steering actuator 16, in the present case in particular a rotor position signal from the electric motor.
  • an operating sensor could also be designed as a sensor that deviates from a rotor position sensor, for example as an acceleration sensor, structure-borne noise sensor, voltage sensor, current sensor and / or temperature sensor.
  • the steering system 10 comprises at least one movement sensor 32.
  • the movement sensor 32 is different from the steering sensor 34 and the operating sensor 36.
  • the motion sensor 32 is designed as a speed sensor.
  • the motion sensor 32 is designed as a steering wheel sensor.
  • the motion sensor 32 has a detection range that is expanded in comparison to the steering sensor 34.
  • the motion sensor 32 is designed to detect a torque of less than -10 Nm and / or greater than +10 Nm.
  • the motion sensor 32 is also net angeord in the area of the steering handle 24.
  • the movement sensor 32 is provided to a with the movement of the Steering handle 24 correlated movement signal, in the present case in particular a speed signal to detect.
  • a motion sensor could also be designed as a sensor that deviates from a speed sensor, such as a position sensor, a distance sensor, an acceleration sensor and / or a structure-borne noise sensor, and in particular be provided to detect a motion signal deviating from a speed signal .
  • a motion sensor could in principle also be arranged in the area of a steering shaft, advantageously above an intermediate steering shaft. It is also conceivable to arrange a movement sensor in the area of a peripheral assembly of a steering handle, in particular in the event that the steering handle is designed differently from a steering wheel.
  • the vehicle 12 also has a control device 18.
  • the control device 18 is designed, for example, as a steering control device and is consequently part of the steering system 10.
  • the control device 18 has an electrical connection to the steering actuator 16.
  • the control device 18 has an electrical connection with the motion sensor 32, the steering sensor 34 and the operating sensor 36.
  • the control device 18 is provided to receive the movement signal from the movement sensor 32, the torsion bar signal from the steering sensor 34 and the operating variable from the operating sensor 36.
  • the control device 18 is provided to control the steering actuator 16.
  • the control device 18 comprises a computing unit 20.
  • the computing unit 20 comprises at least one processor, for example in the form of a microprocessor, and at least one operating memory.
  • the computing unit 20 includes at least one operating program stored in the operating memory with at least one monitoring routine 38, at least one calculation routine, in the present case in particular a damage calculation routine 40, 44, and at least one evaluation routine 50.
  • a vehicle could, for example, have a single central control unit with a central processing unit.
  • the steering component 14 corresponds, for example, to the steering shaft 28 or at least a part of the steering shaft 28.
  • a steering component to be monitored could also be a steering gear, a steering actuator and / or a coupling gear for coupling the steering actuator to the steering gear or a Be part of the Lenkge gearbox, the steering actuator and / or the coupling gear.
  • a stress and / or a condition of components could also be monitored, which are in operative connection with the steering system, such as the tie rods and / or a chassis.
  • the computing unit 20 is provided in particular to carry out the method and for this purpose has, in particular, a computer program with corresponding program code means.
  • a load parameter of the steering component 14 to be monitored is determined and evaluated to determine a, in particular mechanical, stress and / or a state of the steering component 14.
  • the load parameter is monitored during an entire monitoring time interval, advantageously during an entire operating period and / or service life of the steering system 10 and / or the vehicle 12, and a change in the load parameter over time is used to determine the load and / or the state of the Steering construction partly evaluated 14.
  • the load parameter includes at least one external load on the steering component 14 caused by an external force and in particular from an environment on the steering component 14 a pothole, by bumping into an obstacle, by steering against an obstacle, by driving over an obstacle and / or by other such cause special events.
  • the load caused by the external force is at least essentially composed of two main components, namely the loads in the steering shaft 28 and / or in the sensor line and the loads in the steering gear 26 and / or in the servo line.
  • At least one movement of the steering handle 24 caused by the external force and detected by means of the movement sensor 32 is monitored and evaluated.
  • a movement signal correlated with a movement speed of the steering handle 24 and different from an acceleration signal is detected by means of the movement sensor 32, from which an acceleration signal correlated with the movement of the steering handle 24 is calculated.
  • the acceleration signal is calculated by means of a gradient formation and, in particular, using a difference quotient.
  • another type of differential calculation could also be used or an acceleration signal correlated with a movement of a steering handle could be recorded directly.
  • an inertia of the steering handle 24 is taken into account when determining the load caused by the external force.
  • the external load in particular in the steering shaft 28 and / or in the sensor line, the following applies in this case:
  • the inertia of the steering handle 24 and 1 describes the acceleration of the steering handle 24, in particular in the form of an angular acceleration.
  • the torsion bar signal of the steering sensor 34 is not taken into account for determining the load caused by the external force, since the resulting torques are significantly greater than a torque that can be determined by means of the steering sensor 34.
  • a load caused by the external force action and by means of the operating sensor 36 detected operating variable in the form of an acceleration of the steering actuator 16 can be monitored and evaluated, with inertia of the steering actuator 16 also being able to be taken into account.
  • the external load in particular in the steering gear 26 and / or in the servo line, the following applies in this case:
  • J 2 describes the inertia of the steering actuator 16, ä 2 the acceleration, in particular rotor acceleration, of the steering actuator 16, i a gear ratio of a coupling gear for coupling the steering actuator 16 to the steering gear 26 and h bc ⁇ an efficiency of the external load.
  • the operating variable of the steering actuator 16 can be linked to the movement of the steering handle 24 and / or combined with the movement of the steering handle 24 to form a common evaluation data set.
  • the load parameter also includes an internal and / or system-specific load on the steering component 14, particularly generated during operation of the steering system 10 and acting on the steering component 14 internal and / or system-specific loading is caused by normal operation of the steering system 10.
  • a drive torque and / or a drive force of the steering actuator 16 can be monitored, for example and evaluated.
  • the internal and / or system-specific load the following applies in this case: int M ei ' ⁇ ' Tji n £ (4)
  • M ei describes the drive torque and / or the drive force of the steering actuator 16, t the gear ratio of the coupling gear and an efficiency of the internal and / or system-specific load.
  • the load parameter or the total load on the steering component 14 is then composed of the external load and the internal and / or system-specific load on the steering component 14, with a situation in which the external load is greater than the internal and / or system-specific load indicates an external special event, for example in the form of a pothole, bumping into an obstacle, etc.
  • an external special event for example in the form of a pothole, bumping into an obstacle, etc.
  • the load parameter could also be written, stored and / or classified or compared against a maximum value.
  • a special damage calculation algorithm in particular a rainflow counting method, for example in combination with a Wöh- ler diagram, a Haigh diagram and / or the Miner rule, can advantageously be used to evaluate the load parameter, which in particular makes an advantageously simple one Determination of a remaining service life of the steering component 14 can be achieved.
  • Such damage calculation algorithms are known per se and are therefore not explained in more detail below.
  • the load parameter can be offset against an, in particular actual and, for example, previously determined, load capacity, in particular of the steering component 14, of the steering system 10 and / or of components that are operatively connected to the steering system 10, which advantageously provides a direct statement about a remaining service life of the individual components and / or the entire system is possible.
  • the remaining service life could then be read out, for example, via a communication interface of the vehicle 12 and / or the steering system 10 or via an on-board computer of the vehicle 12.
  • the load parameter can also be used to determine a rack force, as a result of which the functionality of the steering system 10 can be further increased.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a signal flow diagram for monitoring the steering system 10 and in particular for evaluating the load parameter.
  • the computing unit 20 is provided to monitor, analyze and classify the load parameter by means of the monitoring routine 38.
  • the monitoring routine 38 can also be supplied with further influencing variables, such as a current temperature, for example, so that these can be taken into account when evaluating the load parameter.
  • the computing unit 20 is provided to determine a dominating load by means of the monitoring routine 38 and in particular the rainflow counting method.
  • the computing unit 20 is provided in particular to determine whether the external load or the internal and / or system-specific load corresponds to a dominant load.
  • the computing unit 20 is provided to calculate the load parameter by means of the first Damage calculation routine 40, for example using a Wöhler diagram, to be processed further and then, by means of a first determination routine 42, to determine an external degree of damage to steering component 14 caused by the external action of force.
  • the arithmetic unit 20 is provided to further process the load parameter by means of the second damage calculation routine 44 which differs from the first damage calculation routine 40, for example using a further Wöhler diagram, and then to process it using a second determination routine 46 to determine an internal degree of damage to the steering component 14 caused by normal operation of the steering system 10.
  • the computing unit 20 is provided to use a summation onsroutine 48 to summarize the external degree of damage and the internal degree of damage to determine the stress and / or the condition of the steering component 14 to a total degree of damage to the steering component 14.
  • a summation onsroutine 48 to summarize the external degree of damage and the internal degree of damage to determine the stress and / or the condition of the steering component 14 to a total degree of damage to the steering component 14.
  • the computing unit 20 is then provided to evaluate the overall degree of damage to the steering component 14 by means of the evaluation routine 50, for example by means of a comparison with a limit value, and to initiate a corresponding reaction when the limit value is exceeded, such as generating a warning message.
  • This configuration allows both damage mechanisms from internal and / or system-specific loads and damage mechanisms from external loads, which can differ significantly from damage mechanisms from internal and / or system-specific loads, to be reliably recorded and taken into account.

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Abstract

The invention relates to a method for monitoring a steering system (10), in particular during operation in a vehicle (12), in which a load characteristic of at least one steering component (14) of the steering system (10) is determined and evaluated in order to determine a stress and/or a state of the steering component (14), and wherein the load characteristic comprises at least one load on the steering component (14) caused by an external application of force. It is proposed that at least one movement of a steering control element (24) of the steering system (10) is monitored for determining the load caused by an external application of force.

Description

Beschreibung description
Titel title
Verfahren zur Überwachung eines Lenksystems Method for monitoring a steering system
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung eines Lenksys tems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Steuergerät mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Steuergerät. The invention is based on a method for monitoring a steering system according to the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to a control device with a computing unit for performing such a method and a vehicle with such a control device.
Aus der DE 10 2004 017 660 Al ist ein Verfahren zur Überwachung eines elektri schen und/oder elektromechanischen Systems, wie beispielsweise eines Lenk systems, bekannt, bei welchem eine Belastungskenngröße in Form einer inter nen bzw. systemspezifischen Belastung eines Bauteils ermittelt und zur Bestim mung einer Beanspruchung und/oder eines Zustands des Bauteils ausgewertet wird. Zudem können bei der Auswertung weitere Systemgrößen, wie beispiels weise eine Betriebsdauer, eine Belastungsdauer und/oder eine Umgebungstem peratur, berücksichtigt werden. Externe Belastungen, welche ebenfalls einen sig nifikanten Einfluss auf die Beanspruchung und/oder den Zustand des Bauteils haben und welche beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten, Schlaglöcher und/oder andere Sonderereignisse bewirkt werden, bleiben dabei jedoch unbe rücksichtigt. From DE 10 2004 017 660 A1 a method for monitoring an electrical and / or electromechanical system, such as a steering system, is known, in which a load parameter in the form of an internal or system-specific load on a component is determined and used for determination a stress and / or a condition of the component is evaluated. In addition, further system variables, such as an operating time, a loading time and / or an ambient temperature, can be taken into account in the evaluation. External loads, which also have a significant influence on the stress and / or the condition of the component and which are caused, for example, by uneven road surfaces, potholes and / or other special events, are not taken into account.
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, ein Verfahren zur Überwachung eines Lenksystems mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Beanspruchungsanalyse bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10 und 11 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen ent nommen werden können. Starting from this, the object of the invention is in particular to provide a method for monitoring a steering system with improved properties with regard to a stress analysis. The object is achieved by the features of claims 1, 10 and 11, while advantageous Refinements and developments of the invention can be taken ent from the subclaims.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung eines Lenksys tems, insbesondere während eines Betriebs in einem Fahrzeug und vorteilhaft in einem Kraftfahrzeug, bei welchem eine Belastungskenngröße wenigstens eines, insbesondere zu überwachenden, Lenkungsbauteils des Lenksystems ermittelt und zur Bestimmung einer, insbesondere mechanischen und/oder elektrischen, Beanspruchung und/oder eines Zustands des Lenkungsbauteils ausgewertet wird, und wobei die Belastungskenngröße zumindest eine durch eine externe Krafteinwirkung bewirkte und insbesondere von einer Umgebung auf das Len kungsbauteil einwirkende, insbesondere externe, Belastung des Lenkungsbau teils umfasst. The invention is based on a method for monitoring a steering system, in particular during operation in a vehicle and advantageously in a motor vehicle, in which a load parameter of at least one, in particular to be monitored, steering component of the steering system is determined and for determining a, in particular mechanical and / or electrical, stress and / or a state of the steering component is evaluated, and wherein the load parameter includes at least one caused by an external force and in particular from an environment on the steering component, in particular external, load on the steering component.
Es wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung zumindest eine Bewegung einer Lenkhandhabe des Lenk systems überwacht und insbesondere ausgewertet wird. Die externe Krafteinwir kung, welche insbesondere zu der Belastung des Lenkungsbauteils führt, kann dabei beispielsweise durch eine Fahrbahnunebenheit, durch ein Schlagloch, durch ein Anstoßen an ein Hindernis, durch ein Lenken gegen ein Hindernis, durch eine Überfahrt eines Hindernisses und/oder durch andere derartige Sonde rereignisse bewirkt sein. Vorteilhaft ist die externe Krafteinwirkung dabei von ei ner Lenkbewegung und/oder einer direkten Krafteinwirkung auf die Lenkhand habe, insbesondere durch einen Fahrer, verschieden. Zudem kann durch Aus wertung der Belastungskenngröße insbesondere auch eine Beanspruchung und/oder ein Zustand von Bauteilen bestimmt werden, welche mit dem Lenksys tem in Wirkverbindung stehen, wie beispielsweise der Spurstangen und/oder ei nes Fahrwerks. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine vorteilhafte Beanspruchungsanalyse des Lenkungsbauteils, des Lenksystems und/oder von Bauteilen, welche mit dem Lenksystem in Wirkverbindung stehen, erreicht wer den. Insbesondere können hierdurch auch Schädigungsmechanismen von exter nen Belastungen, welche sich signifikant von Schädigungsmechanismen von in- ternen und/oder systemspezifischen Belastungen unterscheiden können, syste matisch erfasst und berücksichtigt werden, wodurch vorteilhaft eine Betriebssi cherheit erhöht werden kann. Zudem kann anhand der Beanspruchung und/oder des Zustands der überwachten Bauteile vorteilhaft eine Restlebensdauer der Bauteile und/oder eine Ausfallwahrscheinlichkeit ermittelt werden. Ferner kann durch die Überwachung der Bewegung der Lenkhandhabe vorteilhaft einfach eine Belastung in einer Lenkwelle und/oder in einem Sensorstrang des Lenksys tems ermittelt werden kann. It is proposed that at least one movement of a steering handle of the steering system be monitored and, in particular, evaluated in order to determine the load caused by the external force. The external action of force, which in particular leads to the loading of the steering component, can be caused by an uneven road surface, a pothole, bumping into an obstacle, steering against an obstacle, driving over an obstacle and / or other such Probe events be effected. The external force action is advantageously different from a steering movement and / or a direct force action on the steering hand, in particular by a driver. In addition, by evaluating the load parameter, it is possible in particular to determine the stress and / or the condition of components that are in operative connection with the steering system, such as the tie rods and / or a chassis. Through this embodiment, in particular, an advantageous stress analysis of the steering component, the steering system and / or components that are in operative connection with the steering system can be achieved. In particular, damage mechanisms from external loads, which differ significantly from damage mechanisms from internal can distinguish between internal and / or system-specific loads, are systematically recorded and taken into account, whereby operational safety can advantageously be increased. In addition, a remaining service life of the components and / or a failure probability can advantageously be determined on the basis of the stress and / or the condition of the monitored components. Furthermore, by monitoring the movement of the steering handle, a load in a steering shaft and / or in a sensor line of the steering system can advantageously be determined in a simple manner.
Insbesondere umfasst das Lenksystem die Lenkhandhabe und das wenigstens eine Lenkungsbauteil. Darüber hinaus kann das Fahrzeug und/oder das Lenksys tem weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise ein Lenkgetriebe, welches vorteilhaft wenigstens ein Lenkungsstellelement, bei spielsweise in Form einer Zahnstange, aufweist, eine Lenkwelle zur, insbeson dere mechanischen Verbindung der Lenkhandhabe mit dem Lenkgetriebe, we nigstens einen, insbesondere mit dem Lenkgetriebe zusammenwirkenden, Lenkaktuator, wenigstens ein Kopplungsgetriebe zur Kopplung des Lenkaktua tors mit dem Lenkgetriebe, wenigstens eine Erfassungseinheit zur Erfassung der Belastungskenngröße, wenigstens einen mit der Lenkwelle in Wirkverbindung stehenden Lenksensor zur Erfassung eines Drehstabsignals und/oder wenigs tens ein Steuergerät. Insbesondere kann die Lenkwelle und/oder ein unmittelbar mit der Lenkwelle in Wirkverbindung stehendes Bauteil das zu überwachende Lenkungsbauteil sein. Unter einem „Lenkaktuator“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine, insbesondere elektrisch ausgebildete, Aktuatoreinheit ver standen werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, ein Lenkmoment an das Lenkungsstellelement zu übertragen und hierdurch vorteilhaft eine Fahrtrich tung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Vorzugsweise ist der Lenkaktuator dazu vorgesehen, ein Lenkmoment zur Unterstützung eines an der Lenkhandhabe auf gebrachten Handmoments und/oder ein Lenkmoment zur selbsttätigen und/oder autonomen Steuerung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs bereitzustellen. Dazu kann der Lenkaktuator wenigstens einen Elektromotor umfassen. Unter „vorgese hen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vor- gesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese be stimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand er füllt und/oder ausführt. In particular, the steering system comprises the steering handle and the at least one steering component. In addition, the vehicle and / or the steering system can include other components and / or assemblies, such as a steering gear, which advantageously has at least one steering actuator, for example in the form of a rack, a steering shaft for, in particular mechanical connection of the steering handle the steering gear, at least one steering actuator that interacts in particular with the steering gear, at least one coupling gear for coupling the steering actuator to the steering gear, at least one detection unit for detecting the load parameter, at least one steering sensor that is operatively connected to the steering shaft for detecting a torsion bar signal and / or at least one control unit. In particular, the steering shaft and / or a component that is directly operatively connected to the steering shaft can be the steering component to be monitored. In this context, a “steering actuator” is to be understood as meaning, in particular, an actuator unit, in particular an electrically designed, which is provided in particular to transmit a steering torque to the steering actuator and thereby advantageously influence a direction of travel of the vehicle. The steering actuator is preferably provided to provide a steering torque to support a manual torque applied to the steering handle and / or a steering torque for the automatic and / or autonomous control of a direction of travel of the vehicle. For this purpose, the steering actuator can comprise at least one electric motor. “Provided” is to be understood in particular as specifically programmed, designed and / or equipped. Including that an object has a specific function. is seen, it should be understood in particular that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
Des Weiteren soll unter einer „Belastungskenngröße“ insbesondere eine Kenn größe verstanden werden, welche zumindest mit einer, insbesondere durch eine interne und/oder externe Krafteinwirkung auf das Lenkungsbauteil bewirkten, Be lastung des Lenkungsbauteils korreliert ist. Insbesondere kann wenigstens an hand der Belastungskenngröße auf eine, insbesondere mechanische und/oder elektrische, Beanspruchung und/oder einen Zustand des Lenkungsbauteils ge schlossen und/oder eine, insbesondere mechanische und/oder elektrische, Bean spruchung und/oder ein Zustand des Lenkungsbauteils bestimmt werden. Wird die Belastungskenngröße ferner mit einer, insbesondere tatsächlichen und bei spielsweise vorab ermittelten, Belastbarkeit, insbesondere des Lenkungsbauteils, des Lenksystems und/oder von Bauteilen, welche mit dem Lenksystem in Wirk verbindung stehen, verrechnet, so ist vorteilhaft direkt eine Aussage über die Restlebensdauer möglich. Bevorzugt wird die Belastungskenngröße dabei wäh rend eines gesamten Überwachungszeitintervalls überwacht und eine zeitliche Veränderung der Belastungskenngröße zur Bestimmung der Beanspruchung und/oder des Zustands des Lenkungsbauteils ausgewertet. Unter einem „Über- wachungszeitintervall“ soll insbesondere ein, insbesondere länger andauerndes und vorteilhaft mit einer Lebensdauer des Lenksystems und/oder des Fahrzeugs korreliertes, Zeitintervall verstanden werden, in welchem Veränderungen der Be lastungskenngröße erfasst werden. Insbesondere kann das Überwachungszeitin tervall dabei einen Zeitraum von mehreren Tagen, von mehreren Wochen, von mehreren Monaten und/oder von mehreren Jahren umfassen. Furthermore, a “load parameter” is to be understood in particular as a parameter which is correlated with at least one load on the steering component, in particular caused by an internal and / or external force acting on the steering component. In particular, at least one, in particular mechanical and / or electrical, stress and / or a state of the steering component can be inferred and / or a, in particular mechanical and / or electrical, stress and / or a state of the steering component can be determined on the basis of the load parameter . If the load parameter is also offset against an, in particular actual and, for example, previously determined, load capacity, in particular of the steering component, the steering system and / or components that are actively connected to the steering system, a direct statement about the remaining service life is advantageously possible . The load parameter is preferably monitored during an entire monitoring time interval and a change in the load parameter over time is evaluated to determine the stress and / or the condition of the steering component. A “monitoring time interval” is to be understood as meaning, in particular, a time interval that is particularly long-lasting and advantageously correlated with a service life of the steering system and / or the vehicle, in which changes in the load parameter are recorded. In particular, the monitoring time interval can include a period of several days, several weeks, several months and / or several years.
Ferner kann das Fahrzeug und/oder das Lenksystem insbesondere wenigstens eine Recheneinheit und/oder wenigstens ein Steuergerät mit einer Recheneinheit umfassen, wobei die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen ist, das Ver fahren zur Überwachung des Lenksystems auszuführen. Unter einer „Rechenein heit“ soll insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstan den werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit fer ner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Betriebsspeicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Berechnungsroutine, zumindest eine Überwa chungsroutine und/oder zumindest eine Auswerteroutine auf. Insbesondere ist die Recheneinheit zumindest dazu vorgesehen, die Belastungskenngröße des Lenkungsbauteils zu ermitteln und/oder zu empfangen und insbesondere zur Be stimmung einer, insbesondere mechanischen und/oder elektrischen, Beanspru chung und/oder eines Zustands des Lenkungsbauteils auszuwerten. Ferner ist die Recheneinheit insbesondere dazu vorgesehen, zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung zumindest eine Bewegung der Lenkhandhabe zu überwachen. Furthermore, the vehicle and / or the steering system can in particular comprise at least one computing unit and / or at least one control device with a computing unit, the computing unit being provided in particular to carry out the method for monitoring the steering system. A “computing unit” should in particular be understood to mean an electrical and / or electronic unit which has an information input, information processing and information output. The computing unit advantageously also has at least one processor, at least one operating memory, at least one Input and / or output means, at least one operating program, at least one control routine, at least one calculation routine, at least one monitoring routine and / or at least one evaluation routine. In particular, the computing unit is provided at least to determine and / or receive the load parameter of the steering component and in particular to evaluate it to determine a, in particular mechanical and / or electrical, stress and / or a state of the steering component. Furthermore, the computing unit is provided in particular to monitor at least one movement of the steering handle in order to determine the load caused by the external force.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zur Überwachung der Bewegung der Lenkhand habe wenigstens ein Bewegungssensor verwendet wird. Der Bewegungssensor ist insbesondere dazu vorgesehen, ein mit der Bewegung der Lenkhandhabe kor reliertes Bewegungssignal zu erfassen und kann beispielsweise als ein Ge schwindigkeitssensor, als ein Beschleunigungssensor und/oder als ein Körper schallsensor ausgebildet sein. Hierdurch kann insbesondere eine besonders ein fache und/oder kostengünstige Ermittlung der externen Belastung erreicht wer den. It is also proposed that at least one movement sensor be used to monitor the movement of the steering hand. The movement sensor is provided in particular to detect a movement signal correlated with the movement of the steering handle and can be designed, for example, as a speed sensor, as an acceleration sensor and / or as a body sound sensor. In this way, in particular, a particularly simple and / or inexpensive determination of the external load can be achieved.
Zudem ist der Bewegungssensor vorteilhaft von dem Lenksensor zur Erfassung des Drehstabsignals verschieden und insbesondere in einem von dem Lenksen sor abweichenden Bereich des Lenksystems angeordnet. Bevorzugt wird dabei vorgeschlagen, dass der Bewegungssensor einen im Vergleich zu dem Lenksen sor erweiterten Erfassungsbereich, insbesondere einen erweiterten Messbereich, aufweist. Insbesondere weist der Lenksensor einen ersten Erfassungsbereich auf und der Bewegungssensor einen im Vergleich zu dem ersten Erfassungsbereich erweiterten zweiten Erfassungsbereich. Zudem ist die externe Krafteinwirkung bevorzugt mit einem dynamischen Fahrmanöver korreliert und führt zu einem Drehmoment, welches oberhalb eines von dem Lenksensor erfassbaren Schwell werts liegt und ausschließlich mittels des Bewegungssensors erfassbar ist. Unter „einem Bereich eines Objekts“ soll insbesondere ein räumlicher Bereich verstan den werden, welcher sich um das Objekt erstreckt und welcher aus Punkten ge bildet ist, die jeweils einen Abstand von höchstens 30 cm, vorzugsweise von höchstens 20 cm und besonders bevorzugt von höchstens 10 cm von einem Re ferenzpunkt und/oder einem Referenzbauteil des Objekts aufweisen. Hierdurch können insbesondere auch schädigende, externe Belastungen erfasst werden, welche oberhalb des Erfassungsbereichs des Lenksensors liegen. In addition, the motion sensor is advantageously different from the steering sensor for detecting the torsion bar signal and, in particular, is arranged in a region of the steering system that differs from the steering sensor. It is preferably proposed that the motion sensor have a detection range that is expanded compared to the steering sensor, in particular an expanded measurement range. In particular, the steering sensor has a first detection area and the motion sensor has a second detection area that is expanded in comparison to the first detection area. In addition, the external force is preferably correlated with a dynamic driving maneuver and leads to a torque which is above a threshold value which can be detected by the steering sensor and which can only be detected by means of the movement sensor. “An area of an object” is to be understood as meaning, in particular, a spatial area which extends around the object and which is formed from points that are each at a distance of at most 30 cm, preferably of have at most 20 cm and particularly preferably at most 10 cm from a reference point and / or a reference component of the object. In this way, in particular, damaging, external loads can also be detected which are above the detection range of the steering sensor.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Bewegungssensor im Bereich der Lenkhandhabe oder im Bereich einer Peripheriebaugruppe der Lenkhandhabe, insbesondere mit einer dominierenden Trägheit, angeordnet ist. Im Fall, dass die Lenkhandhabe als Lenkrad ausgebildet ist, ist insbesondere die Lenkhandhabe das Bauteil mit der dominierenden Trägheit, sodass der Bewegungssensor in die sem Fall vorteilhaft im Bereich der Lenkhandhabe angeordnet ist. Ist die Lenk handhabe hingegen als Joystick, Lenkhebel oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet, so kann das Bauteil mit der dominierenden Trägheit auch von der Lenkhandhabe verschieden sein und einer Peripheriebaugruppe der Lenkhand habe, wie beispielsweise einem mit der Lenkhandhabe zusammenwirkenden Feedbackaktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors oder eines Schwungrads, entsprechen. In diesem Fall ist der Bewegungssensor bevorzugt im Bereich der Peripheriebaugruppe angeordnet. Hierdurch können externe Krafteinwirkungen vorteilhaft einfach und präzise erfasst werden. In addition, it is proposed that the movement sensor be arranged in the area of the steering handle or in the area of a peripheral assembly of the steering handle, in particular with a dominant inertia. In the event that the steering handle is designed as a steering wheel, the steering handle in particular is the component with the dominant inertia, so that in this case the motion sensor is advantageously arranged in the area of the steering handle. If, on the other hand, the steering handle is designed as a joystick, steering lever or steering ball or the like, the component with the dominant inertia can also be different from the steering handle and have a peripheral assembly of the steering hand, such as a feedback actuator that interacts with the steering handle, for example in the form of an electric motor or a flywheel. In this case, the movement sensor is preferably arranged in the area of the peripheral assembly. In this way, external force effects can advantageously be recorded simply and precisely.
Der Bewegungssensor könnte beispielsweise als Beschleunigungssensor ausge bildet und dazu vorgesehen sein, ein mit einer Bewegung der Lenkhandhabe kor reliertes Beschleunigungssignal zu erfassen. Gemäß einer bevorzugten Ausge staltung wird jedoch vorgeschlagen, dass zur Überwachung der Bewegung der Lenkhandhabe mittels des Bewegungssensors ein mit einer Auslenkung der Lenkhandhabe und/oder einer Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe korreliertes und von einem Beschleunigungssignal verschiedenes Bewegungs signal erfasst wird und zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung be wirkten Belastung aus dem Bewegungssignal ein, insbesondere mit der Bewe gung der Lenkhandhabe korreliertes, Beschleunigungssignal berechnet wird. Vorzugsweise erfolgt die Berechnung des Beschleunigungssignals dabei mittels einer Gradientenbildung und besonders bevorzugt unter Verwendung eines Diffe renzenquotienten. Hierdurch können insbesondere Verzögerungen im Bewe gungssignal minimiert werden. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass bei der Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung zumindest eine Trägheit und vorteilhaft ein Trägheitsmoment der Lenkhandhabe und/oder einer Peripheriebaugruppe der Lenkhandhabe, insbesondere mit einer dominierenden Trägheit, berücksichtigt wird. Im Fall, dass die Lenkhandhabe als Lenkrad ausgebildet ist, ist insbeson dere die Lenkhandhabe das Bauteil mit der dominierenden Trägheit, sodass in diesem Fall vorteilhaft bei der Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung zumindest eine Trägheit der Lenkhandhabe berücksichtigt wird. Ist die Lenkhandhabe hingegen als Joystick, Lenkhebel oder Lenkkugel o- der dergleichen ausgebildet, so kann das Bauteil mit der dominierenden Trägheit auch von der Lenkhandhabe verschieden sein und einer Peripheriebaugruppe der Lenkhandhabe, wie beispielsweise einem mit der Lenkhandhabe zusammen wirkenden Feedbackaktuator, beispielsweise in Form eines Elektromotors oder eines Schwungrads, entsprechen. In diesem Fall wird bei der Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung zumindest eine Trägheit der Peripheriebaugruppe berücksichtigt. Hierdurch kann vorteilhaft eine design spezifische Trägheit des Lenksystems im Bereich der Lenkhandhabe bei der Er mittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung berücksichtigt werden. The movement sensor could for example be designed as an acceleration sensor and be provided to detect an acceleration signal correlated with a movement of the steering handle. According to a preferred embodiment, however, it is proposed that to monitor the movement of the steering handle by means of the movement sensor, a movement signal that is correlated with a deflection of the steering handle and / or a movement speed of the steering handle and that differs from an acceleration signal is detected and to determine the movement signal caused by the external force be affected load from the movement signal, in particular with the movement of the steering handle correlated acceleration signal is calculated. The acceleration signal is preferably calculated using a gradient formation and particularly preferably using a difference quotient. In this way, delays in the motion signal in particular can be minimized. It is also proposed that when determining the load caused by the external force, at least one inertia and advantageously a moment of inertia of the steering handle and / or a peripheral assembly of the steering handle, in particular with a dominant inertia, is taken into account. In the event that the steering handle is designed as a steering wheel, the steering handle in particular is the component with the dominant inertia, so that in this case at least one inertia of the steering handle is advantageously taken into account when determining the load caused by the external force. If, on the other hand, the steering handle is designed as a joystick, steering lever or steering ball or the like, the component with the dominant inertia can also be different from the steering handle and a peripheral assembly of the steering handle, such as a feedback actuator interacting with the steering handle, for example in the form of a Electric motor or a flywheel. In this case, at least one inertia of the peripheral assembly is taken into account when determining the load caused by the external force. As a result, a design-specific inertia of the steering system in the area of the steering handle can advantageously be taken into account when determining the load caused by the external force.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung zumindest eine Betriebsgröße eines elektri schen Lenkaktuators des Lenksystems, insbesondere des bereits zuvor genann ten Lenkaktuators und vorteilhaft eines Rotorelements des Lenkaktuators, über wacht und insbesondere ausgewertet wird, wodurch vorteilhaft einfach eine Be lastung im Lenkgetriebe und/oder in einem Servostrang des Lenksystems ermit telt werden kann. Die Betriebsgröße ist dabei bevorzugt eine, insbesondere durch die externe Krafteinwirkung bewirkte, Beschleunigung des Lenkaktuators und/oder eine mit der Beschleunigung korrelierte Betriebsgröße, wie beispiels weise eine Betriebsspannung und/oder ein Betriebsstrom, des Lenkaktuators. Ferner wird vorteilhaft zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung be wirkten Belastung zumindest eine Trägheit und vorteilhaft ein Trägheitsmoment des elektrischen Lenkaktuators und vorteilhaft des Rotorelements des Lenkaktu ators berücksichtigt. Zudem wird vorgeschlagen, dass die Betriebsgröße des Lenkaktuators zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Be lastung mit der Bewegung der Lenkhandhabe verknüpft und/oder mit der Bewe gung der Lenkhandhabe zu einem gemeinsamen Auswertedatensatz zusammen gefasst wird. Hierdurch kann insbesondere eine besonders exakte Ermittlung der externen Belastung erreicht werden. In addition, it is proposed that, in order to determine the load caused by the external force, at least one operating variable of an electrical steering actuator of the steering system, in particular of the steering actuator already mentioned and advantageously of a rotor element of the steering actuator, is monitored and in particular evaluated, which advantageously simply means a Be load in the steering gear and / or in a servo line of the steering system can be determined. The operating variable is preferably an acceleration of the steering actuator, in particular caused by the external force, and / or an operating variable correlated with the acceleration, such as an operating voltage and / or an operating current of the steering actuator. Furthermore, at least one inertia and advantageously a moment of inertia of the electric steering actuator and advantageously of the rotor element of the steering actuator are advantageously taken into account to determine the load caused by the external force. It is also proposed that the size of the Steering actuator for determining the loading caused by the external force is linked to the movement of the steering handle and / or is combined with the movement of the steering handle to form a common evaluation data set. In this way, in particular, a particularly exact determination of the external load can be achieved.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Belastungskenn größe zumindest eine, insbesondere bei einem Betrieb des Lenksystems er zeugte und auf das Lenkungsbauteil wirkende, interne und/oder systemspezifi sche Belastung des Lenkungsbauteils umfasst, wodurch insbesondere eine all umfassende Beanspruchungsanalyse des Lenkungsbauteils und/oder des Lenk systems erreicht werden kann. Insbesondere können hierdurch auch Schädi gungsmechanismen von internen und/oder systemspezifischen Belastungen er fasst und berücksichtigt werden, wodurch vorteilhaft eine Betriebssicherheit wei ter erhöht werden kann. In a further embodiment, it is proposed that the load characteristic include at least one internal and / or system-specific load on the steering component, especially when the steering system is in operation and acting on the steering component, whereby in particular an all-encompassing stress analysis of the steering component and / or the steering system can be achieved. In particular, damage mechanisms from internal and / or system-specific loads can thereby also be recorded and taken into account, whereby operational reliability can advantageously be further increased.
Zur Ermittlung der internen und/oder systemspezifischen Belastung kann das Fahrzeug und/oder das Lenksystem insbesondere einen speziellen Sensor, wie beispielsweise einen Spannungssensor, einen Stromsensor und/oder einen Tem peratursensor, umfassen. Alternativ oder zusätzlich wird jedoch vorgeschlagen, dass zur Ermittlung der internen und/oder systemspezifischen Belastung zumin dest ein Antriebsmoment und/oder eine Antriebskraft des Lenkaktuators und vor teilhaft des Rotorelements des Lenkaktuators und/oder eine mit dem Antriebsmo ment und/oder der Antriebskraft korrelierte weitere Betriebsgröße, wie beispiels weise eine weitere Betriebsspannung und/oder ein weiterer Betriebsstrom, des Lenkaktuators überwacht und insbesondere ausgewertet wird. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfache und/oder kostengünstige Ermittlung der internen und/oder systemspezifischen Belastung erreicht werden. To determine the internal and / or system-specific load, the vehicle and / or the steering system can in particular include a special sensor, such as a voltage sensor, a current sensor and / or a temperature sensor. Alternatively or additionally, however, it is proposed that to determine the internal and / or system-specific load, at least one drive torque and / or a drive force of the steering actuator and, in front of geous, the rotor element of the steering actuator and / or another correlated with the drive torque and / or the drive force Operating variable, such as, for example, a further operating voltage and / or a further operating current, the steering actuator is monitored and, in particular, evaluated. In this way, in particular, a particularly simple and / or inexpensive determination of the internal and / or system-specific load can be achieved.
Wird die Belastungskenngröße ferner zur Ermittlung einer Zahnstangenkraft ver wendet, kann vorteilhaft eine Funktionalität des Lenksystems weiter erhöht wer den. Vorteilhaft umfasst die Belastungskenngröße in diesem Fall die durch die externe Krafteinwirkung bewirkte und insbesondere von einer Umgebung auf das Lenkungsbauteil einwirkende, insbesondere externe, Belastung des Lenkungs bauteils und die, insbesondere bei einem Betrieb des Lenksystems erzeugte und auf das Lenkungsbauteil wirkende, interne und/oder systemspezifische Belastung des Lenkungsbauteils. Ferner werden in diesem Fall bevorzugt zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung sowohl eine Bewegung der Lenkhandhabe als auch eine Betriebsgröße des elektrischen Lenkaktuators überwacht und insbesondere ausgewertet. If the load parameter is also used to determine a rack force, a functionality of the steering system can advantageously be increased further. In this case, the load parameter advantageously includes the load on the steering component caused by the external force and in particular acting on the steering component from an environment, in particular external, and the, in particular, generated and generated during operation of the steering system Internal and / or system-specific loading of the steering component acting on the steering component. Furthermore, in this case, both a movement of the steering handle and an operating variable of the electric steering actuator are preferably monitored and, in particular, evaluated in order to determine the load caused by the external force.
Ein besonders einfacher Auswertealgorithmus für die Beanspruchungsanalyse, welcher gleichzeitig eine Ermittlung einer verbleibenden Betriebsdauer des Len kungsbauteils erlaubt, kann insbesondere bereitgestellt werden, wenn zur Aus wertung der Belastungskenngröße ein Rainflow-Zählverfahren, vorteilhaft in Kombination mit einem Wöhler-Diagramm, einem Haigh-Diagramm und/oder der Miner-Regel, verwendet wird. A particularly simple evaluation algorithm for the stress analysis, which simultaneously allows a determination of the remaining operating time of the steering component, can be provided in particular if a rainflow counting method, advantageously in combination with a Wöhler diagram, a Haigh diagram and / or the Miner's rule is used.
Das Verfahren zur Überwachung des Lenksystems, das Steuergerät und das Fahrzeug sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausfüh rungsform beschränkt sein. Insbesondere können das Verfahren zur Überwa chung des Lenksystems, das Steuergerät und das Fahrzeug zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten An zahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl auf weisen. The method for monitoring the steering system, the control unit and the vehicle should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the method for monitoring the steering system, the control unit and the vehicle can have a number that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.
Zeichnungen drawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch ein zeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawings. In the drawings, an embodiment of the invention is shown. The drawings, description, and claims contain numerous aspects of the invention. The person skilled in the art will expediently consider these aspects individually and combine them into useful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. la-b ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem Lenksystem in einer ver einfachten Darstellung und Fig. La-b an exemplary vehicle with a steering system in a ver simplified representation and
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Signalflussdiagramms zur Überwachung des Lenksystems. Beschreibung des Ausführungsbeispiels 2 shows a schematic representation of a signal flow diagram for monitoring the steering system. Description of the embodiment
Die Figuren la und lb zeigen ein beispielhaft als Personenkraftfahrzeug ausge bildetes Fahrzeug 12 mit mehreren Fahrzeugrädern 22 und mit einem Lenksys tem 10 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 10 weist eine Wirk verbindung mit den, im vorliegenden Fall insbesondere als Vorderrädern ausge bildeten, Fahrzeugrädern 22 auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 10 als elektrisch un terstütztes Lenksystem ausgebildet und weist demnach eine elektrische Hilfs kraftunterstützung in Form einer Servolenkung auf. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug 12 im vorliegenden Fall beispielhaft zumindest zwei unterschiedliche Fahrmodi, insbesondere einen konventionellen und/oder manuellen Fahrmodus und einen autonomen und/oder teilautonomen Fahrmodus. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, ein Lenksystem als hydraulisch unterstütztes Lenksystem, insbe sondere mit einer hydraulischen Hilfskraftunterstützung, auszubilden. Zudem könnte ein Fahrzeug genau einen Fahrmodus aufweisen. Figures la and lb show an example of a passenger vehicle formed vehicle 12 with several vehicle wheels 22 and with a steering system 10 in a simplified representation. The steering system 10 has an operative connection with the vehicle wheels 22, in the present case in particular formed as front wheels, and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle 12. Furthermore, the steering system 10 is designed as an electrically un assisted steering system and accordingly has an electrical auxiliary power assistance in the form of power steering. Furthermore, in the present case, the vehicle 12 comprises, for example, at least two different driving modes, in particular a conventional and / or manual driving mode and an autonomous and / or partially autonomous driving mode. In principle, however, it is also conceivable to design a steering system as a hydraulically assisted steering system, in particular with hydraulic power assistance. In addition, a vehicle could have exactly one driving mode.
Das Lenksystem 10 umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 24 zum Aufbringen eines Handmoments, ein bei spielhaft als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildetes Lenkgetriebe 26, welches ein Lenkungsstellelement 30 umfasst und dazu vorgesehen ist, eine Lenkvor gabe an der Lenkhandhabe 24 in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder 22 um zusetzen, und eine Lenkwelle 28 zur, insbesondere mechanischen, Verbindung der Lenkhandhabe 24 mit dem Lenkgetriebe 26. Das Lenkgetriebe 26 definiert ei nen Servostrang des Lenksystems 10. Die Lenkwelle 28 definiert einen Sen sorstrang des Lenksystems 10. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Lenkhebel oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. The steering system 10 comprises a steering handle 24, in the present case exemplarily designed as a steering wheel, for applying a manual torque, a steering gear 26, for example designed as a rack and pinion steering gear, which includes a steering actuator 30 and is provided to convert a steering input to the steering handle 24 in a steering movement of the vehicle wheels 22 to add, and a steering shaft 28 for, in particular mechanical, connection of the steering handle 24 to the steering gear 26. The steering gear 26 defines a servo line of the steering system 10. The steering shaft 28 defines a sensor line of the steering system 10. Alternatively, a steering handle could be used also be designed as a steering lever or steering ball or the like.
Darüber hinaus umfasst das Lenksystem 10 einen Lenkaktuator 16. Der Lenkak tuator 16 ist zumindest teilweise elektrisch und/oder elektronisch ausgebildet. Der Lenkaktuator 16 weist eine Wirkverbindung mit dem Lenkgetriebe 26 auf. Der Lenkaktuator 16 ist dazu vorgesehen, ein Lenkmoment zur Unterstützung eines an der Lenkhandhabe 24 aufgebrachten Handmoments bereitzustellen und an das Lenkungsstellelement 30 zu übertragen. Dazu umfasst der Lenkaktuator 16 wenigstens einen Elektromotor. Der Elektromotor ist im vorliegenden Fall insbe sondere als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet und zur Erzeugung des Lenkmoments vorgesehen. Grundsätzlich könnte ein Lenkaktuator auch mehrere Elektromotoren umfassen. In addition, the steering system 10 includes a steering actuator 16. The steering actuator 16 is at least partially electrical and / or electronic. The steering actuator 16 is operatively connected to the steering gear 26. The steering actuator 16 is provided to provide a steering torque to support a manual torque applied to the steering handle 24 and to transmit it to the steering actuator 30. To this end, the steering actuator 16 comprises at least one electric motor. In the present case, the electric motor is designed in particular as a permanent magnet synchronous motor and is provided for generating the steering torque. In principle, a steering actuator could also comprise several electric motors.
Zudem umfasst das Lenksystem 10 zumindest einen an der Lenkwelle 28 ange ordneten und an sich bekannten Lenksensor 34. Der Lenksensor 34 ist als Dreh momentsensor ausgebildet. Der Lenksensor 34 ist dazu vorgesehen, eine mit ei ner Betätigung der Lenkhandhabe 14 korrelierte Lenkinformation, insbesondere ein an der Lenkhandhabe 14 aufgebrachtes Handmoment und/oder Drehmo ment, zu erfassen. Im vorliegenden Fall ist der Lenksensor 34 zur Erfassung ei nes Drehstabsignals vorgesehen. Ein maximaler Erfassungsbereich des Lenk sensors 34 liegt dabei zwischen -10 Nm und +10 Nm. Alternativ könnte ein Lenk sensor auch als von einem Drehmomentsensor abweichender Sensor ausgebil det sein, wie beispielsweise als Drehwinkelsensor und/oder als kombinierter Drehmoment- und Drehwinkelsensor. In addition, the steering system 10 comprises at least one known steering sensor 34 arranged on the steering shaft 28. The steering sensor 34 is designed as a torque sensor. The steering sensor 34 is provided to detect steering information that is correlated with an actuation of the steering handle 14, in particular a manual torque and / or torque applied to the steering handle 14. In the present case, the steering sensor 34 is provided for detecting a torsion bar signal. A maximum detection range of the steering sensor 34 is between -10 Nm and +10 Nm. Alternatively, a steering sensor could also be designed as a sensor that differs from a torque sensor, such as a rotation angle sensor and / or a combined torque and rotation angle sensor.
Ferner umfasst das Lenksystem 10 zumindest einen dem Lenkaktuator 16 zuge ordneten Betriebssensor 36. Der Betriebssensor 36 ist als Rotorlagesensor aus gebildet und dazu vorgesehen, zumindest eine Betriebsgröße des Lenkaktuators 16, im vorliegenden Fall insbesondere ein Rotorlagesignal des Elektromotors, zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich könnte ein Betriebssensor jedoch auch als von einem Rotorlagesensor abweichender Sensor ausgebildet sein, wie bei spielsweise als Beschleunigungssensor, als Körperschallsensor, als Spannungs sensor, als Stromsensor und/oder als Temperatursensor. The steering system 10 also includes at least one operating sensor 36 assigned to the steering actuator 16. The operating sensor 36 is designed as a rotor position sensor and is intended to detect at least one operating variable of the steering actuator 16, in the present case in particular a rotor position signal from the electric motor. Alternatively or additionally, however, an operating sensor could also be designed as a sensor that deviates from a rotor position sensor, for example as an acceleration sensor, structure-borne noise sensor, voltage sensor, current sensor and / or temperature sensor.
Darüber hinaus umfasst das Lenksystem 10 zumindest einen Bewegungssensor 32. Der Bewegungssensor 32 ist von dem Lenksensor 34 und dem Betriebs sensor 36 verschieden. Der Bewegungssensor 32 ist als Geschwindigkeitssensor ausgebildet. Der Bewegungssensor 32 ist als Lenkradsensor ausgebildet. Der Bewegungssensor 32 weist einen im Vergleich zu dem Lenksensor 34 erweiter ten Erfassungsbereich auf. Im vorliegenden Fall ist der Bewegungssensor 32 ausgelegt, ein Drehmoment kleiner -10 Nm und/oder größer +10 Nm zu erfassen. Der Bewegungssensor 32 ist ferner im Bereich der Lenkhandhabe 24 angeord net. Der Bewegungssensor 32 ist dazu vorgesehen, ein mit der Bewegung der Lenkhandhabe 24 korreliertes Bewegungssignal, im vorliegenden Fall insbeson dere ein Geschwindigkeitssignal, zu erfassen. Alternativ könnte ein Bewegungs sensor jedoch auch als ein von einem Geschwindigkeitssensor abweichender Sensor ausgebildet sein, wie beispielsweise als Positionssensor, als Abstands sensor, als Beschleunigungssensor und/oder als Körperschallsensor, und insbe sondere dazu vorgesehen sein, ein von einem Geschwindigkeitssignal abwei chendes Bewegungssignal zu erfassen. Ferner könnte ein Bewegungssensor grundsätzlich auch im Bereich einer Lenkwelle, vorteilhaft oberhalb einer Lenk- zwischenwelle, angeordnet sein. Zudem ist denkbar, einen Bewegungssensor im Bereich einer Peripheriebaugruppe einer Lenkhandhabe anzuordnen, insbeson dere im Fall, dass die Lenkhandhabe von einem Lenkrad verschieden ausgebil det ist. In addition, the steering system 10 comprises at least one movement sensor 32. The movement sensor 32 is different from the steering sensor 34 and the operating sensor 36. The motion sensor 32 is designed as a speed sensor. The motion sensor 32 is designed as a steering wheel sensor. The motion sensor 32 has a detection range that is expanded in comparison to the steering sensor 34. In the present case, the motion sensor 32 is designed to detect a torque of less than -10 Nm and / or greater than +10 Nm. The motion sensor 32 is also net angeord in the area of the steering handle 24. The movement sensor 32 is provided to a with the movement of the Steering handle 24 correlated movement signal, in the present case in particular a speed signal to detect. Alternatively, however, a motion sensor could also be designed as a sensor that deviates from a speed sensor, such as a position sensor, a distance sensor, an acceleration sensor and / or a structure-borne noise sensor, and in particular be provided to detect a motion signal deviating from a speed signal . Furthermore, a motion sensor could in principle also be arranged in the area of a steering shaft, advantageously above an intermediate steering shaft. It is also conceivable to arrange a movement sensor in the area of a peripheral assembly of a steering handle, in particular in the event that the steering handle is designed differently from a steering wheel.
Des Weiteren weist das Fahrzeug 12 ein Steuergerät 18 auf. Das Steuergerät 18 ist beispielhaft als Lenkungssteuergerät ausgebildet und folglich Teil des Lenk systems 10. Das Steuergerät 18 weist eine elektrische Verbindung mit dem Lenkaktuator 16 auf. Zudem weist das Steuergerät 18 eine elektrische Verbin dung mit dem Bewegungssensor 32, dem Lenksensor 34 und dem Betriebs sensor 36 auf. Das Steuergerät 18 ist dazu vorgesehen, das Bewegungssignal von dem Bewegungssensor 32, das Drehstabsignal von dem Lenksensor 34 und die Betriebsgröße von dem Betriebssensor 36 zu empfangen. Zudem ist das Steuergerät 18 zu einer Ansteuerung des Lenkaktuators 16 vorgesehen. The vehicle 12 also has a control device 18. The control device 18 is designed, for example, as a steering control device and is consequently part of the steering system 10. The control device 18 has an electrical connection to the steering actuator 16. In addition, the control device 18 has an electrical connection with the motion sensor 32, the steering sensor 34 and the operating sensor 36. The control device 18 is provided to receive the movement signal from the movement sensor 32, the torsion bar signal from the steering sensor 34 and the operating variable from the operating sensor 36. In addition, the control device 18 is provided to control the steering actuator 16.
Dazu umfasst das Steuergerät 18 eine Recheneinheit 20. Die Recheneinheit 20 umfasst zumindest einen Prozessor, beispielsweise in Form eines Mikroprozes sors, und zumindest einen Betriebsspeicher. Zudem umfasst die Recheneinheit 20 zumindest ein im Betriebsspeicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumin dest einer Überwachungsroutine 38, zumindest einer Berechnungsroutine, im vorliegenden Fall insbesondere einer Schädigungsberechnungsroutine 40, 44, und zumindest einer Auswerteroutine 50. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, ein Steuergerät getrennt von einem Lenksystem auszubilden. In diesem Fall könnte ein Fahrzeug beispielsweise ein einzelnes zentrales Steuergerät mit einer zentra len Recheneinheit aufweisen. Um nun eine Analyse einer Beanspruchung und/oder eines Zustands des Lenk systems 10 bzw. zumindest eines Lenkungsbauteils 14 des Lenksystems 10 zu verbessern, wird im vorliegenden Fall ein Verfahren zur Überwachung des Lenk systems 10 vorgeschlagen. Im vorliegenden Fall entspricht das Lenkungsbauteil 14 dabei beispielhaft der Lenkwelle 28 oder zumindest einem Teil der Lenkwelle 28. Alternativ oder zusätzlich könnte ein zu überwachendes Lenkungsbauteil je doch auch ein Lenkgetriebe, ein Lenkaktuator und/oder ein Kopplungsgetriebe zur Kopplung des Lenkaktuators mit dem Lenkgetriebe oder ein Teil des Lenkge triebes, des Lenkaktuators und/oder des Kopplungsgetriebes sein. Darüber hin aus könnte zusätzlich auch eine Beanspruchung und/oder ein Zustand von Bau teilen überwacht werden, welche mit dem Lenksystem in Wirkverbindung stehen, wie beispielsweise der Spurstangen und/oder ein Fahrwerk. For this purpose, the control device 18 comprises a computing unit 20. The computing unit 20 comprises at least one processor, for example in the form of a microprocessor, and at least one operating memory. In addition, the computing unit 20 includes at least one operating program stored in the operating memory with at least one monitoring routine 38, at least one calculation routine, in the present case in particular a damage calculation routine 40, 44, and at least one evaluation routine 50. In principle, however, it is also conceivable to separate a control unit from a steering system to train. In this case, a vehicle could, for example, have a single central control unit with a central processing unit. In order to improve an analysis of a stress and / or a state of the steering system 10 or at least one steering component 14 of the steering system 10, a method for monitoring the steering system 10 is proposed in the present case. In the present case, the steering component 14 corresponds, for example, to the steering shaft 28 or at least a part of the steering shaft 28. Alternatively or additionally, a steering component to be monitored could also be a steering gear, a steering actuator and / or a coupling gear for coupling the steering actuator to the steering gear or a Be part of the Lenkge gearbox, the steering actuator and / or the coupling gear. In addition, a stress and / or a condition of components could also be monitored, which are in operative connection with the steering system, such as the tie rods and / or a chassis.
Ferner ist insbesondere die Recheneinheit 20 dazu vorgesehen, das Verfahren auszuführen und weist dazu insbesondere ein Computerprogramm mit entspre chenden Programmcodemitteln auf. Furthermore, the computing unit 20 is provided in particular to carry out the method and for this purpose has, in particular, a computer program with corresponding program code means.
Im vorliegenden Fall wird eine Belastungskenngröße des zu überwachenden Lenkungsbauteils 14 ermittelt und zur Bestimmung einer, insbesondere mechani schen, Beanspruchung und/oder eines Zustands des Lenkungsbauteils 14 aus gewertet. Im vorliegenden Fall wird die Belastungskenngröße dabei während ei nes gesamten Überwachungszeitintervalls, vorteilhaft während einer gesamten Betriebsdauer und/oder Lebensdauer des Lenksystems 10 und/oder des Fahr zeugs 12, überwacht und eine zeitliche Veränderung der Belastungskenngröße zur Bestimmung der Beanspruchung und/oder des Zustands des Lenkungsbau teils 14 ausgewertet. In the present case, a load parameter of the steering component 14 to be monitored is determined and evaluated to determine a, in particular mechanical, stress and / or a state of the steering component 14. In the present case, the load parameter is monitored during an entire monitoring time interval, advantageously during an entire operating period and / or service life of the steering system 10 and / or the vehicle 12, and a change in the load parameter over time is used to determine the load and / or the state of the Steering construction partly evaluated 14.
Die Belastungskenngröße umfasst zumindest eine durch eine externe Kraftein wirkung bewirkte und insbesondere von einer Umgebung auf das Lenkungsbau teil 14 einwirkende externe Belastung des Lenkungsbauteils 14. Die externe Krafteinwirkung, welche insbesondere zu der Belastung des Lenkungsbauteils 14 führt, kann dabei beispielsweise durch eine Fahrbahnunebenheit, durch ein Schlagloch, durch ein Anstoßen an ein Hindernis, durch ein Lenken gegen ein Hindernis, durch eine Überfahrt eines Hindernisses und/oder durch andere derar- tige Sonderereignisse bewirkt sein. Die durch die externe Krafteinwirkung be wirkte Belastung setzt sich dabei zumindest im Wesentlichen aus zwei Haupt komponenten zusammen, nämlich den Belastungen in der Lenkwelle 28 und/o der im Sensorstrang sowie den Belastungen im Lenkgetriebe 26 und/oder im Servostrang. The load parameter includes at least one external load on the steering component 14 caused by an external force and in particular from an environment on the steering component 14 a pothole, by bumping into an obstacle, by steering against an obstacle, by driving over an obstacle and / or by other such cause special events. The load caused by the external force is at least essentially composed of two main components, namely the loads in the steering shaft 28 and / or in the sensor line and the loads in the steering gear 26 and / or in the servo line.
Zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung, insbe sondere in der Lenkwelle 28 und/oder im Sensorstrang, wird im vorliegenden Fall zumindest eine durch die externe Krafteinwirkung bewirkte und mittels des Bewe gungssensors 32 erfasste Bewegung der Lenkhandhabe 24 überwacht und aus gewertet. Hierzu wird mittels des Bewegungssensors 32 ein mit einer Bewe gungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe 24 korreliertes und von einem Be schleunigungssignal verschiedenes Bewegungssignal erfasst, aus welchem an schließend ein mit der Bewegung der Lenkhandhabe 24 korreliertes Beschleuni gungssignal berechnet wird. Die Berechnung des Beschleunigungssignals erfolgt dabei mittels einer Gradientenbildung und insbesondere unter Verwendung eines Differenzenquotienten. Alternativ könnte jedoch auch eine andere Art der Diffe renzialrechnung verwendet werden oder direkt ein mit einer Bewegung einer Lenkhandhabe korreliertes Beschleunigungssignal erfasst werden. Zudem wird bei der Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung eine Trägheit der Lenkhandhabe 24 berücksichtigt. Für die externe Belastung, insbesondere in der Lenkwelle 28 und/oder im Sensorstrang, gilt in diesem Fall:
Figure imgf000016_0001
To determine the load caused by the external force, in particular in the steering shaft 28 and / or in the sensor strand, in the present case at least one movement of the steering handle 24 caused by the external force and detected by means of the movement sensor 32 is monitored and evaluated. For this purpose, a movement signal correlated with a movement speed of the steering handle 24 and different from an acceleration signal is detected by means of the movement sensor 32, from which an acceleration signal correlated with the movement of the steering handle 24 is calculated. The acceleration signal is calculated by means of a gradient formation and, in particular, using a difference quotient. Alternatively, however, another type of differential calculation could also be used or an acceleration signal correlated with a movement of a steering handle could be recorded directly. In addition, an inertia of the steering handle 24 is taken into account when determining the load caused by the external force. For the external load, in particular in the steering shaft 28 and / or in the sensor line, the following applies in this case:
Figure imgf000016_0001
Dabei beschreibt die Trägheit der Lenkhandhabe 24 und ä1 die Beschleuni gung der Lenkhandhabe 24, insbesondere in Form einer Winkelbeschleunigung. Das Drehstabsignal des Lenksensors 34 wird zur Ermittlung der durch die ex terne Krafteinwirkung bewirkten Belastung nicht berücksichtigt, da die sich erge benden Drehmomente deutlich größer sind, als ein mittels des Lenksensors 34 ermittelbares Drehmoment. The inertia of the steering handle 24 and 1 describes the acceleration of the steering handle 24, in particular in the form of an angular acceleration. The torsion bar signal of the steering sensor 34 is not taken into account for determining the load caused by the external force, since the resulting torques are significantly greater than a torque that can be determined by means of the steering sensor 34.
Zusätzlich kann zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung, insbesondere im Lenkgetriebe 26 und/oder im Servostrang, eine durch die externe Krafteinwirkung bewirkte und mittels des Betriebssensors 36 erfasste Betriebsgröße in Form einer Beschleunigung des Lenkaktuators 16 überwacht und ausgewertet werden, wobei ebenfalls eine Trägheit des Lenkaktu ators 16 berücksichtigt werden kann. Für die externe Belastung, insbesondere im Lenkgetriebe 26 und/oder im Servostrang, gilt in diesem Fall: In addition, to determine the load caused by the external force action, in particular in the steering gear 26 and / or in the servo line, a load caused by the external force action and by means of the operating sensor 36 detected operating variable in the form of an acceleration of the steering actuator 16 can be monitored and evaluated, with inertia of the steering actuator 16 also being able to be taken into account. For the external load, in particular in the steering gear 26 and / or in the servo line, the following applies in this case:
J2 ' 2 'i ext,2 (2) ext J2 ' 2 ' i ext, 2 (2) ext
Dabei beschreibt J2 die Trägheit des Lenkaktuators 16, ä2 die Beschleunigung, insbesondere Rotorbeschleunigung, des Lenkaktuators 16, i eine Getriebeüber setzung eines Kopplungsgetriebes zur Kopplung des Lenkaktuators 16 an das Lenkgetriebe 26 und hbcί einen Wirkungsgrad der externen Belastung. J 2 describes the inertia of the steering actuator 16, ä 2 the acceleration, in particular rotor acceleration, of the steering actuator 16, i a gear ratio of a coupling gear for coupling the steering actuator 16 to the steering gear 26 and h bcί an efficiency of the external load.
Um die Bestimmung der Beanspruchung und/oder des Zustands des Lenkungs bauteils 14 zu verbessern, kann die Betriebsgröße des Lenkaktuators 16 mit der Bewegung der Lenkhandhabe 24 verknüpft und/oder mit der Bewegung der Lenkhandhabe 24 zu einem gemeinsamen Auswertedatensatz zusammengefasst wird. In order to improve the determination of the stress and / or the condition of the steering component 14, the operating variable of the steering actuator 16 can be linked to the movement of the steering handle 24 and / or combined with the movement of the steering handle 24 to form a common evaluation data set.
Für die gesamte, externe Belastung ergibt sich dann:
Figure imgf000017_0001
The following then results for the entire external load:
Figure imgf000017_0001
Grundsätzlich könnte auf eine Überwachung eines Lenkaktuators und folglich eine Ermittlung einer Belastung in einem Lenkgetriebe bzw. in einem Servostrang jedoch im vorliegenden Fall auch verzichtet werden. In principle, however, monitoring of a steering actuator and consequently determination of a load in a steering gear or in a servo line could also be dispensed with in the present case.
Um ferner eine allumfassende Beanspruchungsanalyse des Lenkungsbauteils 14 und/oder des Lenksystems 10 zu erreichen, umfasst die Belastungskenngröße ferner eine, insbesondere bei einem Betrieb des Lenksystems 10 erzeugte und auf das Lenkungsbauteil 14 wirkende, interne und/oder systemspezifische Belas tung des Lenkungsbauteils 14. Die interne und/oder systemspezifische Belastung ist dabei durch einen normalen Betrieb des Lenksystems 10 bewirkt. Zur Ermitt lung der internen und/oder systemspezifischen Belastung kann beispielsweise ein Antriebsmoment und/oder eine Antriebskraft des Lenkaktuators 16 überwacht und ausgewertet werden. Für die interne und/oder systemspezifische Belastung gilt in diesem Fall: int Mei ' Ϊ ' Tjin£ (4) Furthermore, in order to achieve an all-encompassing stress analysis of the steering component 14 and / or the steering system 10, the load parameter also includes an internal and / or system-specific load on the steering component 14, particularly generated during operation of the steering system 10 and acting on the steering component 14 internal and / or system-specific loading is caused by normal operation of the steering system 10. To determine the internal and / or system-specific load, a drive torque and / or a drive force of the steering actuator 16 can be monitored, for example and evaluated. For the internal and / or system-specific load, the following applies in this case: int M ei ' Ϊ' Tji n £ (4)
Dabei beschreibt Mei das Antriebsmoment und/oder die Antriebskraft des Lenkaktuators 16, t die Getriebeübersetzung des Kopplungsgetriebes und
Figure imgf000018_0001
einen Wirkungsgrad der internen und/oder systemspezifischen Belastung. M ei describes the drive torque and / or the drive force of the steering actuator 16, t the gear ratio of the coupling gear and
Figure imgf000018_0001
an efficiency of the internal and / or system-specific load.
Die Belastungskenngröße bzw. die Gesamtbelastung des Lenkungsbauteils 14 setzt sich dann aus der externen Belastung sowie der internen und/oder system spezifischen Belastung des Lenkungsbauteils 14 zusammen, wobei eine Situa tion, in welcher die externe Belastung größer als die interne und/oder systemspe zifische Belastung ist, auf ein externes Sonderereignis, beispielsweise in Form eines Schlaglochs, eines Anstoßens an ein Hindernis, etc., hindeutet. Grundsätz lich ist jedoch auch denkbar, auf eine Erfassung und/oder Auswertung einer inter nen und/oder systemspezifischen Belastung eines Lenkungsbauteils zu verzich ten und derartige interne und/oder systemspezifische Belastungen beispielsweise mittels vorab applizierter Kennlinien abzubilden. The load parameter or the total load on the steering component 14 is then composed of the external load and the internal and / or system-specific load on the steering component 14, with a situation in which the external load is greater than the internal and / or system-specific load indicates an external special event, for example in the form of a pothole, bumping into an obstacle, etc. In principle, however, it is also conceivable to dispense with a detection and / or evaluation of an internal and / or system-specific load on a steering component and to map such internal and / or system-specific loads, for example by means of previously applied characteristic curves.
Zur Auswertung der Belastungskenngröße könnte die Belastungskenngröße mit geschrieben, gespeichert und/oder klassifiziert werden oder gegen einen Maxi malwert abgeglichen werden. Vorteilhaft kann zur Auswertung der Belastungs kenngröße auch ein spezieller Schädigungsberechnungsalgorithmus, insbeson dere ein Rainflow-Zählverfahren, beispielsweise in Kombination mit einem Wöh- ler-Diagramm, einem Haigh-Diagramm und/oder der Miner-Regel, verwendet werden, wodurch insbesondere eine vorteilhaft einfache Ermittlung einer verblei benden Betriebsdauer des Lenkungsbauteils 14 erreicht werden kann. Derartige Schädigungsberechnungsalgorithmen sind an sich bekannt und werden daher im Folgenden nicht näher erläutert. To evaluate the load parameter, the load parameter could also be written, stored and / or classified or compared against a maximum value. A special damage calculation algorithm, in particular a rainflow counting method, for example in combination with a Wöh- ler diagram, a Haigh diagram and / or the Miner rule, can advantageously be used to evaluate the load parameter, which in particular makes an advantageously simple one Determination of a remaining service life of the steering component 14 can be achieved. Such damage calculation algorithms are known per se and are therefore not explained in more detail below.
Wird bei der Auswertung der Belastungskenngröße eine Schädigung des Len kungsbauteils 14 und/oder eine drohende Schädigung des Lenkungsbauteils 14 erkannt, so können vorteilhaft als Reaktion darauf unterschiedliche Maßnahmen getroffen werden, wie beispielsweise eine Komplettabschaltung des Lenksystems 10, eine Degradierung des Lenksystems 10, ein Wechsel in einen bestimmten Fahrmodus, eine Änderung einer Ansteuerung des Lenkaktuators 16 und/oder le diglich ein Erzeugen einer Hinweismeldung und/oder einer Warnmeldung. If damage to the steering component 14 and / or impending damage to the steering component 14 is identified during the evaluation of the load parameter, different measures can advantageously be taken as a reaction, such as a complete shutdown of the steering system 10, a degradation of the steering system 10, a change to a specific driving mode, a change in the control of the steering actuator 16 and / or just generating a notification message and / or a warning message.
Ferner kann die Belastungskenngröße mit einer, insbesondere tatsächlichen und beispielsweise vorab ermittelten, Belastbarkeit, insbesondere des Lenkungsbau teils 14, des Lenksystems 10 und/oder von Bauteilen, welche mit dem Lenksys tem 10 in Wirkverbindung stehen, verrechnet werden, wodurch vorteilhaft direkt eine Aussage über eine Restlebensdauer der Einzelkomponenten und/oder des Gesamtsystems möglich ist. Die Restlebensdauer könnte anschließend beispiels weise über eine Kommunikationsschnittstelle des Fahrzeugs 12 und/oder des Lenksystems 10 oder über einen Bordcomputer des Fahrzeugs 12 ausgelesen werden. Furthermore, the load parameter can be offset against an, in particular actual and, for example, previously determined, load capacity, in particular of the steering component 14, of the steering system 10 and / or of components that are operatively connected to the steering system 10, which advantageously provides a direct statement about a remaining service life of the individual components and / or the entire system is possible. The remaining service life could then be read out, for example, via a communication interface of the vehicle 12 and / or the steering system 10 or via an on-board computer of the vehicle 12.
Darüber hinaus kann die Belastungskenngröße auch zur Ermittlung einer Zahn stangenkraft verwendet werden, wodurch eine Funktionalität des Lenksystems 10 weiter erhöht werden kann. In addition, the load parameter can also be used to determine a rack force, as a result of which the functionality of the steering system 10 can be further increased.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Signalflussdiagramms zur Überwachung des Lenksystems 10 und insbesondere zur Auswertung der Belas tungskenngröße. FIG. 2 shows a schematic representation of a signal flow diagram for monitoring the steering system 10 and in particular for evaluating the load parameter.
Die Recheneinheit 20 ist dazu vorgesehen, mittels der Überwachungsroutine 38 die Belastungskenngröße zu überwachen, zu analysieren und zu klassifizieren. Insbesondere können der Überwachungsroutine 38 dabei auch weitere Einfluss größen, wie beispielsweise eine aktuelle Temperatur, zugeführt werden, sodass diese bei der Auswertung der Belastungskenngröße berücksichtigt werden kön nen. Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 20 dazu vorgesehen, mittels der Überwachungsroutine 38 und insbesondere dem Rainflow-Zählverfahren eine do minierende Belastung zu bestimmen. Dabei ist die Recheneinheit 20 insbeson dere dazu vorgesehen zu bestimmen, ob die externe Belastung oder die interne und/oder systemspezifische Belastung einer dominierenden Belastung entspricht. The computing unit 20 is provided to monitor, analyze and classify the load parameter by means of the monitoring routine 38. In particular, the monitoring routine 38 can also be supplied with further influencing variables, such as a current temperature, for example, so that these can be taken into account when evaluating the load parameter. In the present case, the computing unit 20 is provided to determine a dominating load by means of the monitoring routine 38 and in particular the rainflow counting method. The computing unit 20 is provided in particular to determine whether the external load or the internal and / or system-specific load corresponds to a dominant load.
Entspricht die externe Belastung einer dominierenden Belastung, so ist die Re cheneinheit 20 dazu vorgesehen, die Belastungskenngröße mittels der ersten Schädigungsberechnungsroutine 40, beispielsweise unter Verwendung eines Wöhler-Diagramms, weiterzuverarbeiten und anschließend mittels einer ersten Bestimmungsroutine 42 einen durch die externe Krafteinwirkung bewirkten exter nen Schädigungsgrad des Lenkungsbauteils 14 zu bestimmen. If the external load corresponds to a dominant load, the computing unit 20 is provided to calculate the load parameter by means of the first Damage calculation routine 40, for example using a Wöhler diagram, to be processed further and then, by means of a first determination routine 42, to determine an external degree of damage to steering component 14 caused by the external action of force.
Entspricht hingegen die interne und/oder systemspezifische Belastung einer do minierenden Belastung, so ist die Recheneinheit 20 dazu vorgesehen, die Belas tungskenngröße mittels der von der ersten Schädigungsberechnungsroutine 40 abweichenden zweiten Schädigungsberechnungsroutine 44, beispielsweise unter Verwendung eines weiteren Wöhler-Diagramms, weiterzuverarbeiten und an schließend mittels einer zweiten Bestimmungsroutine 46 einen durch einen nor malen Betrieb des Lenksystems 10 bewirkten internen Schädigungsgrad des Lenkungsbauteils 14 zu bestimmen. Die Schädigungsberechnungsroutinen 40,If, on the other hand, the internal and / or system-specific load corresponds to a dominant load, the arithmetic unit 20 is provided to further process the load parameter by means of the second damage calculation routine 44 which differs from the first damage calculation routine 40, for example using a further Wöhler diagram, and then to process it using a second determination routine 46 to determine an internal degree of damage to the steering component 14 caused by normal operation of the steering system 10. The damage calculation routines 40,
44 können sich im vorliegenden Fall beispielsweise anhand der verwendeten Wöhler-Diagramme unterscheiden. Grundsätzlich könnte auf die Ermittlung der internen und/oder systemspezifischen Belastung jedoch auch vollständig verzich tet werden. 44 can differ in the present case, for example, on the basis of the Wöhler diagrams used. In principle, however, the determination of the internal and / or system-specific exposure could also be completely dispensed with.
Anschließend ist die Recheneinheit 20 dazu vorgesehen, mittels einer Summati onsroutine 48 den externen Schädigungsgrad und den internen Schädigungs grad zur Bestimmung der Beanspruchung und/oder des Zustands des Lenkungs bauteils 14 zu einem Gesamtschädigungsgrad des Lenkungsbauteils 14 zusam menzufassen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, den externen Schädi gungsgrad und/oder den internen Schädigungsgrad mit einem Gewichtungsfaktor zu multiplizieren und hierdurch den externen Schädigungsgrad und den internen Schädigungsgrad unterschiedlich zu gewichten. Subsequently, the computing unit 20 is provided to use a summation onsroutine 48 to summarize the external degree of damage and the internal degree of damage to determine the stress and / or the condition of the steering component 14 to a total degree of damage to the steering component 14. In particular, provision can be made here to multiply the external degree of damage and / or the internal degree of damage by a weighting factor and thereby weight the external degree of damage and the internal degree of damage differently.
Daraufhin ist die Recheneinheit 20 dazu vorgesehen, mittels der Auswerteroutine 50 den Gesamtschädigungsgrad des Lenkungsbauteils 14 auszuwerten, bei spielsweise mittels eines Abgleichs mit einem Grenzwert, und bei Überschreiten des Grenzwerts eine entsprechende Reaktion einzuleiten, wie beispielsweise das Erzeugen einer Hinweismeldung. Durch diese Ausgestaltung können sowohl Schädigungsmechanismen von inter nen und/oder systemspezifischen Belastungen als auch Schädigungsmechanis men von externen Belastungen, welche sich signifikant von Schädigungsmecha nismen von internen und/oder systemspezifischen Belastungen unterscheiden können, sicher erfasst und berücksichtigt werden. The computing unit 20 is then provided to evaluate the overall degree of damage to the steering component 14 by means of the evaluation routine 50, for example by means of a comparison with a limit value, and to initiate a corresponding reaction when the limit value is exceeded, such as generating a warning message. This configuration allows both damage mechanisms from internal and / or system-specific loads and damage mechanisms from external loads, which can differ significantly from damage mechanisms from internal and / or system-specific loads, to be reliably recorded and taken into account.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Überwachung eines Lenksystems (10), insbesondere wäh rend eines Betriebs in einem Fahrzeug (12), bei welchem eine Belastungs kenngröße wenigstens eines Lenkungsbauteils (14) des Lenksystems (10) ermittelt und zur Bestimmung einer Beanspruchung und/oder eines Zu stands des Lenkungsbauteils (14) ausgewertet wird, und wobei die Belas tungskenngröße wenigstens eine durch eine externe Krafteinwirkung be wirkte Belastung des Lenkungsbauteils (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung be wirkten Belastung zumindest eine Bewegung einer Lenkhandhabe (24) des Lenksystems (10) überwacht wird. 1. A method for monitoring a steering system (10), in particular during operation in a vehicle (12), in which a load characteristic of at least one steering component (14) of the steering system (10) is determined and for determining a load and / or a too the state of the steering component (14) is evaluated, and the load parameter comprises at least one load on the steering component (14) caused by an external force, characterized in that at least one movement of a steering handle ( 24) of the steering system (10) is monitored.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwa chung der Bewegung der Lenkhandhabe (24) wenigstens ein Bewegungs sensor (32) verwendet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that at least one movement sensor (32) is used to monitor the movement of the steering handle (24).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewe gungssensor (32) von einem Lenksensor (34) zur Erfassung eines Drehsta bsignals verschieden ist und einen im Vergleich zu dem Lenksensor (34) erweiterten Erfassungsbereich aufweist. 3. The method according to claim 2, characterized in that the movement sensor (32) of a steering sensor (34) for detecting a Drehsta bsignals is different and compared to the steering sensor (34) has a wider detection range.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungssensor (32) im Bereich der Lenkhandhabe (24) oder im Bereich einer Peripheriebaugruppe der Lenkhandhabe (24), insbesondere mit einer dominierenden Trägheit, angeordnet ist. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the motion sensor (32) is arranged in the area of the steering handle (24) or in the area of a peripheral assembly of the steering handle (24), in particular with a dominant inertia.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung der Bewegung der Lenkhandhabe (24) mittels des Bewegungssensors (32) ein mit einer Auslenkung der Lenkhandhabe (24) und/oder einer Bewegungsgeschwindigkeit der Lenkhandhabe (24) korre liertes und von einem Beschleunigungssignal verschiedenes Bewegungs signal erfasst wird und zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung aus dem Bewegungssignal ein Beschleunigungssignal berechnet wird. 5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that for monitoring the movement of the steering handle (24) by means of the movement sensor (32) with a deflection of the steering handle (24) and / or a movement speed of the steering handle (24) correct lated and different movement signal from an acceleration signal is detected and an acceleration signal is calculated from the movement signal to determine the load caused by the external force.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung bewirkten Belastung zumindest eine Trägheit der Lenkhandhabe (24) und/oder einer Peripheriebaugruppe der Lenkhandhabe (24), insbesondere mit einer dominierenden Trägheit, berücksichtigt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one inertia of the steering handle (24) and / or a peripheral assembly of the steering handle (24), in particular with a dominant inertia, is taken into account when determining the load caused by the external force .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der durch die externe Krafteinwirkung be wirkten Belastung zumindest eine Betriebsgröße eines elektrischen Lenkaktuators (16) des Lenksystems (10) überwacht und mit der Bewe gung der Lenkhandhabe (24) verknüpft wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one operating variable of an electric steering actuator (16) of the steering system (10) is monitored and linked to the movement of the steering handle (24) to determine the load caused by the external force .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungskenngröße zumindest eine, insbesondere bei einem Betrieb des Lenksystems (10) erzeugte und auf das Lenkungs bauteil (14) wirkende, systemspezifische Belastung des Lenkungsbauteils (14) umfasst. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the load parameter comprises at least one, in particular during operation of the steering system (10) generated and acting on the steering component (14), system-specific load on the steering component (14).
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungskenngröße zur Ermittlung einer Zahnstan genkraft verwendet wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the load parameter is used to determine a tooth rack counter force.
10. Steuergerät (18) mit einer Recheneinheit (20) zur Durchführung eines Ver fahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 10. Control device (18) with a computing unit (20) for performing a method according to one of the preceding claims.
11. Fahrzeug (12) mit zumindest einem Lenksystem (10), welches wenigstens ein Lenkungsbauteil (14) umfasst, und mit einem Steuergerät (18) nach An spruch 10. 11. The vehicle (12) with at least one steering system (10), which comprises at least one steering component (14), and with a control unit (18) according to claim 10.
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