DE102006025790A1 - Motor vehicle`s steering system e.g. electrical servo steering system, operating method, involves adjusting auxiliary angle based on momentary fitness condition of electrical system of motor vehicle - Google Patents

Motor vehicle`s steering system e.g. electrical servo steering system, operating method, involves adjusting auxiliary angle based on momentary fitness condition of electrical system of motor vehicle Download PDF

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Abstract

The method involves measuring a desired wheel guidance angle for a steering wheel (2) of a motor vehicle. An auxiliary angle is generated for realization of a variable transmission ratio between a steering wheel angle and the wheel guidance angle. The auxiliary angle is adjusted based on a momentary fitness condition of an electrical system of the motor vehicle such that a variable transmission ratio of the auxiliary angle is less directly stopped. The transmission ratio is variable directly with respect to mechanical basic transmission of a servo steering system (1). An independent claim is also included for a computer program with program code for operating a servo steering system of a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein derartiges Verfahren durchzuführen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.The The invention relates to a method for operating a power steering system of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a computer program and a computer program product with program code means to to carry out such method. Of Furthermore, the invention relates to a power steering system of a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Ein Lenksystem mit Überlagerungsmitteln ist aus der DE 197 51 125 A1 bekannt. Dort wird die Bewegung (Zusatzwinkel bzw. Motorwinkel) eines Stellantriebs, d. h. eines Elektromotors mittels eines Überlagerungsgetriebes (beispielsweise ein Planetengetriebe) mit dem Lenkradwinkel überlagert. Mit Hilfe der Überlagerungsmittel ist es möglich, einen von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel zur Erhöhung der Fahrstabilität bzw. des Komforts mit einem Zusatzwinkel zu überlagern, so dass sich fahrdynamikabhängig bzw. komfortabhängig ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und mittlerem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs einstellt. Dadurch ist es sicherheitstechnisch z. B. möglich, ein Kraftfahrzeug, welches auszubrechen droht, durch eine entsprechende Korrektur des Radlenkwinkels wieder in eine stabile Fahrsituation zurückzuführen. Die Überlagerungsmittel können andere Fahrdynamiksysteme (z. B. ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder ein Antiblockiersystem (ABS)) unterstützen. Komforttechnisch ist es auch möglich, einem Lenkradwinkel beispielsweise einen geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkel zu überlagern. Dadurch kann bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein relativ kleines Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, d. h. eine relativ kleine Drehung der Lenkhandhabe führt zu einem relativ großen Lenkwinkel der Räder (gegenüber der mechanischen Grundübersetzung direkteres Übersetzungsverhältnis). Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann dagegen ein relativ großes Übersetzungsverhältnis (gegenüber der mechanischen Grundübersetzung indirekteres Übersetzungsverhältnis) eingestellt werden, damit sich die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöht. Auch das erfindungsgemäße elektrische Servolenksystem weist Überlagerungsmittel auf.A steering system with overlay means is from the DE 197 51 125 A1 known. There, the movement (additional angle or motor angle) of an actuator, ie an electric motor superimposed by means of a superposition gear (for example, a planetary gear) with the steering wheel angle. With the help of the superposition means, it is possible to superimpose a steering wheel angle predefined by the steering handle to increase driving stability or comfort with an additional angle so that a variable transmission ratio between steering wheel angle and mean wheel steering angle of the steerable wheels of the motor vehicle is adjusted depending on driving dynamics or comfort. As a result, it is safety z. B. possible, a motor vehicle, which threatens to break out, due to a corresponding correction of the Radlenkwinkels back into a stable driving situation. The overlay means may support other vehicle dynamics systems (eg, an electronic stability program (ESP) or an anti-lock braking system (ABS)). In terms of comfort, it is also possible to superimpose a speed-dependent additional angle on a steering wheel angle, for example. As a result, a relatively small gear ratio can be set at low vehicle speeds, ie, a relatively small rotation of the steering handle leads to a relatively large steering angle of the wheels (compared to the mechanical basic ratio direct ratio). At high vehicle speeds, however, a relatively large gear ratio (compared to the mechanical basic ratio indirect ratio) can be adjusted so that the driving stability of the motor vehicle increases. The electric power steering system according to the invention also has superposition means.

Außerdem ist aus der DE 100 13 711 A1 ein Lenksystem bekannt, das unter anderem einen Servoantrieb zur Momentenunterstützung (Servolenkung) aufweist. Der Grad der Momentenunterstützung ist bei dem beschriebenen Lenksystem abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Während bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit die Momentenunterstützung größer ist (z. B. um beim Rangieren des Fahrzeugs das Lenkrad ohne großen Kraftaufwand betätigen zu können), wird die Momentenunterstützung bei höheren Geschwindigkeiten (z. B. um die Fahrstabilität bei einer Autobahnfahrt zu erhöhen) gesenkt. Der Servoantrieb kann hydraulisch oder – wie bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Servolenksystem – elektrisch arbeiten.Moreover, from the DE 100 13 711 A1 a steering system known, inter alia, has a servo drive for torque assistance (power steering). The degree of torque assistance is dependent on the vehicle speed in the described steering system. While the torque assist is greater at slower vehicle speeds (eg, to operate the steering wheel with little effort when maneuvering the vehicle), torque assist is reduced at higher speeds (eg, to increase driving stability on a highway ride). The servo drive can operate hydraulically or - as in the electric power steering system according to the invention - electrically.

Das in der DE 100 13 711 A1 beschriebene Lenksystem weist neben dem Servoantrieb auch Überlagerungsmittel auf, welche einen Zusatzwinkel erzeugen und den von der Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkradwinkel mit diesem Zusatzwinkel überlagern.That in the DE 100 13 711 A1 described steering system has in addition to the servo drive and superimposition means which generate an additional angle and superimpose the steering handle angle predetermined by the steering handle with this additional angle.

In Kraftfahrzeugen werden zumeist elektrische Servolenksysteme bzw. elektromechanische Servosteller (electronic power steering, EPS) eingesetzt. Wünschenswert bzw. bekannt ist jedoch auch die vorstehend bereits angesprochene Kombination eines elektrischen Servolenksystems mit einer Überlagerungslenkung bzw. einem Überlagerungswinkelsteller (active steering, AS), um sowohl ein variables Unterstützungsmoment als auch ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkradwinkel und mittlerem Radlenkwinkel der lenkbaren Räder der Kraftfahrzeuge funktional realisieren zu können.In Motor vehicles are usually electric power steering systems or electromechanical servo-controller (electronic power steering, EPS) used. Desirable However, it is also known or already mentioned above Combination of an electric power steering system with a superposition steering or an overlay angle adjuster (active steering, AS) to both a variable assist torque as well as a variable gear ratio between Steering wheel angle and middle wheel steering angle of the steerable wheels To realize motor vehicles functionally.

Das Übersetzungsverhältnis wird vorliegend als Quotient zwischen Lenkradwinkeländerung und entsprechender Änderung des mittleren Radlenkwinkels der lenkbaren Räder definiert. Ein durch das Lenkgetriebe vorgegebenes mechanisches Grundverhältnis kann beispielsweise bei 18:1 liegen, d. h. ein Grad Winkeländerung am lenkbaren Rad erfordern 18 Grad Winkeländerung am Lenkrad. Ein kleineres bzw. direkteres Übersetzungsverhältnis (beispielsweise 10:1) bewirkt, dass am Lenkrad weniger gedreht werden muss, die lenkbaren Räder jedoch weiter einschlagen. Dies ist bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten, im Stadtverkehr oder auf kurvenreichem Terrain vorteilhaft. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, etwa bei der Autobahnfahrt, ist ein größeres bzw. indirekteres Übersetzungsverhältnis (beispielsweise 25:1) von Vorteil.The gear ratio is present as quotient between steering wheel angle change and corresponding change the mean wheel steering angle of the steerable wheels defined. A through the steering gear given basic mechanical relationship, for example, at 18: 1, d. H. require a degree of angle change on the steerable wheel 18 degrees angle change at the steering wheel. A smaller or more direct gear ratio (for example 10: 1) causes the steering wheel to turn less steerable wheels but continue to hit. This is at low vehicle speeds, advantageous in city traffic or on winding terrain. at higher Vehicle speeds, such as when driving on the highway, is a larger or Indirect gear ratio (for example 25: 1) of advantage.

Wie vorstehend bereits ausgeführt, wird etwa bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten eine direktere Lenkübersetzung und ein geringes Lenkmoment vom Fahrer als komfortabel empfunden. Je geringer die Lenkübersetzung eingestellt wird, desto höher ist bei gleicher Lenkradbewegung die Zahnstangengeschwindigkeit. Zugleich sind bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Zahnstangenkräfte hoch. Beides zusammen führt zu einer erhöhten Leistungsanforderung an das Bordnetz gegenüber einem herkömmlichen Servolenksystem. Wird dabei die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes überschritten, steigt das Lenkmoment ungewollt an. Es kommt in nachteiliger Weise zu einer für den Fahrer unangenehmen Verhärtung der Lenkung. Dementsprechend führt eine Leistungsauslegung eines derartigen Überlagerungslenksystems zu einer Erhöhung der Anforderungen an die Energieversorgung. Bei einem hydraulischen Servolenksystem, muss der Ölstrom entsprechend dem Verhältnis der erreichbaren Lenkgeschwindigkeiten erhöht werden. Dadurch erhöht sich die erforderliche Pumpengröße bei gleichzeitig erhöhter Verlustleistung, was wiederum weitere Sondermaßnahmen (z. B. Ölkühler, Pumpen mit variablem Ölstrom, etc.) erforderlich macht, welche mit Mehrkosten verbunden sind. Bei einem elektrischen Servolenksystem, müssen sowohl der Elektromotor des Servoantriebs als auch die Endstufen des Steuergeräts entsprechend größer dimensioniert werden, was einerseits zu Mehrkosten führt, andererseits auch die Bauraumanforderungen erhöht. Gleichzeitig erhöht sich der Maximalstrom, welcher dem Bordnetz entnommen werden muss. Da dieser jedoch im Allgemeinen begrenzt ist, führt dies wiederum zu weiteren mit der Stabilisierung des Bordnetzes verbundenen Mehrkosten.As already stated above, a more direct steering ratio and a low steering torque is perceived by the driver as comfortable at low vehicle speeds. The lower the steering ratio is set, the higher is the rack speed with the same steering wheel movement. At the same time, the rack-and-pinion forces are high at low vehicle speeds. Both together leads to an increased power requirement on the electrical system compared to a conventional power steering system. If the performance of the electrical system is exceeded, the steering torque increases unintentionally. It comes disadvantageously to an unpleasant for the driver hardening of the steering. Accordingly A performance design of such a superposition steering system leads to an increase in the requirements of the power supply. In a hydraulic power steering system, the oil flow must be increased according to the ratio of the achievable steering speeds. This increases the required pump size and at the same time increases power loss, which in turn necessitates further special measures (eg oil coolers, pumps with variable oil flow, etc.), which are associated with additional costs. In an electric power steering system, both the electric motor of the servo drive and the output stages of the control unit must be sized accordingly larger, on the one hand leads to additional costs, on the other hand also increases the space requirements. At the same time, the maximum current which has to be taken from the electrical system increases. However, as this is generally limited, this in turn leads to additional costs associated with the stabilization of the electrical system.

Die DE 103 53 084 A1 betrifft ein hilfskraftunterstütztes Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Lenkgetriebe zur Umsetzung des vom Fahrer mit seiner Lenkhandhabe vorgegebenen Lenkwunsches in eine Verschiebebewegung von den lenkbaren Rädern zugeordneten Spurstangen, sowie mit einer Überlagerungseinheit, mit der dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel ein gleichgerichteter oder gegengerichteter Zusatzlenkwinkel hinzugefügt werden kann, so dass das Übersetzungsverhältnis zwischen der Lenkwinkelvorgabe des Fahrers und dem Hub des Spurstangen-Anlenkpunktes am Lenkgetriebe gegenüber einem durch das Lenkgetriebe vorgegebenen Übersetzungsverhältnis veränderbar ist. Mit Überschreiten eines Leistungs-Grenzwertes für das die Hilfskraftunterstützung bereit stellende System oder eines Grenzwertes für die Lenkwinkelvorgabe wird zumindest unter zeitlicher Betrachtungsweise das Übersetzungsverhältnis zwischen der Lenkwinkelvorgabe des Fahrers und dem Hub des Spurstangen-Anlenkpunktes am Lenkgetriebe gegenüber dem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis indirekter eingestellt. Diese Vorgehensweise bezieht sich jedoch lediglich auf einen Arbeitsbereich des Lenksystems bei welchem das Übersetzungsverhältnis gegenüber dem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis, d. h. der mechanischen Grundübersetzung, indirekter eingestellt ist, also bei einem größeren Übersetzungsverhältnis.The DE 103 53 084 A1 relates to a power assisted steering system of a motor vehicle, with a steering gear for implementing the driver's steering command predetermined steering in a sliding movement of the steerable wheels associated track rods, as well as with an overlay unit, with the driver's predetermined steering angle a rectified or opposite additional steering angle can be added , So that the transmission ratio between the steering angle specification of the driver and the hub of the tie rod articulation point on the steering gear relative to a predetermined by the steering gear ratio is changeable. If a power limit value for the auxiliary power assisting system or a limit value for the steering angle specification is exceeded, the transmission ratio between the driver's steering angle specification and the stroke of the tie rod connection point on the steering gear is adjusted more indirectly than the predetermined transmission ratio, at least from a temporal point of view. However, this approach only relates to a working range of the steering system in which the transmission ratio compared to the predetermined transmission ratio, ie the mechanical basic ratio, is set more indirect, ie at a larger transmission ratio.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technische AufgabeTechnical task

Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt und ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche einen Betrieb des Servolenksystems derart ermöglichen, dass unabhängig von den vorgegebenen Lenkbewegungen des Fahrers die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes bei einem gegenüber der mechanischen Grundübersetzung direkter eingestellten Übersetzungsverhältnis nicht überschritten wird.outgoing It is the object of the present invention to provide a Method for operating a power steering system of a motor vehicle, a computer program, a computer program product and a power steering system a motor vehicle of the type mentioned, which allow operation of the power steering system such that regardless of the given steering movements of the driver's performance of the electrical system at one opposite the basic mechanical translation direct set transmission ratio is not exceeded becomes.

Technische LösungTechnical solution

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Die Aufgabe wird bezüglich des Computerprogramms durch Anspruch 6, bezüglich des Computerprogrammprodukts durch Anspruch 7 und bezüglich des Servolenksystems durch Anspruch 8 gelöst.These The object is achieved by the solved in claim 1 features. The task is related to the The computer program of claim 6, relating to the computer program product by claim 7 and with respect of the power steering system solved by claim 8.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Lenksystem in vorteilhafter Weise derart geführt, dass unabhängig von der Lenkbewegung des Fahrers die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes auch bei einer direkteren Lenkübersetzung nicht überschritten wird. Dazu wird die Lenkübersetzung derart angepasst, dass die aufgenommene Leistung des Servolenksystems die Leistungsgrenze des Bordnetzes nicht überschreitet. Sonach sind die funktionalen Vorteile eines AS-Lenksystems auch in Verbindung mit einem Servoantrieb trotz begrenzter Bordnetzleistung darstellbar. In keiner Fahrsituation tritt eine ungewollte Verhärtung der Lenkung auf. Darüber hinaus kann der Servoantrieb in Kombination mit einem AS-Lenksystem im Wesentlichen unverändert bleiben. Durch eine geeignete Regelungsstrategie wird somit die Dimensionierung des Servolenksystems reduziert, wodurch eine Kostensenkung und eine Senkung des Bauraumbedarfs erzielt wird. Darüber hinaus wird auch der Einsatzbereich des Servolenksystems bei gegebenem elektrischen Bordnetz um höhere Fahrzeugklassen bzw. technische Anforderungen erweitert.By the measures according to the invention will guided the steering system in an advantageous manner so that regardless of the steering movement of the driver, the performance of the electrical system also at a more direct steering ratio not exceeded becomes. This is the steering ratio adjusted so that the absorbed power of the power steering system does not exceed the power limit of the electrical system. Sonach are the functional advantages of an AS steering system also in conjunction with a servo drive despite limited on-board power represented. In no driving situation occurs an unwanted hardening of the Steering on. About that In addition, the servo drive can be combined with an AS steering system remain essentially unchanged. By a suitable control strategy is thus the dimensioning the power steering system reduces, thereby reducing costs and a Reduction of the space requirement is achieved. In addition, the area of application is also the power steering system for a given electrical system to higher vehicle classes or technical requirements extended.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Zusatzwinkel zeitlich begrenzt angepasst.In An advantageous embodiment of the invention, the additional angle adjusted for a limited time.

Des weiteren kann die Lenkübersetzung derart angepasst werden, dass die Leistungsaufnahme bzw. die Stromaufnahme des elektrischen Servolenksystems aus dem Bordnetz einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt.Of further can the steering ratio be adapted so that the power consumption or the power consumption the electric power steering system from the electrical system a predetermined limit does not exceed.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn zu einer weniger direkten Einstellung des variablen Übersetzungsverhältnisses der Zusatzwinkel reduziert wird. Insbesondere bei kurzzeitigen hohen Lenkgeschwindigkeiten wird der Zusatzwinkel bzw. Überlagerungswinkel derart angepasst, dass die Maximalleistung des Systems nicht überschritten wird. Dazu wird bei Überschreitung der maximal erreichbaren Lenkgeschwindigkeit, eine Abweichung zwischen dem aus dem jeweiligen Arbeitspunkt erforderlichen und dem real gestellten Lenkwinkel zugelassen, so dass es zu keiner für den Fahrer spürbaren Beschränkung der Lenkgeschwindigkeit kommt. Diese Winkelabweichung wird durch geeignete Regelalgorithmen in Form von nachträglicher Kompensation der Winkelabweichung bzw. auch präventiver Voreilung bei Annäherung an den Grenzbereich für den Fahrer unmerklich bzw. verträglich kompensiert.It is very advantageous if the additional angle is reduced to a less direct setting of the variable transmission ratio. In particular, at short high steering speeds of the additional angle or overlay angle is adjusted so that the maximum power of the system is not exceeded. For this purpose, the maximum achievable Lenkgeschwin when exceeding a deviation between the required from the respective operating point and the real steering angle allowed so that there is no perceptible to the driver restriction of the steering speed. This angular deviation is imperceptibly or compatibly compensated by suitable control algorithms in the form of subsequent compensation of the angular deviation or preventive overfeed when approaching the limit range for the driver.

Der momentane Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs wird fortlaufend überwacht und eine Abweichung von einem geforderten und einem stellbaren Zusatzwinkel bewertet.Of the current power state of the electrical system of the motor vehicle is continuously monitored and a deviation from a required and an adjustable additional angle rated.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems eines Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als Computerprogramm auf einem Steuergerät des Servolenksystems realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen, wie beispielsweise auf Steuergeräten übergeordneter Fahrzeugsysteme. Dazu ist das Computerprogramm in einem Speicherelement des Steuergeräts gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem Mikroprozessor des Steuergeräts wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts übertragen werden. Ein derartiges Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln ist in Anspruch 6 bzw. Anspruch 7 angegeben.The inventive method for operating a power steering system of a motor vehicle is preferably realized as a computer program on a control unit of the power steering system, although other solutions Of course come into question, such as superordinate on ECUs Vehicle systems. For this purpose, the computer program is in a memory element of the control unit saved. By processing on a microprocessor of the controller is the procedure is carried out. The computer program may be stored on a computer-readable medium (floppy disk, CD, DVD, hard disk, USB memory stick or the like) or one Internet server be stored as a computer program product and transmitted from there into the memory element of the control unit become. Such a computer program or computer program product with program code means is specified in claim 6 or claim 7.

Anspruch 8 betrifft ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.claim 8 relates to a power steering system of a motor vehicle.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben.following is in principle an embodiment with reference to the drawing of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigt:It shows:

1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Servolenksystems, welches von einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird; und 1 a simplified schematic representation of a power steering system according to the invention, which is operated by a method according to the invention; and

2 ein vereinfachtes Schaubild einer von einem erfindungsgemäßen Servolenksystem erzeugbaren variablen Lenkübersetzung. Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 2 a simplified diagram of a producible by a power steering system according to the invention variable steering ratio. Preferred embodiment

1 zeigt ein elektrisches Servolenksystem 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Das elektrische Servolenksystem 1 weist eine als Lenkrad 2 ausgebildete Lenkhandhabe auf. Das Lenkrad 2 ist über eine Gelenkwelle bzw. Lenksäule 3 mit einem Lenkgetriebe 4 verbunden. Das Lenkgetriebe 4 dient dazu, einen Drehwinkel der Lenksäule 3 in einen Radlenkwinkel δFm, von lenkbaren Rädern 5a, 5b des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Das Lenkgetriebe 4 weist eine Zahnstange 6 und ein Ritzel 7 auf, an welches die Lenksäule 3 angreift. Das elektrisches Servolenksystem 1 umfasst darüber hinaus Überlagerungsmittel 8, die einen als Elektromotor 9 ausgebildeten Stellantrieb bzw. Zusatzwinkelsteller und ein von diesem angetriebenes Überlagerungsgetriebe 10 aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe 10 ist als Planetengetriebe ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte das Überlagerungsgetriebe 10 auch als Wellgetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Durch das Lenkrad 2 wird ein Lenkradwinkel δS als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel δFm, der lenkbaren Räder 5a, 5b des Kraftfahrzeugs vorgegeben. Mit Hilfe des Elektromotors 9 wird dann ein Überlagerungswinkel bzw. Zusatzwinkel δM generiert und durch das Überlagerungsgetriebe 10 mit dem Lenkradwinkel δS bzw. dem Drehwinkel der Lenksäule 3 überlagert. Der Zusatzwinkel δM wird grundsätzlich zur Verbesserung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs bzw. des Komforts, insbesondere zur Bereitstellung einer variablen Lenkübersetzung bzw. einem variablen Übersetzungsverhältnis iv zwischen Lenkradwinkel δS und Radlenkwinkel δFm der lenkbaren Räder 5a, 5b erzeugt. Die Summe aus Lenkradwinkel δS und Zusatzwinkel δM ergibt den Eingangswinkel des Lenkgetriebes 4 bzw. im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ritzelwinkel δG. 1 shows an electric power steering system 1 a motor vehicle, not shown. The electric power steering system 1 has a steering wheel 2 trained steering handle on. The steering wheel 2 is via a cardan shaft or steering column 3 with a steering gear 4 connected. The steering gear 4 serves to a rotation angle of the steering column 3 in a wheel steering angle δ Fm , of steerable wheels 5a . 5b implement the motor vehicle. The steering gear 4 has a rack 6 and a pinion 7 on, to which the steering column 3 attacks. The electric power steering system 1 also includes overlay means 8th one as an electric motor 9 trained actuator or additional angle adjuster and driven by this superposition gear 10 exhibit. The superposition gearbox 10 is designed as a planetary gear. In further embodiments, the superposition gear could 10 Also be designed as a wave gear or the like. Through the steering wheel 2 is a steering wheel angle δ S as a measure of a desired wheel steering angle δ Fm , the steerable wheels 5a . 5b of the motor vehicle specified. With the help of the electric motor 9 Then, a superposition angle or additional angle δ M is generated and by the superposition gear 10 with the steering wheel angle δ S or the angle of rotation of the steering column 3 superimposed. The additional angle δ M is basically for improving the driving dynamics of the motor vehicle or the comfort, in particular for providing a variable steering ratio or a variable transmission ratio i v between the steering wheel angle δ S and wheel steering angle δ Fm of the steerable wheels 5a . 5b generated. The sum of steering wheel angle δ S and additional angle δ M gives the input angle of the steering gear 4 or in the present embodiment, the pinion angle δ G.

Die Überlagerungsmittel 8 weisen ein elektronisches Steuergerät 11 auf, welches unter anderem der Regelung des Zusatzwinkels δM und des abgegebenen Moments des Elektromotors 9 dient. Auf dem elektronischen Steuergerät 11 läuft dazu ein Regelungsverfahren ab, welches als Regelungsstruktur bzw. als Computerprogramm auf einem nicht dargestellten Mikroprozessor des Steuergeräts 11 ausgeführt ist. Der Elektromotor 9 wird mit einem elektrischen Ansteuersignal δMd, welches dem Sollwert des von dem Elektromotor 9 zu erzeugenden Zusatzwinkels δM entspricht, angesteuert. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 9 erfolgt üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, d. h. das variable Übersetzungsverhältnis iv zwischen dem Lenkradwinkel δS und dem Ritzelwinkel δG bzw. dem Radlenkwinkel δFm der Räder 5a, 5b wird durch die Überlagerung des Lenkradwinkels δS mit verschiedenen, geschwindigkeitsabhängigen Zusatzwinkeln δM in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt (siehe 2). In dem in 2 dargestellten Schaubild ist horizontal die Fahrzeuggeschwindigkeit v und vertikal das zugehörige Übersetzungsverhältnis i aufgetragen. Die Kurve iv stellt das variable Übersetzungsverhältnis iv dar. Stark vereinfacht sind verschiedene Konfigurationen 1', 1'' und 1''' des elektrischen Servolenksystems 1 mit unterschiedlichen variablen Übersetzungsverhältnissen iv dargestellt. Die mechanische Grundübersetzung des Lenkgetriebes 4 wird mit iGrund bezeichnet. Die Konfiguration 1' wird bei einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit v eingesetzt und gibt ein relativ kleines bzw. direktes Übersetzungsverhältnis iv min (z. B. 10:1) vor. Dies wird dadurch erreicht, dass der überlagerte Zusatzwinkel δM zu dem Lenkradwinkel δS des Fahrers gleichsinnig ausgebildet ist (in 2 durch den Pfeil 16a angedeutet). Eine relativ geringe Drehung des Lenkrads 2 führt zu einem relativ großen Radlenkwinkel δFm der Räder 5a, 5b. Die Konfiguration 1'' wird bei einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit v (z. B. hier: 60 km/h) eingesetzt und gibt im vorliegenden Ausführungsbeispiel die mechanische Grundübersetzung iGrund als Übersetzungsverhältnis (z. B. 18:1) vor. Dies wird dadurch erreicht, dass insbesondere kein geschwindigkeitsabhängiger Zusatzwinkel δM zu dem Lenkradwinkel δS des Fahrers überlagert wird. Die Konfiguration 1''' wird bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit v, insbesondere aus Stabilitätsgründen, eingesetzt und gibt ein relativ großes bzw. indirektes Übersetzungsverhältnis iv max (z. B. 25:1) vor. Dies wird dadurch erreicht, dass der überlagerte Zusatzwinkel δM zu dem Lenkradwinkel δS des Fahrers gegensinnig ausgebildet ist (in 2 durch den Pfeil 16b angedeutet). Damit die vorstehend angeführten Steuerungs- bzw. Regelungsfunktionen ausgeführt werden können, erhält das Steuergerät 11 unter anderem als Eingangssignal die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. über den CAN-Bus des Kraftfahrzeugs).The overlay means 8th have an electronic control unit 11 on, which among other things, the control of the additional angle δ M and the output torque of the electric motor 9 serves. On the electronic control unit 11 For this purpose, a control process takes place, which as a control structure or as a computer program on a microprocessor, not shown, of the control unit 11 is executed. The electric motor 9 is with an electrical drive signal δ Md , which the setpoint of the electric motor 9 to be generated additional angle δ M corresponds, driven. The control or regulation of the electric motor 9 usually takes place as a function of the vehicle speed of the motor vehicle, ie the variable transmission ratio i v between the steering wheel angle δ S and the pinion angle δ G and the wheel steering angle δ Fm of the wheels 5a . 5b is set by the superposition of the steering wheel angle δ S with different, speed-dependent additional angles δ M as a function of the vehicle speed (see 2 ). In the in 2 the graph shown is horizontally the vehicle speed v and vertically applied the associated gear ratio i. The curve i v represents the variable transmission ratio i v . Simplified are different configurations 1' . 1'' and 1 '''of the electric power steering system 1 shown with different variable gear ratios i v . The mechanical basic ratio of the steering gear 4 is called i reason . The configuration 1' is used at a low vehicle speed v and provides a relatively small or direct gear ratio i v min (eg 10: 1). This is achieved in that the superimposed additional angle δ M to the steering wheel angle δ S of the driver is formed in the same direction (in 2 through the arrow 16a indicated). A relatively small turn of the steering wheel 2 leads to a relatively large wheel steering angle δ Fm of the wheels 5a . 5b , The configuration 1'' is used at an average vehicle speed v (eg here: 60 km / h) and, in the present exemplary embodiment, predetermines the mechanical basic ratio i Reason as a transmission ratio (eg 18: 1). This is achieved in that in particular no speed-dependent additional angle δ M is superimposed on the steering wheel angle δ S of the driver. The configuration 1''' is used at a higher vehicle speed v, in particular for reasons of stability, and specifies a relatively large or indirect transmission ratio i v max (eg 25: 1). This is achieved in that the superimposed additional angle δ M to the steering wheel angle δ S of the driver is formed in opposite directions (in 2 through the arrow 16b indicated). So that the above-mentioned control functions can be performed, receives the control unit 11 among other things, as an input signal, the current vehicle speed (eg via the CAN bus of the motor vehicle).

Wie wiederum aus 1 ersichtlich, weist das elektrische Servolenksystem 1 den Überlagerungsmitteln 8 nachgeordnet einen elektrischen Servoantrieb 12 auf, welcher unter anderem der variablen Momentenunterstützung dient. Der elektrische Servoantrieb 12 weist einen Elektromotor 13 zur Realisierung der Momentenunterstützung über ein Riemengetriebe 14 auf. Das Riemengetriebe 14 weist ein Antriebsritzel und eine Riemenscheibe zur Übertragung der Momentenunterstützung über ein Kugelumlaufgetriebe (nicht dargestellt) auf die Zahnstange 6 des elektrischen Servolenksystems 1 auf. Des weiteren ist ein elektronisches Steuergerät 15 zur Ansteuerung bzw. Regelung des Elektromotors 13 vorgesehen.As turn out 1 can be seen, the electric power steering system 1 the overlay means 8th downstream of an electric servo drive 12 on, which among other things serves the variable moment assistance. The electric servo drive 12 has an electric motor 13 for the realization of the torque support via a belt transmission 14 on. The belt transmission 14 has a drive pinion and a pulley for transmitting the torque assist via a recirculating ball gear (not shown) on the rack 6 of the electric power steering system 1 on. Furthermore, an electronic control unit 15 for controlling or regulating the electric motor 13 intended.

Die Erfindung wird anhand eines elektrischen Servolenksystems 1 mit einem Riemengetriebe 14 und einem separaten Kugelumlaufgetriebe zur Übertragung der Unterstützungskraft auf die Zahnstange 6, wie beispielsweise aus der DE 100 52 275 bekannt, beschrieben. Für weitere elektrische und hydraulische Servolenksystemtechnologien mit Momenten- bzw. Lenkunterstützung lassen sich jedoch mit geringfügigen Änderungen gleiche erfindungsgemäße Umsetzungen erzielen.The invention is based on an electric power steering system 1 with a belt transmission 14 and a separate recirculating ball gear for transmitting the assisting force to the rack 6 , such as from the DE 100 52 275 known, described. For other electrical and hydraulic power steering system technologies with torque or steering assistance, however, similar implementations according to the invention can be achieved with slight changes.

Erfindungsgemäß wird nun abhängig von einem momentanen Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs der Zusatzwinkel δM, vorzugsweise zeitlich begrenzt bzw. in zeitlicher Betrachtungsweise, bei einem gegenüber der mechanischen Grundübersetzung iGrund des Lenkgetriebes 4 des elektrischen Servolenksystems 1 direkteren variablen Übersetzungsverhältnis iv, d. h. in dem schraffierten Bereich 17 derart angepasst, dass das variable Übersetzungsverhältnis iv weniger direkt eingestellt wird. Dadurch führt die Leistungsaufnahme durch das elektrische Servolenksystem 1 nicht zu einer Überschreitung der maximal verfügbaren Leistungsfähigkeit des Bordnetzes. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird das Lenksystem in vorteilhafter Weise derart geführt, dass unabhängig von der Lenkbewegung des Fahrers die Leistungsfähigkeit des Bordnetzes auch bei einer direkten Lenkübersetzung i nicht überschritten wird. Zu einer weniger direkten Einstellung des variablen Übersetzungsverhältnisses iv wird der Zusatzwinkel δM entsprechend reduziert. Insbesondere bei kurzzeitigen hohen Lenkgeschwindigkeiten wird der Zusatzwinkel bzw. Überlagerungswinkel δM derart angepasst, dass die Maximalleistung des Systems nicht überschritten wird. Hierzu kann ein bestimmter Grenzwert für die Leistungsaufnahme bzw. die Stromaufnahme des elektrischen Servolenksystems 1 aus dem Bordnetz vorgegeben werden, welcher nicht überschritten werden darf.According to the invention, the additional angle δ M is now dependent on an instantaneous power state of the vehicle electrical system of the motor vehicle, preferably temporally limited or in temporal perspective, at a relative to the mechanical basic ratio i reason of the steering gear 4 of the electric power steering system 1 more direct variable gear ratio i v , ie in the hatched area 17 adjusted so that the variable transmission ratio i v is set less directly. This results in the power consumption by the electric power steering system 1 not to exceed the maximum available capacity of the electrical system. The measures according to the invention, the steering system is performed in an advantageous manner such that regardless of the steering movement of the driver, the performance of the electrical system is not exceeded even with a direct steering ratio i. For a less direct adjustment of the variable transmission ratio i v , the additional angle δ M is reduced accordingly. Particularly in the case of short-term high steering speeds, the additional angle or overlay angle δ M is adjusted such that the maximum power of the system is not exceeded. For this purpose, a certain limit for the power consumption or the current consumption of the electric power steering system 1 be specified from the electrical system, which may not be exceeded.

Der momentane Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs wird fortlaufend überwacht und eine Abweichung von einem geforderten und einem stellbaren Zusatzwinkel bewertet.Of the current power state of the electrical system of the motor vehicle is continuously monitored and a deviation from a required and an adjustable additional angle rated.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des elektrischen Servolenksystems 1 ist als Computerprogramm auf dem Steuergerät 11 des Servolenksystems 1 realisiert, wobei auch andere Lösungen selbstverständlich in Frage kommen. Dazu ist das Computerprogramm in einem nicht dargestellten Speicherelement des Steuergeräts 11 gespeichert. Durch Abarbeitung auf einem ebenfalls nicht dargestellten Mikroprozessor des Steuergeräts 11 wird das Verfahren ausgeführt. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Datenträger (Diskette, CD, DVD, Festplatte, USB-Memorystick oder dergleichen) oder einem Internetserver als Computerprogrammprodukt gespeichert sein und von dort aus in das Speicherelement des Steuergeräts 11 übertragen werden.The inventive method for operating the electric power steering system 1 is as a computer program on the control unit 11 of the power steering system 1 realized, with other solutions of course come into question. For this purpose, the computer program is in a memory element, not shown, of the control unit 11 saved. By processing on a likewise not shown microprocessor of the controller 11 the procedure is carried out. The computer program can be stored on a computer-readable data medium (floppy disk, CD, DVD, hard disk, USB memory stick or the like) or an Internet server as a computer program product and from there into the memory element of the control unit 11 be transmitted.

1, 1', 1'',1'''1, 1 ', 1' ', 1' ''
ÜberlagerungslenksystemSuperimposed steering system
22
Lenkradsteering wheel
33
Gelenkwelle/LenksäuleDrive shaft / steering column
44
Lenkgetriebesteering gear
5a, 5b5a, 5b
lenkbare Rädersteerable bikes
66
Zahnstangerack
77
Ritzelpinion
88th
ÜberlagerungsmittelSuperimposing means
99
Zusatzwinkelsteller/ElektromotorAdditional angle actuator / motor
1010
ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
1111
elektronisches Steuergerät der Überlagerungsmittelelectronic control unit the overlay means
1212
elektrischer Servoantriebelectrical servo drive
1313
Elektromotorelectric motor
1414
Riemengetriebebelt transmission
1515
Steuergerät des ServoantriebsControl unit of the servo drive
16a, 16b16a, 16b
Pfeilearrows
1717
Bereich mit direktem ÜbersetzungsverhältnisArea with direct gear ratio
δFm δ Fm
Radlenkwinkel bzw. Lenkwinkelwheel steering angle or steering angle
δG δ G
Ritzelwinkelpinion angle
δS δ S
Lenkradwinkelsteering wheel angle
δM δ M
Zusatzwinkeladditional angle
δMd δ Md
Sollwert des Zusatzwinkelssetpoint the additional angle
iv i v
variables Übersetzungsverhältnisvariable transmission ratio
ii
Übersetzungsverhältnisratio
iGrund i reason
mechanische Grundübersetzung des Lenkgetriebesmechanical basic translation of the steering gear

Claims (9)

Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems (1) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Lenkhandhabe (2) ein Lenkradwinkel (δS) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δFm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, bei welchem zur Realisierung eines variablen Übersetzungsverhältnisses (iv) zwischen dem Lenkradwinkel (δS) und dem Radlenkwinkel (δFm) ein Zusatzwinkel (δM) generiert und ein Eingangswinkel (δG) eines Lenkgetriebes (4) des Servolenksystems (1) aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels (δS) mit dem Zusatzwinkel (δM) erzeugt wird, bei welchem der Eingangswinkel (δG) des Lenkgetriebes (4) in einen Radlenkwinkel (δFm) für das wenigstens eine lenkbare Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird und bei welchem ein elektrischer Servoantrieb (12) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einem momentanen Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs der Zusatzwinkel (δM) bei einem gegenüber einer mechanischen Grundübersetzung (iGrund) des Servolenksystems (1) direkteren variablen Übersetzungsverhältnis (iv) derart angepasst wird, dass das variable Übersetzungsverhältnis (iv) weniger direkt eingestellt wird.Method for operating a power steering system ( 1 ) of a motor vehicle, in which by means of a steering handle ( 2 ) a steering wheel angle (δ S ) as a measure of a desired wheel steering angle (δ Fm ) for at least one steerable wheel ( 5a . 5b ) of the motor vehicle is specified, in which for the realization of a variable transmission ratio (i v ) between the steering wheel angle (δ S ) and the wheel steering angle (δ Fm ) generates an additional angle (δ M ) and an input angle (δ G ) of a steering gear ( 4 ) of the power steering system ( 1 ) is generated from a superposition of the steering wheel angle (δ S ) with the additional angle (δ M ), in which the input angle (δ G ) of the steering gear ( 4 ) in a wheel steering angle (δ Fm ) for the at least one steerable wheel ( 5a . 5b ) of the motor vehicle and in which an electric servo drive ( 12 ) is used, characterized in that depending on a current state of power of the electrical system of the motor vehicle, the additional angle (δ M ) at one compared to a mechanical basic ratio (i basic ) of the power steering system ( 1 That the variable gear ratio (i v) is set less direct) more direct variable gear ratio (i v) is adjusted in such a manner. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwinkel (δM) zeitlich begrenzt angepasst wird.A method according to claim 1, characterized in that the additional angle (δ M ) is adjusted for a limited time. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme des Servolenksystems (1) aus dem Bordnetz einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the power consumption of the power steering system ( 1 ) does not exceed a predetermined limit value from the electrical system. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer weniger direkten Einstellung des variablen Übersetzungsverhältnisses (iv) der Zusatzwinkel (δM) reduziert wird.A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that to a less direct adjustment of the variable transmission ratio (i v ) of the additional angle (δ M ) is reduced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der momentane Leistungszustand des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs fortlaufend überwacht und eine Abweichung von einem geforderten und einem stellbaren Zusatzwinkel bewertet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the instantaneous power state of the electrical system of the motor vehicle continuously monitored and evaluates a deviation from a required and an adjustable additional angle becomes. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem Steuergerät (11) eines Servolenksystems (1), ausgeführt wird.Computer program with program code means for carrying out a method according to one of Claims 1 to 5, if the program is stored on a microprocessor of a computer, in particular on a control unit ( 11 ) of a power steering system ( 1 ), is performed. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn dass Programm auf einem Mikroprozessor eines Computers, insbesondere auf einem Steuergerät (11) eines Servolenksystems (1), ausgeführt wird.A computer program product comprising program code means stored on a computer-readable medium for carrying out a method according to one of claims 1 to 5, when the program is stored on a microprocessor of a computer, in particular on a control unit ( 11 ) of a power steering system ( 1 ), is performed. Servolenksystem (1) eines Kraftfahrzeugs, mit – einer Lenkhandhabe (2) zur Vorgabe eines Lenkradwinkels (δS) als Maß für einen gewünschten Radlenkwinkel (δFm) für wenigstens ein lenkbares Rad (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs, – einem Lenkgetriebe (4), welches den Lenkradwinkel (δS) in den Radlenkwinkel (δFm) des wenigstens einen lenkbaren Rades (5a, 5b) des Kraftfahrzeugs umsetzt, – einem elektrischen Servoantrieb (12), und – Überlagerungsmitteln (8) zur Erzeugung eines Zusatzwinkels (δM) durch einen Zusatzwinkelsteller (9) und zur Erzeugung eines Eingangswinkels (δG) des Lenkgetriebes (4) aus einer Überlagerung des Lenkradwinkels (δS) mit dem Zusatzwinkel (δM), wobei der Zusatzwinkelsteller (9) durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 angesteuert werden.Power steering system ( 1 ) of a motor vehicle, with - a steering handle ( 2 ) for specifying a steering wheel angle (δ S ) as a measure of a desired wheel steering angle (δ Fm ) for at least one steerable wheel ( 5a . 5b ) of the motor vehicle, - a steering gear ( 4 ), which determines the steering wheel angle (δ S ) in the wheel steering angle (δ Fm ) of the at least one steerable wheel ( 5a . 5b ) of the motor vehicle, - an electric servo drive ( 12 ), and - overlay means ( 8th ) for generating an additional angle (δ M ) by an additional angle adjuster ( 9 ) and for generating an input angle (δ G ) of the steering gear ( 4 ) from a superposition of the steering wheel angle (δ S ) with the additional angle (δ M ), wherein the additional angle plate ( 9 ) are controlled by a method according to any one of claims 1 to 5. Servolenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwinkelsteller (9) durch ein Steuergerät (11) angesteuert wird, auf welchem das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt wird.Power steering system according to claim 6, characterized in that the additional angle plate ( 9 ) by a control device ( 11 ), on which the method according to one of claims 1 to 5 is carried out.
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