DE102016105964A1 - Method for steering angle determination in a steering system with electric servomotor - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Lenkwinkelermittlung in einem Lenksystem mit elektrischem Servomotor, der mit einem Rotorlagesensor und einem Rotorlagezähler ausgestattet ist, wobei mit der Lenkspindel ein Sonnenrad umläuft, mit dem zwei Planetenräder mit unterschiedlicher Zähnezahl kämmen, denen jeweils ein Planetenradlagesensor zugeordnet ist, wird im regulären Betriebsmodus der aktuelle Lenkwinkel aus den Lenkwinkellagen der beiden Planetenräder bestimmt und nach dem Ausfall eines Planetenradlagesensors der Lenkwinkel aus der Winkellage des Rotorlagesensors und dem Wert des Rotorlagezählers ermittelt.In a method for steering angle determination in a steering system with electric servomotor, which is equipped with a rotor position sensor and a rotor position counter, wherein the steering spindle rotates a sun gear, with the two planet gears with different numbers of teeth mesh, each associated with a Planetenradlagesensor is in the regular operating mode the current steering angle determined from the steering angle of the two planet gears and determined after the failure of a Planetenradlagesensors the steering angle from the angular position of the rotor position sensor and the value of the rotor position counter.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Lenkwinkelermittlung in einem Lenksystem mit einem elektrischen Servomotor. The invention relates to a method for steering angle determination in a steering system with an electric servomotor.

Bekannt sind Lenksysteme in Fahrzeugen mit einem elektrischen Servomotor zur Unterstützung der Lenkbewegung. Das Servomoment wird beispielsweise über ein Lenkgetriebe in das Lenksystem eingespeist, wobei das Lenkgetriebe die Lenkbewegung einer Lenkspindel in eine Stellbewegung der lenkbaren Räder umsetzt. Ein derartiges Lenksystem wird beispielsweise in der DE 10 2010 062 577 A1 beschrieben. Steering systems are known in vehicles with an electric servomotor to assist the steering movement. The servo torque is fed, for example via a steering gear in the steering system, wherein the steering gear converts the steering movement of a steering shaft in an actuating movement of the steerable wheels. Such a steering system is used for example in the DE 10 2010 062 577 A1 described.

Bekannt ist es darüber hinaus, einen Lenkwinkelsensor zur Detektierung des aktuellen Lenkwinkels der Lenkspindel einzusetzen. Gemäß der DE 197 03 903 A1 wird an der Lenkspindel ein Permanentmagnet befestigt, dem gehäuseseitig ein magnetfeldempfindlicher Sensor zugeordnet ist, über den bei drehender Lenkspindel die Magnetfeldänderung registriert werden kann, aus der auf den Lenkwinkel geschlossen werden kann. It is also known to use a steering angle sensor for detecting the current steering angle of the steering shaft. According to the DE 197 03 903 A1 is attached to the steering shaft, a permanent magnet, the housing side, a magnetic field sensitive sensor is assigned, can be registered with the rotating steering spindle, the magnetic field change from which can be closed to the steering angle.

Des Weiteren ist es aus der DE 102 48 060 A1 bekannt, zur Erfassung der aktuellen Winkelposition eines drehbaren magnetischen Bauteils einen AMR-Sensor sowie darüber hinaus zwei Hallsensoren anzuordnen, die zueinander winklig angeordnet sind. Dies erlaubt es, einen größeren Winkelbereich als mit nur einem Sensor zu erfassen. Furthermore, it is from the DE 102 48 060 A1 For detecting the current angular position of a rotatable magnetic component, it is known to arrange an AMR sensor as well as two Hall sensors which are arranged at an angle to each other. This makes it possible to detect a larger angular range than with only one sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen und hoher Sicherheit den Lenkwinkel in einem Lenksystem zu ermitteln. The invention has for its object to determine the steering angle in a steering system with simple measures and high security.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. This object is achieved with the features of the independent claims. The dependent claims indicate expedient developments.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Lenkwinkel in einem Lenksystem ermittelt werden, das mit einem elektrischen Servomotor zur Erzeugung eines unterstützenden Servomomentes ausgestattet ist. Der Servomotor ist kinematisch mit dem Lenksystem verbunden, beispielsweise über ein Lenkgetriebe des Lenksystems, mit dem die Lenkbewegung einer Lenkspindel in eine Stellbewegung der lenkbaren Fahrzeugräder umgesetzt wird. Aufgrund der kinematischen Verbindung des Rotors des elektrischen Servomotors mit dem Lenksystem kann aus dem über mehrere Motorumdrehungen eindeutigen Rotorlagewinkel auf den aktuellen Lenkwinkel geschlossen werden. By means of the method according to the invention, the steering angle can be determined in a steering system which is equipped with an electric servomotor for generating a supporting servo torque. The servomotor is kinematically connected to the steering system, for example via a steering gear of the steering system, with which the steering movement of a steering shaft is converted into an actuating movement of the steerable vehicle wheels. Due to the kinematic connection of the rotor of the electric servomotor with the steering system can be concluded from the unique over several engine revolutions rotor position angle to the current steering angle.

Der elektrische Servomotor des Lenksystems ist mit einem Rotorlagesensor und einem die Umdrehungen des Rotorlagesensors zählenden Rotorlagezähler ausgestattet, mit denen der aktuelle Rotorlagewinkel ermittelt werden kann. Das Lenksystem ist darüber hinaus mit einem weiteren Sensorsystem ausgestattet, das ein mit der Lenkspindel verbundenes Sonnenrad sowie zwei in das Sonnenrad eingreifende Planetenräder umfasst, denen jeweils ein Planetenradlagesensor zugeordnet ist. Die beiden Planetenräder weisen eine unterschiedliche Zähnezahl auf. Dies erlaubt es, nach dem Nonius-Prinzip aus den aktuell ermittelten Winkellagen der beiden Planetenräder den aktuellen Lenkwinkel zu bestimmen. Aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahl der beiden Planetenräder weisen diese bei jedem Lenkwinkel einen definierten Planetenradwinkel auf, wobei sich die Planetenradwinkel der beiden Planetenräder voneinander unterscheiden. Aufgrund des Unterschiedes zwischen den Planetenradwinkeln ist bei Kenntnis des Winkelpaars der beiden Planetenräder eine eindeutige Zuordnung über den gesamten Lenkwinkelbereich zum Lenkwinkel möglich. The electric servomotor of the steering system is equipped with a rotor position sensor and a rotor position counter which counts the revolutions of the rotor position sensor, with which the current rotor position angle can be determined. The steering system is also equipped with a further sensor system comprising a sun gear connected to the steering shaft and two engaging in the sun gear planet gears, each associated with a Planetenradlagesensor. The two planet gears have a different number of teeth. This makes it possible to determine the current steering angle according to the vernier principle from the currently determined angular positions of the two planetary gears. Due to the different number of teeth of the two planet gears, these have a defined Planetenradwinkel at each steering angle, wherein the Planetenradwinkel the two planetary gears differ from each other. Due to the difference between the Planetenradwinkeln a clear assignment over the entire steering angle range to the steering angle is possible with knowledge of the angle pair of the two planet gears.

Das erfindungsgemäße Lenksystem ist somit redundant mit zwei unterschiedlichen Sensorsystemen zur Ermittlung des Lenkwinkels ausgestattet. Der Lenkwinkel wird bevorzugt – im regulären Betriebsmodus mit ordnungsgemäß funktionierenden Planetenradlagesensoren – aus den Winkellagen der beiden Planetenräder bestimmt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass dieses Sensorsystem unabhängig von der Spannungsversorgung ist und keinen Ruhestrom erfordert. Es ist insbesondere nach einem Batteriespannungsverlust keine neue Initialisierung des Sensorsystems mit den beiden Planetenradlagesensoren erforderlich. Wegen des zugrunde liegenden Nonius-Prinzips ist es möglich, jederzeit, auch nach einem Batteriespannungsverlust, allein aus der ermittelten Winkelposition der beiden Planetenräder auf den aktuellen Lenkwinkel zu schließen, ohne die Planetenradlagesensoren initialisieren zu müssen. The steering system according to the invention is thus equipped redundantly with two different sensor systems for determining the steering angle. The steering angle is preferably determined - in the regular operating mode with properly functioning planetary position sensors - from the angular positions of the two planetary gears. This procedure has the advantage that this sensor system is independent of the power supply and does not require a quiescent current. In particular, after a battery voltage loss, no new initialization of the sensor system with the two planetary position sensors is required. Because of the underlying vernier principle, it is possible at any time, even after a battery voltage loss, to conclude solely from the determined angular position of the two planetary gears on the current steering angle, without having to initialize the Planetenradlagesensoren.

Wenn ein Planetenradlagesensor ausfällt und somit der reguläre Betriebsmodus nicht aufrechterhalten werden kann, wird der Lenkwinkel mithilfe des dem elektrischen Servomotor zugeordneten Rotorlagesensors und des Rotorlagezählers ermittelt. Der Rotorlagesensor und der Rotorlagezähler dienen somit als Sicherheits- bzw. Auffanglösung für den Fall, dass ein Planetenradlagesensor ausfällt und der Lenkwinkel nicht mehr aus dem Wertepaar der Planetenradlagewinkel ermittelt werden kann. If a planetary gear position sensor fails and thus the regular operating mode can not be maintained, the steering angle is determined by means of the electric motor associated rotor position sensor and the rotor position counter. The rotor position sensor and the rotor position counter thus serve as a safety or catching solution in the event that a Planetenradlagesensor fails and the steering angle can not be determined from the pair of pairs of Planetenradlagewinkel.

Der Rotorlagezähler enthält die Information des Lenkwinkels. Der Rotorlagesensor deckt beispielsweise etwa 20° Lenkradbewegung ab. Die Winkelinformation des Rotorlagezählers hat eine Auflösung von etwa 5° Lenkradbewegung. Daher wird die Lenkradposition in höherer Auflösung durch Verwendung der grob aufgelösten Absolutposition des Rotorlagezählers und der fein aufgelösten, aber in Bezug auf die Lenkradposition mehrdeutigen Information des Rotorlagesensors ermittelt. The rotor position counter contains the information of the steering angle. The rotor position sensor covers, for example, about 20 ° steering wheel movement. The angle information of the rotor position counter has a resolution of about 5 ° steering wheel movement. Therefore, the steering wheel position becomes higher in resolution by using the coarsely resolved absolute position of the Rotor position counter and the finely resolved, but with respect to the steering wheel position ambiguous information of the rotor position sensor determined.

Insgesamt wird durch diese Vorgehensweise die Ausfallsicherheit erheblich erhöht. Die redundante Auslegung mit zwei voneinander unabhängigen Sensorsystemen erlaubt die Lenkwinkelermittlung auch bei Ausfall eines Planetenradlagesensors. Die Ausfallsicherheit ist auch dadurch verbessert, dass bei funktionstüchtigen Planetenradlagesensoren keine elektrische Abhängigkeit im Ruhezustand besteht, da keine Ruhestromaufnahme erforderlich ist. Eine Initialisierung der Planetenradlagesensoren nach einem Batteriespannungsverlust ist nicht notwendig. Overall, the failure safety is significantly increased by this approach. The redundant design with two independent sensor systems allows steering angle determination even in the event of a planetary position sensor failure. The reliability is also improved by the fact that in functional planetary position sensors no electrical dependence at rest, since no quiescent current is required. An initialization of the Planetenradlagesensoren after a battery voltage loss is not necessary.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt die Anwendung der beiden unterschiedlichen Sensorsysteme in eine hierarchische Ordnung. Im regulären Betrieb wird das Sensorsystem mit dem Sonnenrad und den zwei Planetenrädern sowie den jeweils zugeordneten Planetenradlagesensoren für die Lenkwinkelbestimmung herangezogen. Sofern die beiden Planetenradlagesensoren ordnungsgemäß arbeiten, ist es nicht erforderlich, den Rotorlagesensor und den Rotorlagezähler zu aktivieren oder auf die Daten des Rotorlagesensors und des Rotorlagezählers zurückzugreifen. Gleichwohl ist es aber auch möglich, die Informationen des Rotorlagesensors und des Rotorlagezählers zur Validierung des aus den Planetenradlagesensoren gewonnenen Lenkwinkels heranzuziehen. The inventive method brings the application of the two different sensor systems in a hierarchical order. In regular operation, the sensor system with the sun gear and the two planetary gears as well as the respective associated planetary wheel position sensors is used for the steering angle determination. If the two Planetenradlagesensoren work properly, it is not necessary to activate the rotor position sensor and the rotor position counter or to resort to the data of the rotor position sensor and the rotor position counter. However, it is also possible to use the information of the rotor position sensor and the rotor position counter for the validation of the steering angle obtained from the Planetenradlagesensoren.

Mit dem Ausfall eines Planetenradlagesensors wird auf den Rotorlagesensor und den Rotorlagezähler zurückgegriffen. Der Ausfall eines Planetenradlagesensors betrifft die Spannungsversorgung dieses Sensors, einen Hardwarefehler in diesem Sensor oder einen Defekt in einer elektrischen Leitung zur Signalübertragung dieses Sensors. With the failure of a Planetenradlagesensors the rotor position sensor and the rotor position counter is used. The failure of a planetary position sensor relates to the voltage supply of this sensor, a hardware error in this sensor or a defect in an electrical line for signal transmission of this sensor.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird nach einem Ausfall eines Planetenradlagesensors der Wert des verbleibenden, intakt gebliebenen Planetenradlagesensors zur Initialisierung des Rotorlagezählers herangezogen. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Null- bzw. Mittellage der Lenkung bestimmt werden kann, so dass über die Daten des Rotorlagesensors die Auslenkung aus der Mittellage nach links und rechts festgestellt werden kann. Der intakt gebliebene Planetenradlagesensor übernimmt die Funktion, ein Initialisierungssignal zur Verfügung zu stellen. According to an advantageous embodiment, the value of the remaining intact Planetenradlagesensors used for initialization of the rotor position counter after a failure of a Planetenradlagesensors. This approach has the advantage that the zero or middle position of the steering can be determined so that the deflection of the central position to the left and right can be determined via the data of the rotor position sensor. The intact planetary position sensor assumes the function of providing an initialization signal.

Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung werden die Daten des Planetenradlagesensors bei Ausfall des weiteren Planetenradlagesensors fortlaufend weiterverwertet und gemeinsam mit den Daten des Rotorlagesensors bzw. des Rotorlagezählers zur Ermittlung des aktuellen Lenkwinkels herangezogen. Die Daten des Planetenradlagesensors werden fortlaufend mithilfe der Informationen des Rotorlagesensors bzw. des Rotorlagezählers indexiert. According to yet another expedient embodiment, the data of the Planetenradlagesensors be further used in case of failure of the other Planetenradlagesensors and used together with the data of the rotor position sensor or the rotor position counter to determine the current steering angle. The data of the Planetenradlagesensors are indexed continuously using the information of the rotor position sensor or the rotor position counter.

Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird nach einem Ausfall eines Planetenradlagesensors der Wert der Lenkspindelmittellage mithilfe des verbleibenden, intakten Planetenradlagesensors aus einer Lenkspindelbewegung zwischen den Endanschlägen der Lenkspindel ermittelt. Diese Bewegung zwischen den Endanschlägen, die beispielsweise während eines Parkvorgangs erfasst wird, definiert den maximal möglichen Lenkwinkelbereich, über den jedem Wert des verbleibenden Planetenradlagesensors ein Wert des Rotorlagesensors bzw. des Rotorlagezählers zugeordnet werden kann, woraus auf den aktuellen Lenkwinkel geschlossen werden kann. According to yet another advantageous embodiment, after a failure of a Planetenradlagesensors the value of the Lenkspindelmittellage determined using the remaining, intact Planetenradlagesensors from a steering shaft movement between the end stops of the steering shaft. This movement between the end stops, which is detected, for example, during a parking process, defines the maximum possible steering angle range over which each value of the remaining Planetenradlagesensors a value of the rotor position sensor or the rotor position counter can be assigned, from which it can be concluded that the current steering angle.

Das erfindungsgemäße Lenksystem, mit dem das Verfahren zur Lenkwinkelermittlung durchgeführt werden kann, umfasst wie vorbeschrieben den elektrischen Servomotor mit zugeordnetem Rotorlagesensor und Rotorlagezähler sowie als weiteres Sensorsystem das mit der Lenkspindel umlaufende Sonnenrad mit den zwei eingreifenden Planetenrädern und jeweils einem Planetenradlagesensor. Die Planetenräder weisen eine sich unterscheidende Zähnezahl auf, um das gewünschte Nonius-Prinzip verwirklichen zu können. Die Zähnezahl der zwei Planetenräder unterscheidet sich hierbei, gemäß vorteilhafter Ausführung, um maximal 10 %. Grundsätzlich genügt es, wenn sich die Zähnezahl der zwei Planetenräder um lediglich einen Zahn unterscheidet. Es ist zweckmäßig, die Zähnezahl der zwei Planetenräder harmonisch zu verstimmen, um Mehrdeutigkeiten bei der Zuordnung der Wertepaare der Planetenradlagewinkel zum Lenkwinkel zu vermeiden. The steering system according to the invention, with which the method for steering angle determination can be carried out, as described above, the electric servomotor with associated rotor position sensor and rotor position counter and as another sensor system with the steering shaft rotating sun gear with the two engaging planet gears and a respective Planetenradlagesensor. The planet gears have a different number of teeth in order to realize the desired vernier principle. The number of teeth of the two planetary gears differs here, according to an advantageous embodiment, by a maximum of 10%. Basically, it is sufficient if the number of teeth of the two planetary gears differs by just one tooth. It is expedient to detune the number of teeth of the two planetary gears harmonic to avoid ambiguity in the assignment of the value pairs of Planetenradlagewinkel to the steering angle.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 ein Lenksystem für ein Fahrzeug, mit einem elektrischen Servomotor zur Lenkunterstützung, 1 a steering system for a vehicle, with an electric servo motor for steering assistance,

2 eine schematische Darstellung der Sensorsysteme des Lenksystems. 2 a schematic representation of the sensor systems of the steering system.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

Das in 1 dargestellte Lenksystem 1 für ein Fahrzeug umfasst ein Lenkrad 2, eine Lenkspindel bzw. -welle 3, ein Lenk- bzw. Getriebegehäuse 4 und ein Lenkgestänge mit einer Lenkzahnstange 5, über die eine Lenkbewegung auf die lenkbaren Räder 6 des Fahrzeugs übertragen wird. Das Getriebegehäuse 4 nimmt ein Lenkgetriebe 8 mit einem Lenkritzel und der Lenkzahnstange 5 auf, wobei das Lenkritzel drehfest mit der Lenkwelle 3 verbunden ist und mit der Lenkzahnstange 5 kämmt. This in 1 illustrated steering system 1 for a vehicle includes a steering wheel 2 , a steering shaft or spindle 3 , a steering or transmission housing 4 and a steering linkage with a steering rack 5 . about the one steering movement on the steerable wheels 6 of the vehicle is transmitted. The gearbox 4 takes a steering gear 8th with a steering pinion and the steering rack 5 on, wherein the steering pinion rotatably with the steering shaft 3 is connected and with the steering rack 5 combs.

Der Fahrer gibt über das Lenkrad 2, mit dem die Lenkspindel 3 fest verbunden ist, einen Lenkwinkel δL vor, der im Lenkgetriebe 8 im Getriebegehäuse 4 auf die Lenkzahnstange 5 des Lenkgestänges übertragen wird, woraufhin sich an den lenkbaren Rädern 6 ein Radlenkwinkel δV einstellt. The driver gives over the steering wheel 2 with which the steering spindle 3 is firmly connected, a steering angle δ L before that in the steering gear 8th in the gearbox 4 on the steering rack 5 of the steering linkage is transmitted, whereupon the steerable wheels 6 sets a wheel steering angle δ V.

Zur Unterstützung des vom Fahrer aufgebrachten Handmoments ist im Lenksystem 1 ein elektrischer Servomotor 7 angeordnet, über den ein Servomoment in das Lenkgetriebe 8 eingespeist werden kann. In support of the applied by the driver hand torque is in the steering system 1 an electric servomotor 7 arranged over which a servo torque in the steering gear 8th can be fed.

2 zeigt einen Ausschnitt des Lenksystems mit einem ersten Sensorsystem 9 und einem zweiten Sensorsystem 10 sowie einem Steuergerät 11 zur Ermittlung des aktuellen Lenkwinkels der Lenkspindel 3. Das erste Sensorsystem 9 umfasst ein Sonnenrad 12, das drehfest mit der Lenkwelle 3 verbunden ist, zwei Planetenräder 13 und 14 und zwei Planetenradlagesensoren 15 und 16, die jeweils dem Planetenrad 13 bzw. 14 zugeordnet sind. 2 shows a section of the steering system with a first sensor system 9 and a second sensor system 10 as well as a control unit 11 to determine the current steering angle of the steering spindle 3 , The first sensor system 9 includes a sun wheel 12 , the rotation with the steering shaft 3 connected, two planet gears 13 and 14 and two planetary position sensors 15 and 16 , respectively the planetary gear 13 respectively. 14 assigned.

Das zweite Sensorsystem 10 umfasst einen Signalgeber 17 auf der Rotorwelle des elektrischen Servomotors 7, einen gehäuseseitigen Rotorlagesensor 18 sowie einen Rotorlagezähler 19. Der Signalgeber 17 ist vorzugsweise als ein Permanentmagnet ausgeführt, der drehfest an der Stirnseite der Rotorwelle des elektrischen Servomotors 7 angeordnet ist. Der Rotorlagesensor 18 ist beispielsweise ein Hallsensor. Der Rotorlagezähler 19 ist vorzugsweise in das Steuergerät 11 integriert. Das zweite Sensorsystem 10 mit Signalgeber 17, Rotorlagesensor 18 und Rotorlagezähler 19 funktioniert in an sich bekannter Weise, indem das beim Umlaufen der Rotorwelle sich ändernde Magnetfeld des Signalgebers 17 von dem Rotorlagesensor 18 erfasst und ausgewertet wird. The second sensor system 10 includes a signal generator 17 on the rotor shaft of the electric servomotor 7 , a housing-side rotor position sensor 18 and a rotor position counter 19 , The signal generator 17 is preferably designed as a permanent magnet which rotatably on the end face of the rotor shaft of the electric servo motor 7 is arranged. The rotor position sensor 18 is for example a Hall sensor. The rotor position counter 19 is preferably in the control unit 11 integrated. The second sensor system 10 with signal generator 17 , Rotor position sensor 18 and rotor position counter 19 works in a conventional manner, by the changing the rotor shaft magnetic field of the signal generator 17 from the rotor position sensor 18 recorded and evaluated.

Das erste Sensorsystem 9 mit dem Sonnenrad 3, den beiden Planetenrädern 13 und 14 und den beiden Planetenradlagesensoren 15 und 16 basiert auf dem Nonius-Prinzip, indem die beiden Planetenräder 13 und 14, die mit dem spindelfest angeordneten Sonnenrad 13 kämmen, eine unterschiedliche Zähnezahl aufweisen. Die Zähnezahl der beiden Planetenräder 13 und 14 unterscheidet sich mindestens um einen Zahn, beispielsweise kann die Zähnezahl zwischen den beiden Planetenrädern 13 und 14 um etwa 10 % differieren. Aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahl ist jedem Winkellagepaar der beiden Planetenräder 13 und 14 genau ein Lenkwinkel der Lenkspindel 3 zugeordnet. Die Winkellage jedes Planetenrades 13, 14 wird über den jeweils zugeordneten Planetenradlagesensor 15 bzw. 16 ermittelt. The first sensor system 9 with the sun wheel 3 , the two planet wheels 13 and 14 and the two planetary position sensors 15 and 16 based on the vernier principle by the two planet gears 13 and 14 that with the spindle fixed sun wheel 13 comb, have a different number of teeth. The number of teeth of the two planet gears 13 and 14 differs at least one tooth, for example, the number of teeth between the two planetary gears 13 and 14 differ by about 10%. Due to the different number of teeth each angular position pair of the two planetary gears 13 and 14 exactly one steering angle of the steering spindle 3 assigned. The angular position of each planetary gear 13 . 14 is via the respective associated Planetenradlagesensor 15 respectively. 16 determined.

Die Auswertung der sensorisch erfassten Daten sowohl des ersten Sensorsystems 9 als auch des zweiten Sensorsystems 10 erfolgt in dem Steuergerät 11. The evaluation of the sensory acquired data of both the first sensor system 9 as well as the second sensor system 10 takes place in the control unit 11 ,

Der Lenkwinkel wird im regulären Betriebsmodus des Lenksystems – bei funktionierenden Planetenradlagesensoren 15 und 16 – über das erste Sensorsystem 9 mit den beiden Planetenrädern 13 und 14 ermittelt. Das zweite Sensorsystem 10 ist dagegen im regulären Betriebsmodus außer Funktion gesetzt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass das erste Sensorsystem 9 keine Stromaufnahme benötigt und somit unabhängig von der Batteriespannung im Fahrzeug ist, so dass auch ein Spannungseinbruch im Bordnetz keine Auswirkungen auf die Lenkwinkelermittlung hat. The steering angle is in the regular operating mode of the steering system - with functioning planetary position sensors 15 and 16 - via the first sensor system 9 with the two planet wheels 13 and 14 determined. The second sensor system 10 On the other hand, it is disabled in regular operating mode. This procedure has the advantage that the first sensor system 9 no power consumption is required and thus independent of the battery voltage in the vehicle, so that a voltage dip in the electrical system has no effect on the steering angle determination.

Im Fehlerfall – bei Ausfall eines Planetenradlagesensors 15 oder 16 – ist die Lenkwinkelermittlung über das erste Sensorsystem 9 nicht mehr möglich. In diesem Fall wird das zweite Sensorsystem 10 aktiviert, über das die Lenkwinkelermittlung kontinuierlich fortgeführt werden kann. Der verbleibende, intakte Planetenradlagesensor dient hierbei zur Initialisierung des zweiten Sensorsystems, insbesondere des Rotorlagesensors 18. In case of error - if a planetary position sensor fails 15 or 16 - is the steering angle determination via the first sensor system 9 not possible anymore. In this case, the second sensor system 10 activated, via which the steering angle determination can be continued continuously. The remaining, intact Planetenradlagesensor serves here for initialization of the second sensor system, in particular of the rotor position sensor 18 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Lenksystem steering system
2 2
Lenkrad steering wheel
3 3
Lenkspindel steering shaft
4 4
Getriebegehäuse gearbox
5 5
Lenkzahnstange Steering rack
6 6
Vorderrad front
7 7
elektrischer Servomotor electric servomotor
8 8th
Lenkgetriebe steering gear
9 9
erstes Sensorsystem first sensor system
10 10
zweites Sensorsystem second sensor system
11 11
Steuergerät control unit
12 12
Sonnenrad sun
13 13
erstes Planetenrad first planetary gear
14 14
zweites Planetenrad second planetary gear
15 15
erster Planetenradlagesensor first planetary position sensor
16 16
zweiter Planetenradlagesensor second planetary position sensor
17 17
Signalgeber signaler
18 18
Rotorlagesensor Rotor position sensor
19 19
Rotorlagezähler Rotor position counter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010062577 A1 [0002] DE 102010062577 A1 [0002]
  • DE 19703903 A1 [0003] DE 19703903 A1 [0003]
  • DE 10248060 A1 [0004] DE 10248060 A1 [0004]

Claims (6)

Verfahren zur Lenkwinkelermittlung in einem Lenksystem mit elektrischem Servomotor (7), der mit einem Rotorlagesensor (18) und einem die Umdrehungen des Rotorlagesensors (18) zählenden Rotorlagezähler (19) ausgestattet ist, wobei drehfest mit der Lenkspindel (3) ein Sonnenrad (12) verbunden ist, mit dem zwei Planetenräder (13, 14) mit unterschiedlicher Zähnezahl kämmen, denen jeweils ein Planetenradlagesensor (15, 16) zugeordnet ist, wobei im regulären Betriebsmodus der aktuelle Lenkwinkel aus den Winkellagen der beiden Planetenräder (13, 14) bestimmt und nach einem Ausfall eines Planetenradlagesensors (15, 16) der aktuelle Lenkwinkel aus der Winkellage des Rotorlagesensors (18) und dem Wert des Rotorlagezählers (19) bestimmt wird. Steering angle determination method in a steering system with electric servomotor ( 7 ), which with a rotor position sensor ( 18 ) and one the revolutions of the rotor position sensor ( 18 ) counting rotor position counter ( 19 ), whereby non-rotatably with the steering spindle ( 3 ) a sun wheel ( 12 ), with which two planet gears ( 13 . 14 ) mesh with different numbers of teeth, each a Planetenradlagesensor ( 15 . 16 ) is assigned, wherein in the regular operating mode, the current steering angle from the angular positions of the two planetary gears ( 13 . 14 ) and after a failure of a planetary position sensor ( 15 . 16 ) the current steering angle from the angular position of the rotor position sensor ( 18 ) and the value of the rotor position counter ( 19 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Ausfall eines Planetenradlagesensors (15, 16) der Wert des verbleibenden, intakten Planetenradlagesensors (15, 16) zur Initialisierung des Rotorlagezählers (19) herangezogen wird. Method according to claim 1, characterized in that after a failure of a planetary position sensor ( 15 . 16 ) the value of the remaining, intact planetary position sensor ( 15 . 16 ) for initialization of the rotor position counter ( 19 ) is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Ausfall eines Planetenradlagesensors (15, 16) der Wert des verbleibenden, intakten Planetenradlagesensors (15, 16) zur Indexierung des Rotorlagezählers (19) herangezogen wird. Method according to claim 1 or 2, characterized in that after a failure of a planetary position sensor ( 15 . 16 ) the value of the remaining, intact planetary position sensor ( 15 . 16 ) for indexing the rotor position counter ( 19 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Ausfall eines Planetenradlagesensors (15, 16) mithilfe des verbleibenden, intakten Planetenradlagesensors (15, 16) der Wert der Lenkspindelmittellage aus einer Lenkspindelbewegung zwischen den Endanschlägen der Lenkbewegung ermittelt wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that after a failure of a Planetenradlagesensors ( 15 . 16 ) using the remaining, intact planetary position sensor ( 15 . 16 ) the value of the Lenkspindelmittellage is determined from a steering shaft movement between the end stops of the steering movement. Lenksystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem elektrischen Servomotor (7), der mit einem Rotorlagesensor (18) und einem Rotorlagezähler (19) ausgestattet ist, wobei drehfest mit der Lenkspindel (3) ein Sonnenrad (12) verbunden ist, mit dem zwei Planetenräder (13, 14) mit unterschiedlicher Zähnezahl kämmen, denen jeweils ein Planetenradlagesensor (15, 16) zugeordnet ist. Steering system for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, with an electric servomotor ( 7 ), which with a rotor position sensor ( 18 ) and a rotor position counter ( 19 ), whereby non-rotatably with the steering spindle ( 3 ) a sun wheel ( 12 ), with which two planet gears ( 13 . 14 ) mesh with different numbers of teeth, each a Planetenradlagesensor ( 15 . 16 ) assigned. Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähnezahl der zwei Planetenräder (13, 14) sich um maximal 10 % unterscheidet. Steering system according to claim 5, characterized in that the number of teeth of the two planet gears ( 13 . 14 ) differs by a maximum of 10%.
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