電動機驅動的伺服轉向單元的製作方法

2023-05-04 13:25:46

專利名稱：電動機驅動的伺服轉向單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動機驅動的伺服轉向單元，該單元具有一個電動機，用於在一個轉向系中產生一個輔助轉向力，該轉向系將一個轉向柄與汽車車輪耦聯，其中所述伺服轉向單元在轉向信息基礎上通過控制要輸送給所述電動機的電流支持轉向輪的轉動，該伺服轉向單元包括一個轉向角度度測量裝置。
背景技術：
由DE38 21 789已知一種此類電動機驅動的伺服轉向單元。這種伺服轉向單元包括一個用於獲取在轉向系中產生的轉向力的轉向力保護裝置以及一個用於降低要輸送給電動機的電流的過載保護裝置。當所獲得的轉向力超過一個給定值時，則藉助於例如在轉向系的扭力杆上測得的轉向力，通過過載保護裝置降低支持。DE38 21 789還公開了一種此類的伺服轉向單元，其中附加地測量轉向速度並同樣在計算或減小支持時考慮這個參數。在這種實施形式中，只有當一方面超過操縱力水平而另一方面轉向速度沒超過一個確定數值時才減小支持。在由DE38 21 789已知的伺服轉向單元中的缺陷是，在終端擋塊的行駛感覺通過轉向系扭杆的扭轉剛性來確定，而不能通過控制伺服轉向單元進行影響或調節。

發明內容
本發明的目的是，提出一種伺服轉向單元，其中可以在左邊和右邊終端擋塊範圍裡給定行駛感覺或者可以通過相應減小支持影響行駛感覺。
按照本發明這個目的分別通過一個具有兩個獨立的權利要求1和2特徵的電動機驅動的伺服轉向單元得到實現。此外從屬權利要求3至15包括如權利要求1和2所述的伺服轉向單元的其它特徵。
如兩個獨立的權利要求1和2所述的按照本發明的伺服轉向單元尤其有利的是，可以利用已經存在於每個現代轉向系中的轉向角度信息。有利的是，在達到當時的終端擋塊之前就已經能夠減小支持或減小要輸送的電流，該電流事先通過電動機控制器已經被確定。在此有利的是，減小的量取決於轉向角度，這樣隨著在當時的終端擋塊上逐漸增加的變化，可以使支持逐漸減小。減小例如可以由此有利地實現，即，由電動機控制器所確定的用於要輸送的電流的值與一個比例係數a相乘並接著將這個數值傳遞到可控電流源，然後該電流源調節要輸送的電流。在此函數a＝f(轉向角度)可以任意選擇。如果要防止支持徹底減小、即減小到零，則對於比例係數給出一個下極限值是有利的。
同樣有利的是，支持的減小只有當汽車還沒有超過一個確定的速度時才被激活。由此防止轉向角度的一個錯誤的測定只在低速時產生作用，而在較快速度時通過支持的一種非本意的影響不產生幹擾。
同樣，可以通過給定極限角度的方式自由地且與技術已知條件無關地預先給定要減小支持的範圍。
為了使被轉向的汽車車輪從兩個終端位置中的一個出來以全部支持向中間位置方向轉動，按照本發明的伺服轉向單元具有一個功能，該功能詢問操縱力和轉向角度的符號。在此根據符號約定對於每個終端位置必需區分兩種情況。如果兩個參數具有相同的符號，這意味著，轉向力這樣取向，試圖使車輪向終端位置方向移動，只要超過上述極限角度，則減小支持。與此相反，當車輪從終端位置向著中間位置方向轉動時，參數的符號是不同的。在這種情況下應該將最大或最佳的支持供司機使用。因此在這種情況下，使所述比例係數置於1，使得由電動機控制器計算出來的要被輸送的電流值繼續傳遞到可調節的電流源。
當然，本發明並不限於只將要輸送的電流和值乘以比例係數然後將其傳遞給電動機控制器或可控電流源。也可以將由轉向系計算出來的支持轉矩乘以比例係數，然後將乘積傳遞給電動機控制器或一個其它的控制單元或調節單元。


下面藉助於附圖詳細描述本發明的工作原理。附圖中
圖1示出一個角度範圍，在該範圍裡減小支持，只要汽車速度不超過一個給定的數值；圖2示出一個可能的函數a＝f(轉向角度)；圖3示出一個用於計算比例係數的可能方法的流程圖；圖4示出一個在轉向系中取決於轉向角度的減小單元或「終端最大轉向角保護(Endlock Protection)」單元的可能布置的方框圖。
具體實施例方式
圖1用於解釋對於按照本發明的伺服轉向單元重要的參數。在此「endlock_right(終端最大轉向角_右)」表示這樣一個角度，在該角度，轉向系位於右邊的機械終端擋塊。「endlock_left(終端最大轉向角_左)」表示這樣一個角度，在該角度，轉向系位於左邊的機械終端擋塊。角度gr是右邊極限角度而gl是左邊極限角度。如果轉向的車輪這樣偏轉，使轉向角度位於陰影範圍裡，則支持或要被輸送的電流減小。如果最佳地考慮到汽車速度vvehicle的話，只有當汽車不超過一個確定給定的速度時，才減小支持或要輸送的電流。如果轉向輪或車輪向右調整，則根據所選擇的符號約定，轉向角度sw為正。相反，如果轉向輪或車輪向左偏轉或調整，則根據所選擇的符號約定，轉向角度sw為負。如果轉向輪和/或被轉向的汽車輪位於中間位置，則轉向角度sw等於零。
圖2示出係數a與轉向角度sw之間的一種個可能的函數關係。當轉向角度sw不超過兩個極限角度gr和gl時，係數a等於1。相反，一旦轉向角度sw超過兩個極限角度gr和gl中的一個時，則係數a變小。如果必要，可以對係數a進行一個附加的詢問和限定。例如可以將數值限定在一個下極限值min_support(最小_支持)，該數值在轉向角度sw等於endlock_right或endlock_left時或在之前達到該下極限值min_support。在圖2中所示的函數關係只是示例性的。當然也可以根據需要另外給出曲線變化。當然也可以設想在角度範圍endlock_left＜sw＜gl或gr＜sw＜endlock_right內使係數a線性地、二次冪地、指數地或對數地下降。因此對於min_support同樣可以給出任意適當的數值。
圖3示出用於實現按照本發明的伺服轉向單元的可能方法的流程圖。在第一步驟100，檢驗汽車速度是否超過一個確定的數值vlimit。一旦汽車以一個大於vlimit的速度行駛，就使比例係數support_factor在步驟1000中置於等於1，以此使計算方法結束，然後重新開始。只要汽車不超過vlimit，則轉到步驟200，在那裡檢驗轉向角度sw的符號。如果sw小於零，即，向左轉向，則通過步驟400計算係數a。在此計算終端擋塊角度endlock_left與轉向角度sw之間的角度差。這個差值除以endlock_left減去gl的角度差。因為endlock_left減去極限角度gl的角度差是一個常量，它給出一個角度範圍，也可以除以這個事先被計算並被存儲的角度範圍值。如果最後所述的角度差是正值，則可以放棄構成絕對值a。如果轉向角度sw大於零，則相應地在步驟300中計算係數a。該係數a是轉向角度sw的一個函數。根據給定的極限角度gl或gr，對於變小或變大的轉向角度sw，係數a的數值不超過一個確定給定的數值。在步驟500，檢驗事先在步驟300和400中計算出來的數值是否大於1。如果在圖3所示的方法中，數值a大於1，則使比例係數support_factor置於等於1並結束方法或者繼續給出用於繼續計算支持的比例係數support_factor的數值。如果係數a的數值小於等於1，則通過步驟600進行符號檢驗。在此也可以選擇，或者將手動力矩tqsensor的方向或符號與轉向角度的符號進行比較。或者將由轉向系或控制器已經獲得的支持或調節信號tqreq的方向或符號與轉向角度的符號進行比較。如果符號或方向不一致，則轉到步驟1000並使比例係數support_factor置於等於1。在數值符號不同時，呈現這種情況，即，試圖將車輪或轉向輪向中間位置的方向移動。如果符號相同，則試圖將車輪或轉向輪向終端位置移動。在這種情況下，在步驟700中，檢驗係數a的數值是否小於最小允許支持係數min_support。如果a＜min_support，則轉到步驟800並使比例係數support_factor置於等於min_support。如果a＞＝min_support，則轉到步驟900並使比例係數support_factor置於等於a。在結束步驟800和900之後計算方法結束，並且可以開始進行新的比例係數support_factor的計算。
圖4示出一個在轉向系中取決於轉向角度的減小單元或「終端最大轉向角保護」單元的可能的布置的方框圖。控制器產生一個調節信號tqreq，該信號與比例係數support_factor相乘。接著將乘積輸送給產生支持的電動機的電動機控制器。通過「終端最大轉向角保護」單元計算比例係數support_factor，該單元例如使用在圖3中所述的方法。對於「終端最大轉向角保護」單元唯一絕對必需的輸入參數是轉向角度sw。為了確定比例係數support_factor，最佳的是可以一起考慮汽車速度vvehicle和所得到的手動力矩或調節信號tqreq的大小。
權利要求
1.一種電動機驅動的伺服轉向單元，具有一個電動機，用於在一個轉向系中產生一個輔助轉向力，該轉向系將一個轉向柄與汽車車輪耦聯，其中所述伺服轉向單元在轉向信息基礎上通過控制要輸送給所述電動機的電流支持轉向輪的轉動，該伺服轉向單元包括一個轉向角度測量裝置，其特徵在於，所述伺服轉向單元根據所獲得的轉向角度調節所述支持。
2.一種電動機驅動的伺服轉向單元，具有一個電動機，用於在一個轉向系中產生一個輔助轉向力，該轉向系將一個轉向柄與汽車車輪耦聯，其中所述伺服轉向單元在轉向信息基礎上通過控制要輸送給所述電動機的電流支持轉向輪的轉動，該伺服轉向單元包括一個轉向角度測量裝置以及一個過載保護裝置，用於降低要輸送給電動機的電流，其特徵在於，當所獲得的轉向角度超過一個給定的角度時，則所述過載保護裝置降低輸送給電動機的電流。
3.如權利要求1或2所述的電動機驅動的伺服轉向單元，其特徵在於，在所述角度範圍內，在被轉向的汽車車輪達到當時的終端位置之前，減小所述支持或電流。
4.如上述權利要求中任一項所述的電動機驅動的伺服轉向單元，其特徵在於，在超過或達到一個預定的或給定的角度之後，在達到當時的終端位置之前，減小所述支持或電流。
5.如上述權利要求中任一項所述的電動機驅動的伺服轉向單元，其特徵在於，這樣減小所述支持，即，使得被轉向的車輪或者轉向柄或轉向拉杆最多只能以一個給定的最大速度和/或力達到終端位置。
6.如上述權利要求中任一項所述的電動機驅動的伺服轉向單元，其特徵在於，只有當汽車不超過一個確定的速度時，才減小所述支持。
7.如上述權利要求中任一項所述的電動機驅動的伺服轉向單元，其特徵在於，一旦轉向力矩與轉向角度的符號不再一致，就結束減小所述支持或電流。
8.如上述權利要求中任一項所述的電動機驅動的伺服轉向單元，其特徵在於，在達到一個確定給定或給出的角度gr或gl之後，所述支持連續越來越減小直到達到當時的終端位置。
9.如權利要求8所述的電動機驅動的伺服轉向單元，其特徵在於，所述減小線性地、指數地、二次冪地或按照一種取決於角度的函數加大。
10.如上述權利要求中任一項所述的電動機驅動的伺服轉向單元，其特徵在於，所述由轉向系計算出來的支持或要輸送的電流的值與一個比例係數「support_factor」相乘，並且藉助於由此產生的支持控制電動機或者將由此產生的電流輸送給電動機。
11.用於計算用於權利要求10所述的電動機驅動的伺服轉向單元的比例係數「support_factor」的方法，其特徵在於，
-在第一方法步驟中，檢驗實際的汽車速度vvehicle是否超過一個確定的速度vlimit，-如果vvehicle＞＝vlimit，則使比例係數「support_factor」置於等於1並結束方法，-如果vvehicle＜vlimit，則繼續計算比例係數「support_factor」。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，當出現vvehicle＞＝vlimit時，在一個緊接的方法步驟中，檢驗轉向角度是為正還是為負，然後接著對於各自角度範圍計算係數a，其中當轉向輪從中間位置向左轉動時， 並且其中當轉向輪從中間位置向右轉動時， 其中endlock_right是右邊的擋塊角度，endlock_left是左邊的擋塊角度而轉向角度sw是實際的轉向輪角度。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，對於係數a的數值大於數值1時，則使比例係數support_factor置於等於1並結束計算。
14.如權利要求12或13所述的方法，其特徵在於，如果係數a的數值大於等於一個給出的最小值min_support且小於等於1時，則使所述比例係數support_factor置於等於係數a，而如果係數a小於最小值min_support時，則使所述比例係數support_factor置於等於最小值min_support。
15.如權利要求11至14中任一項所述的方法，其特徵在於，一旦轉向力矩與轉向角度的符號不再一致，就使所述比例係數support_factor置於等於1。
全文摘要
本發明涉及一種電動機驅動的伺服轉向單元，該單元具有一個電動機用於在一個轉向系中產生一個輔助轉向力，該轉向系將一個轉向柄與汽車車輪耦聯，其中所述伺服轉向單元在轉向信息基礎上通過控制要輸送給所述電動機的電流支持轉向輪的轉動，該伺服轉向單元包括一個轉向角度測量裝置以及一個過載保護裝置，用於降低要輸送給電動機的電流，其中當所獲得的轉向角度超過一個給定的角度時，所述過載保護裝置降低要輸送給電動機的電流。
文檔編號B62D5/04GK1516659SQ02807990
公開日2004年7月28日 申請日期2002年4月8日 優先權日2001年4月9日
發明者克勞斯·馮哈梅爾, 哈爾溫·尼森, 尼森, 克勞斯 馮哈梅爾 申請人:蒂森克魯伯普雷斯塔轉向技術有限公司