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DE102008040835A1 - Power steering i.e. electrical power steering, for vehicle, has actuator provided for steering angle overlay of driver steering angle of vehicle and servo actuator and controlled by control and/or regulation mechanism - Google Patents

Power steering i.e. electrical power steering, for vehicle, has actuator provided for steering angle overlay of driver steering angle of vehicle and servo actuator and controlled by control and/or regulation mechanism Download PDF

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DE102008040835A1
DE102008040835A1 DE102008040835A DE102008040835A DE102008040835A1 DE 102008040835 A1 DE102008040835 A1 DE 102008040835A1 DE 102008040835 A DE102008040835 A DE 102008040835A DE 102008040835 A DE102008040835 A DE 102008040835A DE 102008040835 A1 DE102008040835 A1 DE 102008040835A1
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DE
Germany
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power steering
vehicle
steering
control
steering angle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102008040835A
Other languages
German (de)
Inventor
Arthur Rupp
Jürgen HÖRSCH
Jochen Nussbaumer
Andreas Kruttschnitt
Wolfgang Runge
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Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
ZF Lenksysteme GmbH
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Publication date
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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

The steering (1) has an axially shiftable component (4) that is mounted on a rack (3) in an axially adjustable manner and driven by a servo actuator (2). The servo actuator is controlled by a control and/or regulation mechanism (5). An actuator (6) provided for steering angle overlay of driver steering angle of a vehicle and servo actuator is controlled by the control and/or regulation mechanism. A servo actuator (7) is provided for input of rotation angle into an overlapping transmission (8) of the steering.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung, insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an electric power steering, in particular a Power steering system for a vehicle, according to the generic term of claim 1.

Die DE 103 10 492 A1 beschreibt eine elektrische Servolenkung mit einem als Lenkgetriebe gebildeten Gestell, in dessen Lenkgetriebegehäuse ein axial verlagerbares Bauteil als Zahnstange gelagert ist und von einem elektrischen Servomotor angetrieben wird. Die Zahnstange weist einen Spindelabschnitt mit einem Gewinde auf, das mit einem Muttergewinde einer axial unverschieblich in dem Lenkgetriebegehäuse gelagerten Mutter in Eingriff ist. An einem Verzahnungsabschnitt der Zahnstange kämmt ein mit einer Lenkwelle drehfest verbundenes Ritzel. Solche elektrischen Servolenkungen werden vermehrt zur Erhöhung der Fahrsicherheit und zur Verbesserung der Fahrdynamik mit Fahrerassistenzsystemen versehen und zum Beispiel als aktive Lenksysteme, bei denen dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel ein zusätzlicher Lenkwinkelbetrag überlagert wird, ausgeführt.The DE 103 10 492 A1 describes an electric power steering with a frame formed as a steering gear, in whose steering gear housing an axially displaceable component is mounted as a rack and is driven by an electric servomotor. The rack has a threaded spindle portion which engages a female thread of a nut which is axially non-displaceably mounted in the steering box. At a toothed portion of the rack meshes with a steering shaft rotatably connected pinion. Such electric power steering systems are increasingly being provided with driver assistance systems to increase driving safety and to improve driving dynamics and, for example, as active steering systems in which an additional steering angle amount is superimposed on the steering angle predetermined by the driver.

Wankstabilisierungssysteme, die als Vertikaldynamiksteller durch die gezielte Verstellung der Radaufstandkräfte ein Fahrzeugwanken verhindern sollen, oder die aktive Verteilung des Antriebsmoments zwischen den Rädern einer Achse mit Hilfe von Traktionsstellern sind weitere Beispiel.roll stabilization systems, as a vertical dynamic actuator by the targeted adjustment of Radaufstandkräfte prevent vehicle rolling, or the active distribution of the drive torque between the wheels of an axle Help from traction actuators are another example.

All diesen Systemen ist gemeinsam, dass in einem geschlossenen Regelkreis ein Fahrdynamikregler einen Aktuator beaufschlagt, der im Fahrzeug ein Aggregat in gewünschter Weise einstellt, wobei die Dynamik des Aggregats bzw. des Fahrzeugs und auch die Eigendynamik des Reglers zu berücksichtigen ist.Alles These systems have in common that in a closed loop a vehicle dynamics controller an actuator applied to the in the vehicle Aggregate sets in the desired manner, the dynamics of the unit or of the vehicle and also the momentum of the controller to take into account.

Mit zunehmender Anzahl an Assistenzsystemen nimmt aber die Komplexität zu, was dazu führt, dass zwar ein einzelnes Regelsystem für sich stabil ist, jedoch durch das Zusammenwirken der verschiedenen Systeme gegenseitige Beeinflussungen auftreten können, die sich unter anderem auf die Stabilität auswirken können.With However, the increasing number of assistance systems decreases the complexity too, which leads to a single rule system is stable for itself, but through the interaction of different systems may interact with each other, which, among other things, can affect stability.

Verschärft wird dieses Problem noch dadurch, dass die einzelnen Fahrdynamikregler zum Teil bei unterschiedlichen Herstellern entwickelt werden, sodaß das Zusammenspiel der Regler erst in einer möglicherweise späten Entwicklungsphase getestet werden kann. Die Folge kann eine Instabilität des Gesamtsystems aufgrund einer zu hohen Gesamtverstärkung sein, ein unakzeptables Einschwingverhalten oder ein Gegeneinander der Einzelregler. Zudem wird für jeden Regler Bauraum benötigt.tightened This problem is still caused by the fact that the individual driving dynamics controller be developed in part at different manufacturers, so that the Interaction of the controller only in a possibly late Development phase can be tested. The consequence can be an instability of the Overall system due to too high overall gain be an unacceptable transient response or a conflict the single controller. In addition, space is required for each controller.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Servolenkung deren Betrieb auch im Zusammenspiel von mehreren Fahrdynamikreglern stabil ist, anzugeben.Of the Invention is based on the object, a compact power steering their operation also stable in the interaction of several vehicle dynamics controllers is to indicate.

Die Aufgabe wird mit einer Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The Task is with a power steering with the features of the claim 1 solved.

Dadurch dass eine einzige Steuer- und/oder Regelungseinrichtung die Ansteuerung zumindest eines Servomotors zur Bereitstellung einer Lenkhilfskraft und eines Aktuators zur Lenkwinkelüberlagerung des Fahrerlenkwinkels durchführt, wobei es zweckmäßig ist, dass Stabilitätsindikatoren für die Servolenkung und Fahrdynamikregler erstellt und miteinander verglichen werden, wobei im Fall einer unzulässig hohen Abweichung ein Eingriff in die Reglerstruktur durchgeführt wird, ist eine kompakte und im Betrieb stabil arbeitende Servolenkung angegeben.Thereby that a single control and / or regulating device, the control at least one servomotor for providing a steering assist force and an actuator for steering angle superposition of the driver steering angle where appropriate, that stability indicators for the power steering and vehicle dynamics controllers are created and compared with each other, whereby in the case of an impermissibly high deviation an intervention is performed in the controller structure is a compact and stably operating power steering indicated in the operation.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.preferred Designs emerge from the dependent claims.

Es kann zweckmäßig sein, die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung an einem Überlagerungsgetriebe oder einem Servomotor für das Überlagerungsgetriebe der Servolenkung anzuordnen.It may be appropriate, the control and / or regulating device at a superposition gear or a servomotor for to arrange the superposition gearbox of the power steering.

Es kann auch zweckmäßig sein, die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung an einem Aktuator zur Lenkwinkelüberlagerung des Fahrerlenkwinkels anzuordnen oder an oder in einem, das Lenkgetriebegehäuse bildenden Gestell anzuordnen. Die Servolenkung ist bevorzugt als elektrische Hilfskraftlenkung ausgebildet.It may also be appropriate to the tax and / or Control device on an actuator for steering angle superposition to arrange the driver's steering angle or on or in one, the steering gear housing to arrange forming frame. The power steering is preferred as electric power steering system formed.

Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.The Invention will now be closer with reference to an embodiment described and reproduced with reference to the accompanying drawings.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Servolenkung mit einer gemeinsamen Steuer- und/oder Regelungseinrichtung für einen elektrischen Aktuator der Servolenkung und einen Aktuator zur Lenkwinkelüberlagerung des Fahrerlenkwinkels, mit einer Anordnung der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung an dem Aktuator zur Lenkwinkelüberlagerung des Fahrerlenkwinkels, 1 a schematic view of a power steering according to the invention with a common control and / or regulating device for an electric actuator of the power steering and an actuator for steering angle superposition of the driver steering angle, with an arrangement of the control and / or regulating device on the actuator for steering angle superposition of the driver steering angle,

2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Servolenkung mit einer gemeinsamen Steuer- und/oder Regelungseinrichtung für einen elektrischen Aktuator der Servolenkung, mit der Anordnung der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung an dem Servomotor der Servolenkung. 2 a schematic view of a power steering according to the invention with a common control and / or regulating device for an electric actuator of the power steering, with the arrangement of the control and / or regulating device on the servo motor of the power steering.

In 1 ist eine als elektrische Zahnstangen-Hilfskraftlenkung 9 gebildete Servolenkung 1 gezeigt. In einem zylinderförmigen, als Lenkgetriebegehäuse 10 gebildeten Gestell 3 ist ein als Zahnstange 11 gebildetes axial verlagerbares Bauteil 4 gelagert. An ihren beiden Enden sind Spurstangenköpfe 12 festgelegt, die zur gelenkigen Anbindung von Spurstangen dienen. Parallel zu der Zahnstange 11 ist an einem Radialflansch 13 eines Gehäusedeckels 14 des Lenkgetriebegehäuses 10 ein elektrischer Servomotor 2 mit seinem Gehäuse 15 festgelegt. Die Zahnstange 11 kämmt an einem Verzahnungsabschnitt mit einem Ritzel einer Lenkwelle 16 und weist ein Gewinde an einem Spindelabschnitt auf, welches in Eingriff mit einem als Kugelumlaufgewinde gebildeten Muttergewinde einer Mutter ist. Die Mutter ist drehfest mit einer Zahnriemenscheibe verbunden, die Teil eines in dem Gehäusedeckel 14 untergebrachten Zugmittelgetriebes 17 ist, über das der elektrische Servomotor 2 die so gebildete Bewegungsschraube antreibt. Für gleiche Bauteile gelten dieselben Bezugszeichen in 2.In 1 is one as an electric rack gen-power steering 9 formed power steering 1 shown. In a cylindrical, as a steering gear housing 10 formed frame 3 is as a rack 11 formed axially displaceable component 4 stored. At both ends are tie rod ends 12 specified, which serve for the articulated connection of tie rods. Parallel to the rack 11 is on a radial flange 13 a housing cover 14 of the steering gear housing 10 an electric servomotor 2 with his case 15 established. The rack 11 meshes with a gear portion with a pinion of a steering shaft 16 and has a thread on a spindle portion, which is in engagement with a mother thread formed as a ball screw nut. The nut is rotatably connected to a toothed belt pulley, the part of a in the housing cover 14 housed Zugmittelgetriebes 17 is about which the electric servomotor 2 drives the movement screw thus formed. For identical components, the same reference numerals in 2 ,

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel steuert die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 5 zudem einen Aktuator 6, bestehend aus einem Servomotor 7 für ein Überlagerungsgetriebe 8 an, wobei hier der Überlagerungslenkwinkel als Stellgröße herangezogen werden kann. Dieser Überlagerungswinkel hängt von der zu regelnden Zustandsgröße ab, wobei als Zustandsgröße die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs oder eine aus der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs zu berechnende, transformierte Quergeschwindigkeitsgröße herangezogen wird. Im Betrieb der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 5, die in den in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dem Überlagerungsgetriebe 8 zugeordnet ist, wird bevorzugt eine relative Stabilitätsabschätzung der einzelnen Regler durchgeführt. Die Stabilitätseigenschaften lassen sich auch offline und/oder außerhalb des Fahrzeugs in einer Entwicklungsumgebung untersuchen und validieren.In the in 1 embodiment shown controls the control and / or regulating device 5 also an actuator 6 , consisting of a servomotor 7 for a superposition gearbox 8th on, in which case the superposition steering angle can be used as a manipulated variable. This overlay angle depends on the state variable to be controlled, the state variable used being the lateral velocity of the vehicle or a transformed transverse velocity variable to be calculated from the lateral velocity of the vehicle. During operation of the control and / or regulating device 5 which are in the in 2 shown embodiment of the superposition gear 8th is assigned, preferably a relative stability estimation of the individual controller is performed. The stability characteristics can also be examined and validated offline and / or outside the vehicle in a development environment.

Die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 5 ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel an dem Aktuator 6 zur Lenkwinkelüberlagerung des Fahrerlenkwinkels angeordnet.The control and / or regulating device 5 is in the in 1 shown embodiment of the actuator 6 arranged to the steering angle superposition of the driver's steering angle.

In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 5 in dem Gehäuse 16 des Servomotors 2 der Servolenkung 1 angeordnet.In the in 2 embodiment shown is the control and / or regulating device 5 in the case 16 of the servomotor 2 the power steering 1 arranged.

11
ServolenkungPower steering
22
Servomotorservomotor
33
Gestellframe
44
Bauteil, axial verschiebbarcomponent axially displaceable
55
Steuer- und/oder RegelungseinrichtungTax- and / or regulating device
66
Aktuatoractuator
77
Servomotorservomotor
88th
ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
99
Hilfskraftlenkung, elektrischPower steering, electrical
1010
LenkgetriebegehäuseSteering gear housing
1111
Zahnstangerack
1313
SpurstangenkopfSpurstangenkopf
1414
Radialflanschradial flange
1515
Gehäusedeckelhousing cover
1616
Gehäusecasing
1717
Lenkwellesteering shaft
1818
Zugmittelgetriebetraction drives

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10310492 A1 [0002] DE 10310492 A1 [0002]

Claims (6)

Servolenkung, insbesondere Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem, von einem Servomotor (2) angetriebenen, axial verschiebbar in einem Gestell (3) gelagerten Bauteil (4), wobei der Servomotor (2) von einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (5) angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (5) ein Aktuator (6) zur Lenkwinkelüberlagerung des Fahrerlenkwinkels des Fahrzeugs und der Servomotor (2) angesteuert sind.Power steering, in particular power steering for a vehicle, with one, from a servomotor ( 2 ), axially displaceable in a frame ( 3 ) mounted component ( 4 ), wherein the servomotor ( 2 ) by a control and / or regulating device ( 5 ), characterized in that by the control and / or regulating device ( 5 ) an actuator ( 6 ) to the steering angle superposition of the driver's steering angle of the vehicle and the servomotor ( 2 ) are driven. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (5) ein Servomotor (7) zur Eingabe eines Drehwinkels in ein Überlagerungsgetriebe (8) der Servolenkung (1) angesteuert ist.Power steering system according to claim 1, characterized in that by the control and / or regulating device ( 5 ) a servomotor ( 7 ) for entering a rotation angle in a superposition gear ( 8th ) of the power steering ( 1 ) is driven. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (5) an dem Überlagerungsgetriebe (8) oder an dem Servomotor (7) für das Überlagerungsgetriebe (8) angeordnet ist.Power steering system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the control and / or regulating device ( 5 ) at the superposition gearing ( 8th ) or on the servomotor ( 7 ) for the superposition gearing ( 8th ) is arranged. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (5) an dem Aktuator (6) zur Lenkwinkelüberlagerung des Fahrerlenkwinkels des Fahrzeug angeordnet ist.Power steering system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the control and / or regulating device ( 5 ) on the actuator ( 6 ) is arranged to the steering angle superposition of the driver's steering angle of the vehicle. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (5) an dem Gestell (3) angeordnet ist.Power steering system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the control and / or regulating device ( 5 ) on the frame ( 3 ) is arranged. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkung (1) eine elektrische Hilfskraftlenkung (10) ist.Power steering system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the power steering ( 1 ) an electric power steering system ( 10 ).
DE102008040835A 2008-07-29 2008-07-29 Power steering i.e. electrical power steering, for vehicle, has actuator provided for steering angle overlay of driver steering angle of vehicle and servo actuator and controlled by control and/or regulation mechanism Withdrawn DE102008040835A1 (en)

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