专利名称：电动机驱动的伺服转向单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机驱动的伺服转向单元，该单元具有一个电动机，用于在一个转向系中产生一个辅助转向力，该转向系将一个转向柄与汽车车轮耦联，其中所述伺服转向单元在转向信息基础上通过控制要输送给所述电动机的电流支持转向轮的转动，该伺服转向单元包括一个转向角度度测量装置。
背景技术：
由DE38 21 789已知一种此类电动机驱动的伺服转向单元。这种伺服转向单元包括一个用于获取在转向系中产生的转向力的转向力保护装置以及一个用于降低要输送给电动机的电流的过载保护装置。当所获得的转向力超过一个给定值时，则借助于例如在转向系的扭力杆上测得的转向力，通过过载保护装置降低支持。DE38 21 789还公开了一种此类的伺服转向单元，其中附加地测量转向速度并同样在计算或减小支持时考虑这个参数。在这种实施形式中，只有当一方面超过操纵力水平而另一方面转向速度没超过一个确定数值时才减小支持。在由DE38 21 789已知的伺服转向单元中的缺陷是，在终端挡块的行驶感觉通过转向系扭杆的扭转刚性来确定，而不能通过控制伺服转向单元进行影响或调节。
发明内容
本发明的目的是，提出一种伺服转向单元，其中可以在左边和右边终端挡块范围里给定行驶感觉或者可以通过相应减小支持影响行驶感觉。
按照本发明这个目的分别通过一个具有两个独立的权利要求1和2特征的电动机驱动的伺服转向单元得到实现。此外从属权利要求3至15包括如权利要求1和2所述的伺服转向单元的其它特征。
如两个独立的权利要求1和2所述的按照本发明的伺服转向单元尤其有利的是，可以利用已经存在于每个现代转向系中的转向角度信息。有利的是，在达到当时的终端挡块之前就已经能够减小支持或减小要输送的电流，该电流事先通过电动机控制器已经被确定。在此有利的是，减小的量取决于转向角度，这样随着在当时的终端挡块上逐渐增加的变化，可以使支持逐渐减小。减小例如可以由此有利地实现，即，由电动机控制器所确定的用于要输送的电流的值与一个比例系数a相乘并接着将这个数值传递到可控电流源，然后该电流源调节要输送的电流。在此函数a＝f(转向角度)可以任意选择。如果要防止支持彻底减小、即减小到零，则对于比例系数给出一个下极限值是有利的。
同样有利的是，支持的减小只有当汽车还没有超过一个确定的速度时才被激活。由此防止转向角度的一个错误的测定只在低速时产生作用，而在较快速度时通过支持的一种非本意的影响不产生干扰。
同样，可以通过给定极限角度的方式自由地且与技术已知条件无关地预先给定要减小支持的范围。
为了使被转向的汽车车轮从两个终端位置中的一个出来以全部支持向中间位置方向转动，按照本发明的伺服转向单元具有一个功能，该功能询问操纵力和转向角度的符号。在此根据符号约定对于每个终端位置必需区分两种情况。如果两个参数具有相同的符号，这意味着，转向力这样取向，试图使车轮向终端位置方向移动，只要超过上述极限角度，则减小支持。与此相反，当车轮从终端位置向着中间位置方向转动时，参数的符号是不同的。在这种情况下应该将最大或最佳的支持供司机使用。因此在这种情况下，使所述比例系数置于1，使得由电动机控制器计算出来的要被输送的电流值继续传递到可调节的电流源。
当然，本发明并不限于只将要输送的电流和值乘以比例系数然后将其传递给电动机控制器或可控电流源。也可以将由转向系计算出来的支持转矩乘以比例系数，然后将乘积传递给电动机控制器或一个其它的控制单元或调节单元。
下面借助于附图详细描述本发明的工作原理。附图中
图1示出一个角度范围，在该范围里减小支持，只要汽车速度不超过一个给定的数值；图2示出一个可能的函数a＝f(转向角度)；图3示出一个用于计算比例系数的可能方法的流程图；图4示出一个在转向系中取决于转向角度的减小单元或“终端最大转向角保护(Endlock Protection)”单元的可能布置的方框图。
具体实施例方式
图1用于解释对于按照本发明的伺服转向单元重要的参数。在此“endlock_right(终端最大转向角_右)”表示这样一个角度，在该角度，转向系位于右边的机械终端挡块。“endlock_left(终端最大转向角_左)”表示这样一个角度，在该角度，转向系位于左边的机械终端挡块。角度gr是右边极限角度而gl是左边极限角度。如果转向的车轮这样偏转，使转向角度位于阴影范围里，则支持或要被输送的电流减小。如果最佳地考虑到汽车速度vvehicle的话，只有当汽车不超过一个确定给定的速度时，才减小支持或要输送的电流。如果转向轮或车轮向右调整，则根据所选择的符号约定，转向角度sw为正。相反，如果转向轮或车轮向左偏转或调整，则根据所选择的符号约定，转向角度sw为负。如果转向轮和/或被转向的汽车轮位于中间位置，则转向角度sw等于零。
图2示出系数a与转向角度sw之间的一种个可能的函数关系。当转向角度sw不超过两个极限角度gr和gl时，系数a等于1。相反，一旦转向角度sw超过两个极限角度gr和gl中的一个时，则系数a变小。如果必要，可以对系数a进行一个附加的询问和限定。例如可以将数值限定在一个下极限值min_support(最小_支持)，该数值在转向角度sw等于endlock_right或endlock_left时或在之前达到该下极限值min_support。在图2中所示的函数关系只是示例性的。当然也可以根据需要另外给出曲线变化。当然也可以设想在角度范围endlock_left＜sw＜gl或gr＜sw＜endlock_right内使系数a线性地、二次幂地、指数地或对数地下降。因此对于min_support同样可以给出任意适当的数值。
图3示出用于实现按照本发明的伺服转向单元的可能方法的流程图。在第一步骤100，检验汽车速度是否超过一个确定的数值vlimit。一旦汽车以一个大于vlimit的速度行驶，就使比例系数support_factor在步骤1000中置于等于1，以此使计算方法结束，然后重新开始。只要汽车不超过vlimit，则转到步骤200，在那里检验转向角度sw的符号。如果sw小于零，即，向左转向，则通过步骤400计算系数a。在此计算终端挡块角度endlock_left与转向角度sw之间的角度差。这个差值除以endlock_left减去gl的角度差。因为endlock_left减去极限角度gl的角度差是一个常量，它给出一个角度范围，也可以除以这个事先被计算并被存储的角度范围值。如果最后所述的角度差是正值，则可以放弃构成绝对值a。如果转向角度sw大于零，则相应地在步骤300中计算系数a。该系数a是转向角度sw的一个函数。根据给定的极限角度gl或gr，对于变小或变大的转向角度sw，系数a的数值不超过一个确定给定的数值。在步骤500，检验事先在步骤300和400中计算出来的数值是否大于1。如果在图3所示的方法中，数值a大于1，则使比例系数support_factor置于等于1并结束方法或者继续给出用于继续计算支持的比例系数support_factor的数值。如果系数a的数值小于等于1，则通过步骤600进行符号检验。在此也可以选择，或者将手动力矩tqsensor的方向或符号与转向角度的符号进行比较。或者将由转向系或控制器已经获得的支持或调节信号tqreq的方向或符号与转向角度的符号进行比较。如果符号或方向不一致，则转到步骤1000并使比例系数support_factor置于等于1。在数值符号不同时，呈现这种情况，即，试图将车轮或转向轮向中间位置的方向移动。如果符号相同，则试图将车轮或转向轮向终端位置移动。在这种情况下，在步骤700中，检验系数a的数值是否小于最小允许支持系数min_support。如果a＜min_support，则转到步骤800并使比例系数support_factor置于等于min_support。如果a＞＝min_support，则转到步骤900并使比例系数support_factor置于等于a。在结束步骤800和900之后计算方法结束，并且可以开始进行新的比例系数support_factor的计算。
图4示出一个在转向系中取决于转向角度的减小单元或“终端最大转向角保护”单元的可能的布置的方框图。控制器产生一个调节信号tqreq，该信号与比例系数support_factor相乘。接着将乘积输送给产生支持的电动机的电动机控制器。通过“终端最大转向角保护”单元计算比例系数support_factor，该单元例如使用在图3中所述的方法。对于“终端最大转向角保护”单元唯一绝对必需的输入参数是转向角度sw。为了确定比例系数support_factor，最佳的是可以一起考虑汽车速度vvehicle和所得到的手动力矩或调节信号tqreq的大小。
权利要求
1.一种电动机驱动的伺服转向单元，具有一个电动机，用于在一个转向系中产生一个辅助转向力，该转向系将一个转向柄与汽车车轮耦联，其中所述伺服转向单元在转向信息基础上通过控制要输送给所述电动机的电流支持转向轮的转动，该伺服转向单元包括一个转向角度测量装置，其特征在于，所述伺服转向单元根据所获得的转向角度调节所述支持。
2.一种电动机驱动的伺服转向单元，具有一个电动机，用于在一个转向系中产生一个辅助转向力，该转向系将一个转向柄与汽车车轮耦联，其中所述伺服转向单元在转向信息基础上通过控制要输送给所述电动机的电流支持转向轮的转动，该伺服转向单元包括一个转向角度测量装置以及一个过载保护装置，用于降低要输送给电动机的电流，其特征在于，当所获得的转向角度超过一个给定的角度时，则所述过载保护装置降低输送给电动机的电流。
3.如权利要求1或2所述的电动机驱动的伺服转向单元，其特征在于，在所述角度范围内，在被转向的汽车车轮达到当时的终端位置之前，减小所述支持或电流。
4.如上述权利要求中任一项所述的电动机驱动的伺服转向单元，其特征在于，在超过或达到一个预定的或给定的角度之后，在达到当时的终端位置之前，减小所述支持或电流。
5.如上述权利要求中任一项所述的电动机驱动的伺服转向单元，其特征在于，这样减小所述支持，即，使得被转向的车轮或者转向柄或转向拉杆最多只能以一个给定的最大速度和/或力达到终端位置。
6.如上述权利要求中任一项所述的电动机驱动的伺服转向单元，其特征在于，只有当汽车不超过一个确定的速度时，才减小所述支持。
7.如上述权利要求中任一项所述的电动机驱动的伺服转向单元，其特征在于，一旦转向力矩与转向角度的符号不再一致，就结束减小所述支持或电流。
8.如上述权利要求中任一项所述的电动机驱动的伺服转向单元，其特征在于，在达到一个确定给定或给出的角度gr或gl之后，所述支持连续越来越减小直到达到当时的终端位置。
9.如权利要求8所述的电动机驱动的伺服转向单元，其特征在于，所述减小线性地、指数地、二次幂地或按照一种取决于角度的函数加大。
10.如上述权利要求中任一项所述的电动机驱动的伺服转向单元，其特征在于，所述由转向系计算出来的支持或要输送的电流的值与一个比例系数“support_factor”相乘，并且借助于由此产生的支持控制电动机或者将由此产生的电流输送给电动机。
11.用于计算用于权利要求10所述的电动机驱动的伺服转向单元的比例系数“support_factor”的方法，其特征在于，
-在第一方法步骤中，检验实际的汽车速度vvehicle是否超过一个确定的速度vlimit，-如果vvehicle＞＝vlimit，则使比例系数“support_factor”置于等于1并结束方法，-如果vvehicle＜vlimit，则继续计算比例系数“support_factor”。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，当出现vvehicle＞＝vlimit时，在一个紧接的方法步骤中，检验转向角度是为正还是为负，然后接着对于各自角度范围计算系数a，其中当转向轮从中间位置向左转动时， 并且其中当转向轮从中间位置向右转动时， 其中endlock_right是右边的挡块角度，endlock_left是左边的挡块角度而转向角度sw是实际的转向轮角度。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对于系数a的数值大于数值1时，则使比例系数support_factor置于等于1并结束计算。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，如果系数a的数值大于等于一个给出的最小值min_support且小于等于1时，则使所述比例系数support_factor置于等于系数a，而如果系数a小于最小值min_support时，则使所述比例系数support_factor置于等于最小值min_support。
15.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，一旦转向力矩与转向角度的符号不再一致，就使所述比例系数support_factor置于等于1。
全文摘要
本发明涉及一种电动机驱动的伺服转向单元，该单元具有一个电动机用于在一个转向系中产生一个辅助转向力，该转向系将一个转向柄与汽车车轮耦联，其中所述伺服转向单元在转向信息基础上通过控制要输送给所述电动机的电流支持转向轮的转动，该伺服转向单元包括一个转向角度测量装置以及一个过载保护装置，用于降低要输送给电动机的电流，其中当所获得的转向角度超过一个给定的角度时，所述过载保护装置降低要输送给电动机的电流。
文档编号B62D5/04GK1516659SQ02807990
公开日2004年7月28日 申请日期2002年4月8日 优先权日2001年4月9日
发明者克劳斯·冯哈梅尔, 哈尔温·尼森, 尼森, 克劳斯 冯哈梅尔 申请人:蒂森克鲁伯普雷斯塔转向技术有限公司