专利名称：用于eps转向系统的中心感觉的确定的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种用于确定车辆中的转向装置的转向器的额定转向カ矩的方法本发明还涉及ー种车辆中的转向装置。另外，本发明涉及一种计算机程序，其可在车辆中的转向装置的控制和/或调节装置上运行，本发明还涉及ー种存储介质，在该存储介质上存储所述计算机程序。
背景技术：
在现代的转向装置、例如电动助力转向(EPS)或所谓的线控(SbW)转向系统中，求出作用在转向器、例如方向盘上的额定转向カ矩，以便反作用于由驾驶员施加的力或辅助由驾驶员施加的力。额定转向カ矩通常基于实际作用于车辆车轮上的齿条カ来产生，以便为驾驶员提供适合的转向助力。此外，其它功能也可參与到额定转向力矩的产生中，以便使驾驶员获得希望的且舒适的转向感觉。合格地求出的齿条カ能够反映实际施加于车辆前桥或齿条上的力或力情況。当该カ被用作基础来产生所谓的希望转向カ矩时，驾驶员通常获得良好的关于车辆特性或路面情况的反馈。除了如此产生的基础转向カ矩之外，可模块地结合其它功能，以提供希望转向カ矩。基于实际的齿条カ产生额定转向力矩与多个參量或者说信息相关。另外，道路摩擦系数以及当前的行驶状态反映到齿条カ上。原则上，这些信息的一部分是有帮助的并且是驾驶员所期望的。相反另一部分则被视为干扰。可简言之，关于影响车辆笔直行驶的參量的信息可以是驾驶员所不期望的，其中，必要时必须非常有区别地处理进一歩的情况。此夕卜，困难也可以在于，在转向的中心区域提供驾驶员所期望的额定转向カ矩的特性并且同时实现车辆的低干扰的笔直行驶。
发明内容
本发明的任务在于，对于具有电动助力转向(EPS)的车辆的转向装置而言，使驾驶员产生改善的“中心感觉”。由此应该实现在中心区域中无干扰的特性的同吋，向驾驶员传送尽可能可靠且精确的关于当前行驶状态和行驶状况的信息。本发明通过开头所示类型的方法以这样的方式得以解決，S卩，根据作用于转向装置上的实际的齿条カ确定至少ー个用于额定转向カ矩的第一分量，并且由为此计算出的齿条カ确定至少一个附加分量。实际的齿条カ优选可測量或者例如在使用观察器和估值器的情况下以公知的方式求出，如此求出的实际的齿条カ在非常大程度上相应于测出的实际的齿条力。在确定额定转向カ矩时，可将各单个分量以适合的方式、例如通过相加而结合成额定转向カ矩。如上所述，与额定转向力矩产生时还有其它功能可以參与无关，如无特别说明，概念“额定转向力矩”在下面总是理解为额定转向カ矩的根据本发明计算出的份额，它可能还借助其它功能再次改变。该任务还通过车辆中的转向装置以下述方式进行解決，即，所述转向装置具有用于实施根据本发明的方法的元件。这些元件例如以在控制和/或调节装置中运行的计算机程序的形式来实现。控制和/或调节装置在下面被称为控制器。本发明的有利的扩展方案在从属权利要求中给出，这些特征无论单个还是在不同组合中对于本发明而言均可能重要，对此不再重复指出。本发明的优点在于，车辆的转向装置产生对于驾驶员而言可察觉的中心感觉，在此，在一方面在察觉到的反馈和另一方面对于在笔直行驶时驾驶员所不希望的干扰因素的不敏感性之间可形成良好的折衷。因此，根据本发明，为对于驾驶员而言可察觉的额定转向力矩补充ー个相对于已知解决方案附加的分量，该附加的分量并非由实际的齿条カ求出，而是由计算出的齿条カ求出，该计算出的齿条カ本身至少由车轮转向角和车辆速度计算出。在此优选这样确定计算出的齿条カ，使得该计算出的齿条カ至少近似地相应于实际的齿条カ。由此可明显改善对于驾驶员而言可察觉的中心感觉。由此产生至少两个分量，它们决定额定转向力矩至少ー个根据已知方法的第一·分量，该第一份量由实际的齿条カ出发在转向的整个转向角度范围上提供额定转向カ矩值。第二分量、即附加分量从计算出的齿条カ出发仅在转向装置的中心区域中提供可改变的份额。此外，两个分量也可动态地相关于转向运动和/或车辆运动、尤其是例如可用作參数的车辆速度。该方法的ー种方案规定，所述附加分量仅可在围绕转向装置的笔直行驶位置的一个角度范围内和/或在横向加速度的一个范围内变化并且在此之外具有固定的值。由此可确保转向装置在中心区域之外能够以已知的方式进行反应。尤其建议，所述横向加速度的范围约为ー 13^7至+1)1。由此可被用作经验值
的是，对于使车轮转向的齿条的较大横向加速度而言，基本上由车轮转向角和车辆速度求出的附加分量的有效性降低。作为补充规定，所述附加分量仅可在计算出的齿条カ的一个范围内变化并且在此之外具有固定的值。通过这种方式可避免附加分量在超过其预定的功能的情况下对额定转向カ矩造成意外和不希望的影响。当所述计算出的齿条カ借助模型由车轮转向角和车辆速度计算出时，所述方法可更好地适应要求。由此可将表征车轮转向角和车辆速度的输入參量单个地进行加权或通过数学函数、例如非线性函数使其适应相应要求。此外建议，所述模型附加地考虑车辆的与结构有关的參量和/或车辆的与运行有关的參量。由此这些位于附加分量的上述有效范围之内的參量可作为补充加以使用，以便借助数学运算来影响附加分量。
本发明的其它特征、应用可能性和优点从下面的借助附图的本发明实施例说明中给出，这些特征无论单个还是在不同的组合中对于本发明而言均可能重要，对此不再明确指出。附图如下图I为具有用于实施本发明方法的控制和/或调节装置的转向装置；
图2为具有基本カ矩、中心感觉的分量和额定转向力矩的曲线图。具体实施形式图I中示出在下面被称为控制器I的控制和/或调节装置，该控制器配置给转向装置2。在控制器I中设置微处理器3，该微处理器通过数据导线4、例如总线系统与存储介质5连接。控制器I通过信号导线6与马达7、例如电动机连接，由此通过控制器I允许对马达7进行功率控制。马达7通过传动机构8作用于转动杆9。在转动杆9上设置转向器
10,该转向器在当前情况下构造为方向盘,借助该转向器通过驾驶员操作该转向器10能将扭矩施加到转动杆9上。此外，转向装置2具有转向机构11，该转向机构例如构造为齿条转向机构。转向机 构11还可构造为循环球传动机构或者说球循环传动机构。如需要的那样，在下面的说明中主要以齿条转向系统为出发点，在该齿条转向系统中，转向机构11包括小齿轮12a和齿条12b。转向机构11例如通过小齿轮12a和齿条12b以及转向拉杆系统13与车轮14连接。车轮14可关于相应于车辆笔直行驶的中间位置具有车轮转向角18。另外，在图I中还标记出车辆速度velV。转向装置2还具有用于检测实际转向カ矩torSW的力矩传感器15和用于检测方向盘角度angSW的传感器16。在图I所示的实施例中，传感器16配置给马达7，使得借助传感器16检测马达7的转子角度。该转子角度相应于方向盘角度angSW (可能除了描述传动比的因数之外)，因为马达7通过传动机构8与转动杆9并因而与转向器10共同作用。方向盘角度angSW也可借助配置给转向器10或转动杆9的传感器来检测。但借助设置在马达7上的传感器16通过检测转子角度可达到更高的分辨率。根据ー种可能的实施形式，转向装置2具有传感器17，借助该传感器可求出实际的齿条カforRT。根据其它可能的实施形式，以其它已知的方法、例如借助观察器或估值器来确定该齿条カforRT。齿条カforRT传送给控制器I。根据本发明，作为对作用于车轮14上的实际齿条カforRT的补充，还利用计算出的齿条カforRS。该齿条力forRS的计算优选也借助控制器I进行。借助力矩传感器15检测到的实际转向カ矩torSW和借助传感器16检测到的方向盘角度angSW也传送给控制器I。另外，当前的车辆速度veIV被传送给控制器I或者在那里由其它參量计算出。此外，向控制器I输入转向速度anvSW。转向速度anvSW表示旋转速度，转向器10和由此转动杆9以该旋转速度被操作。转向速度anvSW可借助适合的传感器例如在转动杆9上来获取。同样可能，转向速度anvSW在控制器I中例如根据已经存在的方向盘角度angSW和时间来产生。借助图2中所示的曲线图来描述在控制器I中运行的用于确定额定转向カ矩torSSW的方法的作用原理(在此如上所述不考虑其它功能对额定转向カ矩的影响)。有利的是，该方法以计算机程序的方式来实现，在该计算机程序中以适合的方式实现用于求出计算出的齿条カ所需的功能。所述计算机程序例如存储于存储介质5中并且在控制器I的微处理器3上被执行。图2示例性示出根据本发明至少需要使用的用于确定额定转向カ矩torSSW的分量。为此，在图2中绘出基本カ矩34、用于中心感觉的分量36以及通过将基本カ矩34和分量36相加确定的额定转向カ矩torSSW。基本カ矩34关于实际的齿条カforRT被确定并且分量36关于计算出的齿条カforRS被确定，在此图2中所示曲线图的纵坐标对应相应使用的齿条力。基本カ矩34和用于中心感觉的分量36的曲线开始于图2中所示曲线图的原点。图2仅示出一个转向方向(例如向左)，另ー个转向方向(向右)通过曲线图中显示的曲线在纵坐标上的镜像对称来形成。根据图2中所示的实施例，额定转向カ矩torSSW由基本カ矩34和用于中心感觉的分量36通过相加来计算。用于中心感觉的分量36在当前情况下根据车辆模型来求出，该车辆模型包括车轮转向角18和车辆速度velV作为输入參量。因此，基本カ矩34构成基于实际的齿条カforRT的第一分量并且分量36构成基于计算出的齿条カforRS的附加分量，用于确定额定转向カ矩torSSW。在图2所示的实施例中，在实际的齿条カforRT的值较小的情况下不影响基本力矩34。也就是说，机动车驾驶员不能通过转向器10感知基于底盘的、车轮14的或路面的不 完善性而作用于转向装置2的力。齿条カforRT的这种对于驾驶员而言不能感知的范围例如可包括从-300N至+300N (牛顿)的范围。在此这样确定分量36，使得所产生的额定转向カ矩torSSW在非常小的齿条カ下就已经在曲线图中所示零点的周围具有由图2可见的陡峭的上升。当该齿条カ超过界限值40时(该界限值在图2中以垂直的虚线来表示)，分量36保持恒定并且因此具有固定值
42。界限值40也表征用于车轮转向角18的角度范围44和同样表征图2的曲线图所基于
的齿条カ模型的有效性的界限。根据ー种实施形式，齿条カ模型对于直至的横向加
速度被视为有效。图2所示的曲线图显示用于确定的车辆速度velV的示出的參量。在此,基本カ矩34可根据已知的方法匹配于改变的行驶速度。同样，用于中心感觉的分量36也与车辆速度velV有夫。曲线图中显示的曲线为此以适合的方式被參数化。通过基本カ矩34以及与此相加的用于中心感觉的分量36的适合的建模和/或加权，所产生的额定转向カ矩torSSW可适当地关于齿条カ进行调整。由此，在以下两者间形成折衷一方面是在中心区域所希望的对例如由底盘、车轮或路面引起的不完善性的不敏感性，另一面是在整个行驶区域因此也在界限区域中的与实际情况相应的路面反馈和车辆反馈。通过该折衷，在中心区域之外进行良好的反馈的同时，实现中心感觉的改善。
权利要求
1.用于确定车辆中的转向装置⑵的转向器(10)的额定转向カ矩(torSSW)的方法，在该方法中，求出实际的齿条カ(forRT)，并且在该方法中，根据该实际的齿条カ(forRT)确定至少ー个用于额定转向カ矩(torSSW)的第一分量，其特征在于，确定至少ー个用于额定转向カ矩(torSSW)的附加分量，该附加分量由计算出的齿条カ(forRS)求出，所述计算出的齿条カ(forRS)至少由车轮转向角(18)和车辆速度(velV)求出。
2.根据权利要求I的方法，其特征在于，所述附加分量仅能在围绕转向装置(2)的笔直行驶位置的ー个角度范围(44)内和/或在横向加速度的ー个范围内变化，并且在此之外具有固定值(42)。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述横向加速度的范围约为ーliy至 "°
4.根据上述权利要求之一的方法，其特征在干，所述附加分量仅能在计算出的齿条カ(forRS)的ー个范围内变化，并且在此之外具有固定值(42)。
5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述计算出的齿条カ(forRS)借助模型由车轮转向角(18)和车辆速度(velV)求出。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述模型附加地考虑车辆的与结构有关的參量和/或车辆的与运行有关的參量。
7.计算机程序，其能在车辆中的转向装置(2)的控制和/或调节装置(I)上运行，其特征在于，该计算机程序被这样编程，使得当该计算机程序在车辆的控制和/或调节装置(I)上运行吋，实施根据权利要求I至6之一的方法。
8.用于车辆中的转向装置(2)的控制和/或调节装置(I)的存储介质(5)，其特征在于，在所述存储介质上存储应用在根据权利要求I至6之一的方法中的计算机程序。
9.车辆中的转向装置(2)，其特征在于，所述转向装置具有用于实施根据权利要求I至6之一的方法的元件。
全文摘要
一方面为了在车辆中的转向装置(2)中传送尽可能可靠且精确的关于当前行驶状态和行驶状况的信息且另一方面为了实现中心区域中转向系统的无干扰的特性，建议为了确定额定转向力矩(torSSW)求出实际的齿条力(forRT)，根据该实际的齿条力(forRT)确定至少一个用于额定转向力矩(torSSW)的第一分量和至少一个用于额定转向力矩(torSSW)的附加分量，该附加分量由计算出的齿条力(forRS)求出，所述计算出的齿条力(forRS)由车轮转向角(18)和车辆速度(velV)求出。
文档编号B62D6/00GK102666255SQ201180004516
公开日2012年9月12日 申请日期2011年5月25日 优先权日2010年6月10日
发明者J·施特雷克尔, M·迪茨罗德里居兹, S·希格勒, T·维尔纳 申请人:Zf操作系统有限公司