Steering system for a motor vehicle

专利摘要:
Das Lenkungssystem für ein Fahrzeug kann selektiv in einem Steer-by-Wire-Modus, einem Servolenkungs(EPAS)-Modus oder einem manuellen Modus betrieben werden. Es hat ein Rad-Antriebs-System (14), das einen Rad-Stellantrieb (38) zum Stellen eines Rades (48) aufweist und das dafür eingerichtet ist, mindestens ein Rad (48) entsprechend einem Wert eines Lenkausschlags auszurichten. Ein Fahrer-Interface-System (12) weist einen Generator (26) für ein Reaktions-Moment auf, es ist mit dem Rad-Antriebssystem (14) gekoppelt, bestimmt den Wert des Lenkausschlags und kommuniziert diesen an das Rad-Antriebs-System (14). Ein Kupplungs-Mechanismus (50) koppelt selektiv das Fahrer-Interface-System (12) und das Rad-Antriebs-System (14) miteinander. Ein flexibles Lenkelement (60) ist mit dem Kupplungs-Mechanismus (50) und dem Rad-Stellantrieb (38) verbunden. Ein Steuerungssystem (16) bestimmt einen der nachfolgenden Betriebszustände: Steer-by-Wire-Modus, Servolenkungs(EPAS)-Modus oder manueller Modus. Das Steuerungssystem (16) ist mit dem Rad-Antriebs-System (14), dem Fahrer-Interface-System (12) und dem Kupplungs-Mechanismus (50) verbunden.The steering system for a vehicle may be selectively operated in a steer-by-wire mode, a power steering (EPAS) mode, or a manual mode. It has a wheel drive system (14) having a wheel actuator (38) for locating a wheel (48) and adapted to align at least one wheel (48) in accordance with a value of a steering deflection. A driver interface system (12) includes a generator (26) for a response torque, coupled to the wheel drive system (14), determines the value of the steering deflection and communicates it to the wheel drive system (FIG. 14). A clutch mechanism (50) selectively couples the driver interface system (12) and the wheel drive system (14) together. A flexible steering member (60) is connected to the clutch mechanism (50) and the wheel actuator (38). A control system (16) determines one of the following operating states: steer-by-wire mode, power steering (EPAS) mode, or manual mode. The control system (16) is connected to the wheel drive system (14), the driver interface system (12) and the clutch mechanism (50).
公开号:DE102004026067A1
申请号:DE200410026067
申请日:2004-05-25
公开日:2005-02-24
发明作者:Brain Ann Arbour Daugherty；Muqtada Brownstown Husain；John Taylor Oynoian
申请人:Visteon Global Technologies Inc；
IPC主号:B62D1-16

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lenksystem für ein Fahrzeug,Smit dem steuerbare Räderentsprechend den Aktionen eines Fahrers bewegt werden, wobei diesteuerbaren Räder nichtmechanisch verbunden mit den manuellen Steuerungs-Elementen sind.TheThe present invention relates to a steering system for a vehicle, Swith the controllable wheelsbe moved according to the actions of a driver, thenot controllable wheelsmechanically connected to the manual control elements.
[0002] Eintypisches Kraftfahrzeug wird gesteuert, indem die Aktionen einermanuell betätigtenLenkeinrichtung, wie zum Beispiel einem Lenkrad, auf einen Lenkungs-Mechanismus übertragenwerden, so dass dieser die lenkbaren Räder entsprechend ausrichtet. Imallgemein ist die manuelle Lenkeinrichtung innerhalb des Passagier-Innenraumsdes Fahrzeugs angeordnet, und sind die lenkbaren Räder an derVorderseite des Fahrzeugs angeordnet. Daher ist ein geeigneter Lenkmechanismuserforderlich, um die manuelle Lenkeinrichtung und die lenkbarenRäder zu koppeln.Onetypical motor vehicle is controlled by the actions of amanually operatedSteering device, such as a steering wheel, transmitted to a steering mechanismso that it aligns the steerable wheels accordingly. in theGenerally, the manual steering device is within the passenger compartmentof the vehicle, and are the steerable wheels on theFront of the vehicle arranged. Therefore, a suitable steering mechanismrequired to the manual steering device and the steerablePair wheels.
[0003] EinrepräsentativerLenkmechanismus ist ein Lenkmechanismus nach Art einer Zahnstangenlenkung.In einer Zahnstangenlenkung wird die Drehbewegung des Lenkrads durcheine Lenksäuleauf ein Zahnrad-Getriebe an ihrem äußeren Ende übertragen. Das Zahnrad-Getriebesteht mit einer Zahnstange in Verbindung, die lateral zwischen densteuerbaren Rädernangeordnet ist, die wiederum mit der Zahnstange durch Spurstangenhebelund Spurstangen verbunden sind. Auf diese Weise wird die Rotationdes Lenkrads in eine laterale Bewegung der Zahnstange umgesetzt,die die lenkbaren Räderin die gewünschteRichtung auslenkt. Im Allgemeinen sind mechanische Lenksysteme mitServo-Unterstützung ausgerüstet, undzwar mittels hydraulischen oder elektrischen Servo-Antrieben.OnerepresentativeSteering mechanism is a steering mechanism in the manner of a rack and pinion steering.In a rack and pinion steering, the rotational movement of the steering wheel througha steering columntransferred to a gear transmission at its outer end. The gear transmissioncommunicates with a toothed rack laterally between the teethsteerable wheelsis arranged, in turn, with the rack by tie rod leverand tie rods are connected. That's how the rotation worksthe steering wheel converted into a lateral movement of the rack,the steerable wheelsin the desiredDirection deflects. In general, mechanical steering systems are withServo support equipped, andalthough by means of hydraulic or electric servo drives.
[0004] Umdie Einschränkungen,die den mechanischen Lenksystem eigen sind, zu überwinden, ist schon früher vorgeschlagenworden, ein Lenksystem zu verwenden, in dem die manuelle Lenkeinrichtung nichtmit den lenkbaren Rädernmechanisch verbunden ist, und in der die Lenkbewegung erreicht wird durcheinen elektrisch gesteuerten Motor, ein so genanntes Steer-by-Wire-System. In einem Steer-by-Wire-Systemarbeitet ein Lenkungs-Antrieb entsprechend den erfassten Wertenvon verschiedenen Lenkungs-Parametern, wie dem Winkel des Lenkradsund der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Quer-Beschleunigung des Fahrzeugsund Winkel der Räderauf der Straße.Die erfassten Werte werden elektronisch von den Sensoren oder alternativvon einem zentralen Steuergerätzum Lenkantrieb fürdie Räderkommuniziert. Nach Empfang und Verarbeitung des Lenk-Kommandos orientiertder Lenkantrieb die lenkbaren Räderin die gewünschteRichtung entsprechend den Lenkparametern des Fahrzeugs.Aroundthe restrictions,which are inherent in the mechanical steering system, has already been proposed earlierhave been to use a steering system in which the manual steering device is notwith the steerable wheelsis mechanically connected, and in which the steering movement is achieved byan electrically controlled motor, a so-called steer-by-wire system. In a steer-by-wire systema steering drive operates according to the detected valuesof various steering parameters, such as the angle of the steering wheeland the speed of the vehicle, lateral acceleration of the vehicleand angle of the wheelsin the street.The detected values are electronically from the sensors or alternativelyfrom a central control unitto the steering drive forthe wheelscommunicated. After receipt and processing of the steering command orientedthe steering drive the steerable wheelsin the desiredDirection according to the steering parameters of the vehicle.
[0005] Umdem Fahrer ein Lenkgefühlzu vermitteln, verwendet ein typisches Steer-by-Wire Fahrzeug einen Reaktions-Moment-Generator,der ein Reaktions-Momentin der manuellen Lenkeinrichtung synthetisiert und generiert. Wennzum Beispiel die manuelle Lenkeinrichtung ein Lenkrad ist, wirdder Reaktions-Moment-Generator ganz allgemein eine Lenksäule rotieren,die mit dem Lenkrad gekoppelt ist, um dem Fahrer des Fahrzeugs eineWiderstandskraft oder eine unterstützende Kraft zur Verfügung zu stellen.Im Allgemeinen wird die Größe und Richtung desReaktions-Moments bestimmt von einem Steuerungssystem, das mit demReaktions-Moment Generator zusammenarbeitet, dem Lenkantrieb für die Räder undden verschiedenen Sensorsystemen des Fahrzeugs.Aroundthe driver a steering feelto convey a typical steer-by-wire vehicle uses a reaction moment generator,the one reaction momentsynthesized and generated in the manual steering device. IfFor example, the manual steering device is a steering wheel isthe reaction moment generator generally rotate a steering column,which is coupled to the steering wheel to the driver of the vehicle aTo provide resistance or a supportive force.In general, the size and direction of theReaction moments determined by a control system that with theReaction torque generator works together, the steering drive for the wheels andthe various sensor systems of the vehicle.
[0006] DieAnpassung und Anwendung von Steer-by-Wire Systemen auf die vielfältigen Situationenbietet eine großeAnzahl von Vorteilen, die mechanisch gesteuerte Fahrzeuge nichtbesitzen. Trotz dieser Vorteile es ist nicht der Fall, dass diemit Steer-by-Wire Systemen ausgerüsteten Fahrzeuge den gegenwärtigen Marktder Automobile dominieren. Man glaubt, dass ein hybrides Lenksystemgeeignet ist, den Übergangvon mechanisch gekoppelten Lenksystemen zu Steer-by-Wire Systemenin Automobilen zu erleichtern. Hiervon ausgehend ist es Aufgabeder Erfindung, ein hybrides Lenkungs-Systemen benötigt, dasweitgehend unbeschränkteMöglichkeitender Konstruktion und des Einbaus bietet, dazu die Gewichtsersparnisund Anpassbarkeit eines Steer-by-Wire Systems hat, um die Vorteileeines reinen Steer-by-Wire Systems zu demonstrieren, dabei aberdie mechanischen Redundanzen eines hybriden Systems beibehält. DieseAufgabe wird gelöst durchein Lenkungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungenfinden sich in den Unteransprüchen.TheAdaptation and application of steer-by-wire systems to the diverse situationsoffers a greatNumber of benefits that mechanically controlled vehicles do nothave. Despite these advantages it is not the case that theequipped with steer-by-wire systems vehicles the current marketthe automobiles dominate. It is believed that a hybrid steering systemsuitable, the transitionfrom mechanically coupled steering systems to steer-by-wire systemsin automobiles. On this basis, it is the taskof the invention requires a hybrid steering system thatlargely unlimitedoptionsthe construction and installation offers, in addition to the weight savingsand adaptability of a steer-by-wire system has the advantagesa pure steer-by-wire system to demonstrate, but itmaintains the mechanical redundancies of a hybrid system. TheseTask is solved bya steering system with the features of claim 1. Further developmentscan be found in the subclaims.
[0007] Dementsprechendbeschreibt die vorliegende Erfindung ein Lenkungssystem, das wählbar arbeitenkann in drei verschiedenen Betriebsarten: Steer-by-Wire, elektronische Servolenkung(EPAS) und manuelle Lenkung. Das Steer-by-Wire System hat ein Fahrer-Interface-System(FIS), ein Rad-Antriebs-System(RWAS) und ein Steuergerätzur Überwachungund Implementierung der bevorzugten Steuerungs-Strategie. Die Steuerungs-Architektur der vorliegendenErfindung reduziert die gesamte Anzahl der Sensoren, die für den Betriebdes Steer-by-Wire Fahrzeugs erforderlich ist. Dementsprechend reduziertdie Steuerungs-Architektur die Gesamtkosten des Lenksystems für das Fahrzeug.AccordinglyFor example, the present invention describes a steering system that is selectablecan in three different modes: Steer-by-wire, electronic power steering(EPAS) and manual steering. The steer-by-wire system has a driver interface system(FIS), a wheel drive system(RWAS) and a controllerfor monitoringand implementation of the preferred control strategy. The control architecture of the presentInvention reduces the total number of sensors required for operationSteer-by-wire vehicle is required. Accordingly reducedthe control architecture the total cost of the steering system for the vehicle.
[0008] DasFahrer-Interface-System weist eine Lenkeinrichtung auf, die um dieLenksäuleherum rotierbar ist. Die Rotation der Lenkeinrichtung und der Lenksäule wirdmit Hilfe eines Sensors fürden Winkel des Lenkrads, der um die Lenksäule herum angeordnet ist, gemessen.Die Lenksäuleist mit einem Generator fürdas Reaktionsmoment verbunden, der auf Basis der anwendbaren Lenkparameterein Lenk-Gefühlerzeugt. Zu den Lenkparametern zählen unteranderen die Fahrzeug-Geschwindigkeit, der Winkel des Lenkrads, dieGierungsrate, die Last auf dem Lenkgetriebe, und die Quer-Beschleunigung.The driver interface system has a Len device which is rotatable around the steering column. The rotation of the steering device and the steering column is measured by means of a sensor for the angle of the steering wheel, which is arranged around the steering column around. The steering column is connected to a reaction torque generator which generates a steering feel based on the applicable steering parameters. Steering parameters include vehicle speed, steering wheel angle, yaw rate, steering gear load, and lateral acceleration.
[0009] DasRad-Antriebs-System (RWAS) hat einen Stellantrieb für die Lenkungdes Rades, der auf die Kommandos vom Steuergerät hin arbeitet. Dieser Rad-Stellantrieb istoperativ verbunden mit einem Lenksystem nach Art einer Zahnstangenlenkung. Über dasSteuergerätrotiert der Rad-Stellantrieb das Lenkgetriebe, was dann wiederumdie seitliche Bewegung der Zahnstange veranlasst und dadurch die Räder auslenkt.Genauso wie beim Fahrer-Interface-Systemwird die Leistung des Rad-Antriebs Systems durch eine Vielzahl vonSensoren überwacht.TheWheel Drive System (RWAS) has an actuator for the steeringof the wheel working on the commands from the control unit. This wheel actuator isOperatively connected to a steering system in the manner of a rack and pinion steering. About thecontrol unitThe wheel actuator rotates the steering gear, which in turncauses the lateral movement of the rack and thereby deflects the wheels.Just like the driver interface systemThe performance of the wheel drive system is enhanced by a variety ofSensors monitored.
[0010] DasLenksystem in der vorliegenden Erfindung arbeitet normalerweisein einem Steer-by-Wire Modus, in dem Informationen über dieWinkelposition der Lenkeinrichtung mit anderen betreffenden Informationenkombiniert wird, um ein Steuersignal zu berechnen. Dieses Steuersignalwird vom Steuergerät anden Rad-Stellantrieb übergeben.Wie schon gesagt, betätigtdann der Rad-Stellantrieb mechanisch die Räder durch den Zahnstangen-Lenkungsmechanismusdes Rad-Antriebs Systems. Allerdings ist das Lenksystem auch dafür eingerichtet,in einem elektronischen Servolenkungs-Modus oder einem manuellen Modus zuarbeiten, und zwar fürden Fall einer Fehlfunktion irgendeiner Komponente des Fahrer-Interface-Systemsoder des Rad-Antriebs-Subsystems.TheSteering system in the present invention operates normallyin a steer-by-wire mode, in which information about theAngular position of the steering device with other relevant informationis combined to calculate a control signal. This control signalis from the control unithand over the wheel actuator.As I said, pressedthen the wheel actuator mechanically locks the wheels through the rack-and-pinion steering mechanismof the wheel drive system. However, the steering system is also set up toin an electronic power steering mode or a manual modework, forthe case of malfunction of any component of the driver interface systemor the wheel drive subsystem.
[0011] Sowohlim Servolenkungs-Modus als auch im manuellen Modus veranlasst dasSteuergerät, dassein Kupplungs-Mechanismus eingeschaltet wird und auf diese Weiseeine mechanische Verbindung zwischen der Lenkeinrichtung und derZahnstangenlenkung hergestellt wird. Im Servolenkungs-Modus istentweder der Rad-Stellantrieb oder der Generator für das Reaktionsmomentverfügbar,um den Lenkvorgang zu unterstützen.Alternativ sind im manuellen Modus sowohl das Fahrer-Interface-Systemals auch das Rad-Antriebs-Systemdeaktiviert und das Fahrzeug ist auf rein mechanischem Wege lenkbar. Indem Fall, dass die Stromversorgung des Systems abgestellt ist oderdas Fahrzeug nicht läuft,kann das Lenksystem der vorliegenden Erfindung im manuellen Modusbetrieben werden.Eitherin the power steering mode as well as in manual mode that causesControl unit thata clutch mechanism is turned on and in this waya mechanical connection between the steering device and theRack and pinion steering is produced. In power steering mode iseither the wheel actuator or the reaction torque generatoravailable,to support the steering process.Alternatively, in manual mode, both the driver interface systemas well as the wheel drive systemdeactivated and the vehicle is steerable by purely mechanical means. Inin the event that the power to the system is turned off orthe vehicle is not running,For example, the steering system of the present invention may be in manual modeoperate.
[0012] Dievorliegende Erfindung weist weiterhin eine flexible Lenkverbindung(Lenksäule)auf, die mit dem Kupplungs-Mechanismus und mit dem System des ZahnstangenlenkungsGetriebes verbunden ist. Die Verwendung eines konventionellen mechanischenI-SäulenVerbindungs-Systems (I-Lenksäule) führt manchmalzu Schwierigkeiten in der Ausrichtung und dem Einbau und setzt weitereEinschränkungenfür diePlatzierung des Fahrer-Interface-Systems.Die aufwändigeNatur des mechanischen Systems macht es z. B. schwierig, die Positiondes Fahrer-Interface-Systems von Rechtslenkung auf Linkslenkungumzusetzen, was einer der hauptsächlichen Vorteileeines reinen Steer-by-Wire Systems ist. Die flexible Lenkverbindung(Lenksäule)bietet überlegeneFlexibilitätim Einbau, außerdemGewichts- und Kostenersparnis im Vergleich zu konventionellen I-Lenksäulen.TheThe present invention further includes a flexible steering link(Steering column)on, with the clutch mechanism and with the system of rack and pinion steeringGear is connected. The use of a conventional mechanicalI columnsConnection system (I-steering column) sometimes leadsto difficulties in alignment and installation and continues to setrestrictionsfor thePlacement of the driver interface system.The elaborateNature of the mechanical system makes it z. B. difficult, the positionthe driver interface system from right-hand drive to left-hand driveimplement, which is one of the main benefitsa pure steer-by-wire system. The flexible steering connection(Steering column)offers superiorflexibilityin installation, as wellWeight and cost savings compared to conventional I-steering columns.
[0013] Nichtsdestowenigerwird aber die flexible Lenkverbindung (Lenksäule) bisher in der Automobil- Technologiewenig verwendet, teilweise deswegen, weil flexible Lenksäulen nichtbesonders gut fürein typisches mechanisch gelenktes Fahrzeug geeignet sind. Zum Beispielist es möglich,dass einer flexiblen Lenksäuledie Haltbarkeit und das Lenk-Gefühlfehlen, das ein konventionelles Lenksystem bietet. Deswegen sindtrotz der Flexibilitätim Einbau und den möglichenKosten- und Gewichtsersparnissen solche flexible Lenksäulen bisherin Lenksystemen fürFahrzeuge nicht verwendet worden.Nonethelessbut is the flexible steering link (steering column) so far in the automotive technologyLittle used, partly because flexible steering columns are notespecially good fora typical mechanically steered vehicle are suitable. For exampleIs it possible,that of a flexible steering columnthe durability and the steering feelmissing, which offers a conventional steering system. That's whydespite the flexibilityin the installation and the possibleCost and weight savings such flexible steering columns so farin steering systems forVehicles not used.
[0014] Allerdingsist es eine Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, dass eine flexibleLenksäulein Verbindung mit dem Steer-by-wire System verwendet werden kann,da die flexible Lenksäulenur im Falle der Fehlfunktion von entweder dem Fahrer-Interface-System(FIS) oder dem Rad-Antriebs-System (RWAS) zum Einsatz kommt. Wenndas System in seinen normalen Betriebszustand ist, besteht keine mechanischeVerbindung zwischen dem Fahrer und den Rädern, und daher sind die Erwägungen zur Haltbarkeitund zum Lenk-Gefühlbezogen auf ein eine flexible Lenksäule nicht von Bedeutung. Dadie Verwendung der flexiblen Lenksäule auf seltenere Einsatzfälle beschränkt ist,hat jegliche Verringerung der Leistungsfähigkeit weniger Gewicht alsdie außergewöhnlichenVorteile bezüglichGewicht, Kosten und Einbau- Möglichkeitender flexiblen Lenksäule.IndeedIt is a feature of the present invention that a flexiblesteering columncan be used in conjunction with the steer-by-wire system,because the flexible steering columnonly in case of malfunction of either the driver interface system(FIS) or the wheel drive system (RWAS) is used. IfThe system is in its normal operating state, there is no mechanicalConnection between the driver and the wheels, and therefore the considerations for durabilityand to the steering feelrelative to a flexible steering column is not important. Therethe use of the flexible steering column is limited to less frequent applications,any reduction in performance has less weight thanthe extraordinaryAdvantages regardingWeight, costs and installation possibilitiesthe flexible steering column.
[0015] Dieflexible Lenksäule,oder Flex- Säule,erlaubt es, dass das hybrides Lenksystem der vorliegenden Erfindungmehr einem reinen Steer-by-wire System entspricht. Zusammenfassenderlaubt die flexible Lenksäuleeine Flexibilitätin der Konstruktion des Einbaus, reduziertes Gewicht, und die Flexibilität, um dasSystem fürLinkslenkung oder Rechtslenkung im Fahrzeug anzupassen, ohne große Schwierigkeitenlösen zumüssen.Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind weiterunten in größerem Detailmit Bezug auf die beigefügteZeichnung beschrieben. In dieser zeigenThe flexible steering column, or flex-pillar, allows the hybrid steering system of the present invention to more closely match a pure steer-by-wire system. In summary, the flexible steering column allows flexibility in the design of the installation, reduced weight, and the flexibility to adapt the system for left-hand steering or right-hand steering in the vehicle, without having to solve great difficulties. Other aspects and advantages of the present invention are further discussed below described in greater detail with reference to the accompanying drawings. In this show
[0016] 1 ein schematisches Block-Diagramm einesLenksystems entsprechend einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, 1 FIG. 2 is a schematic block diagram of a steering system according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.
[0017] 2a ein schematisches Block-Diagramm einesLenksystems entsprechend der vorliegenden Erfindung in einer Konfigurationfür Linkslenkung, 2a 12 is a schematic block diagram of a steering system according to the present invention in a left-hand drive configuration;
[0018] 2b ein schematisches Block-Diagramm einesLenksystems entsprechend der vorliegenden Erfindung in einer Konfigurationfür Rechtslenkung, 2 B a schematic block diagram of a steering system according to the present invention in a configuration for right-hand steering,
[0019] 3 ein Flussdiagramm, dasdie übergreifendenSteuerungsfunktionen des Lenksystems aus der vorliegenden Erfindungdarstellt, einschließlich einerEntscheidungs-Matrix fürdie System-Steuerung, 3 FIG. 4 is a flow chart illustrating the overall control functions of the steering system of the present invention, including a system control decision matrix; FIG.
[0020] 4 ein Flussdiagramm, dasein Steuerungsschema fürdie Sub-Matrix A1 darstellt, 4 a flow chart illustrating a control scheme for the sub-matrix A1,
[0021] 5 ein Flussdiagramm, dasein Steuerungsschema fürdie Sub-Matrix A2 darstellt, 5 a flowchart illustrating a control scheme for the sub-matrix A2,
[0022] 6 ein Flussdiagramm, dasein Steuerungsschema fürdie Sub-Matrix A3 darstellt, 6 a flowchart illustrating a control scheme for the sub-matrix A3,
[0023] 7 ein Flussdiagramm dasein Steuerungsschema fürdie Sub-Matrix B2 darstellt, 7 a flow chart illustrating a control scheme for the sub-matrix B2,
[0024] 8 ein Flussdiagramm dasein Steuerungsschema fürdie Sub-Matrix B3 darstellt, und 8th a flowchart illustrating a control scheme for the sub-matrix B3, and
[0025] 9 ein Flussdiagramm, dasein Steuerungsschema fürdie Sub-Matrix C3 darstellt. 9 a flow chart illustrating a control scheme for the sub-matrix C3.
[0026] Entsprechendeiner bevorzugten Ausführung dervorliegenden Erfindung zeigt 1 einschematisches Block-Diagramm eines Steer-by-Wire-Systems 10 dervorliegenden Erfindung. Das Steer-by-Wire System 10 enthält als primäre Komponentenein Fahrer-Interface-System (FIS) 12, ein Rad-Antriebs-System (RWAS) 14 undein Steuergerät 16,das die entsprechenden Systeme überwacht undsteuert. Die Steuerungs-Architektur des Steer-by-Wire Systems 10 der vorliegendenErfindung ist aufgebaut auf der Unabhängigkeit des Betriebes desFahrer-Interface-Systems 12 und des Rad-Antriebs- Systems 14.Das Steer-by-Wire System 10 wird mit Energie versorgt durcheine Batterie 18, die elektrische Energie für die verschiedenen elektrischenKomponenten dieses Systems zur Verfügung stellt.According to a preferred embodiment of the present invention shows 1 a schematic block diagram of a steer-by-wire system 10 of the present invention. The steer-by-wire system 10 contains as primary components a driver interface system (FIS) 12 , a wheel drive system (RWAS) 14 and a controller 16 which monitors and controls the corresponding systems. The control architecture of the Steer-by-Wire system 10 The present invention is based on the independence of the operation of the driver interface system 12 and the wheel drive system 14 , The steer-by-wire system 10 is powered by a battery 18 , which provides electrical energy for the various electrical components of this system.
[0027] DasFIS 12 enthälteine Lenkeinrichtung 2Q, die um die Lenksäule 22 herumrotierbar ist. Die Lenksäule 22 erstrecktsich von der Lenkeinrichtung 20 zum RWAS 14. Zwischender Lenksäule 22 und demRWAS 14 befindet sich ein Kupplungs-Mechanismus 50,dessen Steuerung weiter hinten in diesem Dokument beschrieben ist.Die Rotation der Lenkeinrichtung 20 und der Lenksäule 22 wirdgemessen mit Hilfe eines Sensors für den Lenkrad-Winkel 24,der an der Lenksäule 22 angeordnetist. In einer bevorzugten Ausführungenthältder dargestellte Sensor fürden Lenkrad-Winkel 24 mindestens eine unabhängige Erfassungseinheit,so dass die Redundanz der Messung sichergestellt ist. Die Lenksäule 22 ist verbundenmit einem Reaktions-Moment-Generator 26,dessen Betrieb durch das Steuergerät 16 gesteuert wird.The FIS 12 contains a steering device 2Q around the steering column 22 is rotatable around. The steering column 22 extends from the steering device 20 to RWAS 14 , Between the steering column 22 and the RWAS 14 There is a clutch mechanism 50 whose control is described later in this document. The rotation of the steering device 20 and the steering column 22 is measured by means of a sensor for the steering wheel angle 24 standing at the steering column 22 is arranged. In a preferred embodiment, the illustrated sensor for the steering wheel angle 24 at least one independent detection unit, so that the redundancy of the measurement is ensured. The steering column 22 is connected to a reaction moment generator 26 whose operation by the control unit 16 is controlled.
[0028] DerReaktions-Moment-Generator 26 generiert das ihm vorgegebeneReaktions-Moment an der Lenksäule 22.Dadurch bietet er entweder Widerstand oder Lenkhilfe für den Fahrerdes Fahrzeugs bei der Rotation der Lenkeinrichtung 20.Die Leistung des Reaktionsmoment-Generators 26 wird überwachtmit Hilfe eines Paares von Betriebszustands-Sensoren. Ein Strom-Sensor für den Reaktionsmoment-Generator 28 misstdie Größe des Stroms,der vom Reaktions-Moment-Generator gezogen wird, und übergibtdie Messungen an das Steuergerät 16.In ähnlicherWeise überwachtein Temperatur-Sensor fürden Reaktions-Moment-Generator 30 die Temperatur des Reaktionsmoment-Generators 26 und übergibtdie Messungen an das Steuergerät 16.Die vorangehend beschriebenen Sensoren und weitere Sensoren, diemit dem FIS 12 verbunden sind, können in diesem Dokument auch alsdie "Lenkungs-Sensoren" bezeichnet werden.The reaction moment generator 26 generates the given reaction moment on the steering column 22 , As a result, it offers either resistance or power steering for the driver of the vehicle during the rotation of the steering device 20 , The power of the reaction torque generator 26 is monitored by means of a pair of operating state sensors. A current sensor for the reaction torque generator 28 measures the magnitude of the current drawn by the Reaction Moment Generator and passes the measurements to the controller 16 , Similarly, a temperature sensor monitors for the reaction torque generator 30 the temperature of the reaction torque generator 26 and passes the measurements to the controller 16 , The above-described sensors and other sensors associated with the FIS 12 may be referred to in this document as the "steering sensors".
[0029] DasRWAS 14 weist einen Rad-Stellantrieb 38 auf, derauf die Steuerungs-Signalevom Steuergerät 16 hinarbeitet. Der Rad-Stellantrieb 38 ist operativ verbundenmit einem Zahnrad-Getriebe 42, das wiederum gekoppelt istmit einem Zahnstangengetriebe 40, das in einer Querachsedes Fahrzeugs angeordnet ist. Das Zahnstangen-Getriebe 40 istgekoppelt mit oder Teil einer Achse 46, die sich seitlich durchdas Fahrzeug hindurch erstreckt bis zu einer Position, die geeignetist fürdie Räder 48. Über das Steuergerät 16 rotiertder Rad-Stellantrieb 38 das Zahnrad-Getriebe 42,das wiederum die laterale Bewegung des Zahnstangen Getriebes 40 erzeugt,und dann durch ein typisches Lenkungs- und Aufhängungs-System die Auslenkungund die Steuerung der Räder 48 veranlasst.The RWAS 14 has a wheel actuator 38 on top of the control signals from the controller 16 works. The wheel actuator 38 is operatively connected to a gear transmission 42 , which in turn is coupled with a rack and pinion gear 40 which is arranged in a transverse axis of the vehicle. The rack and pinion gear 40 is coupled with or part of an axis 46 extending laterally through the vehicle to a position suitable for the wheels 48 , About the control unit 16 rotates the wheel actuator 38 the gear transmission 42 , which in turn, the lateral movement of the rack gear 40 and then through a typical steering and suspension system, the deflection and control of the wheels 48 causes.
[0030] DieLeistung des RWAS 14 wird durch eine Vielzahl von Sensoren überwacht.Die Radpositions-Sensoren 32a, 32b sind für die Messungoder die Ermittlung der Winkel-Positionen der Räder 48 eingerichtet.Sie kommunizieren diesen Wert zum Steuergerät 16. Während desLenk-Vorgangs misst ein Sensor fürdie Zahnstangen-Last 44 die Last auf der Zahnstange 40.Auch dieser Wert wird an das Steuergerät 16 übergeben.Die Betriebsbedingungen des Rad-Stellantriebs 38 werden überwachtdurch einen Temperatur-Sensor 35 für den Rad-Stellantrieb undeinen Strom-Sensor 34 fürden Rad-Stellantrieb 38. Die vorangehend genannten Sensorenund weitere Sensoren, die mit dem RWAS 14 verbunden sind,könnenim vorliegenden Dokument auch als "Rad-Sensoren" bezeichnet werden.The performance of the RWAS 14 is monitored by a variety of sensors. The wheel position sensors 32a . 32b are for measuring or identifying the angular positions of the wheels 48 set up. They communicate this value to the controller 16 , During the steering process, a sensor measures the rack load 44 the load on the rack 40 , Also this value is attached to the control unit 16 to hand over. The operating conditions of the wheel actuator 38 are monitored by a temperature sensor 35 for the wheel actuator and a current sensor 34 for the wheel actuator 38 , The aforementioned sensors and other sensors associated with the RWAS 14 may also be referred to herein as "wheel sensors".
[0031] DasLenksystem 10 in der vorliegenden Erfindung enthält weitereKomponenten, wie zum Beispiel einen Sensor für die Gierungs-Rate 52,einen Sensor fürdie Quer-Beschleunigung 54 und einen Sensor für die Fahrzeug-Geschwindigkeit 56.Die vorangehend genannten Sensoren sind primär ausgerichtet auf die Messungoder die Berechnung von Fahrzeug-Parametern. Sie werden deswegenhauptsächlichverwendet, um die Leistung des Lenksystems zu maximieren. Zusätzlich erfasstein Sensor fürden Batterie-Strom 58 den Strom, der für das Lenksystem 10 verfügbar ist,und übergibtdiesen Wert an das Steuergerät 16.The steering system 10 in the present invention contains other components, such as a yaw rate sensor 52 , a sensor for lateral acceleration 54 and a vehicle speed sensor 56 , The aforementioned sensors are primarily oriented to the measurement or calculation of vehicle parameters. They are therefore mainly used to maximize the performance of the steering system. In addition, a sensor detects the battery current 58 the electricity that is for the steering system 10 is available and passes this value to the controller 16 ,
[0032] DasLenksystem 10 arbeitet im Normalfall in einem Steer-by-WireModus, in dem Information über dieWinkelposition der Lenkeinrichtung 20 mit anderen diesbezüglichenInformationen kombiniert werden, um ein Steuerungssignal zu berechnen,das das Steuergerät 16 alsAnweisung an den Rad-Stellantrieb 38 übergibt.Wie schon bemerkt lenkt dann der Rad-Stellantrieb 38 aufmechanischem Wege die Räder 48 mitHilfe des Zahnstangen-Mechanismusdes RWAS 14.The steering system 10 normally operates in a steer-by-wire mode, in which information about the angular position of the steering device 20 be combined with other related information to calculate a control signal that the controller 16 as an instruction to the wheel actuator 38 passes. As already noted steers then the wheel actuator 38 mechanically the wheels 48 using the rack and pinion mechanism of the RWAS 14 ,
[0033] Allerdingsist das Lenksystem 10 auch eingerichtet für den Betriebin einem Servolenkungs- (EPAS) Modus und einem manuellen Modus.Der Betrieb in einem dieser Moden wird bestimmt durch das Steuergerät 16,und zwar als Antwort auf eine Fehlfunktion in einem beliebigen Teilentweder des FIS 12 oder des RWAS 14. Wenn dieBatterie 18 nicht in der Lage ist, ausreichend elektrischenStrom zu liefern, oder wenn das Lenksystem 10 der vorliegendenErfindung abgeschaltet ist, veranlasst das Fehlen von elektrischerEnergie, dass der Kupplungs-Mechanismus 50 aktiviert (verbunden)wird.However, the steering system 10 Also designed for operation in a power steering (EPAS) mode and a manual mode. Operation in one of these modes is determined by the controller 16 in response to a malfunction in any part of either the FIS 12 or the RWAS 14 , When the battery 18 is unable to supply sufficient electrical power, or if the steering system 10 In the present invention, the lack of electrical energy causes the clutch mechanism 50 activated (connected).
[0034] Sowohlim Servolenkungs- (EPAS) Modus als auch im manuellen Modus veranlasstdas Steuergerät 16,dass einen Kupplungs-Mechanismus 50 aktiviert (verbunden)wird, und dadurch die Lenksäule 22 mitdem Zahnrad-Getriebe 42 verbunden wird. Einer der beidenAntriebe, entweder der Rad-Stellantrieb 38 oder der Reaktionsmoment-Generator 26, kannverwendet werden, um die Rotation der Lenksäule 22 und des Zahnrad-Getriebe 42 imEPAS-Modus zu unterstützen.Im manuellen Modus sind sowohl der Rad-Stellantrieb 38 alsauch der Reaktionsmoment-Generator 26 deaktiviert, unddie Rotation des Zahnrad-Getriebes 42 wird einzig und allein durchdie manuelle Rotation der Lenksäule 22 erreicht.Both in power steering (EPAS) and manual modes, the controller initiates 16 that a clutch mechanism 50 activated (connected), and thereby the steering column 22 with the gear transmission 42 is connected. One of the two drives, either the wheel actuator 38 or the reaction torque generator 26 , can be used to control the rotation of the steering column 22 and gear transmission 42 in EPAS mode support. In manual mode are both the wheel actuator 38 as well as the reaction torque generator 26 disabled, and the rotation of the gear transmission 42 becomes solely through the manual rotation of the steering column 22 reached.
[0035] Ineiner bevorzugten Ausführungsind das Zahnrad-Getriebe 42 und die Lenksäule 22 mitHilfe einer flexiblen Lenksäule 60 verbunden.Spezifisch ausgedrücktist die flexible Lenksäule 60 aneinem Ende verbunden mit dem Kupplungs-Mechanismus 50 undam anderen Ende verbunden mit dem Rad-Stellantrieb 38.Wenn der Kupplungs-Mechanismus 50 verbunden ist, entsprechenddem Servolenkungs- (EPAS) Modus oder dem manuellen Modus, stelltdie flexible Lenksäule 60 einemechanische Verbindung her, die eine ausreichende Torsions- Steifigkeitbesitzt, um die Lenkung des Fahrzeugs durchzuführen.In a preferred embodiment, the gear transmission 42 and the steering column 22 with the help of a flexible steering column 60 connected. Specifically, the flexible steering column 60 at one end connected to the clutch mechanism 50 and at the other end connected to the wheel actuator 38 , When the clutch mechanism 50 According to the power steering (EPAS) mode or the manual mode, the flexible steering column provides 60 a mechanical connection that has sufficient torsional rigidity to perform the steering of the vehicle.
[0036] Bevorzugtist die flexible Lenksäule 60 aus einemsynthetischen Material gefertigt, wie zum Beispiel einem Polymer,das in der Lage ist, eine vorgegebene Auslenkung bezüglich Torsionaufzunehmen, und dabei trotzdem Lenkmoment zu übertragen. Das synthetischeMaterial der flexiblen Lenksäule 60 wird dabeiaußerdemdas Gewicht des Lenksystems 10 reduzieren und gleichzeitigeine größere Zahlvon Möglichkeitenbieten, die Lenkeinrichtung innerhalb des Fahrzeugs anzuordnen.The flexible steering column is preferred 60 made of a synthetic material, such as a polymer capable of absorbing a given torsion torsion while still transmitting steering torque. The synthetic material of the flexible steering column 60 It also adds the weight of the steering system 10 reduce and at the same time provide a greater number of ways to arrange the steering device within the vehicle.
[0037] EinVorteil, der sich aus den Gebrauch der flexiblen Lenksäule ableitenlässt,ist die sind die vielfältigenMöglichkeiten,das Lenksystem 10 innerhalb des Fahrzeugs anzuordnen. ZumBeispiel zeigen die 2a und 2b Komponenten des Lenksystems 10, diejeweils füreine Linkslenkung und eine Rechtslenkung angeordnet sind.An advantage that can be deduced from the use of the flexible steering column, are the manifold possibilities, the steering system 10 to be arranged inside the vehicle. For example, the show 2a and 2 B Components of the steering system 10 , which are each arranged for a left-hand drive and a right-hand drive.
[0038] In 2a ist das Lenkrad 20 mitder Lenksäule 22 verbunden,die wiederum in Verbindung steht mit dem Kupplungs-Mechanismus 50.Der Kupplungs-Mechanismus 50 istwiederum verbunden mit der flexiblen Lenksäule 60, die Lenk-Momentauf den Rad-Stellantrieb 38 überträgt. Der Rad-Stellantrieb 38 treibtein Zahnrad-Getriebe 42 in Verbindung mit einem Zahnstangengetriebe 40 an,wie weiter oben dargestellt. Das Lenksystem 10, das in 2a dargestellt ist, istein System fürLinkslenkung, wie man es im Allgemeinen in Fahrzeugen in den VereinigtenStaaten und Kanada findet.In 2a is the steering wheel 20 with the steering column 22 connected in turn, which is in communication with the coupling mechanism 50 , The coupling mechanism 50 is in turn connected to the flexible steering column 60 , the steering moment on the wheel actuator 38 transfers. The wheel actuator 38 drives a gear transmission 42 in conjunction with a rack and pinion gear 40 as shown above. The steering system 10 , this in 2a is a left-hand drive system commonly found in vehicles in the United States and Canada.
[0039] Invergleichbarer Funktionalitätzeigt 2b ein Lenksystemfür Rechtslenkung,das baugleiche Komponenten besitzt wie das Lenksystem 10 der 2a, wobei diese aber inentgegengesetzter Art und Weise angeordnet sind. Das System für Rechtslenkungist im Allgemeinen zu finden in Fahrzeugen für Großbritannien, Australien undanderer Länder.In comparable functionality shows 2 B a steering system for right-hand steering, which has identical components as the steering system 10 of the 2a but these are arranged in opposite ways. The right-hand steering system is generally found in vehicles for the United Kingdom, Australia and other countries.
[0040] Wiebeschrieben ermöglichtes das geringe Gewicht und die einfachere Anordnung der flexiblen Lenksäule 60 demHersteller eines Fahrzeugs, zwischen Systemen zur Linkslenkung undsolchen zu Rechtslenkung mit größerer Effizienzumzuschalten. Da das Lenksystem 10 der vorliegende Erfindungauf die schweren mechanischen Komponenten eines typischen mechanischenLenksystems verzichtet, ermöglichtdie Verwendung der flexiblen Lenksäule 60 geringere Kostenin der Herstellung und der Montage der Fahrzeuge, wenn diese Steer-by-Wire-Systeme besitzen,und außerdemreduziert sich das Gewicht des Fahrzeugs und erhöht sich die Wirtschaftlichkeit imKraftstoffverbrauch.As described, it allows the low weight and simpler arrangement of the flexible steering column 60 the manufacturer of a vehicle, between switch systems for left-hand drive and those for right-hand drive with greater efficiency. Because the steering system 10 The present invention dispenses with the heavy mechanical components of a typical mechanical steering system, allows the use of the flexible steering column 60 lower costs in the manufacture and assembly of the vehicles, if they have steer-by-wire systems, and also reduces the weight of the vehicle and increases fuel economy.
[0041] DasSteuerungsschema fürden Steer-by-Wire Modus, EPAS- (Servolenkungs-) Modus und den manuellenModus wird in diesem Dokument jetzt eingehender diskutiert mit Bezugauf die 3 bis 9.The control scheme for the steer-by-wire mode, EPAS (power steering) mode and the manual mode will now be discussed in more detail with reference to FIGS 3 to 9 ,
[0042] 3 ist ein Flussdiagrammauf oberem Level fürdie Diagnose von und die Reaktion auf Fehlfunktionen im Lenksystem 10 dervorliegenden Erfindung. Es beginnt mit Schritt S101 und SchrittS102, in denen das Steuergerät 16 diePrüfungauf Fehlfunktionen des Systems durchführt. Auf Grund der Komplexität des Lenksystems 10 prüft das Steuergerät 16 aufFehlfunktionen des Systems in drei abhängigen Bereichen: den Reaktions-Moment-Generator in SchrittS104, die Sensoren in Schritt S106 und den Rad-Stellantrieb in Schritt S108. Im Bezugauf die Sensoren überprüft das Steuergerät 16 denfunktionalen Zustand der Lenkungs-Sensoren in Schritt S120 und dender Rad-Sensoren in Schritt S122. Da das FIS 12 und dasRWAS 14 die beschriebenen Antriebe und Sensoren aufweisen,ist eine eingehende Analyse und ein entsprechender Quervergleicherforderlich. 3 is an upper level flowchart for diagnosing and responding to steering system malfunction 10 of the present invention. It begins with step S101 and step S102, in which the control unit 16 performs the malfunction check of the system. Due to the complexity of the steering system 10 checks the control unit 16 on malfunctions of the system in three dependent areas: the reaction torque generator in step S104, the sensors in step S106, and the wheel actuator in step S108. With respect to the sensors, the controller checks 16 the functional state of the steering sensors in step S120 and that of the wheel sensors in step S122. Since the FIS 12 and the RWAS 14 have the described drives and sensors, an in-depth analysis and a corresponding cross-comparison is required.
[0043] Diefunktionale Abhängigkeitder Schritte S104, S120, S122 und S108 ist klar gezeigt in der MatrixM1. Obwohl eine beliebige Fehlfunktion ausreichend ist dafür, dassdas Steuergerät 16 den Kupplungs-Mechanismus 50 einschaltet,ist es notwendig, dass das Steuergerät 16 den Zustand von anderenabhängigenund unabhängigenSubsystemen eingehender überprüft. ZumBeispiel wird eine Fehlfunktion des Sensors für den Lenkrad-Winkel 24 alleindas gesamte FIS 12 aus dem Betrieb nehmen und deswegenwird der Kupplungs-Mechanismus 50 aktiviert werden. Einezweite Fehlfunktion wie die des Reaktionsmoment-Generators 26 wirdebenfalls das FIS betriebsunfähigmachen, allerdings ist es dann nicht erforderlich, dass das Steuergerät 16 weitere ausgleichendeAktionen durchführt.Im Gegensatz dazu wird eine dritte Fehlfunktion des Sensors für die Zahnstangen-Last 44 dasRWAS 14 betriebsunfähig machen,und demzufolge muss das Steuergerät 16 das Lenkungssystem 10 inden manuellen Modus versetzen.The functional dependence of steps S104, S120, S122 and S108 is clearly shown in matrix M1. Although any malfunction is sufficient for making the controller 16 the clutch mechanism 50 turns on, it is necessary that the control unit 16 Check the status of other dependent and independent subsystems in more detail. For example, there will be a malfunction of the steering wheel angle sensor 24 only the entire FIS 12 take out of service and therefore the clutch mechanism 50 to be activated. A second malfunction like that of the Reaction Torque Generator 26 will also disable the FIS, but it will not require the controller 16 carry out further compensatory actions. In contrast, a third malfunction of the sensor for the rack load 44 the RWAS 14 make it inoperative, and consequently the controller must 16 the steering system 10 put into manual mode.
[0044] AlsKonsequenz daraus sind die jeweiligen Betriebszustände desReaktions-Moment-Generators,des Rad-Antriebs, der Lenkungs-Sensoren, und der Rad-Sensoren erforderlich,um eine Steuerungs-Strategie zu implementieren. Die Matrix M1 zeigteine tabellarische Auflistung der möglichen Ergebnisse der Prüfungen aufFehlfunktionen in den diesbezüglichenBereichen. Zum Beispiel zeigt die Sub-Matrix A1 die Abhängigkeitzwischen dem Reaktions-Moment-Generatorund dem Rad-Stellantrieb, die in vier möglichen kombinatorischen Ergebnissen resultiert:Y/Y, Y/N, N/Y, und N/N. In ähnlicherWeise zeigen die Sub-Matrizen A2, A3, B2, B3 und C3 die kombinatorischenErgebnisse der Abfragen in den diesbezüglichen Bereichen, wie detailliertin den 4 bis 9 dargestellt.As a consequence, the respective operating states of the reaction torque generator, the wheel drive, the steering sensors, and the wheel sensors are required to implement a control strategy. The matrix M1 shows a tabular list of the possible results of the tests for malfunctions in the relevant areas. For example, the sub-matrix A1 shows the dependency between the reaction torque generator and the wheel actuator resulting in four possible combinatorial results: Y / Y, Y / N, N / Y, and N / N. Similarly, the sub-matrices A2, A3, B2, B3, and C3 show the combinatorial results of the queries in the related areas, as detailed in US Pat 4 to 9 shown.
[0045] Bevorwir weitergehen zu einer detaillierten Diskussion der Abhängigkeitdes FIS 12 und des RWAS 14, fragt, wie in 3 dargestellt, in Schritt S110das Steuergerät 16 ab,ob der Batterie-Strom ausreichend ist. Die Batterie 18 istunabhängigvon den anderen Systemen, und daher wird jeder Mangel an Batterie-Stromdazu führen,dass die mechanische Kopplung aktiviert wird, wie in Schritt S112gezeigt. Ohne ausreichenden elektrischen Strom hat das Steuergerät 16 denEPAS-Modus als Betriebs-Modus nicht zur Verfügung, und daher muss das Lenkungssystem 10 ineinem rein manuellen Modus betrieben werden, wie in Schritt S114gezeigt. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normale Überwachungund Steuerung des Lenksystems 10 in Schritt S116 wiederauf. Wenn der Batterie-Strom ausreichend ist, geht das Steuergerät 16 weiterauf die Matrix M1, auf die dann die relevanten Sub-Matrizen folgen.Before we go on to a detailed discussion of the dependence of the FIS 12 and the RWAS 14 , asks how in 3 illustrated, in step S110, the controller 16 whether the battery current is sufficient. The battery 18 is independent of the other systems, and therefore any lack of battery current will cause the mechanical coupling to be activated as shown in step S112. Without adequate electrical power, the controller has 16 the EPAS mode is not available as the operating mode, and therefore the steering system must 10 in a purely manual mode, as shown in step S114. The control unit 16 then takes the normal control and monitoring of the steering system 10 in step S116. When the battery power is sufficient, the controller goes 16 continue to the matrix M1, followed by the relevant sub-matrices.
[0046] 4 ist ein Flussdiagramm,das den Steuerungs-Algorithmus summarisch darstellt, der in der Sub-MatrixA1 ausgeführtwird, startend mit Schritt S130. Das Steuergerät 16 ermittelt diefunktionale Fähigkeitdes Reaktionsmoment-Generators in Schritt S132 und des Rad-Stellantriebsin Schritt S134. Wenn, die in Schritt S136 dargestellt, eine Fehlfunktionsowohl des Reaktionsmoment-Generators 26 als auch des Rad-Antriebs 38 vorliegt,wird der Kupplungs-Mechanismus 50 aktiviert. In Schritt S138deaktiviert das Steuergerät 16 dasRWAS 14 und das FIS 12 und betreibt das Lenksystem 10 ineinem manuellen Modus. Das Steuergerät 16 nimmt dann dienormalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S140 wieder auf. 4 Fig. 10 is a flow chart summarily illustrating the control algorithm executed in the sub-matrix A1 starting with step S130. The control unit 16 determines the functional capability of the reaction torque generator in step S132 and the wheel actuator in step S134. When illustrated in step S136, a malfunction of both the reaction torque generator 26 as well as the wheel drive 38 is present, the clutch mechanism 50 activated. In step S138, the controller deactivates 16 the RWAS 14 and the FIS 12 and runs the steering system 10 in a manual mode. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S140.
[0047] Wenn,wie in Schritt S142 dargestellt, der Reaktions-Moment-Generator 26 eineFehlfunktion aufweist, aber der Rad-Stellantrieb 38 funktionsfähig ist,aktiviert das Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das FIS 12 nichtfunktionsfähigist, deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug in einem EPAS-Modus, in dem der Rad-Stellantrieb 38 dieelektronische Servo-Unterstützungbietet, wie in Schritt S144 gezeigt. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S146 wieder auf.If, as illustrated in step S142, the reaction torque generator 26 has a malfunction, but the wheel actuator 38 is functional, activates the controller 16 the clutch mechanism 50 , Since the FIS 12 is not functional, disables the controller 16 this and operates the vehicle in an EPAS mode in which the wheel actuator 38 the electronic servo sub offers support as shown in step S144. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S146.
[0048] Wenn,wie in Schritt S148 dargestellt, der Reaktionsmoment-Generator 26 funktionsfähig ist, aberder Rad-Stellantrieb 38 nicht funktionsfähig ist, aktiviertdas Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das RWAS 14 nichtfunktionsfähigist, deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund es betreibt das Fahrzeug in einem EPAS-Modus, wobei der Reaktionsmoment-Generator 26 dieelektronische Servo-Unterstützungwie in Schritt S150 gezeigt bietet. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs- und Steuerungsfunktionenin Schritt S152 wieder auf.If, as illustrated in step S148, the reaction torque generator 26 is functional, but the wheel actuator 38 is not functional, activates the controller 16 the clutch mechanism 50 , Because the RWAS 14 is not functional, disables the controller 16 this and it operates the vehicle in an EPAS mode, with the reaction torque generator 26 provides the electronic servo support as shown in step S150. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S152.
[0049] Wennweder der Reaktionsmoment-Generator 26 noch der Rad-Stellantrieb 38 eineFehlfunktion aufweisen, wie in Schritt S154 gezeigt, antwortet das Steuergerät 16 zweimal „N" auf die Frage nachFehlfunktion und hältden Kupplungs-Mechanismus 50 in einem ausgekuppelten (getrennten)Zustand. Das Lenkungssystem 10 wird dann in einem Steer-by-WireModus betrieben wie in Schritt S156 gezeigt und das Steuergerät 16 nimmtdie normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S158 wieder auf.If neither the reaction torque generator 26 nor the wheel actuator 38 have a malfunction, as shown in step S154, the controller responds 16 twice "N" on the question of malfunction and keeps the clutch mechanism 50 in a disengaged (disconnected) state. The steering system 10 is then operated in a steer-by-wire mode as shown in step S156 and the controller 16 resumes the normal monitoring and control functions in step S158.
[0050] 5 ist ein Flussdiagramm,das summarisch den Steuerungs-Algorithmus darstellt, der in der Sub-MatrixA2 ausgeführtwird, startend mit Schritt S160. Das Steuergerät 16 überprüft in SchrittS162, ob der Reaktionsmoment-Generator funktionsfähig ist,und in Schritt S164, ob die Lenkungs-Sensoren funktionsfähig sind. Wenn, wie in SchrittS166 dargestellt, eine Fehlfunktion von sowohl dem Reaktions-Moment-Generator 26 alsauch einem der verschiedenen Lenkungs-Sensoren vorliegt, wird der Kupplungs-Mechanismus 50 aktiviert.In Schritt S168 deaktiviert das Steuergerät 16 das FIS 12 undbetreibt das Lenkungssystem 10 in einem EPAS-Modus, wobeider Rad-Stellantrieb 38 die elektronische Servo-Unterstützung bietet.Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steue rungsfunktionen in Schritt S170 wieder auf. 5 FIG. 12 is a flowchart summarily illustrating the control algorithm executed in the sub-matrix A2 starting with step S160. The control unit 16 checks in step S162 whether the reaction torque generator is operational and in step S164 whether the steering sensors are operational. If, as shown in step S166, a malfunction of both the reaction torque generator 26 as well as one of the various steering sensors is present, the clutch mechanism 50 activated. In step S168, the controller deactivates 16 the FIS 12 and operates the steering system 10 in an EPAS mode, with the wheel actuator 38 which offers electronic servo assistance. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S170.
[0051] Wennwie in Schritt S172 dargestellt der Reaktions-Moment-Generator eineFehlfunktion aufweist, aber die Lenkungs-Sensoren funktionsfähig sind,aktiviert das Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das FIS 12 nichtfunktionsfähigist, deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im EPAS-Modus, wobei der Rad-Stellantrieb 38 dieelektronische Servo-Unterstützungwie in Schritt S174 gezeigt bietet. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S176 wieder auf.If, as shown in step S172, the reaction torque generator is malfunctioning but the steering sensors are operational, the controller activates 16 the clutch mechanism 50 , Since the FIS 12 is not functional, disables the controller 16 this and operates the vehicle in EPAS mode, with the wheel actuator 38 provides the electronic servo support as shown in step S174. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S176.
[0052] Wennwie in Schritt 178 dargestellt der Reaktions-Moment Generator 26 funktionsfähig ist,aber die Lenkungs-Sensoren nicht funktionsfähig sind, aktiviert das Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das FIS 12 nichtfunktionsfähigist, deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im EPAS-Modus, wobei der Rad-Stellantrieb 38 dieelektronische Servo-Unterstützungwie in Schritt S180 gezeigt bietet. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S182 wieder auf.If as in step 178 represented the reaction moment generator 26 is functional, but the steering sensors are not functional, activates the controller 16 the clutch mechanism 50 , Since the FIS 12 is not functional, disables the controller 16 this and operates the vehicle in EPAS mode, with the wheel actuator 38 provides the electronic servo support as shown in step S180. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S182.
[0053] Wennweder der Reaktionsmoment-Generator 26 noch die Lenkungs-Sensoren eine Fehlfunktionaufweisen, wie in Schritt S184 gezeigt, antwortet das Steuergerät 16 zweimal „N" auf die Frage nach Fehlfunktionund hältden Kupplungs-Mechanismus 50 im getrennten Zustand. DasLenkungssystem 10 wird dann in einem Steer-by-Wire Modusbetrieben, wie in Schritt S186 gezeigt. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs- und Steuerungsfunktionenin Schritt S188 wieder auf.If neither the reaction torque generator 26 if the steering sensors still malfunction, as shown in step S184, the controller responds 16 twice "N" on the question of malfunction and keeps the clutch mechanism 50 in the separated state. The steering system 10 is then operated in a steer-by-wire mode, as shown in step S186. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S188.
[0054] 6 ist ein Flussdiagramm,dass summarisch den Steuerungs-Algorithmus darstellt, der in der Sub-MatrixA3 durchgeführtwird, beginnend mit Schritt S190. Das Steuergerät 16 überprüft in Schritt S192,ob der Reaktionsmo ment-Generator funktionsfähig ist, und in Schritt S194,ob die Rad-Sensoren funktionsfähig sind.Wenn, wie in Schritt S196 gezeigt, eine Fehlfunktion sowohl desReaktionsmoment-Generators 26 und auch der Rad-Sensoren vorliegt,wird der Kupplungs-Mechanismus 50 aktiviert. In SchrittS198 deaktiviert das Steuergerät 16 denRWAS 14 und das FIS 12 und betreibt das Lenkungssystem 10 immanuellen Modus. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs- undSteuerungsfunktionen in Schritt S200 wieder auf. 6 FIG. 12 is a flowchart summarily illustrating the control algorithm performed in the sub-matrix A3 starting with step S190. The control unit 16 checks in step S192 whether the reaction generator generator is functional, and in step S194, if the wheel sensors are functional. If, as shown in step S196, a malfunction of both the reaction torque generator 26 and also the wheel sensors is present, becomes the clutch mechanism 50 activated. In step S198, the controller deactivates 16 the RWAS 14 and the FIS 12 and operates the steering system 10 in manual mode. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S200.
[0055] Wennwie in Schritt S202 gezeigt, der Reaktionsmoment-Generator 26 eineFehlfunktion aufweist, aber die Rad-Sensoren funktionsfähig sind, aktiviertdas Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das FIS 12 nichtfunktionsfähigist, deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im EPAS-Modus, wobei der Rad-Stellantrieb 38 dieelektronische Servo-Unterstützungwie in Schritt S204 gezeigt bietet. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S206 wieder auf.As shown in step S202, the reaction torque generator 26 is malfunctioning, but the wheel sensors are functional, activates the controller 16 the clutch mechanism 50 , Since the FIS 12 is not functional, disables the controller 16 this and operates the vehicle in EPAS mode, with the wheel actuator 38 provides the electronic servo support as shown in step S204. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S206.
[0056] Wennwie in Schritt S208 gezeigt, der Reaktionsmoment-Generator 26 funktionsfähig ist,aber die Rad Sensoren nicht funktionsfähig sind, aktiviert das Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das RWAS 14 nichtfunktionsfähigist, deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im EPAS-Modus, wobei der Reaktions-Moment-Generator 26 dieelektronische Servo-Unterstützungwie in Schritt S210 gezeigt bietet. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs- undSteuerungsfunktionen in Schritt S212 wieder auf.As shown in step S208, the reaction torque generator 26 is functional, but the wheel sensors are not functional, activates the control unit 16 the clutch mechanism 50 , Because the RWAS 14 is not functional, disables the controller 16 this and operates the vehicle in EPAS mode, with the reaction moment generator 26 provides the electronic servo support as shown in step S210. The tax he gets into 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S212.
[0057] Wennweder der Reaktionsmoment-Generator 26 noch die Rad-Sensoreneine Fehlfunktion aufweisen, wie in Schritt S214 gezeigt, antwortetdas Steuergerät 16 zweimal „N" auf die Frage nachFehlfunktion und hältden Kupplungs-Mechanismus 50 im getrennten Zustand. DasLenkungssystem 10 wird dann im Steer-by-Wire Modus betriebenwie in Schritt S216 gezeigt. Das Steuergerät 16 nimmt dann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S218 wieder auf.If neither the reaction torque generator 26 nor the wheel sensors malfunction, as shown in step S214, the controller responds 16 twice "N" on the question of malfunction and keeps the clutch mechanism 50 in the separated state. The steering system 10 is then operated in steer-by-wire mode as shown in step S216. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S218.
[0058] 7 ist ein Flussdiagramm,das summarisch den Steuerungs-Algorithmus darstellt, der in Sub-MatrixB2 ausgeführtwird, startend mit Schritt S220. Das Steuergerät 16 prüft in SchrittS222, ob der Rad-Stellantrieb 38 funktionsfähig ist,und in Schritt S224, ob die Lenkungs-Sensoren funktionsfähig sind.Wenn wie in Schritt S226 gezeigt, eine Fehlfunktion sowohl des Rad-Stellantriebs 38 alsauch der Lenkungs-Sensoren vorliegt, wird der Kupplungs-Mechanismus 50 aktiviert.In Schritt S228 deaktiviert das Steuergerät 16 den RWAS 14 unddas FIS 12 und betreibt das System 10 im manuellenModus. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S230 wieder auf. 7 FIG. 10 is a flowchart summarily illustrating the control algorithm executed in sub-matrix B2 starting with step S220. The control unit 16 checks in step S222 whether the wheel actuator 38 is functional, and in step S224, whether the steering sensors are functional. As shown in step S226, a malfunction of both the wheel actuator 38 as well as the steering sensors is present, the clutch mechanism 50 activated. In step S228, the controller deactivates 16 the RWAS 14 and the FIS 12 and runs the system 10 in manual mode. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S230.
[0059] Wennwie in Schritt S232 gezeigt der Rad-Stellantrieb 38 eineFehlfunktion aufweist, aber die Lenkungs-Sensoren funktionsfähig sind,aktiviert das Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das RWAS 12 nichtfunktionsfähigist, aktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im. EPAS-Modus, wobei der Reaktionsmoment-Generator 26 dieelektronische Servo-Unterstützung bietet,wie in Schritt S234 gezeigt. Das Steuergerät 16 nimmt dann dienormalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S236 wieder auf.As shown in step S232, the wheel actuator 38 malfunctions, but the steering sensors are functional, activates the controller 16 the clutch mechanism 50 , Because the RWAS 12 is not functional, activates the controller 16 this and operates the vehicle in. EPAS mode, where the reaction torque generator 26 which provides electronic servo assistance as shown in step S234. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S236.
[0060] Wennwie in Schritt S238 gezeigt der Rad-Stellantrieb 38 funktionsfähig ist,aber die Lenkungs-Sensoren nicht funktionsfähig sind, aktiviert das Steuergerät 116 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das FIS 12 oder RWAS 14 nichtfunktionsfähig ist,deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im EPAS-Modus, wobei der Rad-Stellantrieb 38 dieelektronische Servo-Unterstützungwie in Schritt S240 gezeigt bietet. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S242 wieder auf.As shown in step S238, the wheel actuator 38 is functional, but the steering sensors are not functional, activates the controller 116 the clutch mechanism 50 , Since the FIS 12 or RWAS 14 is not functional, disables the controller 16 this and operates the vehicle in EPAS mode, with the wheel actuator 38 provides the electronic servo support as shown in step S240. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S242.
[0061] Wennweder der Rad-Stellantrieb 38 noch die Lenkungs-Sensoreneine Fehlfunktion aufweisen, wie in Schritt S244 gezeigt, antwortetdas Steuergerät 16 zweimal „N" auf die Frage nachFehlfunktion und hältden Kupplungs-Mechanismus 50 imgetrennten Zustand. Das Lenkungssystem 10 wird dann ineinem Steer-by-Wire Modus betrieben, wie in Schritt S246 gezeigt.Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S248 wieder auf.If neither the wheel actuator 38 if the steering sensors still malfunction, as shown in step S244, the controller responds 16 twice "N" on the question of malfunction and keeps the clutch mechanism 50 in the separated state. The steering system 10 is then operated in a steer-by-wire mode, as shown in step S246. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S248.
[0062] 8 ist ein Flussdiagramm,das summarisch den Steuerungs-Algorithmus darstellt, der in Sub-MatrixB3 ausgeführtwird, startend mit Schritt S250. Das Steuergerät 16 prüft in SchrittS252, ob der Rad-Stellantrieb 38 funktionsfähig ist,und in Schritt S254, ob die Rad -Sensoren funktionsfähig sind.Wenn wie in Schritt S256 gezeigt, eine Fehlfunktion sowohl des Rad-Stellantriebs 38 alsauch eines der Rad-Sensoren vorliegt, wird der Kupplungs-Mechanismus 50 aktiviert.In Schritt S258 deaktiviert das Steuergerät 16 den RWAS 14 undbetreibt das System 10 im EPAS-Modus, wobei der Reaktions-MomentGenerator 26 die elektronische Servo-Unterstützung bietet.Das Steuergerät 16 nimmt danndie normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S260 wieder auf. 8th FIG. 4 is a flowchart summarily illustrating the control algorithm executed in sub-matrix B3 starting with step S250. The control unit 16 checks in step S252 whether the wheel actuator 38 is functional, and in step S254, whether the wheel sensors are functional. As shown in step S256, a malfunction of both the wheel actuator 38 as well as one of the wheel sensors is present, the clutch mechanism 50 activated. In step S258, the controller deactivates 16 the RWAS 14 and runs the system 10 in EPAS mode, with the reaction moment generator 26 which offers electronic servo assistance. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S260.
[0063] Wennwie in Schritt S262 gezeigt der Rad-Stellantrieb 38 eineFehlfunktion aufweist, aber die Rad-Sensoren funktionsfähig sind,aktiviert das Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das RWAS 14 nichtfunktionsfähigist, aktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im EPAS-Modus, wobei der Reaktionsmoment-Generator 26 dieelektronische Servo-Unterstützungbietet, wie in Schritt S264 gezeigt. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S266 wieder auf.As shown in step S262, the wheel actuator 38 is malfunctioning, but the wheel sensors are functional, activates the controller 16 the clutch mechanism 50 , Because the RWAS 14 is not functional, activates the controller 16 this and operates the vehicle in EPAS mode, with the reaction torque generator 26 provides the electronic servo support as shown in step S264. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S266.
[0064] Wennwie in Schritt S268 gezeigt der Rad-Stellantrieb 38 funktionsfähig ist,aber die Rad-Sensoren nicht funktionsfähig sind, aktiviert das Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das FIS 12 oder RWAS 14 nichtfunktionsfähigist, deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im EPAS-Modus , wobei der Reaktionsmoment-Generator 26 dieelektronische Servo-Unterstützungwie in Schritt 5270 gezeigt bietet. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S272 wieder auf.As shown in step S268, the wheel actuator 38 is functional, but the wheel sensors are not functional, activates the control unit 16 the clutch mechanism 50 , Since the FIS 12 or RWAS 14 is not functional, disables the controller 16 this and operates the vehicle in EPAS mode, with the reaction torque generator 26 the electronic servo support as in step 5270 shown offers. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S272.
[0065] Wennweder der Rad-Stellantrieb 38 noch die Rad-Sensoren eineFehlfunktion aufweisen, wie in Schritt S274 gezeigt, antwortet dasSteuergerät 16 zweimal „N" auf die Frage nachFehlfunktion und hält denKupplungs-Mechanismus 50 imgetrennten Zustand. Das Lenkungssystem 10 wird dann ineinem Steer-by-Wire Modus betrieben, wie in Schritt S276 gezeigt.Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S278 wieder auf.If neither the wheel actuator 38 nor the wheel sensors malfunction, as shown in step S274, the controller responds 16 twice "N" on the question of malfunction and keeps the clutch mechanism 50 in the separated state. The steering system 10 is then operated in a steer-by-wire mode, as shown in step S276. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S278.
[0066] 9 ist ein Flussdiagramm,das summarisch den Steuerungs-Algorithmus darstellt, der in Sub-MatrixC3 ausgeführtwird, startend mit Schritt S280. Das Steuergerät 16 prüft in SchrittS282, ob die Lenkungs-Sensoren funktionsfähig sind, und in Schritt S284,ob die Rad-Sensoren funktionsfähig sind.Wenn wie in Schritt S286 gezeigt, eine Fehlfunktion sowohl der Lenkungs-Sensorenals auch der Rad-Sensoren vorliegt, wird der Kupplungs-Mechanismus 50 aktiviert.In Schritt S288 deaktiviert das Steuergerät 16 den RWAS 14 unddas FIS 12 und betreibt das System 10 im manuellenModus. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs- undSteuerungsfunktionen in Schritt S290 wieder auf. 9 FIG. 4 is a flowchart that summarizes the control algorithm that is described in FIG Sub-matrix C3 is executed, starting with step S280. The control unit 16 in step S282, whether the steering sensors are operational and in step S284 whether the wheel sensors are operational. When there is a malfunction of both the steering sensors and the wheel sensors as shown in step S286, the clutch mechanism becomes 50 activated. In step S288, the controller deactivates 16 the RWAS 14 and the FIS 12 and runs the system 10 in manual mode. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S290.
[0067] Wennwie in Schritt S292 gezeigt die Lenkungs-Sensoren eine Fehlfunktionaufweisen, aber die Rad-Sensoren funktionsfähig sind, aktiviert das Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das FIS 12 nichtfunktionsfä higist, deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im EPAS-Modus, wobei der Rad-Stellantrieb 38 die elektronischeServo-Unterstützung bietet,wie in Schritt S294 gezeigt. Das Steuergerät 16 nimmt dann dienormalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S296 wieder auf.As shown in step S292, when the steering sensors malfunction but the wheel sensors are operational, the controller activates 16 the clutch mechanism 50 , Since the FIS 12 is not functional, disables the controller 16 this and operates the vehicle in EPAS mode, with the wheel actuator 38 provides the electronic servo support as shown in step S294. The control unit 16 then resumes normal monitoring and control functions in step S296.
[0068] Wennwie in Schritt S298 gezeigt die Lenkungs-Sensoren funktionsfähig sind,aber die Rad-Sensoren nicht funktionsfähig sind, aktiviert das Steuergerät 16 denKupplungs-Mechanismus 50. Da das RWAS 14 nichtfunktionsfähigist, deaktiviert das Steuergerät 16 diesesund betreibt das Fahrzeug im EPAS-Modus, wobei der Reaktionsmoment-Generator 26 dieelektronische Servo-Unterstützungbietet, wie in Schritt 5300 gezeigt. Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S302 wieder auf.As shown in step S298, when the steering sensors are operational but the wheel sensors are inoperable, the controller activates 16 the clutch mechanism 50 , Because the RWAS 14 is not functional, disables the controller 16 this and operates the vehicle in EPAS mode, with the reaction torque generator 26 the electronic servo support offers, as in step 5300 shown. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S302.
[0069] Wennweder die Lenkungs-Sensoren noch die Rad-Sensoren eine Fehlfunktionaufweisen, wie in Schritt S304 gezeigt, antwortet das Steuergerät 16 zweimal „N" auf die Frage nachFehlfunktion und hält denKupplungs-Mechanismus 50 imgetrennten Zustand. Das Lenkungssystem 10 wird dann ineinem Steer-by-Wire Modus betrieben, wie in Schritt 5306 gezeigt.Das Steuergerät 16 nimmtdann die normalen Überwachungs-und Steuerungsfunktionen in Schritt S308 wieder auf.If neither the steering sensors nor the wheel sensors malfunction as shown in step S304, the controller responds 16 twice "N" on the question of malfunction and keeps the clutch mechanism 50 in the separated state. The steering system 10 is then operated in a steer-by-wire mode, as in step 5306 shown. The control unit 16 then resumes the normal monitoring and control functions in step S308.
[0070] Dievorliegende Erfindung ist in ihren bevorzugten Ausführungenbeschrieben. Darin stellt sie ein Lenkungssystem dar, das in einemvon drei Moden betrieben werden kann: Steer-by-Wire, EPAS und manuelleLenkung. Der Servolenkung-(EPAS-)Modus und der manuelle Modus sind betreibbarmit Hilfe eines flexiblen Lenkungs-Elements (flexible Lenksäule), daseine erweiterte Fähigkeitzur (mechanischen) Anpassung und zahlreiche Vorteile gegenüber einemreinen Steer-by-wire System bietet. Die Steuerung jedes der Lenkungsmodenund der Übergangzwischen den betreffenden Lenkungs moden werden bestimmt entsprechend denverschiedenen Kontrollschemen, die im vorliegenden Dokument dargestelltsind. Es sollte für Fachleuteklar sein, dass die oben beschriebenen Ausführungen rein illustrativerArt sind und nur einige der vielen möglichen spezifischen Ausführungender vorliegenden Erfindung darstellen. Zahlreiche und verschiedenartigeanderer Anordnungen könnenvon Fachleuten sehr schnell entwickelt werden, ohne vom Geist undGeltungsumfang der Erfindung weg zu gehen. Dieser ist rein durchdie nachfolgenden Patentansprüchedefiniert.TheThe present invention is in its preferred embodimentsdescribed. In it it represents a steering system, which in oneof three modes can be operated: steer-by-wire, EPAS and manualSteering. The power steering (EPAS) mode and the manual mode are operableby means of a flexible steering element (flexible steering column), thean advanced abilityfor (mechanical) adaptation and many advantages over onepure steer-by-wire system offers. The control of each of the steering modesand the transitionbetween the respective steering modes are determined according to thevarious control schemes presented in this documentare. It should be for professionalsbe clear that the above described embodiments are purely illustrativeSpecies are and only a few of the many possible specific designsof the present invention. Many and variedother arrangements canbe developed by professionals very quickly, without the spirit andScope of the invention go away. This is pure bythe following claimsAre defined.
[0071] Esist deswegen beabsichtigt, dass die vorangehende detaillierte Beschreibungeher als Illustration zu sehen ist als im Sinne einer Einschränkung, unddass dies so zu verstehen ist, dass es die nachfolgenden Patentansprüche, einschließlich allerihrer Äquivalente,sind, die den Geltungsumfang und das gedankliche Umfeld dieser Erfindungdefinieren.ItIt is therefore intended that the foregoing detailed descriptionrather as an illustration than in the sense of a restriction, andthat it is to be understood that it is the following claims, including alltheir equivalents,are the scope and the mental environment of this inventiondefine.

权利要求:
Claims (11)
[1]
Ein Lenkungssystem für ein Fahrzeug, das selektivin einem Steer-by-WireModus, einem Servolenkungs-(EPAS-)Modus, oder einem manuellen Modusbetrieben werden kann, dieses Lenkungssystem weist auf: – ein Rad-Antriebs-System(14), das einen Rad-Stellantrieb (38) zum Stelleneines Rades (48) aufweist und das dafür eingerichtet ist, mindestensein Rad (48) entsprechend einem Wert eines Lenkausschlags auszurichten; – ein Fahrer-Interface-System(12), einschließlicheines Generators (26) fürein Reaktions-Moment, wobei das Fahrer-Interface System (12)mit dem Rad-Antriebs-System (14) gekoppelt ist und dasFahrer-Interface-System(12) dafüreingerichtet ist, den Wert des Lenkausschlags zu bestimmen und weiterhindafür eingerichtetist, den Wert des Lenkausschlags an das Rad-Antriebs-System (14)zu kommunizieren; – einenKupplungs-Mechanismus (50), der selektiv das Fahrer-Interface-System (12)und das Rad-Antriebs-System (14) miteinander koppelt; – ein flexiblesLenkelement (60), das mit dem Kupplungs-Mechanismus (50)und dem Rad-Stellantrieb (38) verbunden ist; und – ein Steuerungssystem(16), das dafüreingerichtet ist, einen der nachfolgenden Betriebszustände festzulegen:Steer-by-Wire-Modus, Servolenkungs-(EPAS-)Modus, oder manuellerModus, wobei das Steuerungssystem (16) mit dem Rad-Antriebs-System(14), dem Fahrer-Interface-System (12),und dem Kupplungs-Mechanismus (50) verbunden ist, – wobeiim Steer-by-Wire-Modus das Steuerungssystem (16) den Kupplungs-Mechanismus(50) in einen abgetrennten Zustand versetzt und das Steuerungssystem(16) das Fahrer-Interface-System (12) und dasRad-Antriebs-System (14) so betreibt, dass das Fahrzeugelektronisch steuerbar ist; – wobei im Servolenkungs-(EPAS-)Modusdas Steuerungssystem (16) den Kupplungs-Mechanismus (50)in einen verbundenen Zustand versetzt und selektiv veranlasst, dassentweder das Rad-Antriebs-System (14) oder das Fahrer-Interface-System (12)eine Servo-Unterstützungbietet; und – wobeiim manuellen Modus das Steuerungssystem (16) den Kupplungs-Mechanismus(50) in einen verbundenen Zustand versetzt, so dass dasFahrzeug mechanisch steuerbar ist.A steering system for a vehicle that can be selectively operated in a steer-by-wire mode, a power steering (EPAS) mode, or a manual mode, this steering system comprises: a wheel drive system (US Pat. 14 ), which has a wheel actuator ( 38 ) for setting a wheel ( 48 ) and which is adapted to at least one wheel ( 48 ) to be aligned according to a value of a steering deflection; A driver interface system ( 12 ), including a generator ( 26 ) for a reaction moment, wherein the driver interface system ( 12 ) with the wheel drive system ( 14 ) and the driver interface system ( 12 ) is adapted to determine the value of the steering deflection and is further adapted to adjust the value of the steering deflection to the wheel drive system ( 14 ) to communicate; A coupling mechanism ( 50 ), which selectively activates the driver interface system ( 12 ) and the wheel drive system ( 14 ) Coupled with each other; A flexible steering element ( 60 ), with the coupling mechanism ( 50 ) and the wheel actuator ( 38 ) connected is; and a control system ( 16 ) configured to define one of the following operating states: steer-by-wire mode, power steering (EPAS) mode, or manual mode, wherein the control system ( 16 ) with the wheel drive system ( 14 ), the driver interface system ( 12 ), and the coupling mechanism ( 50 ), wherein in steer-by-wire mode the control system ( 16 ) the coupling mechanism ( 50 ) is placed in a severed state and the control system ( 16 ) the driver interface system ( 12 ) and the wheel drive system ( 14 ) operates so that the vehicle is electronically controllable; In power steering (EPAS) mode, the control system ( 16 ) the coupling mechanism ( 50 ) and selectively causes either the wheel drive system (FIG. 14 ) or the driver interface system ( 12 ) provides a servo support; and - in manual mode, the control system ( 16 ) the coupling mechanism ( 50 ) is placed in a connected state so that the vehicle is mechanically controllable.
[2]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass das Fahrer Interface-System (12) mindestenseines der folgenden Elemente aufweist: Einen Sensor (24)für dieWinkelstellung, der die Winkelstellung einer Lenkeinrichtung (20)ermittelt, einen Strom-Sensor (28) für den Generator (26)des Reaktions-Moments, und einen Temperatur-Sensor (30)für denGenerator (26) des Reaktions-Moments.The steering system according to claim 1, characterized in that the driver interface system ( 12 ) has at least one of the following elements: a sensor ( 24 ) for the angular position, the angular position of a steering device ( 20 ), a current sensor ( 28 ) for the generator ( 26 ) of the reaction torque, and a temperature sensor ( 30 ) for the generator ( 26 ) of the reaction torque.
[3]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass das System des Rad-Stellantriebs (38)weiterhin mindestens eines der folgenden Elemente aufweist: EinenSensor (32a, 32b) für die Position des Rades (48)auf der Straße,einen Sensor (34) fürden Strom des Rad-Stellantriebs (38), einen Sensor (36)für die Temperaturdes Rad-Stellantriebs(38), und einen Sensor (44) für die Belastung einer Zahnstange.The steering system according to claim 1, characterized in that the system of the wheel actuator ( 38 ) further comprises at least one of the following elements: a sensor ( 32a . 32b ) for the position of the wheel ( 48 ) on the road, a sensor ( 34 ) for the flow of the wheel actuator ( 38 ), a sensor ( 36 ) for the temperature of the wheel actuator ( 38 ), and a sensor ( 44 ) for the load of a rack.
[4]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (16) weiterhindafür eingerichtetist, einen Satz von Eingangs-Signalen zu empfangen, die mindestenseinen der folgenden Werte darstellen: Den Wert der Geschwindigkeitdes Fahrzeugs, den Wert der Quer-Beschleunigung, den Wert der Gierungsrate,und einen Zündungs-Modus.The steering system according to claim 1, characterized in that the control system ( 16 ) is further adapted to receive a set of input signals representing at least one of the following values: the value of the speed of the vehicle, the value of the lateral acceleration, the value of the yaw rate, and an ignition mode.
[5]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass im Servolenkungs-(EPAS-)Modus das Steuerungssystem(16) dafüreingerichtet ist, entweder den Reaktionsmoment-Generator (26)oder den Rad-Stellantrieb (38) so zu steuern, dass einunterstützendesLenkmoment auf der Lenkeinrichtung erhalten wird.The steering system according to claim 1, characterized in that in power steering (EPAS) mode the control system ( 16 ) is adapted either to the reaction torque generator ( 26 ) or the wheel actuator ( 38 ) so that a supporting steering torque is obtained on the steering device.
[6]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass als Antwort auf eine Fehlfunktion des Fahrer-Interface-Systemsdas Steuerungssystem (16) dafür eingerichtet ist, den Generator(26) fürdas Reaktionsmoment zu deaktivieren, und dass weiterhin das Steuerungssystem(16) den Rad-Stellantrieb (38) so steuert, dasseine elektronische Servolenkungs-Unterstützung geboten wird.The steering system according to claim 1, characterized in that in response to a malfunction of the driver interface system, the control system ( 16 ) is adapted to the generator ( 26 ) for the reaction torque, and that further the control system ( 16 ) the wheel actuator ( 38 ) so as to provide electronic power steering assistance.
[7]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass als Antwort auf eine Fehlfunktion des Rad-AntriebsSystems das Steuerungssystem (16) dafür eingerichtet ist, den Rad-Stellantrieb(38) zu deaktivieren, und weiterhin das Steuerungssystem(16) dafüreingerichtet ist, den Generator (26) für das Reaktionsmoment so anzusteuern,dass eine elektronische Servolenkungs-Unterstützung geboten wird.The steering system according to claim 1, characterized in that in response to a malfunction of the wheel drive system, the control system ( 16 ) is adapted to the wheel actuator ( 38 ), and continue the control system ( 16 ) is adapted to the generator ( 26 ) for the reaction torque so as to provide electronic power steering assistance.
[8]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (16) als Antwortauf eine Fehlfunktion des Fahrer Interface Systems und eine Fehlfunktiondes Rad-Antriebs Systems den Generator (26) für das Reaktionsmomentund den Rad-Stellantrieb(38) deaktiviert.The steering system according to claim 1, characterized in that the control system ( 16 ) in response to a malfunction of the driver interface system and a malfunction of the wheel drive system the generator ( 26 ) for the reaction torque and the wheel actuator ( 38 ) disabled.
[9]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass es weiterhin eine Batterie (18) aufweist,die das Fahrer-Interface-System (12)und das Rad-Antriebs-System (14) mit elektrischem Stromversorgt, und dass es weiterhin einen Sensor (58) für den Batterie-Strom aufweist, dermit dem Steuerungs-System (16) verbunden ist, wobei derSensor (58) Änderungendes Batterie-Stroms erfasst.The steering system according to claim 1, characterized in that it further comprises a battery ( 18 ), the driver interface system ( 12 ) and the wheel drive system ( 14 ) and that it still has a sensor ( 58 ) for the battery current associated with the control system ( 16 ), the sensor ( 58 ) Detects changes in the battery current.
[10]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der Rad-Stellantrieb (38) mit einemZahnrad, insbesondere einem Ritzel, verbunden ist, und dass weiterhinder Rad-Stellantrieb (38) dafür eingerichtet ist, das Zahnradso zu rotieren, dass das Zahnrad die Bewegung einer Zahnstange entlangeiner Querachse des Fahrzeugs bewirkt.The steering system according to claim 1, characterized in that the wheel actuator ( 38 ) is connected to a gear, in particular a pinion, and that further the wheel actuator ( 38 ) is adapted to rotate the gear so that the gear causes the movement of a rack along a transverse axis of the vehicle.
[11]
Das Lenkungssystem nach Patentanspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der Generator (26) für das Reaktions-Momentmit einem lenkbaren Element (16) verbunden ist, und dassweiterhin der Generator (26) für das Reaktions-Moment dafür eingerichtetist, eine Welle in der Weise zu rotieren, dass die Welle eine Rotationdes lenkbaren Elements (16) bewirkt.The steering system according to claim 1, characterized in that the generator ( 26 ) for the reaction moment with a steerable element ( 16 ) and that the generator ( 26 ) for the reaction moment is arranged to rotate a shaft in such a way that the shaft rotates the steerable element (FIG. 16 ) causes.

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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2005-02-24| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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