电动转向系统中的轮胎侧向力确定技术方案

本发明专利技术公开了一种用于计算具有电动机械转向系统或电动液压转向系统的机动车辆中的侧向力的方法。该方法包括下列步骤：首先检测转向直拉杆力，从该转向直拉杆力计算总的复位力矩。该总的复位力矩包括由作用在车轮上的不同的力产生的复位力矩。所述复位力矩包括通过侧向力引起的复位力矩和其他复位力矩。在测量值的基础上定量地确定所述其他复位力矩并且从总的复位力矩中减去这些复位力矩，以便确定通过侧向力引起的复位力矩。最后，由该侧向力引起的复位力矩求得侧向力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定具有电动机械转向系统或电动液压转向系统的机动车辆中的轮胎侧向力的方法。
技术介绍
很多现代机动车辆除了装备有早已非常广泛流行的ABS制动系统之外，还越来越常见地装备有行驶动态调节系统，以便提高车辆的主动安全性。行驶动态调节系统用于检测和限制车辆绕其竖轴线的横摆运动。传感器检测由驾驶员预定的参量，例如转向角、加速踏板位置和制动压力。此外，还测量各个车轮的横向加速度以及转动性能。行驶动态调节系统的效率可通过检测其它影响机动车辆动态性能的参量更进一步地提高。这些参量可包括例如车轮在路面上的摩擦系数或者侧滑角，该侧滑角表明速度矢量相对于车辆中心线的角度偏移。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的在于给出一种方法，通过该方法可求得至少一个额外的影响车辆动态性能的参量。该目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。根据本专利技术，提出了一种用于计算具有电动机械转向系统或电动液压转向系统的机动车辆中的侧向力的方法。该方法包括下述步骤-检测转向直拉杆力；-从所述转向直拉杆力计算总的复位力矩，其中该复位力矩包括通过侧向力引起的复位力矩和其他复位力矩； -在测量值的基础上定量地确定所述其他复位力矩；-从总的复位力矩减去所述其他复位力矩以便确定通过侧向力引起的复位力矩；以及-由通过侧向力引起的复位力矩求得侧向力。对于很多行驶动态调节系统，车轮上的侧向力是有利的输入参量。侧向力例如可用于确定摩擦系数或用于估计侧滑角。现代的电动机械或电动液压辅助转向系统或与驾驶员机械地分离的电动机械转向系统或电动液压转向系统由于其原理而包括力或力矩传感器系统，由力或力矩传感器系统测量或计算转向直拉杆力(齿轮齿条式转向装置中的齿条)或转向横拉杆力。由所述力可确定轮胎侧向力。根据本专利技术的方法利用所述传感器系统来确定轮胎侧向力。在本专利技术的改进中，在侧向力的确定中引入转向直拉杆力与总的复位力矩之间的传动比。有利地，该传动比可与转向角相关。有利地，在侧向力的确定中引入主销内倾角和/或主销后倾角。对于本专利技术重要的其他复位力矩可包括通过滚动阻力、制动力、驱动力和/或垂直力引起的复位力矩。在根据本专利技术的方法的不同的实施例中，转向直拉杆力作为作用在左侧转向横拉杆和右侧转向横拉杆上的力或作为总的转向直拉杆力被检测。有利地，由驾驶员施加的转向力矩、转向放大和转向传动比计算总的转向直拉杆力。在此可提出，在转向直拉杆力的计算中引入与转向角相关的转向传动比。在本专利技术的实施例中，由电动机械转向系统或电动液压转向系统的一个或多个电动机的电机电流和/或电机位置求得总的转向直拉杆力。因此，根据本专利技术的方法可以适当地这样拓展，使得根据所求得的侧向力确定侧滑角和/或摩擦系数。附图说明附图示意性地示出了在其中可执行根据本专利技术的方法的电动机械转向系统。在附图中图1是电动机械转向系统的示意图；图2示出车轮的主销后倾角和主销内倾角；图3示出车轮的侧向力杠杆力臂；图4示出车轮的制动力杠杆力臂；图5示出车轮的干扰力杠杆力臂；图6示出车轮的垂直力杠杆力臂及其与主销内倾角的关系；以及图7示出车轮的垂直力杠杆力臂及其与主销后倾角的关系。具体实施例方式图1中示意性地示出了机动车辆的前桥和转向系统。驾驶员通过朝期望的行驶方向转动方向盘1来操控车辆。方向盘1的转向运动通过转向柱2机械地传递给小齿轮3。小齿轮3与齿条4啮合。方向盘1的转向运动由此引起齿条4的往复运动。齿条4在两个端部上分别与左侧转向横拉杆61和右侧转向横拉杆6r相连接，这些转向横拉杆将齿条4的运动分别传递给车辆前轮7l和7r。为清楚起见，图1中省略了车辆前轮7l、7r的悬架。就这方面而言，所描述的转向系统是纯粹机械式的，并且在车辆重量大的情况下需要驾驶员的大的转向力。出于这个原因，转向柱2还在驱动上与电动机8附加地耦合，该电动机有助于驾驶员作用在方向盘1上的转向运动。尽管电机8在图1中示为在转向柱2旁边，但是事实上该电机驱动转向柱2并且作用在小齿轮3上。电机8由电机控制装置9控制并且由电池11供应能量。此外，转向柱2还装备有转矩传感器12a和测量值转换器12b，该测量值转换器检测由驾驶员施加的转向力矩ML的量并且将该量输出给电机控制装置9和侧向力计算单元13。另外，电机控制装置9输出信号VL给侧向力计算单元13。信号VL描述了由驾驶员施加的转向力矩ML的放大。侧向力计算单元13输出代表作用在前轮7l、7r上的侧向力FY的输出信号。下面说明上述转向系统的工作原理和计算侧向力FY的方法。为了更好地理解本专利技术，图2a至图2c中用图解法阐释了前轮悬架的特征值。为清楚起见，仅以车辆的右前轮为例阐明这些特征值，该右前轮用参考标号7标记。在转向运动中，车轮各绕一相对于车辆固定的转动轴回转，该转动轴被称为转向轴16。转向轴16在两个点E和G上与车体固定地连接。转向轴16相对于固定地连接于车体的坐标系X、Y、Z的位置通过下述特征值来描述。图2a示出车轮7的侧视图。在车辆纵向平面中，转向轴16与路面法线17之间的角被称为主销后倾角τ。在车辆纵向平面中，转向轴16与路面21相交的点18和理想的车轮支承点19之间的距离被称为主销后倾偏移rτ.k。图2b示出车轮7的正视图。在车辆横向平面中，转向轴16与路面法线17之间的角被称为主销内倾角σ。在车辆横向平面中，转向轴16与路面21相交的点18和理想的车轮支承点19之间的距离被称为转向滚动半径rσ。最后，图2c示出车轮7的斜向正视图，在该视图中不仅示出了主销后倾角τ而且示出了主销内倾角σ。在电动机械或电动液压辅助转向系统中，测量由驾驶员施加的转向力矩ML，以便计算和调节待由电动机施加的放大率VL。通过方向盘力矩与总转向直拉杆力FL，sum之间的通常与转向角相关的传动比iL1(δ)以及转向放大VL如下计算总转向直拉杆力FL，sum＝ML·VL·iL1(δ) (1)总转向直拉杆力FL，sum由右侧转向横拉杆和左侧转向横拉杆垂直作用于转向直拉杆的力FLr与FLl叠加得到。在与驾驶员机械地分离的电动机械转向装置或电动液压转向装置中，要么分别测量两个转向横拉杆力(FL，r和FL，l)，要么测量或者由所述电动机的电机电流和/或电机位置估计总转向横拉杆力FL，sum。这些力例如对于产生触觉上的转向感觉是必需的。计算单个转向直拉杆力FL，r和FL，l的步骤除了参数和力作用方向之外完全相同，因此，下面以无车轮下标的车轮7为例来实施。转向直拉杆力FL补偿复位力矩，这些复位力矩作用在车轮7上并且通过不同的力产生。因为总复位力矩绕图2中所示的坐标系的z轴作用，所以这些复位力矩的总和用MZ表示。在转向直拉杆力FL与绕转向轴16的总复位力矩MZ之间存在也与转向角相关的第二传动比iL2(δ)MZ＝FL·iL2(δ)(2)在总复位力矩中还包括由侧向力FY产生的复位力矩。下面描述侧向力FY与由该侧向力产生的复位力矩之间的关系。图3a再次示出车轮7的侧视图。侧向力FY在车轮支承点处作用在车轮7上。因为转向轴16相对于垂直线以主销后倾角τ倾斜，所以侧向力FY相对于转向轴16偏移地作用。侧向力FY的相应于车轮支承点的作用点与转向轴16之间的距离被称为运动学的侧向力杠杆力臂nτ，k。以侧向力杠杆力臂nτ，k作用的侧向力FY根据下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计算具有电动机械转向系统或电动液压转向系统的机动车辆中的侧向力的方法，所述方法包括下列步骤：－检测转向直拉杆力（Ｆ↓［Ｌ］）；－从所述转向直拉杆力计算总的复位力矩（Ｍ↓［Ｚ］），其中所述复位力矩包括通过侧向力（Ｆ↓［ Ｙ］）引起的复位力矩（Ｍ↓［Ｚ，Ｙ］）和其他复位力矩（Ｍ↓［Ｚ，Ｂ］，Ｍ↓［Ｚ，Ｒ］，Ｍ↓［Ｚ，Ａ］，Ｍ↓［Ｚ，Ｚ１］，Ｍ↓［Ｚ，Ｚ２］）；－在测量值的基础上定量地确定所述其他复位力矩；－从总的复位力矩减去所述其他复位力矩以 便确定通过侧向力引起的复位力矩；以及－由通过侧向力引起的复位力矩（Ｍ↓［Ｚ，Ｙ］）求得所述侧向力（Ｆ↓［Ｙ］）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T贝托尔德，R施瓦茨，S弗里茨，
申请(专利权)人：大陆特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]