[發(fā)明專利]用于獲取轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)速的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480067015.8
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN105813923B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·菲塞爾;N·阿曼
• 申請（專利權(quán)）人: ZF腓特烈斯哈芬股份公司
• 主分類號: B62D15/02
• 分類號: B62D15/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 蘇娟,王春俏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于獲取馬達的馬達軸的轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)速的方法、一種相應(yīng)的裝置、一種車輛的轉(zhuǎn)向裝置以及一種相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)

后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(其成套或以系列開發(fā)的方式存在)可具有通過馬達驅(qū)動的調(diào)節(jié)器(例如長度可變的導(dǎo)桿，尤其橫向?qū)U)。為了操控馬達，通常需要轉(zhuǎn)子位置傳感器。附加地，在這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中可安裝有絕對位置傳感器，其構(gòu)造成獲取調(diào)節(jié)器的平移或軸向運動。為了操控馬達，通常需要當前的馬達位置以及當前的馬達轉(zhuǎn)動速度。這兩個參數(shù)例如借助于安裝在馬達軸上的馬達位置傳感器獲取。

文獻DE 10 2010 052 917 A1公開了一種用于機動車的轉(zhuǎn)向裝置的調(diào)節(jié)器。

發(fā)明內(nèi)容

在此背景下，在此提出的本發(fā)明提供了根據(jù)獨立權(quán)利要求的改進的用于獲取馬達的馬達軸的轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)速的方法、相應(yīng)的裝置、車輛的轉(zhuǎn)向裝置以及相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。有利的設(shè)計方案從從屬權(quán)利要求和隨后的說明中得到。

本發(fā)明提供了一種用于獲取馬達的馬達軸的轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)速的方法，其中，馬達構(gòu)造成使調(diào)節(jié)元件進行相對于馬達的平移運動。方法包括以下步驟：

讀取步驟，借助于接口從布置在馬達外部的至少一個傳感器元件讀取運動信號，其中，運動信號代表調(diào)節(jié)元件相對于馬達的平移運動；以及

獲取步驟，在使用運動信號的情況下獲取馬達軸的轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)角可理解成馬達軸圍繞馬達軸的縱軸線旋轉(zhuǎn)的角度。轉(zhuǎn)速可理解成在預(yù)定的時間單位期間馬達軸圍繞馬達軸的縱軸線旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。馬達軸可理解成馬達的一個元件，其構(gòu)造成在馬達運行時進行轉(zhuǎn)動。馬達可理解成用于實現(xiàn)機械功的機器。馬達例如可為電動馬達。馬達軸可與調(diào)節(jié)元件機械耦聯(lián)。調(diào)節(jié)元件可理解成這樣的機械元件，其構(gòu)造成在馬達運行時進行相對于馬達的平移運動。調(diào)節(jié)元件例如可為桿或棒，其布置成可沿著馬達軸移動并且例如借助于滾珠斜道絲杠、梯形絲杠和滾珠絲杠與馬達軸耦聯(lián)。調(diào)節(jié)元件尤其包含在用于機動車的導(dǎo)桿、特別是橫向?qū)U中，或形成導(dǎo)桿，以便將導(dǎo)桿構(gòu)造成在其長度方面可以改變。如果所述導(dǎo)桿在一側(cè)固定地與車身相連接，并且在另一側(cè)與至少一個車輪支架相連接，則可通過長度改變使車輪支架產(chǎn)生轉(zhuǎn)向運動。在此，車輪支架圍繞豎向軸線可轉(zhuǎn)動地鉸接在車輛處。調(diào)節(jié)元件的平移運動可理解成調(diào)節(jié)元件的所有的點在相同的方向上相對于馬達移動的運動。在馬達之外可布置有用于探測平移運動的至少一個傳感器元件。傳感器元件例如可固定在調(diào)節(jié)元件上。傳感器元件例如可理解成位移傳感器。傳感器元件可構(gòu)造成例如基于電阻變化、可變的電感、可變的電容、可變的光通量、脈沖的計數(shù)和/或運行時間測量來探測平移運動。

本發(fā)明基于可省去安裝在馬達軸上的、用于探測馬達軸的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速的馬達位置傳感器。借助于下文說明的方法，盡管沒有馬達位置傳感器，可成本高效且節(jié)省結(jié)構(gòu)空間地提供兩個對于馬達控制必需的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的信號，以便可正確地動態(tài)運行馬達控制。

根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，在獲取步驟中可在使用運動信號的情況下獲取平移運動的速度，以獲取轉(zhuǎn)速。在此，速度例如可通過求導(dǎo)獲取。在使用平移運動的速度的情況下可以足夠的可靠性和精度獲取馬達軸的轉(zhuǎn)速。

此外，在獲取步驟中可在使用運動方程的情況下和/或在考慮在馬達和調(diào)節(jié)元件之間的機械傳動鏈的傳動比的情況下獲取轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)速。運動方程通常可理解成二階微分方程或二階微分方程組。借助于運動方程可說明機械系統(tǒng)在外部影響的作用下的空間和時間的變化。機械傳動鏈例如可包括傳動機構(gòu)、帶傳動和/或絲杠。借助于機械傳動鏈可將馬達軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成尤其絲杠的平移運動。在此可實現(xiàn)具有預(yù)定的傳動比的機械傳動鏈。通過本發(fā)明的該實施方式可確保正確地獲取轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)速。

由于在平移運動和旋轉(zhuǎn)運動之間通過機械的傳動元件進行機械耦聯(lián)，可在使用平移傳感機構(gòu)的情況下以足夠的可靠性和精度得出馬達軸的角位置或馬達軸的轉(zhuǎn)角。

此外，在獲取步驟中，轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)速還可在使用線性換算、觀測器結(jié)構(gòu)和/或卡爾曼濾波器的情況下予以獲取。線性換算例如可理解成把平移運動的速度線性換算成轉(zhuǎn)速。觀測器結(jié)構(gòu)可理解成由觀測的參考系統(tǒng)的預(yù)先給定的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)再現(xiàn)不可測量的參數(shù)的系統(tǒng)。觀測器結(jié)構(gòu)例如可包括倫伯格(Luenberger)觀測器。卡爾曼濾波器可理解成用于移除由于測量儀器引起的干擾的過濾器。通過本發(fā)明的該實施方式可避免在獲取轉(zhuǎn)角和/或轉(zhuǎn)速時的不精確性。