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用于確定轉向盤轉角的方法和裝置的制作方法

文檔序號:4093078閱讀:273來源:國知局

專利名稱::用于確定轉向盤轉角的方法和裝置的制作方法用于確定轉向盤轉角的方法和裝置本發(fā)明涉及一種用于確定可旋轉地支承在汽車車身上的轉向盤的轉向盤轉角的方法,借助該轉向盤車輪可相對汽車車身旋轉,所述車輪在中間接有鉸鏈的情況下與汽車車身連接,這個鉸鏈具有角度測量裝置,這個角度測量裝置檢測所述鉸鏈的與轉向盤轉角有關的偏移,其中,借助轉向角傳感器確定轉向盤相對汽車車身的扭轉角。此外,本發(fā)明還涉及一種用于確定轉向盤轉角的裝置。為了確定絕對的轉向角,DE10110785C2描述了一種具有由一種機械的計度裝置和一種光學的代碼盤組合的轉向角傳感器。所述代碼盤在轉向盤轉一圈內受到掃描。DE19601965Al以一種步進傳動裝置的形式公開了一種用于計數轉向盤的整圏數的計數單元。為了確定絕對轉向角,在專利文獻DE10057674Al中建議檢測通過轉向盤偏轉所引起的轉向機構的齒條的移動距離。為了明確地確定直到三整圏的轉向盤運動的瞬時旋轉角可以使用多圏轉向角傳感器。使用這樣一種傳感器需要很高的成本。代替地使用一種成本較為有利的單圏轉向傳感器。但這種傳感器只能跟蹤整圈,或者跟蹤不夠清晰,并且還涉及其它的行駛動態(tài)參數,例如單個車輪的轉數,以便檢測轉向盤轉角。這種方法的缺點是,為了能明確地確定轉向角還需要一定的已行駛過的行駛距離或者行駛速度。DE102004053690Al公開了一種在汽車中轉向盤運動時用轉向角傳感器確定轉向角的傳感器裝置,其中,為了傳輸或者確定絕對轉向角要在至少一個與可轉向的車輪的位置相關的鉸鏈上對彈性運動的角度進行附加的測量。所述鉸鏈包括用于磁阻角度探測的集成的傳感器。這個鉸鏈具有帶有軸頸的球頭軸。在該球頭軸中設置有磁場傳感器。這個磁場傳感器和磁場探測器磁性功能連接。這樣就可探測到繞軸頸的縱軸線的角度運動。轉向角傳感器提供整個可能的轉向角區(qū)域的一種多義的周期信號供使用,這樣就使用角度傳感器來確定轉向角,這種角度傳感器提供明確的角度信息。通過一種邏輯或者計算單元使轉向角的多義的區(qū)域和角度傳感器的信號的單義區(qū)域如此地邏輯連接,即能確定轉向角。通常轉向盤可在兩個彼此相反的方向轉動,這樣,當向左轉動30。時,轉向角傳感器會提供和向右旋轉330。時的同一信號。此外,當向左旋轉390。時轉向角傳感器也會提供同一信號。轉向角傳感器的這種多義性地在計算所檢測到的角度時會導致問題,特別是導致混淆不清。本發(fā)明的任務是降低或者避免出現這些問題的可能性。根據本發(fā)明這個任務使用按照權利要求1所述的方法得以完成。在從屬權利要求中對一些優(yōu)選的改進方案進行了說明。一種根據本發(fā)明的用于確定可旋轉地支承在汽車車身上的轉向盤的轉向盤轉角的方法,其中,借助該轉向盤車輪相對汽車車身被偏轉或者能夠偏轉,所述車輪在中間接有鉸鏈的情況下與汽車車身連接,這個鉸鏈具有角度測量裝置,這個角度測量裝置檢測所迷鉸鏈的與轉向盤轉角有關的偏移,其中,借助轉向角傳感器確定轉向盤相對汽車車身的扭轉角,在所述方法中,給可由轉向盤占據的轉向盤轉角的區(qū)域對于每個轉向方向配設多個扇區(qū)?,F在可根據扭轉角和所述偏移確定轉向盤轉角。優(yōu)選以所述偏移為依據確定這些扇中的一個扇區(qū),并且根據扭轉角和所求出的扇區(qū)確定轉向盤轉角。汽車車身優(yōu)選是車輛或者機動機的一部分。此外,轉向盤特別是可在兩個彼此相反的方向(轉向方向)上轉動。通過給可由轉向盤占據的轉向盤轉角的區(qū)域對于每個轉向方向配設多個扇區(qū),可以在相應扇區(qū)上區(qū)分具有相同的扭轉角的不同的轉向盤轉角,這樣在分析所檢測的角度時就可避免混淆。關于"轉向盤轉角"的概念在此應理解為轉向盤相對汽車車身已旋轉或者被旋轉的角度。這個角度按照轉向盤的旋轉方向可超過360°。關于"扭轉角"的概念在此應理解為由轉向角傳感器所檢測的角度,它與所使用的例如是單圈轉向角傳感器或者是多圈轉向角傳感器無關。扇區(qū)的大小優(yōu)選小于或者等于可由轉向角傳感器可檢測到的角度區(qū)域的一半。特別是扇區(qū)大小相當于最大可檢測的扭轉角和最小可檢測的扭轉角之差的數值的一半。在單圈轉向角傳感器中一這種傳感器可覆蓋或者可檢測最大360。的角度區(qū)域(一圈)一扇區(qū)大小例如為180。。原則上講扇區(qū)大小是可以不同的。但是為了簡化計算所有扇區(qū)優(yōu)選具有相同大小。扇區(qū)的總數量產生自每個轉向方向的扇區(qū)之和。為了確定這個數量例如可以使用一種最大角或者最大可能的轉向盤轉角,該轉角相當于從數值量上講最大可能的轉向盤轉角。然后每個轉向方向的扇區(qū)數量例如產生自最大角度除以扇區(qū)大小。因為這個商數也可能不是整數,所以優(yōu)選將這個數上舍入。這例如可通過下述措施完成,即首先將這個數字下舍入,然后再在這個數字上加1。為了進下舍入可以采用整數函數,這個整數函數也叫做高斯括弧,并且例如用縮寫"floor(英文floorfunction),,表示。而上舍入時可以采用一種上舍入函數,這個上舍入函數也可用縮寫"ceil"(英文ceilingfunction)表示。每個轉向方向的扇區(qū)的數量可以是不一樣的。但是為了簡化計算給兩個轉向方向優(yōu)選配設相同數量的扇區(qū)。在使用單圏轉向角傳感器時,扭轉角可能提供不了單義的信號。特別是在整個可能的轉向角區(qū)域中,轉向角傳感器提供多義的周期性信號供使用。因此為了確定含有轉向盤轉角的那個扇區(qū),采用由角度測量裝置檢測到的偏移。根據這個偏移可以確定輔助轉向盤轉角,并且可求出輔助轉向盤轉角位于其中的那個扇區(qū)。通常扭轉角的數值比較準確,而輔助轉向盤轉角可能比較不準確。因此就有可能求出錯誤的扇區(qū)。因此優(yōu)選進行檢查,扭轉角是否會在所求出的扇區(qū)中。如果這個扭轉角會在這個求出的扇區(qū)中,則這個扇區(qū)保持不變。如果相反地這個扭轉角和所求出的扇區(qū)彼此不一致,則必須更正這個扇區(qū),或者求出扭轉角處在其中的另一扇區(qū)。為了進行這種修正可以采用不同的方法。特別是根據下述原則求出另一個扇區(qū),即這個扭轉角離哪個扇區(qū)的邊界最近。例如可將這樣的扇區(qū)作為所述另一扇區(qū)求出,即扭轉角距離這個扇區(qū)的邊界的(角度)距離最小。這例如可通過下述辦法進行檢查,即將這個扭轉角和扇區(qū)的一半大小進行比較。當這個扭轉角為負時,也可和扇區(qū)的負的一半大小進行比較?,F在可以確定轉向盤轉角。為了計算轉向盤轉角優(yōu)選要求出修正系數。用這個修正系數可以確定在轉向運動中所經過的扇區(qū)的數量。然后可根據扭轉角、扇區(qū)大小和修正系數計算轉向盤轉角,這個修正系數例如可從所通過的扇區(qū)的數量中求出。優(yōu)選從扭轉角與修正系數同扇區(qū)大小的多倍乘積之和產生轉向盤轉角,其中,特別是這個多倍乘積相當于扇區(qū)的大小兩倍。才艮據DE102004053690Al只檢測繞J求頭軸3的縱軸線的角運動。但是通常在可轉向的車輪的懸掛裝置中,除了轉向運動外也出現彈性撓曲運動,這樣基于彈性撓曲過程的運動可能會疊加到一種基于轉向過程的角度運動上。因為球頭軸不再僅能執(zhí)行旋轉運動,而且也能執(zhí)行偏轉運動,所以傳感器的測量結果可能是不精確的,或者是失真的。因此優(yōu)選鉸鏈的偏轉由角度測量裝置在至少兩個不同的空間方向上作為角度或者角度信號進行檢測。通過考慮或者將鉸鏈的偏移作為至少兩個角度來檢測,且這兩個角度在不同的空間方向上取向,這樣,和DE102004053690Al的方案相比4支有更多的有關4交鏈的狀態(tài)的信息可提供使用。這樣就可避免或者至少可減少對測量精確度的損害。特別是通過這一措施考慮到車輪優(yōu)選是彈性地支承在汽車車身上,并且可相對汽車車身彈性撓曲和回彈。在這種情況中,例如將沿汽車豎軸線方向或者沿垂直方向車輪中心點和汽車車身之間的距離叫做彈性撓曲。空間方向優(yōu)選位于不同的平面上,而不是在平行的平面上(檢測平面),這樣,這些角度就形成了所述偏移的分量。所述偏移特別是以至少兩個電信號的形式提供使用。這些電信號承載著或者代表著作為信息的偏移。這些電信號優(yōu)選由角度測量裝置輸出。扭轉角特別是以至少一個電信號的形式提供使用。這個信號承載著或者代表著作為信息的扭轉角。這個電信號優(yōu)選由轉向角傳感器輸出。根據本發(fā)明的方法特別適合用于一種所謂的單圏轉向角傳感器,這種轉向角傳感器雖然能執(zhí)行多次旋轉,但是所能分辨或者所能檢測的最大角度范圍為360。。這樣就可使由轉向角傳感器能夠確定的扭轉角小于或者等于最大扭轉角,并且大于或者等于最小扭轉角,其中,最大扭轉角和最小扭轉角的差值小于或者等于360°。特別是可由轉向盤占據的轉向盤轉角小于或者等于最大轉向盤轉角,并且大于或者等于最小轉向盤轉角,其中,最大轉向盤轉角和最小轉向盤轉角的差值大于最大扭轉角和最小扭轉角的差值。汽車的車輪可通過車輪懸掛裝置與汽車車身連接,其中,鉸鏈是這個車輪懸掛裝置的部件。在這種情況中,該鉸鏈特別是如此地設置在車輪懸掛裝置中,即車輪的偏轉結果也引起所述偏移或者角度的變化和/或反過來亦如此。鉸鏈設置在車輪上,因為這個車輪是借助轉向盤可以偏轉的。此外該車輪特別是還有輪架。這個輪架例如通過至少一個懸掛臂和/或轉向橫拉桿與汽車車身連接。因此鉸鏈也可和懸掛臂或者轉向橫拉桿連接。所迷鉸鏈特別是和輪架連接,或者鉸接在該輪架上。此外車輪或者輪架通過鉸鏈和懸掛臂或者轉向橫拉桿連接。原則上講可借助由角度測量裝置獲得的偏移確定轉向盤轉角。然而如此方式確定的轉向盤轉角常常太不精確,或者和太大的錯誤聯系在一起。因此為了更加精確地確定轉向盤轉角,還附加地采用由轉向角傳感器提供的扭轉角。為了能在精確的和不精確的轉向盤轉角之間加以區(qū)別,將從偏移中確定的轉向盤轉角叫做輔助轉向盤轉角。將附加地在考慮了扭轉角的情況下所確定的轉向盤轉角叫做轉向盤轉角或者叫做絕對轉向盤轉角。輔助轉向盤轉角可以不同的方式和方法確定。例如可以在^f吏用神經網絡的情況下確定輔助轉向盤轉角,將所述偏轉或者角度作為輸入參數輸入到該神經網絡中??裳a充或者替代地在使用特性曲線族的情況下確定輔助轉向盤轉角,所述特性曲線族將所屬的輔助轉向盤轉角分配給由角度測量裝置所檢測的角度。例如通過下述措施求出這種特性曲線族,即在第一步驟中調節(jié)車輪的彈性撓曲和/或轉向盤轉角。彈性撓曲和轉向盤轉角導致車輪移位。借助角度測量裝置檢測這種車輪移位,這樣在第二步驟中求出鉸鏈的屬于該彈性撓曲和轉向盤轉角的那些角度。在這種情況中,這些角度、轉向盤轉角和必要時的彈性撓曲形成測量點。這個測量點被存儲在特性曲線族中?,F在在笫三步驟中可以改變彈性撓曲和/或轉向盤轉角,并且例如重復第二步驟,或者返回到第二步驟。這二和第三步驟可以如此長時間地重復,直到達到足夠數量的測量點。此外,本發(fā)明還涉及一種用于確定轉向盤轉角的裝置,具有可旋轉地支承在汽車車身上的轉向盤,借助該轉向盤車輪可相對汽車車身偏轉,所述車輪在中間接有鉸鏈的情況下與汽車車身連接,它具有角度測量裝置,借助該角度測量裝置可檢測鉸鏈的與轉向盤轉角有關的偏移,其中,借助轉向角傳感器可檢測轉向盤相對汽車車身的扭轉角,并且其中,根據扭轉角和所述偏移借助分析裝置能夠確定轉向盤轉角。在其中由角度測量裝置將鉸鏈的偏移作為在至少兩個不同的空間方向上的角度來檢測。通過使角度測量裝置可將鉸鏈的偏移作為至少兩個角度來檢測,并且這兩個角度在不同的空間方向上取向,可達到相同的優(yōu)點,這些優(yōu)點在前面討論本發(fā)明的方法時已說明過。這個方法優(yōu)選借助或者使用根據本發(fā)明的裝置得以執(zhí)行或者可被執(zhí)行。分析裝置特別是和轉向角傳感器和角度測量裝置連接,并且例如可由數字計算機構成。此外,所述裝置是一種車輛,或者車輛的部件。關于車輛優(yōu)選是機動車。角度測量裝置特別是具有傳感器組件,這個組件優(yōu)選包括至少兩個傳感器,其中,將這些傳感器配設給不同的空間方向,并且特別是也在不同的空間方向上取向。優(yōu)選規(guī)定傳感器彼此垂直取向。角度測量裝置特別地是一種磁性測量裝置,并且優(yōu)選具有相對于這些傳感器可運動的磁體,其中,這些傳感器設計成磁場敏感的傳感器,并且特別是和磁體的磁場相互作用。其中,這個磁體設計成永久磁體,或者設計成電磁體。關于-茲場敏感的傳感器例如可以是磁阻傳感器或者霍耳效應傳感器。鉸鏈優(yōu)選是一種球鉸,它具有殼體和支承在該殼體中的球頭軸。這個球頭軸特別是相對于殼體可旋轉和偏轉。在這種情況中,磁體設置在球頭軸上或者設置在其中,而傳感器組件則設置在殼體上或者其中。但是也可以反過來設置,其中,將傳感器組件設置在球頭軸上或者設置在其中,并且將磁體設置在殼體上或者設置在殼體之中。磁體的磁化優(yōu)選傾斜地對準轉向軸,當轉向盤作轉向一或者旋轉運動時,車輪或者配屬該車輪的輪架繞這個轉向軸相對汽車車身作旋轉運動。角度測量裝置在這種類型的設置中提供特別明確的信號。車輪特別是可旋轉地支承在輪架上。這個輪架通過至少一個懸掛臂和/或轉向橫拉桿可運動地,特別是可偏轉地與汽車車身連接。如果將磁體固定在球頭軸上,則例如這個球頭軸用它的縱軸線相對轉向軸傾斜取向地固定在輪架上,而殼體則可固定在懸掛臂或者轉向橫拉桿上。但是也可有一種反過來的設置。此外,懸掛臂或者轉向橫拉桿可通過附加的鉸鏈或者彈性體軸承與汽車車身連接。在此"傾斜,,這個概念特別是應理解為小于90°和大于0。的角度。下面借助一些實施方式并參考附圖對本發(fā)明進行說明。這些附圖是圖1:車輛的車輪懸掛裝置簡圖。圖2:上橫向導臂和具有集成的角度測量裝置的球鉸的簡圖。圖3:球鉸簡圖。圖4:傳感器組件的俯視簡圖。圖5:車輛的簡圖。圖6:轉向盤轉角和彈簧行程關系圖。圖7:水平角和垂直角的關系圖。圖8:用于確定輔助轉向盤轉角的特性曲線族。圖9:用于確定輔助轉向盤轉角的神經網絡的簡圖。圖10:用于確定轉向盤轉角的方法的流程方框圖。圖11:初始化流程圖。圖12:扇區(qū)的初始化實例。圖13:扇區(qū)識別流程圖。圖14:扇區(qū)識別驗證實例。圖15:-瞼證流程圖。圖16:確定修正系數的流程圖。圖17:計算轉向盤轉角的流程圖。圖18:根據本發(fā)明的第二實施方式計算修正系數的流程圖。圖19:根據本發(fā)明的第二實施方式求出扇區(qū)的流程圖。圖1示出車輪懸掛裝置55的簡圖,其中,輪架1通過上橫向導臂2、下橫向導臂3和轉向橫拉桿4與托架部件5連接。這個托架部件是部分示出的汽車7的汽車車身6的一部分。上橫向導臂2通過球鉸8和輪架l連接,并且通過彈性體軸承9和托架部件5連接。下橫向導臂3通過球鉸10和輪架1連接,并且通過彈性體軸承11和托架部件5連接。此外,轉向橫拉桿4通過球鉸12和輪架1連接,并且通過簡圖示出的轉向傳動機構13和托架部件5連接,其中,轉向橫拉桿4借助所述轉向傳動機構13可沿其縱向方向移動。轉向橫拉桿4的這種移動引起輪架1的繞著轉向軸線30的偏轉。輪胎或者車輪14可轉動地支承在輪架1上。這個車輪在車輪支承點15上和簡圖示出的路面16接觸。此外,輪架1通過導桿17和托架部件5連接。這個導桿通過球鉸18鉸鏈或者連接在輪架1上,并且通過彈性體軸承19鉸接或者連接在托架部件5上。車輪懸掛裝置55是簡圖所示的可轉向的前軸56的一部分。這個前軸在此設計為四懸掛臂前軸。附加地下橫向導臂3通過彈簧20和減震器21與托架部件5連接,其中,彈簧20和減震器21—起形成彈簧阻尼單元22。這個彈簧阻尼單元通過鉸鏈23固定在下4黃向導臂3上,通過鉸鏈24固定在托架部件5上。此外,x、y和z表示坐標系中的空間方向。從圖2中可以看到球鉸8的簡圖。該球鉸具有球頭軸25和球鉸殼26。球頭軸25可旋轉和可偏轉地支承在該殼體中。在這個球頭軸25中設有永久磁體27,而在球鉸殼26中設置磁場敏感的傳感器組件28。在這種情況中,磁體27和磁場敏感的傳感器組件28—起組成角度測量裝置。這個角度測量裝置集成在球鉸8中。球鉸殼26和上橫向導臂2固定連接,并且球頭軸25和輪架1固定連接,其中,球頭軸25的縱軸線31和轉向軸線30形成夾角a。這個夾角可以大于或者等于0。。借助角度測量裝置可以;險測到球頭軸25的縱軸線31和殼體26的縱軸線32之間的呈兩個角度形式的偏移或者偏轉ro。這些角度位于兩個不同的并且相交的平面33、34(參見圖5)中。在這種情況中,磁體27的磁化M(參見圖3)的方向和球頭軸25的縱軸線31重合,這樣,夾角a就表示石茲化方向和轉向軸線30之間的夾角。此外,從圖2可以看出車輪14或者輪架1相對汽車車身6或者托架部件5的彈簧撓度Z^。在這種情況中,彈性撓曲或者彈簧撓度Zrei表示車輪14的中心點60和汽車車身6之間的距離,優(yōu)選是沿著空間方向"Z"的距離。從圖3可以看出球鉸8的截面簡圖,其中,球頭軸25具有軸頸35以及與這個軸頸相連接的球頭36,并且球頭軸25穿過設置在殼體26中的開口37從殼體26中延伸出來。此外,該球頭軸25在中間連接有球瓦38的情況下支承在殼體26中。磁體27是一塊永久磁體,它的磁化用M表示,其中,磁體27嵌入到非磁性的材料39中,并且設置在位于球頭36的凹槽40中。此外,傳感器組件28設置在位于殼體26中的凹槽41中。從圖4可看到傳感器組件28的簡圖,其中,兩個傳感器42和43各具有一個傳感器支架44和裝有敏感表面46的傳感器元件45。這兩個傳感器支架44或者傳感器元件45彼此以距離D設置,并且彼此形成90。夾角。但是也可將距離D降低到0。此外,傳感器元件45的這些敏感表面46彼此形成直角,或者換句話說,這兩個壽丈感表面46位于彼此形成直角的平面或者檢測平面33和34中。在這種情況中,兩個虛線表示的檢測平面33和34的用S表示的交截線與殼體26的縱軸線32重合,或者與它平行。借助傳感器組件28可以在兩個彼此正交的角度中分辨球頭軸25和殼體26之間的偏轉co,并且可以測量這個偏轉,這樣就可以大的精確度確定球頭軸25相對于殼體26的空間位置。傳感器元件45通過電觸點47和相應的傳感器支架44連接。傳感器支架通過電觸點48電連接在印制電路板或者電路板49上。兩個傳感器支架44就設在所述電路板上。此外電導線50和電路板49連接,這些電導線一直延伸到分析裝置29。這個分析裝置也可一起集成到傳感器組件28中,但是優(yōu)選設置在汽車車身6中(請參見圖1)。從圖5可看到汽車7的簡化的俯視圖。這個汽車除了車輪14外還有另外三個車輪51、52和53。這些車輪分別通過簡圖示出的車輪懸架裝置54和汽車車身6連接。在這種情況中車輪14通過從圖1中可看到的車輪懸架裝置55和汽車車身6連接。兩個車輪14和51是汽車7的可轉向的前軸56的一部分,而車輪52和53是汽車7的后軸57的一部分。在車身6上可轉動支承的軸向盤58在中間連接有簡圖所示的轉向擺臂軸59的情況下和轉向傳動機構13耦接,這樣,通過轉向盤58旋轉了轉向盤角度S,可使車輪14和51偏轉角度P。此外,轉向角傳感器61和轉向擺臂軸59耦接,并且通過電導線62和分析裝置29連接。轉向角傳感器61可將轉向盤58相對汽車車身6的旋轉作為扭轉角SsTs檢測。因為轉向角傳感器61優(yōu)選設計為單圈轉向角傳感器,所以特別是只能最多檢測或者分辨這個傳感器的一個轉圏。此外,根據兩個由角度測量裝置或者傳感器組件28測量的角度,能夠確定P角和/或輔助轉向盤轉角5w。輔助轉向盤轉角Sw服在理論上相當于軸向盤轉角Sm,但是實際上太不準確,因此特別是采用下面描述的方法,為的是更加精確地確定轉向盤轉角S,。為了確定特性曲線族首先對汽車7進行測量,其中,以不同的轉向盤轉角5,使前軸56彈性撓曲或者彈簧回彈。從圖6可看到坐標系。在該坐標系中畫出了轉向盤58的轉向盤轉角5uw與車輪14的彈簧行程或者彈性撓曲Z^的關系。此外,還借助角度測量裝置測量所述偏轉的兩個角度,其中,傳感器42提供例如稱作"輔助水平角"的角度,傳感器43提供例如稱作"輔助垂直角"的角度。圖7示出坐標系,在該坐標系中畫出了所測得的水平角和所測得的垂直角的關系,其中,附圖標記63表示測量曲線或者測量點。現在可以得出特性曲線族。借助該特性曲線族可從"輔助水平角"和"輔助垂直角"的這些角度數據中確定輔助轉向盤轉角Sw皿。為此優(yōu)選需要在角度測量裝置的水平的和垂直角上正交的矩形的特性曲線族。從圖7的測量曲線63中可以看出,所畫出的數據不能滿足這一要求。為了根據上述要求計算出特性曲線族可以建立各種函數,但是對這些函數不作詳細描述。僅介紹操作方式和所使用的方法。在第一步驟中從這些數據中建立正交的網格。第二步驟包括內插已求得的特性曲線族邊界的邊界值。為此,首先求出特性曲線族的邊界。從起始點開始確定位于外部的面積單元的頂點。為此求出面積單元的三個點。由這三個點可以確定面積的海賽正失見形式(Hesse-Normalform),然后可將這個正規(guī)形式又可以用于計算這個面積上的每個任意的點。從面積單元的兩個頂點給出兩個點。這兩個頂點位于特性曲線族邊界上?;蛘呤菍⑾噜彽拿娣e單元的頂點、或者是將特性曲線族邊界之外的測量點選作第三點。如果不能確定第三點,則將內部的面積用于求出新的內插點。到目前為止產生的網格沒有矩形輪廓,這點參見圖7就可明白。因此希望將剩余的面積單元一直延伸到特性曲線族邊界。其措施和邊界點的內插方法相同。從圖8得出結果。示出的是借助球鉸8的角度測量裝置得到的特性曲線族64以及所畫上的測量點。為了避免極高值或者極低值,所產生的特性曲線族限制在轉向盤轉角的可能的最大值或最小值。網格的密度選擇得如此的高,即能達到所要求的精確度。同時該精確度只應如此的大,即可將該特性曲線族存儲在微型控制器中。關于網格密度的選擇可根據網格密度進行特性曲線族故障分析。為此可以畫上故障率與轉向盤轉角和彈簧行程的關系。從圖9可以看出,根據一種方案,替代采用特性曲線族,為了求出輔助轉向盤轉角也使用了一種神經網絡65。輸入到網絡65中的輸入參數如特性曲線族64—樣是在球鉸8中所求得的角度"輔助水平角"和"輔助垂直角"。輸出參數是輔助轉向盤轉角5w。為了進行訓練網絡可以使用與在求出特征曲線時相同的測量數據。如果既有輔助轉向盤轉角5w,也有扭轉角5sTs,則可從4丸行扇區(qū)識別法。這個方法的目的是從用單圏轉向角傳感器61測量扭轉角SsTS和借助角度測量裝置測量偏移(O的角度中確定(絕對)轉向盤轉角Sm。關于絕對轉向盤轉角S,的信息應盡可能地不依賴于已行駛的距離或者速度,而是在操作汽車點火之后就立即存在了。因此所采用的方法特別是無遞歸工作的,也就是說它只考慮當前時刻存在的測量值。使用"絕對轉向盤轉角"的概念是為了明確與"輔助式轉向盤角"的區(qū)別。無論是絕對轉向盤轉角S,還是輔助轉向盤轉角Ssel都是轉向盤轉角。然而,輔助轉向盤轉角5,l是根據由角度測量裝置提供的偏移co或者角度("輔助水平角,,或"輔助垂直角")確定的,而沒有考慮轉向角傳感器61的信息。因此輔助轉向盤轉角5w瓶可能是不精確的。而絕對轉向盤轉角3,是以由轉向角傳感器61提供的扭轉角5sTs和輔助轉向盤轉角S簡l或者由角度測量裝置提供的偏移co或者角度("輔助水平角,,或"輔助垂直角")為依據確定的,并且更為精確。在此,"絕對"這個詞特別是不應局限于"數量,,這個意義來理解,因此,絕對轉向盤轉角Sm也可以是小于零的。用于識別扇區(qū)和用于確定絕對轉向盤轉角Su*的優(yōu)選方法分成不同的方法步驟。從圖10中可以得到這些方法步驟的過程,其中,扇區(qū)識別10b緊跟在初始化10a之后,緊接其后的是驗證10c。然后在步驟10d中是確定轉向盤轉角的修正系數,然而在步驟10e中計算絕對轉向盤轉角S,?,F在在下面詳細敘述這些方法步驟。在圖11看到的"初始化"中,在步驟lla中一方面重要的是單圏轉向角傳感器61的可能的測量區(qū)域,它是通過兩個邊界值5,^和S,z,2規(guī)定的,另一方面重要的是可能的最大轉向盤轉角,它是通過最大負的或者正的轉向盤轉角S,.o和lo規(guī)定的。在步驟lib中首先從這些數據中根據按照下述公式計算出扇區(qū)大小AS:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>其中,縮寫"Abs(變量)"表示絕對值函數(Betragsfunktion)。這個絕對值函數提供變量的絕對值,作為結果。從最大可能的轉向盤轉角<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>得出一個轉向方向的扇區(qū)的數量ns.a一max)其中,縮寫"max(變量1,變量2)"表示函數,這個函數提供兩個變量(變量l和變量2)中的較大的那個值。但是數值ns并不總是相當于整數的數值,這樣,該數值首先向下使其成整數,然后再加上數字l。結果是一個轉向方向的扇區(qū)的數量ns:=floor(^)+l其中,作為結果函數"floor(變量)"提供變量的下舍入整數值。現在從一個轉向方向的扇區(qū)數量的兩倍得出扇區(qū)的總數量。也可替代地如此地制定程序,即直接規(guī)定扇區(qū)大小AS和扇區(qū)的數量ns,這點可從步驟11c中看到。圖12示出了扇區(qū)劃分情況的實施例。按照該圖,最大可能的轉向盤轉角5,,,在第一轉向方向上等于+630°,并且最大可能的轉向盤轉角5,,2在第二或者說相反的轉向方向上等于-630°。此外,可由轉向角傳感器61檢測的最大扭轉角5^屮在第一轉向方向上等于+180。,并且可由轉角向傳感器61檢測的最大扭轉角52在第二轉向方向上等于-180°。從中得出5,=630°,并且AS^80。。這樣每個轉向方向得出四個扇區(qū),也就是說一共八個扇區(qū)。上述方法的優(yōu)選的前提是繞零位置將單圈轉向角傳感器61的可能的測量區(qū)域對稱劃分。如果這種劃分不對稱,則可通過適當的變換達到對稱。然后,為了計算絕對轉向盤轉角&m可進行或者要求進行一次相應的反變換。下面對扇區(qū)識別步驟進行說明。到目前為止所進行的初始化例如是一次性地在計算開始的時候進行。但是這種初始化也可在準備階段進行,并且可將扇區(qū)大小和扇區(qū)數量輸入到該方法中。有了扇區(qū)的數量和大小也就知道了扇區(qū)的相應的邊界。將扇區(qū)進行標號,其中扇區(qū)的標號在<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>之間,并且其中不需要"0"號扇區(qū),或者沒有規(guī)定它。其中,正的扇區(qū)優(yōu)選用于第一轉向方向(例如轉向盤向左轉),而負的扇區(qū)優(yōu)選用于第二轉向方向(例如轉向盤向右轉),第二轉向方向和第一轉向方向相反。在"扇區(qū)識別"中求出實際的輔助轉向盤轉角Svn肌位于哪個扇區(qū)中。為此使用詢問("IF-ELSE,,判斷)。從圖13中可得到扇區(qū)識別的過程。在步驟13a中進行檢查,輔助轉向盤轉角Sw是否大于零,如果是,則在步驟13b中從輔助轉向盤轉角Sw認和扇區(qū)大小AS形成商數,并且為了確定扇區(qū)數量n,s將該商數下舍入成整數。否則在步驟13c中從輔助轉向盤轉角Sw和扇區(qū)大小AS形成商數,并且為了確定扇區(qū)數量n,s將該商數下舍入成整數。因此詢問可以如下表示'如果(IF)SwISEL>0<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>否則(ELSE)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>下舍入取整的結果是所求得的扇區(qū)的標號ns。其中函數cei1(變量)是提供作為結果的下舍入為整數的變量的數值。輔助轉向盤轉角Sw,肌可能具有小的精確度,并且有大的噪音成分。由于這個原因可將根據輔助轉向盤轉角、肌求出的扇區(qū)借助單圏轉向角傳感器61進行"驗證"。根據在扇區(qū)識別中所求出的扇區(qū)進行檢測或者確定,這個由單圈轉向角傳感器所測量的角度應位于哪個區(qū)域中,這樣對于所求出的扇區(qū)進行驗證??蓮南率霰砀駆中得到所測得的角度和所求得的扇區(qū)之間的關系<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>從表l中不難發(fā)現,在偶數和奇數的扇區(qū)號和各配屬的角區(qū)域之間存在著一種關系。當邊界總是為0。時,在考慮扇區(qū)的符號nv<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>時并且在區(qū)分扇區(qū)是具有偶數號或者奇數號的情況下計算出另一邊界<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>在此,標記S表示扇區(qū)標號。當單圏轉向角傳感器61的角度位于所要求的角度區(qū)域之外則要進行檢查,在扇區(qū)識別中所求得的扇區(qū)應向哪個方向修正。所述措施以及為這種修正應新實施的邊界可從圖14的實例中得到。當角度更加靠近角度區(qū)域的第一邊界(例如在扇區(qū)1中為0。時),就將扇區(qū)朝這個邊界修正。當與另一邊界(例如在扇區(qū)1為+AS時)更小時,扇區(qū)就朝這個邊界修正。為了進行這種決策,將余下的角度區(qū)域分成兩個其它的區(qū)域,它們的大小分別相當于扇區(qū)的一半大小。根據圖14的實例I,檢測出輔助轉向盤轉角5w為365°,這樣就求出扇區(qū)S=3。但是扭轉角SsTs為-5。,并且不可能在所求出的扇區(qū)3中(驗證為不可信),它的與0。不同的邊界處在+180°。因此朝扇區(qū)2修正,這個扇區(qū)是作為新的扇區(qū)求出的。根據圖14的實施例II,檢測到輔助轉向盤轉角&醒為365°,這樣求出扇區(qū)S-3。扭轉角SsTs為21。,并且因此它可位于所求出的扇區(qū)3中(驗證為可信)。因此不要求對所求出的扇區(qū)進行修改??蓮膱D15的流程圖中得到驗證的措施。在步驟15a中首先確定扇區(qū)或者扇區(qū)號S的符號nv。然后在步驟15b中檢查,扇區(qū)號是偶數還是奇數。為此采用"mod"函數。在這種情況中函數mod(變量1,變量2)作為結果提供變量1與變量2整數相除的余數。如果扇區(qū)為偶數時,則在步驟15c中計算出與零不同的扇區(qū)邊界Sw。如果扇區(qū)為奇數,則在步驟15d中計算出與零不同的扇區(qū)邊界S,z。在步驟15e中進行檢查,扇區(qū)邊界5w是否小于零,并且轉向角傳感器的扭轉角5sTS是否大于零。如果是,則在步驟15f中進行檢查,扭轉角SsTs是否小于半個扇區(qū)大小△S/2。假如果情況是這樣則在步驟15g和15n中將扇區(qū)號S減少1,否則在步驟15h和15n中將扇區(qū)號S提高1。如果在步驟15e中的檢查是否定的,則在步驟15i中檢查,扇區(qū)邊界Sg,是否大于零,并且轉向角傳感器的扭轉角5sTs是否小于零。如果情況不是這樣,則在步驟15j和15n中扇區(qū)號S保持不變,否則在步驟15k中進行檢查,是否扭轉角SsTs大于負的一半扇區(qū)大小-AS/2。如果情況是這樣,則在步驟151和15n中將扇區(qū)號減小l,否則在步驟15m和15n中將扇區(qū)號S提高1。緊接著步驟15n在步驟15o中進行檢查,扇區(qū)號S是否等于零。如果不是,則扇區(qū)號保持不變,否則在步驟15p中扇區(qū)號S重復前面的變化,這個變化在步驟15n中結合步驟15g、15h、15j、151或者15m中之一已進行過。這特別是說,如果S已經在步驟15g和15n中或者在步驟151和15n中已減少1時,則在步驟15p中將扇區(qū)號減小1,或者是說當S已在步驟15n和15n中或者在步驟15m和15n中提高1時,則在步驟15p中將扇區(qū)號提高1?,F在根據輔助轉向盤轉角&肌求出了扇區(qū)號S,并且在考慮由轉向角傳感器所提供的扭轉角Ssts的情況下進行驗證時在必要時作了修改,這樣就可繼續(xù)進行確定修正參數k的工作。單圈轉向角傳感器61求出的角度被修正了其最大可能的角度區(qū)域的k倍。在這種情況中可從這個角度區(qū)域被超過多少次得出系數k。這個信息又包含在扇區(qū)的號碼中。下表2示出扇區(qū)和系數k的配屬關系<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>從這個表2中推導出用于修正系數k的計算規(guī)貝'J:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>(未規(guī)定扇區(qū)0)。在圖16中借助流程圖表示確定修正系數的流程。在步驟16a中檢查,扇區(qū)號S是否大于零。如果情況是這樣,則在步驟16b中將修正系數k確定成扇區(qū)號S和數字2的下舍入整數的商數,否則在步驟16c中將修正系數k確定成扇區(qū)號S和數字2的下舍入整數的商數。現在計算絕對轉向盤轉角5,。這個轉向盤轉角可從由單圏轉向角傳感器測得的角度5sts和加上k倍的最大角度區(qū)域得出。從圖17a的流程圖中可得知這種計算,其中,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>下面根據本發(fā)明的第二實施例描述用于扇區(qū)識別的替代方法。下述方法是類似的,但是它比前述方法要簡單。初始化如前述相同。但是緊接著初始化的是求出絕對轉向盤轉角5u*。這個轉向盤轉角在此用&表示。其實施步驟如下。根據扇區(qū)ns的數量(按轉向方向)在步驟18a中按照下述公式計算出修正系數k的初始值k--floor(ns/2)-1。借助這個修正系數k在步驟18c中如同前述地求出絕對轉向盤轉角5k(5k=5STS+k.2.AS)。緊接著在步驟18b中檢測,由角度測量裝置檢測的輔助轉向盤轉角Sw皿和計算出的轉向盤轉角5k之間的差值的差值量diff是否小于扇區(qū)大小AS。如果情況是這樣,則前面所求出的修正系數k就是扇區(qū)S的合適的修正系數,并且絕對轉向盤轉角Sk的計算結束。如果差值的差值量diff比較大,則在步驟18c中將修正系數k向上增大1(也就是說給修正系數k加上數字1),并且重新計算絕對轉向盤轉角5k。這個過程一直重復到差值的差值diff小于扇區(qū)大小AS??蓮膱D18中得到絕對轉向盤轉角的計算過程。從圖18可以看出,在步驟18a中在初始化之后從AS和數字1.1的乘積得出數值diff。這個乘積僅僅是為了獲得diff的初始值而形成的,這樣在步驟18b中至少在第一次通過時用"是,,來回答詢問diff>AS,這樣,步驟18c至少一次得到執(zhí)行。在步驟18c中給修正系數k加上數字1,用S^5sTs+k.2.AS重新計算絕對轉向盤轉角5k,并且用diff-abs(S戰(zhàn)-&)重新確定數值diff。在計算絕對轉向盤轉角Sk之后還能求出轉向盤58所處的扇區(qū),在這個扇區(qū)中存在有轉向盤58。關于這方面的措施是以在表2中所示的修正系數k和扇區(qū)S之間的關系為依據的。求扇區(qū)的依據是一種簡單的關系式S=2k。如果單圏轉向角傳感器61具有正的數值SsTs,并且如果由上述方程式得出的扇區(qū)S也是正值,則根據S=S+1必須對扇區(qū)s進行修正(也就是說給扇區(qū)號S加上1)。如果單圏轉向角傳感器61的數值SsTs是負值,并且為扇區(qū)S產生負值,則將扇區(qū)S向下修正數值1(也就是說以扇區(qū)號S中減去1)。求扇區(qū)的操作過程借助圖19中的流程圖示出。一開始在步驟19a中確定S=2.k的扇區(qū)。在步驟19b中檢查,是否扇區(qū)不等于零。如果不是,則在步驟19c計算S-signUsts).1的扇區(qū),其中,用縮寫"sign"表示正負號函數(也叫做符號函數)。嚴格講,用于變量為零的正負號函數作為函數值也提供零。但是因為優(yōu)選應避免扇區(qū)零,所以可以使用經修改的正負號函數。當變量為零時,這個經修改的正負號函數提供+1或者-1作為函數值。當在步驟19b中扇區(qū)S不等于零,則在步驟19d中進行檢查,是否扭轉角5sTs小于零,或扇區(qū)S小于零。如果情況是這樣,則在步驟19c中將扇區(qū)號S減小1,否則在步驟19f中進行檢查,是否扭轉角5sTs大于零,并且扇區(qū)S大于零。如果情況是這樣,則在步驟19g中將扇區(qū)號S提高1。與上述方法相反地根據所述替代方法并且在知道修正系數k的情況下可求出扇區(qū)k,但反過來不行。下面根據本發(fā)明的第三實施例描述用于扇區(qū)識別的第二替代方法。如在求輔助轉向盤轉角時已說明的那樣,也可借助神經網絡確定轉向盤58的扇區(qū)S。按照圖9,在此輸入參數也可以是角度測量裝置的兩個角度("輔助水平角"和"輔助垂直角")。然而現在輸出參數是扇區(qū)s,而不是轉向盤轉角。附圖標記列表1輪架2上橫向導臂3下橫向導臂4轉向橫拉桿5托架部件6汽車車身7汽車8球鉸9彈性體軸承10球鉸11彈性體軸承12球鉸13轉向傳動才幾構14車輪或者輪胎15車輪支承點16路面17導桿18球鉸19彈性體軸承20彈簧21減震器22彈簧阻尼單無23鉸鏈24鉸鏈25球頭軸26球鉸殼27磁體28磁場敏感的傳感器組件29分析裝置30轉向軸31球頭軸的縱軸線32殼體的縱軸線33才全測平面34檢測平面35軸頸36球頭37開口38球瓦39非磁性材料40球頭中的凹槽41殼體中的凹槽42傳感器43傳感器44傳感器支架45傳感器元件46壽丈感表面47電觸點48電觸點49電路板50電導線51車輪52車輪53車輪54車輪懸掛裝置55車輪懸掛裝置56可轉向的前軸5后軸58轉向盤59轉向擺臂軸60車輪中心點61轉向角傳感器62電導線63測量點64特性曲線族65神經網絡M磁體的磁化D傳感器支架之間的距離S交截線球頭軸和殼體之間的偏移或者偏轉Sm轉向盤轉角Sm輔助轉向盤轉角SsTS扭轉角/轉向角傳感器的角度a轉向軸和磁化或者球頭軸之間的夾角P前車輪的偏轉角彈簧撓度權利要求1.用于確定可旋轉地支承在汽車車身(6)上的轉向盤(58)的轉向盤轉角(δLRW)的方法,車輪(14)借助該轉向盤相對汽車車身(6)被偏轉或者能夠偏轉,該車輪在中間接有鉸鏈(8)的情況下與汽車車身(6)連接,所述鉸鏈具有角度測量裝置,該角度測量裝置檢測所述鉸鏈(8)的與轉向盤轉角(δLRW)有關的偏移(ω),其中借助轉向角傳感器(61)確定轉向盤(58)相對汽車車身(6)的扭轉角(δSTS),其特征在于,-給可由轉向盤(58)占據的轉向盤轉角(δLRW)的區(qū)域對于每個轉向方向配設多個扇區(qū)(S),-根據所述偏移(ω)求出上述扇區(qū)(S)中的一個扇區(qū),-根據扭轉角(δSTS)和所求出的扇區(qū)(S)確定轉向盤轉角(δLRW)。2.按照權利要求1所述的方法,其特征在于,每個扇區(qū)(S)的大小(AS)小于或者等于可由轉向角傳感器(61)檢測到的角度區(qū)域的一半。3.按照權利要求1或2所述的方法,其特征在于,所有扇區(qū)(S)具有相同大小(AS)。4.按照前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,每個轉向方向的扇區(qū)(S)的數量(ns)比由最大角度(U和扇區(qū)大小(AS)的下舍入整數的商數要大1,所述最大角度(5m)相當于最大可能的轉向盤轉角(5max,nS,,2)在數值量上的值。5.按照前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,給每個轉向方向配設相同數量(ns)的扇區(qū)(S)。6.按照前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,根據所述偏移(co)確定出輔助轉向盤轉角(Sw皿),并且求出該輔助轉向盤轉角(S畫l)所在的扇區(qū)(S)。7.按照前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,檢查扭轉角(SSTS)是否會在所求出的扇區(qū)(S)中,并且當扭轉角USTS)不可能處在所求出的扇區(qū)(S)中時,求出扭轉角(Is)處在其中的另一扇區(qū)(S)。8.按照權利要求7所述的方法,其特征在于,根據這樣的原則來確定所述另一扇區(qū)(S),即扭轉角Usts)離哪個扇區(qū)邊界(O。,+AS,-AS)最近。9.按照前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,根據所求出的扇區(qū)(S)求出修正系數(k),這個修正系數表示轉向盤(58)完全地經過由轉向角傳感器(61)所檢測的角度區(qū)域多少次。10.按照權利要求9所述的方法,其特征在于,根據扭轉角(5sts)、修正系數(k)和扇區(qū)大小(AS)計算出轉向盤轉角(Sm)。11.按照前述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,所述偏移(CD)作為在至少兩個不同的空間方向上的角度被測得。12.按照權利要求11所述的方法,其特征在于,上述空間方向彼此垂直地取向。13.按照前述權利要求中任一項所述的方法確定轉向盤轉角(&m)的裝置,具有可旋轉地支承在汽車車身(6)上的轉向盤(58),車輪(14)借助該轉向盤能夠相對汽車車身(6)偏轉,該車輪在中間接有鉸鏈(8)的情況下與汽車車身(6)連接,所述鉸鏈具有角度測量裝置,借助該角度測量裝置能夠檢測所述鉸鏈(8)的與轉向盤轉角(5uJ有關的偏移(co),其中,借助轉向角傳感器(61)能夠檢測轉向盤(58)相對汽車車身(6)的扭轉角(SsTs),并且其中借助分析裝置U9)根據扭轉角(5STS)和所述偏移()能夠確定轉向盤轉角(Sm),其特征在于,由所述角度測量裝置能夠將鉸鏈(8)的偏移(①)作為在至少兩個不同的空間方向上的角度檢測出。14.按照權利要求13所述的裝置,其特征在于,車輪能夠繞著轉向軸相對汽車車身偏轉,角度測量裝置具有至少一個磁場敏感的傳感器和i茲體,該;茲體的i茲^:傾殺+于向軸。15.按照權利要求13或14中任一項所述裝置的應用,用于執(zhí)行按照權利要求1至12中任一項所述的方法。全文摘要用于確定可旋轉地支承在汽車車身(6)上的轉向盤(58)的轉向盤轉角(δ<sub>LRW</sub>)的方法,車輪(14)借助該轉向盤可相對汽車車身(6)偏轉,該車輪在中間接有鉸鏈(8)的情況下與汽車車身(6)連接,該鉸鏈具有角度測量裝置,這個角度測量裝置檢測所述鉸鏈(8)的與轉向盤轉角(δ<sub>LRW</sub>)有關的偏移(ω),其中,借助轉向角傳感器(61)能夠確定轉向盤(58)相對汽車車身(6)的扭轉角(δ<sub>STS</sub>),并且其中,給可由轉向盤(58)占據的轉向盤轉角(δ<sub>LRW</sub>)的區(qū)域對于每個轉向方向配設多個扇區(qū)(S),根據所述偏移(ω)求出上述扇區(qū)(S)中的一個扇區(qū),根據扭轉角(δ<sub>STS</sub>)和所求出的扇區(qū)(S)確定轉向盤轉角(δ<sub>LRW</sub>)。文檔編號B62D15/02GK101472783SQ200780023395公開日2009年7月1日申請日期2007年6月12日優(yōu)先權日2006年6月22日發(fā)明者F·霍伊斯勒,J·施泰因坎普,M·克蘭克,M·里赫爾茨哈根申請人:Zf腓特烈港股份公司
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