[发明专利]基于游标原理的转向角度传感器的运行期稳定性监测

说明书

本发明涉及一种用于确定机动车辆的转向轴(3)的角度的计算的不稳定性的风险的方法，其中，第一齿轮(11)固定至转向轴(3)，该第一齿轮(11)与其他至少两个较小齿轮(13、14)配合，其中，第一齿轮的齿数为n，第一较小齿轮(13)的齿数为m，并且第二较小齿轮(14)的齿数为m+1，其中，所述两个较小齿轮(13、14)的角度Θ和ψ被确定，并且转向轴(3)的角度位置通过对等式φ求值来计算，其中，Ω为传感器范围的角度，并且整数k由K给出，其中，不稳定性的风险通过根据t＝k计算稳定性裕度t来确定。

技术领域

本发明涉及根据用于确定机动车辆的转向轴的角度的计算的不稳定性的风险的方法、用于通过该方法检测角度位置的装置以及机动车辆的具有这种装置的机电式动力转向系统。

背景技术

在机电式动力转向机构中，转向轴连接至用于由驾驶员操作的方向盘。转向轴经由小齿轮联接至转向齿条。转向横拉杆连接至转向齿条并且连接至机动车辆的被转向车轮。转向轴的旋转借助于以抗扭矩的方式连接至转向轴的小齿轮引起转向齿条的轴向移位。通过驱动电动马达向转向机构施加辅助力。在机电式动力转向机构中，多圈方向盘角度传感器可以包括多于一个的齿轮。第一齿轮安装在转向柱上，该第一齿轮具有向外指向的第一齿部，该第一齿部代表转向角度。一个或两个较小齿轮在第一齿轮的齿部上旋转。在使用两个较小齿轮的情况下，这两个较小齿轮具有高于1的齿轮比，并且这两个较小齿轮相差一个或更多个齿，使得一个齿轮比另一个齿轮转动得快。在这两个小齿轮的每个齿轮中，均布置有两极永磁体，从而为角度传感器提供磁信号。利用这种游标原理(Noniusprinciple)，可以在方向盘的被限定的转动范围内确定明确的转向角度。

US 5,930,905公开了一种用于利用游标原理测量车辆中的方向盘的角度位置的传感器结构和计算方法。具有n个齿的齿轮附接至转向轴。具有m和m+1个齿的另外两个齿轮与该齿轮联接、固定就位。该传感器在两个绝对角度传感器的帮助下测量这两个齿轮的角度，并通过软件解决方案计算转向轴角度。计算算法的输出很好地抑制了副齿轮角度误差，但是当超过了临界副齿轮角度误差极限时，计算的输出变得不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种对计算输出的稳定性的监测进行改进的软件解决方案。

该目的通过以下各者来实现：具有权利要求1的特征的用于确定机动车辆的转向轴的角度的计算的不稳定性的风险的方法；用于通过该方法检测角度位置的装置；以及机动车辆的具有这种装置的机电式动力转向系统。

因此，提供了一种用于确定机动车辆的转向轴的角度φ的计算的不稳定性的风险的方法，其中，第一齿轮固定至转向轴，该第一齿轮与其他至少两个较小齿轮配合，其中，第一齿轮的齿数为n，第一较小齿轮的齿数为m，并且第二较小齿轮的齿数为m+1，其中，所述两个较小齿轮的角度θ和ψ被确定，并且转向轴的角度位置φ通过对以下等式求值来计算：其中，Ω为传感器范围的角度并且整数k由下式给出：

其中，通过根据下式计算稳定性裕度t来确定不稳定性的风险：

监测稳定性裕度允许检测不同的传感器误差，使得可以避免不稳定性。

优选地，根据下式来设定用于t的阈值thr：

其中，超过阈值thr指示转向轴角度φ的计算是不稳定的。阈值提供了用以决定是否存在不稳定情形的简单方法。在超过阈值的情况下发出警告是有利的。

在优选实施方式中，阈值thr在0.3至0.45之间，特别地等于0.4。

进一步有利的是，分析t的对称性，并且如果检测到预定阈值thr_a范围内的不对称性，则使用以下值对所述两个较小齿轮的角度测量的结果进行精细调节：