DE102006039281B4

DE102006039281B4 - Servolenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006039281B4
Application number: DE102006039281A
Authority: DE
Inventors: Tadaharu Atsugi Yokota; Kiyoshi Atsugi Inoue; Toru Atsugi Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2026-08-23
Also published as: JP4629533B2; US20070043490A1; FR2897331A1; US7596441B2; DE102006039281A1; JP2007055276A; CN1919677A

Abstract

Servolenkungsvorrichtung, mit
einem hydraulischen Antriebszylinder (20), der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus (c1) zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist;
einer Pumpe (2; 2'), die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern (21, 22) zuführt, die im Antriebszylinder (20) definiert sind;
einem Motor (1), der die Pumpe (2; 2') antreibt;
einer Antriebsleistungsquelle (52), die dem Motor (1) elektrische Energie zuführt; und
einem Servolenkungs-Regelungssystem, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor (1) und der Antriebsleistungsquelle (52) verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors (1) und eine Energiequellenspannung (Ve) der Antriebsleistungsquelle (52) zu regeln/zu steuern; wobei das Servolenkungs-Regelungssystem aufweist:
eine Motor-Regelungsschaltung (32), die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert (Imo) auf der Basis einer Lenkhilfskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder (20) auf die gelenkten Räder aufgebracht wird;
eine Verstärkungsschaltung (50), die die Energiequellenspannung (Ve) der Antriebsleistungsquelle (52)...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkungsvorrichtung und insbesondere auf eine mit einem hydraulischen Antriebszylinder ausgestattete Servolenkungsvorrichtung, die das Aufbringen einer Lenkungsunterstützungskraft durch den Betrieb eines hydraulischen Antriebszylinders mittels einer motorgetriebenen Pumpe ermöglicht.
Stand der Technik
Eine in der Veröffentlichung der vorläufigen japanischen Patentanmeldung JP 2003-137117 A offenbarte Servolenkungsvorrichtung ist im Allgemeinen als solcher Typ einer Servolenkungsvorrichtung bekannt. Die in JP 2003-137117 A offenbarte Servolenkungsvorrichtung weist eine mit dem unteren Ende einer Lenkspindel verbundene Ausgangswelle, einen am unteren Ende der Ausgangswelle angebrachten Zahnstangen-Mechanismus zur Lenkung der gelenkten Räder, einen mit der Zahnstange des Zahnstangen-Mechanismus verbundenen hydraulischen Antriebszylinder und eine motorgetriebene reversible Pumpe auf, die vorgesehen ist, um selektiv der als linke Hälfte des Antriebszylinders angeordneten ersten Zylinderkammer oder der als rechte Hälfte des Antriebszylinders angeordneten zweiten Zylinderkammer ein Arbeitsmedium zuzuführen. Wenn während einer Fahrzeugfahrt ein normaler Lenkvorgang mittels eines Lenkrads für linke oder rechte Kurven erfolgt, wird das Arbeitsmedium (Hydraulikdruck oder Arbeitsdruck) zum Zweck der Aufbringung der Lenkungsunterstützungskraft durch eine Normal-Drehung oder Rückwärts-Drehung der motorgetriebenen reversiblen Pumpe selektiv einer der ersten und zweiten hydraulischen Zylinderkammern zugeführt. Verglichen mit einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, bei der eine Lenkspindel durch einen Stellantrieb (einen elektrischen Motor) direkt angetrieben wird, kann die mit dem hydraulischen Arbeitszylinder ausgerüstete Servolenkungsvorrichtung mit der gleichen Größe und dem gleichen Typ des elektrischen Motors eine vergleichsweise große Lenkungsunterstützungskraft erzeugen.
Infolge der Ausbreitung der mit einer Servolenkungsvorrichtung ausgestatteten Fahrzeuge, wurde in letzter Zeit jedoch eine größere Lenkungsunterstützungskraft gefordert. Dadurch wurde ein weiterer Anstieg bei der Motorausgangsleistung gefordert.
Für den weiteren Anstieg der Motorausgangsleistung zeigt die Veröffentlichung der vorläufigen japanischen Patentanmeldung JP 2003-33077 A (= US 6,987,371 B2 = DE 101 51 177 A1 ) die Verwendung einer Verstärkungsschaltung, die eine Quellenspannung einer Antriebsleistungsquelle für einen Motor verstärkt, der mit einem Lenksystem verbunden ist. JP 2003-33077 A zeigt auch eine Lenkungs-Steuerungseinheit, die einen Quellenspannungs-Verstärkungs-Zeitablauf auf der Basis einer Drehzahl des Motors steuert. Die drehzahlabhängige Quellenspannungs-Verstärkungs-Zeitablauf-Steuerung trägt zu einer Reduzierung der Ausführungshäufigkeit des Verstärkungsvorgangs bei, um somit den reduzierten Stromverbrauch von der Fahrzeugbatterie zu gewährleisten.
DE 39 20862 A1 zeigt eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, bei welcher der Elektromotor der Pumpeneinheit in Abhängigkeit von dem benötigten Lenkmoment und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit mit elektrischer Leistung versorgt wird.
DE 102 50 300 A1 offenbart eine Servo-Lenkanlage für ein Kraftfahrzeug mit Momentenunterstützung durch einen Elektromotor. Dabei ist der Elektromotor über ein hydraulisches Getriebe mit den lenkbaren Fahrzeugrädern verbunden.
DE 10 2004 044 728 A1 offenbart ein Servolenksystem mit einem ersten Detektor zum Erfassen einer auf ein Lenkrad aufzubringende Lenkunterstützungskraft. Auf Basis der Daten vom ersten Detektor wird die erforderliche Lenkunterstützungskraft ermittelt und somit der Öldruck einer Hydraulikpumpe gesteuert.
Zusammenfassung der Erfindung
Jedoch ist die in JP 2003-137117 A offenbarte, mit einem hydraulischen Antriebszylinder ausgestattete Servolenkungsvorrichtung so aufgebaut, dass das Arbeitsmedium durch die Drehung der motorgetriebenen reversiblen Pumpe unter Druck gesetzt wird und der Antriebszylinder durch den von der Pumpe erzeugten Arbeitsmediumdruck betätigt wird. Daher weist die Servolenkungsvorrichtung von JP2003-137117 eine Drehzahl-verses-Arbeitsmediumdruck-Charakteristik auf, bei der die Drehzahl hoch ist, bis der Arbeitsmediumdruck ein vorgegebenes Druckniveau erreicht, und die Drehzahl abfällt, nachdem das vorgegebene Druckniveau erreicht wurde. Im Falle der oben genannten Drehzahl-versus-Arbeitsmediumdruck-Charakteristik ist eine Zeit-Änderungsrate bei der Drehzahl sehr hoch, bis der Arbeitsmediumdruck das vorgegebene Druckniveau erreicht. Es wird angenommen, dass die aktuelle Änderungsrate der Drehzahl geringer als ein gewünschter Wert ist, solange das vorgegebene Druckniveau noch nicht erreicht wurde. Dann würde ein zu geringer aktueller Arbeitsmediumdruck bezüglich des gewünschten Mediumdruckwerts, mit anderen Worten, eine zu geringe Lenkungsunterstützung entstehen. Unter diesen Bedingungen wird angenommen, dass die drehzahlabhängige Quellenspannungs-Verstärkungs-Zeitablauf-Steuerung, wie in JP2003-33077 offenbart, ausgeführt wird. Dann würde eine Ansprechverzögerung bei einem Arbeitsmediumdruckanstieg entstehen, solange ein Drehzahlgrenzwert noch nicht erreicht wurde. Selbst wenn in einem solchen Fall der Verstärkungsvorgang an dem Verstärkungszeitpunkt startet, an dem die Drehzahl ihren Grenzwert erreicht hat, ist es unmöglich, eine gewünschte Ansprechempfindlichkeit der Flüssigkeitsdruck-Steuerung (d. h. eine gewünschte Ansprechempfindlichkeit einer Lenkunterstützungs-Steuerung) zu gewährleisten und daher ist es schwierig, den aktuellen Arbeitsmediumdruck präzise schnell näher an einen gewünschten Wert zu bringen. Auch unterscheidet sich eine nach dem Start des Verstärkungsvorgangs benötigte Motor-Drehzahländerung abhängig von einem Druckniveau des erzeugten Arbeitsmediumdrucks, wenn der Drehzahl-Grenzwert erreicht wurde. Daher besteht im Falle eines raschen Motor-Drehzahlanstiegs die Möglichkeit eines mangelhaften Verstärkungsvorgangs für die Quellenspannung und/oder von unnötigen Ausführungen des Verstärkungsvorgangs. Um dies zu verhindern, ist es möglich, den Motor-Drehzahlgrenzwert, bei dem der Verstärkungsvorgang startet, auf einen niedrigen Wert festzusetzen. Jedoch kann der Verstärkungsvorgang aufgrund der Einstellung der Motor-Drehzahlgrenze auf den niedrigen Wert überflüssigerweise ausgeführt werden, was eine unerwünscht erhöhte Häufigkeit der Betätigung der Verstärkungsschaltung zur Folge hat. Dies führt zum Problem der erhöhten Belastung der Fahrzeugbatterie.
Im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Servolenkungsvorrichtung bereitzustellen, die ein gutes Lenkgefühl erzielt, ohne eine Batteriebelastung zu erhöhen, wenn eine Lenkungsunterstützungskraft durch selektive Zuführung eines Arbeitsmediumsdrucks zu einer eines Paars von hydraulischen Zylinderkammern eines hydraulischen Antriebszylinders während einer Betätigung einer motorgetriebenen Pumpe aufgebracht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Servolenkungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche offenbaren jeweilige bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Um die oben genannten und anderen Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erreichen, weist eine Servolenkungsvorrichtung einen hydraulischen Antriebszylinder, der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist, eine Pumpe, die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern zuführt, die im Antriebszylinder definiert sind, einen Motor, der die Pumpe antreibt, eine Antriebsleistungsquelle, die dem Motor elektrische Energie zuführt, und ein Servolenkungs-Regelungs-/Steuerungssystem auf, das im Folgenden lediglich als Servolenkungs-Regelungssystem bezeichnet ist, das konfiguriert ist, um zumindest mit dem Motor und der Antriebsleistungsquelle elektrisch verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors und eine Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle zu regeln/zu steuern, wobei das Servolenkungs-Regelungssystem eine Motor-Regelungsschaltung, die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert auf der Basis einer Lenkhilfskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder auf die gelenkten Räder aufgebracht wird, eine Verstärkungsschaltung, die die Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle verstärkt, eine Motor-Winkelbeschleunigungs-Erfassungsschaltung, die eine Motor-Winkelbeschleunigung erfasst oder abschätzt, und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung aufweist, die auf die Motor-Winkelbeschleunigung reagierend eine Umschaltung zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung steuert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Servolenkungsvorrichtung einen hydraulischen Antriebszylinder, der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist, eine Pumpe, die ein Paar von Anschlüssen aufweist, durch die ein Hydraulikdruck über erste und zweite Flüssigkeitsleitungen an entsprechende hydraulische Zylinderkammern zugeführt wird, die im Antriebszylinder definiert sind, einen Motor, der die Pumpe in einer Normal-Drehrichtung und in einer Rückwärts-Drehrichtung antreiben kann, eine Antriebsleistungsquelle, die dem Motor elektrische Energie zuführt, und ein Servolenkungs-Regelungssystem auf, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor und der Antriebsleistungsquelle verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors und eine Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle zu regeln/zu steuern, wobei das Servolenkungs-Regelungssystem eine Motor-Regelungsschaltung, die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert auf der Basis einer Lenkhilfskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder auf die gelenkten Räder aufgebracht wird, eine Verstärkungsschaltung, die die Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle verstärkt, eine Motor-Winkelbeschleunigungs-Erfassungsschaltung, die eine Motor-Winkelbeschleunigung erfasst oder abschätzt, und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung aufweist, die auf die Motor-Winkelbeschleunigung reagierend eine Umschaltung zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung steuert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Servolenkungsvorrichtung einen hydraulischen Antriebszylinder, der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist, eine Pumpe, die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern zuführt, die im Antriebszylinder definiert sind, einen Motor, der die Pumpe antreibt, eine Antriebsleistungsquelle, die dem Motor elektrische Energie zuführt, und ein Servolenkungs-Regelungssystem auf, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor und der Antriebsleistungsquelle verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors und eine Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle zu regeln/zu steuern, wobei das Servolenkungs-Regelungssystem eine Motor-Regelungsschaltung, die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert auf der Basis einer Lenkhilfskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder auf die gelenkten Räder aufgebracht wird, eine Verstärkungsschaltung, die die Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle verstärkt, eine Motor-Winkelbeschleunigungs-Erfassungsschaltung, die eine Motor-Winkelbeschleunigung erfasst oder abschätzt, und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung aufweist, die die Verstärkungsschaltung einschaltet, wenn die Motor-Winkelbeschleunigung größer oder gleich einem Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert wird.
Gemäß eines noch weiteren Aspekts der Erfindung weist eine Servolenkungsvorrichtung einen hydraulischen Antriebszylinder, der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist, eine Pumpe, die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern zuführt, die im Antriebszylinder definiert sind, einen Motor, der die Pumpe antreibt, eine Antriebsleistungsquelle, die dem Motor elektrische Energie zuführt, und ein Servolenkungs-Regelungssystem auf, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor und der Antriebsleistungsquelle verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors und eine Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle zu regeln/zu steuern, wobei das Servolenkungs-Regelungssystem einen Drehmomentsensor, der das Lenkmoment erfasst, das auf den Lenkmechanismus einwirkt, eine Motor-Regelungsschaltung, die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert auf der Basis des Lenkmoments bestimmt wird, eine Verstärkungsschaltung, die die Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle verstärkt, eine Lenkmoment-Änderungsraten-Berechnungsschaltung, die eine Lenkmoment-Änderungsrate als Änderungsrate des Lenkmoments bezüglich einer Zeit berechnet oder abschätzt, und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung aufweist, die auf die Lenkmoment-Änderungsrate reagierend eine Umschaltung zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung steuert.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung weist eine Servolenkungsvorrichtung eine Lenkspindel, die mit einem Lenkrad fest verbunden ist, einen hydraulischen Antriebszylinder, der an einem Lenkmechanismus montiert ist, der die Lenkspindel mit gelenkten Rädern verbindet, eine Pumpe, die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern zuführt, die im Antriebszylinder definiert sind, einen Motor, der die Pumpe antreibt, eine Antriebsleistungsquelle, die dem Motor elektrische Energie zuführt, und ein Servolenkungs-Regelungssystem auf, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor und der Antriebsleistungsquelle verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors und eine Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle zu regeln/zu steuern, wobei das Servolenkungs-Regelungssystem eine Motor-Regelungsschaltung, die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert auf der Basis einer Lenkhilfskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder auf die gelenkten Räder aufgebracht wird, einen Lenkwinkelsensor, der einen Lenkwinkel entsprechend einer Winkelverstellung des Lenkrads, gemessen von einer Geradeausposition, erfasst, eine Verstärkungsschaltung, die die Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle verstärkt, eine Lenkrad-Winkelbeschleunigungs-Berechnungsschaltung, die eine Lenkrad-Winkelbeschleunigung auf der Basis des Lenkwinkels berechnet oder abschätzt, und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung aufweist, die auf die Lenkrad-Winkelbeschleunigung reagierend eine Umschaltung zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung steuert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Servolenkungsvorrichtung einen hydraulischen Antriebszylinder, der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist, eine Pumpe, die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern zuführt, die im Antriebszylinder definiert sind, einen Motor, der die Pumpe antreibt, eine Antriebsleistungsquelle, die dem Motor elektrische Energie zuführt, und ein Servolenkungs-Regelungssystem auf, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor und der Antriebsleistungsquelle verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors und eine Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle zu regeln/zu steuern, wobei das Servolenkungs-Regelungssystem eine Motor-Regelungsschaltung, die ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Arbeitszyklussignal eines Arbeitszykluswertes für den Motor erzeugt, wobei das PWM-Arbeitszyklussignal auf der Basis einer durch den Antriebszylinder auf die gelenkten Räder aufgebrachte Lenkunterstützungskraft bestimmt wird, eine Verstärkungsschaltung, die die Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle verstärkt, eine PWM-Arbeitszyklussignal-Änderungsraten-Berechnungsschaltung, die eine PWM-Arbeitszyklussignal-Änderungsrate als Änderungsrate des Arbeitszykluswertes des PWM-Arbeitszyklussignals bezüglich der Zeit berechnet oder abschätzt, und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung aufweist, die auf die PWM-Arbeitszyklussignal-Änderungsrate reagierend die Umschaltung zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung steuert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Servolenkungsvorrichtung einen hydraulischen Antriebszylinder, der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist, eine Pumpe, die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern zuführt, die im Antriebszylinder definiert sind, einen Motor, der die Pumpe antreibt, eine Antriebsleistungsquelle, die dem Motor elektrische Energie zuführt, und ein Servolenkungs-Regelungssystem, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor und der Antriebsleistungsquelle verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors und eine Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle zu regeln/zu steuern, wobei das Servolenkungs-Regelungssystem eine Motor-Regelungsschaltung, die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert auf der Basis einer Lenkhilfskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder auf die gelenkten Räder aufgebracht wird, eine Motorstrom-Erfassungsschaltung, die einen aktuellen Stromwert erfasst, der durch den Motor fließt, eine Verstärkungsschaltung, die die Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle verstärkt, eine Berechnungsschaltung für eine Abweichung von elektrischem Strom, die eine Abweichung zwischen dem Befehlssignalwert und dem aktuellen Stromwert berechnet, und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung aufweist, die die Verstärkungsschaltung einschaltet, wenn die Abweichung größer oder gleich einem Abweichungsgrenzwert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Servolenkungssystem einen hydraulischen Antriebszylinder, der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist, eine Pumpe, die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern zuführt, die im Antriebszylinder definiert sind, einen Motor, der die Pumpe antreibt, eine Antriebsleistungsquelle, die dem Motor elektrische Energie zuführt, und ein Servolenkungs-Regelungssystem auf, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor und der Antriebsleistungsquelle verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors und eine Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle zu regeln/zu steuern, wobei das Servolenkungs-Regelungssystem eine Motor-Regelungsschaltung, die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert auf der Basis einer Lenkhilfskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder auf die gelenkten Räder aufgebracht wird, eine Verstärkungsschaltung, die die Energiequellenspannung der Antriebsleistungsquelle verstärkt, und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung aufweist, die das Umschalten zwischen Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung steuert, wobei die Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung die Verstärkungsschaltung einschaltet, wenn ermittelt wird, dass eine Möglichkeit einer Ansprechverzögerung des Hydraulikdrucks besteht, der dem Antriebszylinder von der Pumpe zugeführt wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 ein Systemschaubild, das eine erste Ausführungsform einer Servolenkungsvorrichtung darstellt.
2 ein Blockschaltbild, das den Eingangsabschnitt (den Eingangsschaltkreis), den Regelungs-/Steuerungsabschnitt, im Folgenden lediglich als Regelungsabschnitt bezeichnet, (den Regelungs-/Steuerungsschaltkreis, im Folgenden lediglich als Regelungsschaltkreis bezeichnet) und den Ausgangsabschnitt (den Ausgangsschaltkreis) einer in der Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform enthaltenen Regelungs-/Steuerungseinheit, im Folgenden lediglich als Regelungseinheit bezeichnet, darstellt.
3 ein Ablaufdiagramm, das eine Regelungs-/Steuerungsroutine, im Folgenden lediglich als Regelungsroutine bezeichnet, darstellt, die in der Regelungseinheit der Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
4 ein Ablaufdiagramm, das Steuerungsvorgänge eines Motor-Winkelbeschleunigungssensors und eines Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitts darstellt, die im Servolenkungs-Regelungssystem der Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform enthalten sind.
5 ein charakteristisches Schaubild, das eine grundlegende Motorcharakteristik darstellt.
6A–6F Zeitschaubilder, die Zustandsänderungen der Bauteile des Servolenkungssystems der ersten Ausführungsform, wie z. B. einen Motor und eine reversible Pumpe, darstellen, die bei verschiedenen Lenkgeschwindigkeiten, d. h. bei schnellen und langsamen Lenkgeschwindigkeiten, erzielt werden.
7 ein Blockschaltbild, das den Eingangsabschnitt, den Regelungsabschnitt und den Ausgangsabschnitt einer Regelungseinheit darstellt, die in der Servolenkungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform enthalten sind.
8 ein Ablaufdiagramm, das die Steuerungsvorgänge einer Lenkmoment-Änderungsraten-Berechnungsschaltung und eines Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitts darstellt, die im Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform enthalten sind.
9 ein Systemschaubild, das die dritte Ausführungsform einer Servolenkungsvorrichtung veranschaulicht.
10 ein Blockschaltbild, das den Eingangsabschnitt, den Regelungsabschnitt und den Ausgangsabschnitt einer Regelungseinheit darstellt, die in der Servolenkungsvorrichtung der dritten Ausführungsform enthalten sind.
11 ein Ablaufdiagramm, das die Steuerungsvorgänge einer Lenkrad-Winkelbeschleunigungs-Berechnungsschaltung und eines Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitts darstellt, die im Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der dritten Ausführungsform enthalten sind.
12 ein Blockschaltbild, das den Eingangsabschnitt, den Regelungsabschnitt und den Ausgangsabschnitt einer Regelungseinheit darstellt, die im Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der vierten Ausführungsform enthalten sind.
13 ein Ablaufdiagramm, das die Steuerungsvorgänge einer PWM-Arbeitszykluswert-Änderungsraten-Berechnungsschaltung und eines Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitts darstellt, die im Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der vierten Ausführungsform enthalten sind.
14 ein Blockschaltbild, das den Eingangsabschnitt, den Regelungsabschnitt und den Ausgangsabschnitt einer Regelungseinheit darstellt, die in der Servolenkungsvorrichtung der fünften Ausführungsform enthalten sind.
15 ein Ablaufdiagramm, das die Steuerungsvorgänge einer Stromwertabweichung-Berechnungsschaltung und eines Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitts darstellt, die im Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der fünften Ausführungsform enthalten sind.
16 ein Ablaufdiagramm, das die Steuerungsvorgänge eines Motor-Winkelbeschleunigungssensors und eines Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitts darstellt, die im Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der sechsten Ausführungsform enthalten sind.
17 ein vorprogrammiertes Kennfeld einer Energiequellenspannung Ve gegenüber einem Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmfn für das Servolenkungs-Regelungssystem der sechsten Ausführungsform.
18 ein Systemschaubild, das die siebte Ausführungsform einer Servolenkungsvorrichtung veranschaulicht.
19 ein Blockschaltbild, das den Eingangsabschnitt, den Regelungsabschnitt und den Ausgangsabschnitt einer Regelungseinheit darstellt, die in der Servolenkungsvorrichtung der siebten Ausführungsform enthalten sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Mit Bezug auf die Zeichnungen, insbesondere auf 1, ist die Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform in einem Automobilfahrzeug mit linken und rechten gelenkten Rädern (nicht gezeigt) exemplarisch dargestellt. Wie in 1 deutlich gezeigt, ist ein Lenkrad a1 fest mit dem oberen Ende einer Lenkspindel b1 verbunden. Das obere Ende einer Zwischenwelle b2 ist über ein Universalgelenk (nicht beziffert) mechanisch mit dem unteren Ende der Lenkspindel b1 verbunden. Das obere Ende einer Ritzelwelle b3 ist mechanisch über ein Universalgelenk (nicht beziffert) mit dem unteren Ende der Zwischenwelle b2 verbunden. Ein Drehmomentsensor b4 ist auf oder an der Ritzelwelle b3 angebracht, um den Betrag und die Richtung eines Drehmoments zu erfassen, das zwischen dem Lenkrad a1 und jedem der gelenkten Räder wirkt, das im Wesentlichen dem Betrag und der Richtung des Lenkmoments (Lenkrad-Drehmoment) entspricht, das durch den Fahrer auf das Lenkrad a1 um dessen Drehachse aufgebracht wird. Das durch den Drehmomentsensor b4 erfasste Drehmoment wird nachfolgend „Lenkmoment Ts” bezeichnet. Ein Ritzel b5 ist fest mit dem unteren Ende der Ritzelwelle b3 verbunden. Ein Zahnstangenmechanismus c1 ist aus einer Zahnstange 23a einer Zahnstangewelle 23 (wird später beschrieben) und dem Ritzel b5 aufgebaut. Das Ritzel b5 steht mit der Zahnstange 23a der Zahnstangenwelle 23 im Eingriff, die der Haupt-Querträger der Lenkverbindung ist. Der Zahnstangenmechanismus c1 dient als Wandler von einer Dreh- zu einer Linearbewegung, der eine Drehbewegung des Lenkrads a1 in eine lineare Bewegung der Zahnstangenwelle 23 umwandelt. Der Zahnstangenmechanismus c1 stellt auch einen Teil eines mit dem gelenkten Rädern verbundenen Lenkmechanismus dar.
Beide Enden der Zahnstangenwelle 23 sind über Spurstangen (nicht gezeigt) und Achsschenkel (nicht gezeigt) mechanisch mit den entsprechenden gelenkten Rädern (nicht gezeigt) verbunden. Die Zahnstangenwelle 23 ist in einem hydraulischen Antriebszylinder 20 derart eingebaut, dass sie sich in die axiale Richtung des Antriebszylinders 20 erstreckt. Mit anderen Worten ist der Antriebszylinder 20 auf einem Zahnstangenmechanismus c1 (dem Lenkmechanismus) montiert. Im Antriebszylinder 23 ist ebenfalls ein Kolben 24 angeordnet und im Wesentlichen an einem Mittelpunkt der Zahnstangenwelle 23 so montiert, dass der Kolben 24 zusammen mit der Zahnstangenwelle 23 beweglich ist. Wie aus dem Systemschaubild von 1 ersichtlich, ist ein innerer Raum des Antriebszylinders 20 in eine auf der linken Seite des Kolbens 24 definierte erste Zylinderkammer 21 (in 1) und eine auf der rechten Seite des Kolben 24 definierte zweite Zylinderkammer 22 unterteilt. Die erste Zylinderkammer 21 dient dazu, um die axiale Bewegung der Zahnstangenwelle 23 in eine erste Richtung, d. h. die Zahnstangenbewegung nach rechts (in 1), zu unterstützen. Andererseits dient die zweite Zylinderkammer 22 dazu, die axiale Bewegung der Zahnstangenwelle 23 in eine zweite Richtung, d. h. die Zahnstangenbewegung nach links, zu unterstützen. Das heißt, dass der Antriebszylinder 20 die Lenkkraft unterstützt, die durch den Lenkmechanismus, der den mit den gelenkten Rädern verbundenen Zahnstangenmechanismus c1 umfasst, übertragen wird.
Ein in der Servolenkungsvorrichtung enthaltener Motor 1 ist ein bürstenloser Motor, der sich in einer Rückwärts-Drehrichtung und in einer Normal-Drehrichtung drehen kann. Ein Motor-Drehwinkelsensor 6 ist am Motor 1 (exakt an einem Rotor des bürstenlosen Motors) befestigt, um einen Drehwinkel θm des Motor-Rotors des Motors 1, mit anderen Worten die Winkelposition des Rotors des bürstenlosen Motors zu erfassen, und um ein Signal zu erzeugen, das den Motor-Drehwinkel θm anzeigt. Der Motor 1 wird von einer Dreiphasen-Schaltung mit einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase betrieben. Die Dreiphasen-Schaltung wird durch Spannungen erregt, die sich pro Phase um ein Drittel einer Periode unterscheiden. Das heißt, dass der Motor 1 durch Zuführung von Spannungen durch eine Umschalt-Schaltung (die in einer Motor-Antriebschaltung 51 enthalten ist, die später mit Bezug auf 2 beschrieben wird) an die Dreiphasen-Schaltung mit den U-, V- und W-Phasen angetrieben wird, die vom Drehwinkel des Motors 1 abhängen. Als Drehwinkelsensor (oder als Drehpositionssensor), d. h. als Motor-Drehwinkelsensor 6, können ein Drehmelder, ein Absolutwert-Drehmelder, eine Mehrzahl von Hall-Elementen, die umfangsseitig mit einem Zwischenraum voneinander getrennt angeordnet und im Magnetfeld des Motors platziert werden und gemäß dem Hall-Effekt-Prinzip funktionieren, ein Drehgeber, oder dergleichen verwendet werden. Die Verwendung des Drehpositionssensors (Motor-Drehwinkelsensors 6) beseitigt die Notwendigkeit eines teuren Drehwinkel-Geschwindigkeitssensors oder eines teuren Winkelbeschleunigungssensors. Die Motorwelle, d. h. die Ausgangswelle des Motors 1, ist mit einer reversiblen Pumpe 2 verbunden, in der die Ausstoßrichtung von verdichtetem Arbeitsmedium entsprechend der Drehrichtung der Motorwelle umgekehrt oder umgeschaltet werden kann. Die reversible Pumpe 2 weist einen ersten Anschluss 2a, der als Einlass- und Auslass-Anschluss dient, und einen zweiten Anschluss 2b auf, der als Einlass- und Auslass-Anschluss dient.
Der erste Anschluss 2a ist über eine erste Flüssigkeitsleitung 10 mit der ersten Zylinderkammer 21 verbunden, während der zweite Anschluss 2b über eine zweite Flüssigkeitsleitung 11 mit der zweiten Zylinderkammer 22 verbunden ist. Eine erste Zweigleitung 10a ist mit der ersten Flüssigkeitsleitung 10 verbunden. Die erste Zweigleitung 10a ist auch über ein erstes Rückschlagventil 3 mit einem Vorratsbehälter 5 verbunden. Auf gleiche Weise ist eine zweite Zweigleitung 11a mit der zweiten Flüssigkeitsleitung 11 verbunden. Die zweite Zweigleitung 11a ist über ein zweites Rückschlagventil 4 auch mit dem Vorratsbehälter 5 verbunden. Das erste Rückschlagventil 3 ist in der ersten Zweigleitung 10a angeordnet, um nur den freien Durchfluss des Arbeitsmediums vom Vorratsbehälter 5 in die erste Flüssigkeitsleitung 10 zu ermöglichen. Das zweite Rückschlagventil 4 ist in der zweiten Zweigleitung 11a angeordnet, um nur den freien Durchfluss des Arbeitsmediums vom Vorratsbehälter 5 in die zweite Flüssigkeitsleitung 11 zu ermöglichen.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist eine Regelungs-/Steuerungseinrichtung, im Folgenden lediglich als Regelungseinrichtung bezeichnet, (eine elektronische Regelungs-/Steuerungseinheit, im Folgenden lediglich als Regelungseinheit bezeichnet), die vorgesehen ist, um den im Servolenkungs-Regelungssystem enthaltenen Motor 1 zu regeln, im Allgemeinen einen Mikrocomputer auf. Die Regelungseinheit 30 umfasst eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (I/O), Speichereinheiten (RAM, ROM) und einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU). Die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (I/O) der Regelungseinheit 30 empfängt Eingabeinformationen von verschiedenen Motor-/Fahrzeugsensoren, nämlich dem Drehmomentsensor b4, dem Motor-Drehwinkelsensor 6, einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 7 und einem Motorstromsensor 8 (Motorstrom-Erfassungsschaltung). Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 7 teilt der Regelungseinheit mit, mit welcher Geschwindigkeit sich das Fahrzeug bewegt, und erzeugt ein Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP anzeigt. Der Motorstromsensor 8 ist vorgesehen, um einen Stromwert Im des auf den reversiblen Motor 1 aufgebrachten elektrischen Stroms (Motor-Antriebstroms) zu erfassen. In der Regelungseinheit 30 ermöglicht die Zentraleinheit (CPU) durch das I/O-Interface den Zugriff auf die Eingangsinformations-Datensignale von den zuvor beschriebenen Motor-/Fahrzeug-Sensoren b4, 6, 7 und 8. Die CPU der Regelungseinheit 30 ist dafür verantwortlich, dass die in Speichereinheiten gespeicherten Regelungs-/Steuerungsprogramme, im Folgenden als Regelungsprogramme bezeichnet, durchgeführt werden und kann notwendige arithmetische und logische Operationen für die Verstärkungssteuerung (wird später beschrieben) und für die Motorantriebsregelung (wird später beschrieben) durchführen. Die Rechenergebnisse (arithmetische Berechnungsergebnisse), d. h. die berechneten Ausgabesignale, werden durch den Ausgabe-Schnittstellen-Schaltkreis der Regelungseinheit 30 über eine Verstärkungsschaltung 50 und/oder eine Motor-Antriebsschaltung 51 an einen Ausgangsabschnitt, nämlich den Motor 1, weitergeleitet. Die Details der Verstärkungsschaltung 50 und der Motor-Antriebschaltung 51 werden nachfolgend mit Bezug auf das Blockschaltbild von 2 beschrieben.
Mit Bezug auf 2 umfasst der Prozessor der Regelungseinheit 30 einen arithmetischen Berechnungsabschnitt für ein Lenkunterstützungsmoment 31 (eine Lenkunterstützungsmoment-Berechnungsschaltung oder eine Lenkunterstützungsmoment-Berechnungseinrichtung), die ein gewünschtes Lenkunterstützungsmoment (oder einen gewünschten Lenkunterstützungsbetrag) auf der Basis von Sensorsignalen vom Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 7 und Drehmomentsensor b4 berechnet. Der Prozessor der Regelungseinheit 30 umfasst auch einen Motorantriebs-Regelungsabschnitt, einfach gesagt, eine Motor-Regelungsschaltung 32 (Motor-Regelungseinrichtung), die durch die Servo-Regelung ein Regelungsbefehlssignal an die Motor-Antriebschaltung 51, sowohl auf der Basis eines aktuellen vom Motorstromsensor 8 erfassten Motor-Stromwerts Im als auch des durch den arithmetischen Berechnungsabschnitt für ein Lenkunterstützungsmoment 31 berechneten gewünschten Lenkunterstützungsmoments, derart ausgibt, um das berechnete, gewünschte Lenkunterstützungsmoment zu erzielen und dadurch das aktuelle Lenkunterstützungsmoment näher an das gewünschte Lenkunterstützungsmoment zu bringen. Der Prozessor der Regelungseinheit 30 umfasst auch einen Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331 (eine Motor-Winkelbeschleunigungsschaltung), die eine Winkelbeschleunigung αm eines Motorrotors des Motors 1 auf der Basis des Motor-Drehwinkel-Anzeigesignals vom Motor-Drehwinkelsensor 6 erfasst oder bestimmt oder abschätzt. Darüber hinaus umfasst der Prozessor der Regelungseinheit 30 einen Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 (eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung oder eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungseinrichtung), die den Antrieb (das Umschalten zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen) der Verstärkungsschaltung 50 auf der Basis der vom Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331 erfassten Motor-Winkelbeschleunigung αm steuert.
Die Verstärkungsschaltung 50 ist vorgesehen, um eine Energiequellenspannung (eine Stromversorgungsspannung) einer Antriebsleistungsquelle, wie z. B. einer Fahrzeugbatterie 52, für den reversiblen Motor 1 zu verstärken oder anzuheben und die erhöhte Batteriespannung der Motor-Antriebschaltung 51 zuzuführen. Wie in 2 gezeigt, ist die Verstärkungsschaltung 50 als periphere Schaltung oder externe Schaltung aufgebaut, die außerhalb der Regelungseinheit vorgesehen ist. Anstelle davon kann die Verstärkungsschaltung 50 in der Regelungseinheit als interne Schaltung integriert eingebaut werden.
Die Motor-Antriebsschaltung 51 ist aus einem Umschalt-Schaltkreis aufgebaut, der dem Motor 1 Strom zuführt, um sowohl eine gewünschte Motordrehzahl als auch ein gewünschtes Motordrehmoment zu erzielen. Die Umschalt-Regelung für die Motor-Antriebsschaltung 51 erfolgt durch den Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32, um den Antriebszustand des Motors 1 zu regeln.
Es wird auf 3 Bezug genommen, in der die in der Regelungseinheit 30 ausgeführte Regelungsroutine des Servolenkungssystems dargestellt ist, die in der Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform enthalten ist. Die Regelungsroutine wird als zeitgetriggerte Interrupt-Routinen durchgeführt, die bei jeweils vorgegebenen Zeitintervallen, z. B. alle 10 Millisekunden, getriggert werden.
Im Schritt 101 wird eine Lenkunterstützungs-Regelungsverarbeitung (oder eine arithmetische Verarbeitung des Lenkunterstützungsmoments) durchgeführt.
Parallel zu der Lenkunterstützungs-Regelungsverarbeitung des Schrittes 101, wird im Schritt 102 die Verstärkungssteuerungsverarbeitung durchgeführt. Die im Schritt 101 durchgeführte Lenkunterstützungs-Regelungsverarbeitung (oder die arithmetische Verarbeitung des Lenkunterstützungsmoments) umfasst eine arithmetische Operation zur Berechnung oder Bestimmung des gewünschten Lenkunterstützungsmoments durch den arithmetischen Berechnungsabschnitt 31 für das Lenkunterstützungsmoment. Das gewünschte Lenkunterstützungsmoment wird auf konventionelle Weise passend so berechnet oder bestimmt, dass das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment näher an einen gewünschten Wert gebracht wird. Das Verfahren der passenden Berechnung des gewünschten Lenkunterstützungsmoments erfolgt konventionell und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Daher werden die Einzelheiten des Verfahrens, das gewünschte Lenkunterstützungsmoment zu berechnen, nicht näher beschrieben.
Im Schritt 103 wird die Motorantrieb-Regelungsverarbeitung ausgeführt. Die Motorantrieb-Regelungsverarbeitung bedeutet eine vom Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 ausgeführte Servo-Regelungsverarbeitung. Konkret wird ein gewünschter Motorantrieb-Stromwert (oder ein gewünschter Motorantrieb-Signalwert) für den Motor 1 auf der Basis des vom Lenkungsunterstützungsmoment-Berechnungsabschnitt 31 berechneten Lenkungsunterstützungsmoments derart festgelegt oder bestimmt, um das gewünschte Lenkungsunterstützungsmoment zu erzielen. Danach wird ein Regelungsbefehlssignal vom Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 zur Motor-Antriebschaltung 51 erzeugt, sodass der aktuelle Stromwert Im des durch den Motor 1 fließenden elektrischen Stroms näher an den gewünschten Motorantriebs-Stromwert gebracht wird.
Im Schritt 104 erfolgt eine Überprüfung, um zu ermitteln, ob eine System-Abschaltanforderung für das Servolenkungs-Regelungssystem vorliegt, oder nicht. Beim Fehlen der System-Abschaltanforderung werden die Schritte 101, 102 und 103 wiederholt ausgeführt. Umgekehrt hört beim Vorliegen einer System-Abschaltanforderung ein Zyklus der Regelungsroutine auf. Wenn z. B. das Servolenkungs-Regelungssystem normal arbeitet, entspricht die System-Abschaltanforderung einem ausgeschalteten Zustand eines Zündschalters. Umgekehrt bestimmt beim Vorliegen eines Fehlers im Servolenkungs-Regelungssystem, wie z. B. eines Regelungssignal-Leitungsfehlers, der Prozessor der Regelungseinheit 30 auf der Basis der Ausgabe eines System-Fehlersignals, dass die System-Abschaltanforderung erfüllt ist.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, in der die im Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331 und im Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 der Regelungseinheit 30 ausgeführte Unterroutine dargestellt ist, die im in der Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform enthalten sind. Die Unterroutine wird als zeitgetriggerte Unterbrechungsroutinen durchgeführt, die jeweils an vorgegebenen Zeitintervallen, wie z. B. alle 10 Millisekunden, getriggert werden.
Im Schritt 201 wird der Motor-Drehwinkel θm abgefragt. Konkret wird der Motor-Drehwinkel θm auf der Basis des letzten aktuellen Informationsdatensignals vom Motor-Drehwinkelsensor 6 ermittelt.
Im Schritt 202 wird die Motor-Winkelbeschleunigung αm auf der Basis des Motor-Drehwinkels θm arithmetisch berechnet. Konkret wird die Motor-Winkelbeschleunigung αm als zweite Ableitung d²θm/dt² des Motor-Drehwinkels θm (d. h. als zweite Ableitung der Winkelverschiebung des Motorrotors des Motors 1) arithmetisch berechnet. Noch konkreter wird zuerst eine Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm als Änderungsrate einer Winkelverschiebung (d. h. eines Motor-Drehwinkels θm) des Motorrotors bezüglich einer Zeiteinheit t berechnet. Das heißt, dass die Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm durch die Ableitung dθm/dt dargestellt wird, die die Änderungsrate des Motor-Drehwinkels θm bezüglich der Zeit ist. Als zweites wird die Motor-Winkelbeschleunigung αm als Änderungsrate der Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm (= dθm/dt) bezüglich der Zeit berechnet. Das heißt, dass die Motor-Winkelbeschleunigung αm durch die Gleichung αm = dωm/dt = d²θm/dt² dargestellt wird.
Um zu bestimmen, ob die Verstärkungssteuerung, durch die die Quellenspannung der Antriebsleistungsquelle (Batterie 52) für den Motor 1 verstärkt wird und die erhöhte Batteriespannung dem Motor-Antriebschaltkreis 51 zugeführt wird, angeschaltet (aktiviert) oder abgeschaltet (inaktiviert) wird, erfolgt im Schritt 203 eine Prüfung, um zu bestimmen, ob der Absolutwert |αm| der Motor-Winkelbeschleunigung αm, der durch die Schritte 201–202 berechnet wurde, größer oder gleich einem Motor-Winkelbeschleunigungs-Grenzwert (einem festen Grenzwert) αmf ist. Wenn die Antwort auf den Schritt 203 positiv (JA) ist, d. h. im Falle von |αm| ≥ αmf, fährt die Routine vom Schritt 203 mit dem Schritt 204 fort. Wenn dagegen die Antwort auf den Schritt 203 negativ (NEIN) ist, d. h. im Falle von |αm| < αmf, fährt die Routine vom Schritt 203 mit dem Schritt 205 fort. Der Vergleich des Absolutwerts |αm| der Motor-Winkelbeschleunigung αm mit ihrem Grenzwert αmf entspricht der Normal-Drehung und der Rückwärts-Drehung des Motors 1. Der Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmf bedeutet einen kritischen Wert, über dem eine erhöhte Neigung besteht, dass das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment wegen eines Mangels an Lenkungsunterstützung einen gewünschten Wert überschreitet.
Im Schritt 204 wird die Verstärkungssteuerung aktiviert (EIN). Mit anderen Worten wird die Verstärkungsschaltung 50 eingeschaltet, um den Verstärkungsvorgang auszulösen. Eine von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegebene Verstärkungsspannung Vd wird bis zu einer gewünschten Verstärkungsspannung Vdt (einem festen Spannungswert), d. h. Vd = Vdt, erhöht oder verstärkt.
Im Schritt 205 wird die Verstärkungssteuerung deaktiviert (AUS) oder bleibt deaktiviert. Mit anderen Worten wird die Verstärkungsschaltung 50 außer Betrieb gesetzt oder bleibt außer Betrieb gesetzt, um den Verstärkungsvorgang zu deaktivieren. Die Energiequellenspannung Ve wird von der Verstärkungsschaltung 50 so ausgegeben, wie sie ist, d. h. Vd = Ve.
[Grundlegender Servolenkungs-Regelungsvorgang]
Der grundlegende, vom Servolenkungs-Regelungssystem ausgeführte Regelungsvorgang wird nachfolgend detailliert beschrieben. Nachdem der Zündschalter eingeschaltet wurde, wird dem Motor 1 ein Antriebstrom (oder ein Motor-Antriebssignal) zugeführt, der zumindest auf der Basis des Sensorsignals (Lenkmoments Ts) vom Drehmomentsensor b4 bestimmt wird. Der Motor 1 erzeugt ein Drehmoment (Motor-Drehmoment Tm, das später beschrieben wird), das im Wesentlichen zu dem dem Motor zugeführten Antriebstrom korrespondiert, und danach wird die Pumpe 2 durch den Motor 1 angetrieben. Folglich stößt die Pumpe 2 verdichtetes Arbeitsmedium mit einem Durchsatz aus, der der Motordrehzahl entspricht.
In der Annahme, dass das verdichtete Arbeitsmedium von der Pumpe 2 z. B. in die erste Flüssigkeitsleitung 10 ausgestoßen wird, wird das verdichtete Arbeitsmedium durch die erste Flüssigkeitsleitung 10 in die erste Zylinderkammer 21 eingebracht, und dadurch tritt eine hydraulische Druckerhöhung des Arbeitsmediums in der ersten Zylinderkammer 21 ein. Der hydraulische Druck in der ersten Zylinderkammer 21 wirkt als Lenkunterstützungsmoment (Lenkungsunterstützungskraft) des vom Fahrer aufgebrachten Lenkradmoments (des vom Fahrer aufgebrachten Lenkaufwands oder der vom Fahrer aufgebrachten Lenkkraft). Die resultierende Kraft der vom Fahrer aufgebrachten Lenkkraft und die durch den hydraulischen Antriebszylinder 20 erzeugte Lenkungsunterstützungskraft ermöglichen die Rechtsbewegung der Zahnstangenwelle 23 in die ersten Richtung (in 1) gegen den Lastwiderstand, der hauptsächlich wegen der Reibung zwischen jedem der gelenkten Räder und der Straßenoberfläche erzeugt wird. Auf diese Art und Weise können die gelenkten Räder gelenkt werden. Während des Lenkungsunterstützungsvorgangs bewegt sich der Kolben 24 zusammen mit der Rechtsverschiebung der Zahnstangenwelle 23, und als Folge davon erhöht sich das Volumen der ersten Zylinderkammer 21, während sich das Volumen der zweiten Zylinderkammer 22 reduziert. Das durch die Reduzierung des Volumens der zweiten Zylinderkammer 22 ausgestoßene Arbeitsmedium kehrt durch die zweite Flüssigkeitsleitung 11 zum zweiten Anschluss 2b der Pumpe 2 zurück. Das zur Pumpe 2 zurückgekehrte Arbeitsmedium wird wiederum der ersten Zylinderkammer 21 zugeführt, deren Volumen sich vergrößert. Wie oben erläutert, ist die Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform so aufgebaut, dass das Lenkrad a1 und der Motor 1 über das Arbeitsmedium miteinander verbunden oder angeschlossen sind. Mit anderen Worten sind das Lenkrad a1 und der Motor 1 über ein integrierendes Glied (den hydraulischen Antriebszylinder 20) miteinander verbunden oder angeschlossen. Der hydraulische Antriebszylinder 20 dient als integrierendes Glied, da eine Volumenänderung von jeder der ersten und zweiten Zylinderkammern 21, 22 des Antriebszylinders 20 durch eine Bewegung des Arbeitsmediums erreicht wird, die durch die Drehung des Motors 1 erzeugt wird. Daher kann eine gewünschte Lenkungsunterstützungscharakteristik nicht bereitgestellt werden, ohne dass sich der Motor 1 schneller als die Drehung des Lenkrades a1 dreht.
[Grundsätzliche Motorcharakteristik]
Es wird auf 5 Bezug genommen, in der die grundsätzliche Motorcharakteristik des Motors 1 dargestellt ist. In 5 stellt die Abszissenachse ein Motordrehmoment Tm dar, die Ordinatenachse der linken Seite stellt eine Motordrehzahl Nm dar und die Ordinatenachse der rechten Seite stellt einen Motorstrom (aktuellen Motorstrom Im) dar. V_M1, V_M2 und V_M3 bezeichnen drei unterschiedliche Spannungen, die an den Motor angelegt werden. In 5 ist das Größenverhältnis dieser Spannungen V_M1, V_M2 und V_M3 durch die Ungleichung V_M1 > V_M2 > V_M3 definiert. Wie aus den Motorcharakteristiken von 5 in Bezug auf die drei unterschiedlichen angelegten Motorspannungen V_M1, V_M2 und V_M3 für einen bestimmten angelegten Spannungswert erkannt werden kann, sind die Motordrehzahl Nm und das Motordrehmoment Tm wegen des Auftretens einer gegenelektromotorischen Kraft umgekehrt proportional zueinander. Daher neigt bei einer konstanten am Motor anliegenden Spannung die Motordrehzahl dazu, sich zu reduzieren, wenn das Motordrehmoment Tm zunimmt. Umgekehrt neigt das Motordrehmoment Tm für die gleiche angelegte Spannung dazu abzufallen, wenn die Motordrehzahl Nm zunimmt.
Wenn die Motordrehzahl Nm unter der angelegten Spannung V_M2 ein Geschwindigkeitswert N₂ ist, wird das Motordrehmoment Tm zu einem Drehmomentwert T₂, während der Motorstrom Im zu einem Stromwert I₂ wird. Wenn unter diesen Bedingungen die Motordrehzahl Nm vom Geschwindigkeitswert N₂ auf einen Geschwindigkeitswert N₁ angehoben wird, neigt der Motorstrom Im dazu, sich wegen eines Anstiegs der elektromotorischen Gegenkraft vom Stromwert I₂ auf einen Stromwert I₁ zu reduzieren, während das Motordrehmoment Tm ebenfalls dazu neigt, sich vom Drehmomentwert T₂ auf einen Drehmomentwert T₁ zu reduzieren. Das heißt, dass unter der Annahme, dass die Motordrehzahl Nm angehoben wird, wenn die Lenkungsunterstützungskraft entsprechend dem Drehmomentwert T₂ benötigt wird, das Motordrehmoment Tm nicht auf dem Drehmomentwert T₂ aufrechterhalten werden kann. In einem solchen Fall neigt das Motordrehmoment Tm dazu, auf ein Niveau abzufallen, das geringer als der Drehmomentwert T₂ ist. Um die Motordrehzahl Nm zu erhöhen, während das Motordrehmoment Tm unverändert (Tm = T₂) bleibt, wird aus den oben erläuterten Gründen unter einer bestimmten Bedingung, bei der die Motorgeschwindigkeit Nm gleich dem Geschwindigkeitswert N₂ ist und das Motordrehmoment Tm gleich dem Drehmomentwert T₂ ist, die am Motor 1 anliegende Motorspannung vom Spannungswert VM₂ auf einen Spannungswert VM₁ erhöht oder verstärkt. Selbst wenn die elektromotorische Gegenkraft auftritt, ist es aufgrund der von VM₂ auf VM₁ verstärkten Motorspannung möglich, den Motorstrom Im vom Stromwert I₂ auf den Stromwert I₁ zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Motordrehzahl Nm auf den Drehzahlwert N₁ zu erhöhen, während das Motordrehmoment Tm auf dem Drehmomentwert T₂ beibehalten wird. Wenn die Motordrehzahl Nm auf dem Geschwindigkeitswert N₂ beibehalten werden kann, wenn die Motorspannung vom Spannungswert VM₂ auf den Spannungswert VM₁ abfällt, wird das Motordrehmoment Tm auf den Drehmomentwert T₁ abfallen. Selbst in einem solchen Fall ist es, durch Erhöhen oder Verstärken der Motorspannung, mit anderen Worten der Quellenspannung (Batteriespannung) möglich, sowohl die Motordrehzahl Nm als auch das Motordrehmoment auf dem Drehzahlwert N₂ bzw. dem Drehmomentwert T₂ aufrechtzuerhalten.
[Funktion der Bauteile des Servolenkungssystems bei verschiedenen Lenkgeschwindigkeiten]
Auf der Basis der oben genannten Motorcharakteristik arbeitet die Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform bei Lenkgeschwindigkeiten, die sich voneinander unterscheiden, wie nachfolgend mit Bezug auf die in den 6A–6F gezeigten Zeitschaubildern erläutert wird.
Es wird auf die 6A–6F Bezug genommen, die Zustandsänderungen der Bauteile des Servolenkungssystems der ersten Ausführungsform zeigen, wie z. B. des Motors 1 und der reversiblen Pumpe 2, die bei schnellen und langsamen Lenkgeschwindigkeiten erhalten werden. Die Lenkgeschwindigkeit ist als Änderungsrate eines Lenkradwinkels, vereinfacht eines Lenkwinkels θ (Winkelverschiebung des Lenkrads a1, gemessen von der Geradeaus-Position) bezüglich der Zeit definiert. In den 6A–6D zeigen die Zustandsänderungen der durch die gestrichelten Linien gekennzeichneten Servolenkungssystembauteile Charakteristiken, die bei einem Zustand erzielt wurden, bei dem die Lenkgeschwindigkeit schnell ist und eine zusätzliche Verstärkungssteuerung nicht durchgeführt wird, und die Energiequellenspannung Ve daher von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegeben wird, ohne die Energiequellenspannung zu verstärken, d. h. Vd = Ve. In den 6A–6F zeigen die Änderungsraten der durch die durchgezogenen Linien gekennzeichneten Servolenkungssystembauteile Charakteristiken, die unter einem Zustand erreicht wurden, bei dem die Lenkgeschwindigkeit hoch ist und eine zusätzliche Verstärkungssteuerung ausgeführt wird und daher die von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegebene Verstärkungsspannung Vd bis zur gewünschten Verstärkungsspannung Vdt erhöht wurde, d. h. Vd = Vdt. In den 6A–6E zeigen die Änderungsraten der durch die mit einem Punkt markierten Linien gekennzeichneten Servolenkungssystembauteile Charakteristiken, die bei einem Zustand erreicht wurden, bei dem die Lenkgeschwindigkeit niedrig ist und eine zusätzliche Verstärkungssteuerung nicht ausgeführt wird und daher die Energiequellenspannung Ve von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegeben wird, ohne die Energiequellenspannung zu verstärken, d. h. Vd = Ve.
Wenn die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads a1 niedrig oder langsam ist, ist eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 24 langsam und daher ist eine Änderungsgeschwindigkeit des Volumens jeder der ersten und zweiten Zylinderkammern 21 und 22 langsam. Das Arbeitsmedium kann von der Pumpe 2 der Änderungsgeschwindigkeit des Volumens von jeder der ersten und zweiten Zylinderkammern 21 und 22 adäquat folgend ausgestoßen werden. Bei diesem Zustand besteht eine geringe Neigung, dass sich die Erzeugung des Arbeitsmediumdrucks verzögert. Dies unterdrückt die Erzeugung eines übermäßigen Lenkmoments, wodurch eine gleichmäßige Lenkungsunterstützungskraft ermöglicht wird.
Wenn umgekehrt die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrades a1 hoch oder schnell ist, ist eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 24 schnell und dadurch ist eine Änderungsgeschwindigkeit des Volumens von jeder der ersten und zweiten Zylinderkammern 21 und 22 schnell. In einem solchen Fall besteht eine Möglichkeit, dass das von der Pumpe 2 ausgestoßene Arbeitsmedium der Änderungsgeschwindigkeit des Volumens von jeder der ersten und zweiten Zylinderkammern 21, 22 nicht adäquat folgen kann. Bei diesem Zustand besteht eine erhöhte Neigung, dass die Erzeugung des Drucks des Arbeitsmediums (des hydraulischen Drucks) verzögert wird. Dies führt zu einer ungenügenden Lenkungsunterstützungskraft. Wegen der unzureichenden Lenkungsunterstützungskraft ist ein großer Betrag des vom Fahrer aufgebrachten Lenkrad-Drehmoments nötig.
Die Drehbewegung des Motors 1 wird durch die folgende Bewegungsgleichung (1) bestimmt. Mit anderen Worten kann die Winkelgeschwindigkeit ωm des Motors 1 durch die folgende Gleichung (1) bestimmt werden. Tm = J × dωm/dt + D × ωm + Tp (1) wobei Tm das Motordrehmoment bezeichnet, J ein Trägheitsmoment des Motors 1 bezeichnet, D einen Dämpfungskoeffizienten bezeichnet, ωm die Motor-Winkelgeschwindigkeit bezeichnet, dωm/dt die Motor-Winkelbeschleunigung αm bezeichnet und Tp ein Pumpen-Lastdrehmoment bezeichnet, das ein Belastungsdrehmoment ist, das auf die Pumpe 2 einwirkt, und dazu neigt, proportional zu dem von der Pumpe 2 erzeugten Arbeitsmediumdruck anzusteigen.
Wenn der Antriebstrom am Motor 1 angelegt wird und sich dadurch das Motordrehmoment Tm durch den aufgebrachten Antriebstrom zu erhöhen beginnt, wird die Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm), wie aus der oben erläuterten Gleichung ersehen werden kann, groß und die Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm wird ebenfalls groß, da mit der Aufbringung des Motor-Antriebstroms gleichzeitig noch kein Hydraulikdruck durch die Pumpe 2 erzeugt wird. Danach neigt das Pumpen-Lastdrehmoment Tp dazu, entsprechend mit einem Anstieg des Hydraulikdrucks anzusteigen. Wenn eine Differenz (Abweichung) zwischen dem Motordrehmoment Tm und dem Pumpen-Lastdrehmoment Tp klein wird, neigt die Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm dazu, sich graduell zu verringern. Das heißt, dass die Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm (d. h. die Motordrehzahl) auf der Basis der Abweichungen zwischen dem Motordrehmoment Tm und dem Pumpen-Lastdrehmoment Tp bestimmt wird.
Wie durch die mit einem Punkt markierten Linien in den 6A–6E für einen Zustand gekennzeichnet ist, bei dem die Lenkgeschwindigkeit niedrig ist und die Verstärkungssteuerung nicht ausgeführt wird, ist ein Anstieg beim Motor-Antriebstrom moderat (siehe 6C) und daher steigt das Motordrehmoment Tm moderat an. Gleichzeitig ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 24 langsam und somit besteht ein geringes Risiko, dass aufgrund einer Änderung des Motordrehmoments Tm ein Hydraulikdruck erzeugt wird. Deshalb wird die Motor-Winkelgeschwindigkeit dωm/dt (= αm) klein, und es ist möglich, das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment adäquat zu unterstützen.
Wie durch die gestrichelten Linien in den 6A–6D für einen Zustand gekennzeichnet ist, bei dem die Lenkgeschwindigkeit hoch ist und die Verstärkungssteuerung nicht ausgeführt wird, wird ein Anstieg des am Motor 1 angelegten Motor-Antriebstroms hoch und ein Anstieg des Motordrehmoments Tm wird schnell. Gleichzeitig ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 24 langsam und dadurch entsteht eine Verzögerung bei der Erzeugung des hydraulischen Drucks. Eine Abweichung zwischen dem Motordrehmoment Tm und dem Pumpen-Lastdrehmoment Tp wird groß, die Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) wird groß, und zusätzlich wird der Spitzenwert (der Maximalwert) der Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm groß. Wegen der erhöhten Motordrehzahl (der erhöhten Motor-Winkelgeschwindigkeit) wird die gegenelektromotorische Kraft (die induzierte Spannung), die in einem induktiven Kreis des Motors 1 entstanden ist, ebenfalls groß. Dies führt zu einem Mangel an Motorspannung, die benötigt wird, damit der Antriebstrom durch den Motor 1 fließt, weil die Polarität der induzierten Spannung in jedem Moment entgegengesetzt der der angelegten Spannung des Motors 1 ist. Aus einem Anstieg der Motordrehzahl (einem Anstieg der Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm) entsteht bei schnellem Lenken leicht ein zu geringer Motor-Antriebstrom. Dies führt zu einem zu geringen Motordrehmoment Tm und daher erfolgt eine Reduzierung der Motordrehzahl. Dies führt zu einem zu geringen durch die Pumpe 2 erzeugten hydraulischen Druck. Als Folge davon wird in die Lenkungsunterstützungskraft unzureichend.
Wenn aus den oben erläuterten Gründen voraussichtlich eine zu geringe Lenkungsunterstützungskraft eintritt, wird die Energiequellenspannung Ve durch die Verstärkungssteuerung (siehe Schritt 204 von 4) auf den gewünschten Wert Vdt verstärkt und demzufolge wird die am Motor 1 angelegte Spannung derart angemessen erhöht, dass eine zu geringe Motordrehzahl (eine zu geringe Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm) kompensiert wird. Im Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform wird als Maß für den Fall, dass voraussichtlich eine zu geringe Lenkungsunterstützungskraft entsteht, ein Vergleichsergebnis (|αm| ≥ αmf oder |αm| < αmf) der letzten aktuellen Informationsdaten über die Motor-Winkelgeschwindigkeit dωm/dt (= αm) und ihres Grenzwertes αmf verwendet, und der Prozessor der Regelungseinheit 30 ermittelt, dass voraussichtlich eine zu geringe Lenkungsunterstützungskraft eintritt, wenn der Absolutwert |αm| der Motor-Winkelbeschleunigung αm größer oder gleich dem Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmf wird. Gemäß dem Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform wird daher, wie es durch die durchgezogenen Linien in den 6A–6F gekennzeichnet ist, an einem Zeitpunkt t1, an dem der Absolutwert |αm| der Motor-Winkelbeschleunigung αm seinen Grenzwert αmf überschreitet, die Verstärkungssteuerung eingeschaltet (aktiviert) und die Verstärkungsschaltung 50 mit Energie versorgt (EIN), und daher ist es möglich, die Motordrehzahl (Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm) auf einen höheren Wert anzuheben. Als Folge davon wird das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment kleiner und es ist möglich, eine Ansprechverzögerung der Arbeitsmediumdruck-Regelung, mit anderen Worten eine verschlechterte Ansprechempfindlichkeit der Lenkungsunterstützungs-Regelung, zu vermeiden. Wie oben dargelegt, wird in dem Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform als Maßnahme für den Fall, dass voraussichtlich eine zu geringe Lenkungsunterstützungskraft eintritt, das Vergleichsergebnis (|αm| ≥ αmf oder |αm| < αmf) der neueren Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) und ihres Grenzwertes αmf anstelle einer Verwendung eines Vergleichsergebnisses zwischen einer neueren Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm und ihres Grenzwertes ωmf verwendet. Das heißt, dass die Verstärkungssteuerung nur dann nicht ausgeführt wird, wenn die Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm hoch ist. Daher ist es gemäß dem System der ersten Ausführungsform möglich, einen Abfall der Lebensdauer der Verstärkungsschaltung 50 effektiv zu unterdrücken, der wegen unnötigen Verstärkungsvorgängen auftritt, und auch den reduzierten elektrischen Stromverbrauch der Batterie 52 zu gewährleisten.
Auch bei der Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform, bei der der Einschaltvorgang für den Motor 1 angehalten wird, solange kein Lenkvorgang stattfindet, und ein Antriebszustand des Motors 1, d. h. die Drehrichtung des Motors 1, das Motordrehmoment und die Motordrehzahl in Abhängigkeit von einer Anforderung zur Lenkungsunterstützung während des Lenkens gesteuert-/geregelt werden kann, ist es notwendig, die Motordrehzahl (die Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm) von der Motordrehzahl Null (ωm = 0) bis zu ihrem maximalen Wert der Motordrehzahl ohne Unterbrechung anzuheben. Wenn die Motordrehzahl ohne Unterbrechung angehoben werden muss, ist es sehr vorteilhaft, eine Anforderung für eine Anhebung der Motordrehzahl auf der Basis der Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) zu einem früheren Zeitpunkt erfassen zu können.
Zweite Ausführungsform
Es wird nun auf 7 Bezug genommen, in der der detaillierte Aufbau des Regelungssystems der Servolenkungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform dargestellt ist. Wie aus dem Vergleich der in den 2 und 7 dargestellten Blockschaltbilder ersichtlich, ist der Aufbau des Regelungssystems der Servolenkungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich dem der der ersten Ausführungsform. Daher werden die gleichen Bezugszeichen, die verwendet wurden, um die Elemente im Regelungssystem der in 2 gezeigten Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform zu kennzeichnen, zu Vergleichszwecken der zwei unterschiedlichen Ausführungsformen als entsprechende Bezugszeichen eingesetzt, die in der in 7 dargestellten zweiten Ausführungsform verwendet werden. Eine mit dem Bezugszeichen 332 gekennzeichnete Schaltung wird nachfolgend detailliert mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, während eine detaillierte Beschreibung der Bezugszeichen 1, 6, 7, 8, b4, 31, 32, 50, 51 und 52 entfällt, weil die obige Beschreibung darüber selbsterklärend zu sein scheint. Beim System der ersten Ausführungsform wird die Verstärkungsschaltung 50 unter Verwendung der Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) als Parameter (siehe den in 2 dargestellten Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331) gesteuert. Im Gegensatz dazu wird beim System der zweiten Ausführungsform die Verstärkungsschaltung 50 unter Verwendung einer Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs (exakt einer Änderungsrate des Lenkmoments Ts bezüglich der Zeit) als Parameter (siehe eine Lenkmoment-Änderungraten-Berechnungsschaltung oder einen in 7 dargestellten Lenkmoment-Änderungsraten-Berechnungsabschnitt 332) gesteuert.
Wie aus dem Blockschaltbild von 7 ersichtlich, das hauptsächlich den Aufbau der im Regelungssystem der Servolenkungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform enthaltenen Regelungseinheit 30 zeigt, ist der Lenkmoment-Änderungsraten-Berechnungsabschnitt 332 vorgesehen, um eine Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs auf der Basis des Sensorsignals (Lenkmoments Ts) vom Drehmomentsensor b4 zu berechnen. Es ist auch ein Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 vorgesehen, der den Antrieb (das Umschalten zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebs-Zuständen) der Verstärkungsschaltung 50 auf der Basis der vom Lenkmoment-Änderungsraten-Berechnungsabschnitt 332 berechneten Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs steuert.
Es wird nun auf 8 Bezug genommen, in der die Unterroutine dargestellt ist, die im Lenkmoment-Änderungsraten-Berechnungsabschnitt 332 und im Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 der Regelungseinheit 30 ausgeführt wird, die in der Servolenkungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform enthalten ist.
Im Schritt 301 wird das Lenkmoment Ts abgefragt. Konkret wird das Lenkmoment Ts auf der Basis des letzten aktuellen Informationsdatensignals vom Drehmomentsensor b4 ermittelt.
Im Schritt 302 wird die Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs arithmetisch berechnet oder auf der Basis des Lenkmoments Ts abgeschätzt. Konkret wird die Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs als Änderungsrate des neueren Lenkmomentwerts Ts_(neu) aus dem vorausgehenden Lenkmomentwert Ts_(alt) bezüglich einer Zeiteinheit t berechnet. Das heißt, dass die Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs durch die Ableitung dTs/dt dargestellt wird, die die zeitliche Änderungsrate des Lenkmoments Ts ist.
Um zu ermitteln, ob die Verstärkungssteuerung eingeschaltet (aktiviert) oder ausgeschaltet (inaktiviert) ist, erfolgt im Schritt 303 eine Überprüfung, um zu ermitteln, ob der Absolutwert |ΔTs| der Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs, der durch die Schritte 301–302 berechnet oder abschätzt wurde, größer oder gleich einem Lenkmoment-Änderungsratengrenzwert Tsf ist. Wenn die Antwort auf den Schritt 303 positiv (JA) ist, d. h. falls |ΔTs| ≥ Tsf ist, fährt die Routine vom Schritt 303 mit dem Schritt 304 fort. Wenn andererseits die Antwort auf den Schritt 303 negativ (NEIN) ist, d. h. falls |ΔTs| < Tsf ist, fährt die Routine vom Schritt 303 mit dem Schritt 305 fort. Der Vergleich des Absolutwerts ΔTs der Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs mit ihrem Grenzwert Tsf entspricht der Normal-Drehung und der Rückwärts-Drehung des Motors 1. Der Lenkmoment-Änderungsratengrenzwert Tsf stellt einen kritischen Wert dar, oberhalb dem eine erhöhte Neigung besteht, dass das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment einen gewünschten Wert aufgrund einer zu geringen Lenkungsunterstützung überschreitet.
Im Schritt 304 wird die Verstärkungssteuerung aktiviert (EIN). Eine von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegebene Verstärkungsspannung Vd wird auf eine gewünschte verstärkte Spannung Vdt angehoben oder verstärkt, d. h. Vd = Vdt.
Im Schritt 305 wird die Verstärkungssteuerung deaktiviert (AUS) oder bleibt deaktiviert. Die Energiequellenspannung Ve wird von der Verstärkungsschaltung 50 so ausgegeben, wie sie ist, d. h. Vd = Ve.
Die Funktion und die Effekte, die durch den in 8 gezeigten Steuerungsablauf erzielt werden, der von der in der Servolenkungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform enthaltenen Regelungseinheit 30 durchgeführt wird, werden nachfolgend beschrieben. Im arithmetischen Berechnungsabschnitt 31 für das Lenkungsunterstützungsmoment wird ein gewünschtes Lenkungsunterstützungsmoment im Wesentlichen auf der Basis von Sensorsignalen (Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und Lenkmoment Ts) vom Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 7 und Drehmomentsensor b4 berechnet. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Eingangs-Informationsdaten-Signalwert bezüglich der Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs groß ist, wird eine Abweichung beim berechneten, gewünschten Lenkungsunterstützungsmoment groß. Das bedeutet, dass die Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) ebenfalls groß wird. Wie bereits bezüglich des Systems der ersten Ausführungsform erläutert, besteht im Falle der großen Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) eine erhöhte Neigung dazu, dass die Erzeugung des Arbeitsmediumsdrucks (Hydraulikdrucks) verzögert wird. Das heißt, dass eine erhöhte Neigung einer Ansprechverzögerung der Regelung des Arbeitsmediumdrucks, mit anderen Worten, ein verschlechtertes Ansprechverhalten der Lenkungsunterstützungs-Regelung besteht.
Um dies zu vermeiden, kann das System der zweiten Ausführungsform durch Versorgen der Verstärkungsschaltung 50 mit Energie unter einer bestimmten Bedingung, bei der der Absolutwert |ΔTs| der Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs groß (d. h., |ΔTs| ≥ Tsf) ist, die gleiche Funktion und die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform bereitstellen. Zusätzlich ist der Erfassungszeitpunkt (Schätzzeitpunkt) der Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs, die auf der Basis des vom Drehmomentsensor b4 erfassten Lenkmoments Ts abschätzt wird, in der Phase im Vergleich mit dem Erfassungszeitpunkt (dem Berechnungszeitpunkt) der Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm = d²θm/dt²) etwas fortgeschritten. Das heißt, es ist in einem früheren Stadium möglich, die Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs zu erfassen oder abzuschätzen, als die Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm = d²θm/dt²). Im Falle des Systems der zweiten Ausführungsform, das die Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs verwendet, anstatt die Motor- Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm = d²θm/dt²) zu verwenden, ist die Gegenmaßnahme gegen eine Störung erforderlich, aber die Verwendung der Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs ist der Verwendung der Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) beim Ansprechverhalten der Lenkungsunterstützungs-Regelung überlegen.
Dritte Ausführungsform
Es wird nun auf die 9–10 Bezug genommen, in denen der Systemaufbau der Servolenkungsvorrichtung der dritten Ausführungsform dargestellt ist. Wie aus einem Vergleich der in den 1 und 9 dargestellten Systemschaubilder ersichtlich und auch aus dem Vergleich der Blockschaltbilder der 2 und 10 ersichtlich, ist der grundsätzliche Systemaufbau der dritten Ausführungsform ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Daher werden die gleichen Bezugszeichen, die verwendet wurden, um die Elemente in der Servolenkungsvorrichtung der in den 1–2 dargestellten ersten Ausführungsform zu kennzeichnen, zu Vergleichszwecken der zwei verschiedenen Ausführungsformen als entsprechende Bezugszeichen verwendet, die in der in den 9–10 der dritten Ausführungsform verwendet werden. Eine durch das Bezugszeichen 333 gekennzeichnete Schaltung und ein Lenkradwinkelsensor b6 (vereinfacht ein Lenkwinkelsensor) werden nachfolgend detailliert mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, während eine detaillierte Beschreibung der anderen Bezugszeichen entfällt, weil die obige Beschreibung selbsterklärend zu sein scheint. Beim System der ersten Ausführungsform wird die Verstärkungsschaltung 50 unter Verwendung einer Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) als Parameter (siehe den in 2 gezeigten Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331) gesteuert. Im Gegensatz dazu wird beim System der dritten Ausführungsform die Verstärkungsschaltung 50 unter Verwendung der zweiten Ableitung d²θm/dt² (nachfolgend „Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ” bezeichnet) des Lenkradwinkels, vereinfacht des Lenkwinkels θ (Winkelverstellung des Lenkrads a1), als Parameter (siehe eine arithmetische Berechnungsschaltung einer Lenkrad-Winkelbeschleunigung oder ein in 10 dargestellter arithmetischer Berechnungsabschnitt einer Lenkrad-Winkelbeschleunigung 333) gesteuert.
Wie aus dem Systemschaubild der Servolenkungsvorrichtung der dritten Ausführungsform von 9 ersichtlich, ist der Lenkradwinkelsensor b6 an der Lenkspindel b1 angebracht, um den Lenkradwinkel θ (die Winkelverstellung des Lenkrads a1, gemessen von einer Geradeaus-Position) zu erfassen. Die anderen Bauteile der Servolenkungsvorrichtung der dritten Ausführungsform sind identisch zu denen der ersten Ausführungsform.
Wie aus dem Blockschaltbild von 10 ersichtlich, das hauptsächlich den Aufbau der im Regelungssystem der Servolenkungsvorrichtung der dritten Ausführungsform enthaltenen Regelungseinheit 30 zeigt, ist der arithmetische Berechnungsabschnitt der Lenkrad-Winkelbeschleunigung 333 vorgesehen, um die Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ (= d²θm/dt²) auf der Basis des Sensorsignals (Lenkradwinkels θ) vom Lenkradwinkelsensor b6 arithmetisch zu berechnen oder abzuschätzen. Es ist ebenfalls ein Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 vorgesehen, der den Antrieb (das Umschalten zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen) der Verstärkungsschaltung 50 auf der Basis der Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ (= d²θm/dt²) steuert, die vom arithmetischen Berechnungsabschnitt der Lenkrad-Winkelbeschleunigung 333 berechnet wurde.
Es wird nun auf 11 Bezug genommen, in der die Unterroutine dargestellt ist, die im arithmetischen Berechnungsabschnitt der Lenkrad-Winkelbeschleunigung 333 und im Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 der in der Servolenkungsvorrichtung der dritten Ausführungsform enthaltenen Regelungseinheit 30 ausgeführt wird.
Im Schritt 401 wird der Lenkradwinkel θ abgefragt. Konkret wird der Lenkradwinkel θ auf der Basis des neuesten aktuellen Informationsdatensignals vom Lenkradwinkelsensor b6 ermittelt.
Im Schritt 402 wird die Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ auf der Basis des Lenkradwinkels θ arithmetisch berechnet. Konkret wird die Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ als zweite Ableitung d²θm/dt² des Lenkradwinkels θ (Winkelverstellung des Lenkrads a1, gemessen von der Geradeaus-Position) berechnet. Noch genauer wird zuerst die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit ω als Änderungsrate einer Winkelverstellung (d. h. als Änderungsrate des Lenkradwinkels θ) des Lenkrads a1 bezüglich einer Zeiteinheit t berechnet. Das heißt, dass die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit ω durch die Ableitung dθ/dt dargestellt wird, die die Änderungsrate des Lenkradwinkels θ bezüglich der Zeit ist. Als zweites wird die Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ als Änderungsrate der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit ω (dθ/dt) bezüglich der Zeit berechnet. Das heißt, dass die Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ durch die Gleichung vθ = dω/dt = d²θm/dt² dargestellt wird.
Um zu ermitteln, ob die Verstärkungssteuerung im Schritt 403 eingeschaltet (aktiviert) oder ausgeschaltet (inaktiviert) ist, erfolgt eine Überprüfung, um zu ermitteln, ob der Absolutwert |vθ| der Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ, der durch die Schritte 401–402 berechnet wurde, größer oder gleich einem Lenkrad-Winkelbeschleunigungsgrenzwert vθf ist. Wenn die Antwort auf den Schritt 403 positiv (JA) ist, d. h. falls |vθ| ≥ vθf ist, fährt die Routine vom Schritt 403 mit dem Schritt 404 fort. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort auf den Schritt 403 negativ (NEIN) ist, d. h., falls |vθ| < vθf ist, fährt die Routine vom Schritt 403 mit dem Schritt 405 fort. Der Vergleich des Absolutwerts |vθ| der Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ mit seinem Grenzwert vθf entspricht der Normal-Drehung und der Rückwärts-Drehung des Motors 1. Der Lenkrad-Winkelbeschleunigungsgrenzwert vθf bedeutet einen kritischen Wert, oberhalb dem eine erhöhte Neigung besteht, dass das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment einen gewünschten Wert wegen einer zu geringen Lenkungsunterstützung überschreitet.
Im Schritt 404 wird die Verstärkungssteuerung eingeschaltet (EIN). Eine von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegebene Verstärkungsspannung Vd wird auf eine gewünschte verstärkte Spannung Vdt angehoben oder verstärkt, d. h., Vd = Vdt.
Im Schritt 405 wird die Verstärkungssteuerung ausgeschaltet (AUS) oder bleibt ausgeschaltet. Die Energiequellenspannung Ve wird von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegeben wie sie ist, d. h. Vd = Ve.
Die Funktion und die Effekte, die durch den in 11 gezeigten Regelungsfluss erzielt werden, der durch die in der Servolenkungsvorrichtung der dritten Ausführungsform enthaltenen Regelungseinheit 30 ausgeführt wird, werden nachfolgend erläutert. Im arithmetischen Berechnungsabschnitt 31 für das Lenkunterstützungsmoment wird ein gewünschtes Lenkunterstützungsmoment grundsätzlich auf der Basis von Sensorsignalen (Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und Lenkmoment TS) vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und Drehmomentsensor b4 berechnet. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Eingangs-Informationsdaten-Signalwert bezüglich der Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ groß ist, wird eine Abweichung beim berechneten, gewünschten Lenkunterstützungsmoment groß. Dies ist so, weil das Lenkmoment Ts im Wesentlichen proportional zur zweiten Ableitung d²θ/dt² des Lenkradwinkels θ, d. h. der Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ ist. Das große gewünschte Lenkungsunterstützungsmoment bedeutet, dass die Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) ebenfalls groß wird. Wie bereits bezüglich des Systems der ersten Ausführungsform erläutert, besteht im Falle der großen Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) eine erhöhte Neigung, dass die Erzeugung des Arbeitsmediumdrucks (hydraulischen Drucks) verzögert wird. Das heißt, dass eine erhöhte Neigung einer Ansprechverzögerung der Regelung des Arbeitsmediumsdrucks, mit anderen Worten, ein verschlechtertes Ansprechverhalten der Lenkunterstützungs-Regelung besteht.
Um dies zu vermeiden, kann das System der dritten Ausführungsform durch Versorgen der Verstärkungsschaltung 50 mit Energie in einem bestimmten Zustand, bei dem der Absolutwert |vθ| der Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ groß (d. h. |vθ| ≥ vθf) ist, die gleiche Funktion und die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform bereitstellen.
Vierte Ausführungsform
Es wird nun auf 12 Bezug genommen, in der der detaillierte Aufbau des Regelungssystems der Servolenkungsvorrichtung der vierten Ausführungsform dargestellt ist. Wie aus dem Vergleich der in den 2 und 12 gezeigten Blockschaltbilder ersichtlich, ist der Aufbau des Regelungssystems der Servolenkungsvorrichtung der vierten Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Daher werden die gleichen Bezugszeichen, die verwendet wurden, um die Elemente in der Servolenkungsvorrichtung der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform zu kennzeichnen, zu Vergleichszwecken der zwei verschiedenen Ausführungsformen als entsprechende Bezugszeichen bei der in 12 gezeigten vierten Ausführungsform angewendet. Eine Schaltung, die durch das Bezugszeichen 334 gekennzeichnet ist, wird nachfolgend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben, während die detaillierte Beschreibung der anderen Bezugszeichen entfällt, weil die obige Beschreibung darüber selbsterklärend zu sein scheint. Beim System der ersten Ausführungsform wird die Verstärkungsschaltung 50 unter Verwendung der Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) als Parameter (siehe den in 2 gezeigten Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331) gesteuert. Im Gegensatz dazu wird beim System der vierten Ausführungsform die Verstärkungsschaltung 50 unter Verwendung einer Änderungsrate ΔDuty eines Arbeitszykluswertes Duty eines auf den Motor 1 aufgebrachten pulsweitenmodulierten (PWM) Signals (eines PWM-Arbeitszyklussignals) bezüglich der Zeit (nachfolgend bezeichnet als „PWM-Arbeitszyklus-Änderungsrate ΔDuty”) als Parameter (siehe eine PWM-Arbeitszyklus-Signaländerungsraten-Berechnungsschaltung oder einen in 12 gezeigten PWM-Arbeitszyklus-Änderungsraten-Berechnungsabschnitt 334) gesteuert. Der Arbeitszykluswert Duty des PWM-Signals entspricht einem Motor-Befehlsstromwert Imo (d. h. dem gewünschten Motor-Antriebstromwert oder dem Motor-Regelungsbefehlsignalwert).
Wie aus dem Blockschaltbild von 12 ersichtlich, das hauptsächlich den im Regelungssystem der Servolenkungsvorrichtung der vierten Ausführungsform enthaltenen Aufbau der Regelungseinheit 30 zeigt, wird im Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 der Motor-Befehlsstromwert Imo zuerst auf der Basis des vom arithmetischen Berechnungsabschnitt des Lenkungsunterstützungsmoments 31 berechneten gewünschten Lenkunterstützungsmoments berechnet oder errechnet. Danach gibt der Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 das PWM-Signal des Arbeitszykluswertes Duty, das auf der Basis einer Abweichung zwischen dem berechneten Motor-Befehlsstromwert Imo und dem vom Motorstromsensor 8 erfassten aktuellen Motor-Stromwert Im ermittelt wird, an die Umschalt-Schaltung der Motor-Antriebschaltung 51 aus. Der PWM-Änderungsraten-Berechnungsabschnitt 334 empfängt die Eingangsinformation über den Arbeitszykluswert Duty des PWM-Signals vom Motorantriebs-Regelungsabschnitt 32 und berechnet arithmetisch oder schätzt die PWM-Arbeitszyklus-Änderungsrate ΔDuty auf der Basis des empfangenen Arbeitszykluswertes Duty des PWM-Signals. Es ist ebenfalls ein Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 vorgesehen, der den Antrieb (das Umschalten zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen) der Verstärkungsschaltung 50 auf der Basis der PWM-Arbeitszyklus-Änderungsrate ΔDuty steuert, die von der PWM-Arbeitszyklus-Änderungsraten-Berechnungsabschnitt 334 berechnet wurde.
Es wird nun auf 13 Bezug genommen, in der die Unterroutine dargestellt ist, die im PWM-Arbeitszyklus-Änderungsraten-Berechnungsabschnitt 334 und Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 der in der Servolenkungsvorrichtung der vierten Ausführungsform enthaltenen Regelungseinheit 30 ausgeführt wird.
Im Schritt 501 wird der Arbeitszykluswert Duty des PWM-Signals abgefragt. Konkret wird der Arbeitszykluswert Duty des PWM-Signals auf der Basis des letzten aktuellen Informationsdatensignals vom Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 ermittelt.
Im Schritt 502 wird die PWM-Änderungsrate ΔDuty auf der Basis des Arbeitszykluswertes Duty arithmetisch berechnet. Konkret wird die PWM-Änderungsrate ΔDuty als Änderungsrate des neueren Arbeitszykluswertes Duty_(neu) vom vorherigen Arbeitszykluswert Duty_(alt) bezüglich einer Zeiteinheit t berechnet. Der neuere Arbeitszykluswert Duty_(neu) wird beim aktuellen Ausführungszyklus errechnet, während der vorherige Arbeitszykluswert Duty_(alt) einen Zyklus zuvor errechnet wird. Das heißt, dass die PWM-Arbeitszyklus-Änderungsrate ΔDuty durch die Ableitung dDuty/dt dargestellt wird, die die zeitliche Änderungsrate des Arbeitszykluswertes Duty ist.
Um zu ermitteln, ob die Verstärkungssteuerung eingeschaltet (aktiviert) oder ausgeschaltet (inaktiviert) ist, wird im Schritt 503 eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die durch die Schritte 501–502 berechnete PWM-Arbeitszyklus-Änderungsrate ΔDuty größer oder gleich einem PWM-Arbeitszyklus-Änderungsratengrenzwert Pd ist. Wenn die Antwort auf den Schritt 503 positiv (JA) ist, d. h., falls ΔDuty ≥ Pd ist, fährt die Routine vom Schritt 503 mit dem Schritt 504 fort. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort auf den Schritt 503 negativ (NEIN) ist, d. h., falls ΔDuty < Pd ist, fährt die Routine vom Schritt 503 mit dem Schritt 505 fort.
Im Schritt 504 wird die Verstärkungssteuerung eingeschaltet (EIN). Eine von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegebene Verstärkungsspannung Vd wird bis zu einer gewünschten erhöhten Spannung Vdt angehoben oder verstärkt, d. h. Vd = Vdt.
Im Schritt 505 wird die Verstärkungssteuerung ausgeschaltet (AUS) oder bleibt ausgeschaltet. Die Energiequellenspannung Ve wird von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegeben wie sie ist, d. h. Vd = Ve.
Die Funktion und die Effekte, die durch den in 13 gezeigten Steuerungsablauf erzielt werden, der durch die in der Servolenkungsvorrichtung der vierten Ausführungsform enthaltenen Regelungseinheit 30 durchgeführt wird, werden nachfolgend beschrieben. Im arithmetischen Berechnungsabschnitt des Lenkungsunterstützungsmoments 31 wird ein gewünschtes Lenkungsunterstützungsmoment im Wesentlichen auf der Basis der Sensorsignale (Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und Lenkmoment Ts) vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und dem Drehmomentsensor b4 berechnet. Danach wird im Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 der Motor-Befehlsstromwert Imo auf der Basis des gewünschten Lenkungsunterstützungsmoments berechnet, das durch den arithmetischen Berechnungsabschnitt des Lenkungsunterstützungsmoments 31 berechnet wurde. Danach gibt der Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 das PWM-Signal des Arbeitszykluswertes Duty, das auf der Basis einer Abweichung zwischen dem berechneten Motor-Befehlsstromwert Imo und dem aktuellen Motor-Stromwert Im ermittelt wurde, an die Umschalt-Schaltung der Motorantriebsschaltung 51 aus. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Eingangs-Informationsdatensignal bezüglich der PWM-Arbeitszyklus-Änderungsrate ΔDuty groß ist, wird die Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) groß, da der Arbeitszykluswert Duty des PWM-Signals sich auf eine Änderung beim Lenkmoment Ts reagierend verändert. Wie bereits bezüglich des Systems der ersten Ausführungsform erläutert, besteht daher im Falle der großen Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) eine erhöhte Neigung, dass die Erzeugung des Arbeitsmediumsdrucks (Hydraulikdrucks) verzögert wird. Das heißt, es besteht eine erhöhte Neigung zu einer Ansprechverzögerung der Regelung des Arbeitsmediumsdrucks, mit anderen Worten einer verschlechterten Ansprechempfindlichkeit der Lenkungsunterstützungs-Regelung.
Um dies zu vermeiden, kann das System der vierten Ausführungsform durch Versorgen der Verstärkungsschaltung 50 mit Energie unter einer bestimmten Bedingung, bei der die PWM-Arbeitszyklus-Änderungsrate ΔDuty groß ist (d. h. ΔDuty ≥ Pd), die gleiche Funktion und die Effekte wie die erste Ausführungsform bereitstellen. Darüber hinaus ist das PWM-Signal des berechneten Arbeitszykluswertes Duty ein elektrisches Befehlssignal, und es ist daher möglich, einen Quellenspannungs-Verstärkungszeitpunkt ohne irgendwelche zusätzlichen Sensoren zu ermitteln.
Fünfte Ausführungsform
Es wird nun auf 14 Bezug genommen, in der der detaillierte Aufbau des Regelungssystems der Servolenkungsvorrichtung der fünften Ausführungsform dargestellt ist. Wie aus dem Vergleich der in den 2 und 14 gezeigten Blockschaltbildern ersichtlich, ist der Aufbau des Regelungssystems der Servolenkungsvorrichtung der fünften Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Daher werden die gleichen Bezugszeichen, die verwendet wurden, um die Elemente im Regelungssystem der Servolenkungsvorrichtung der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform zu kennzeichnen, zu Vergleichszwecken der zwei unterschiedlichen Ausführungsformen als entsprechende Bezugszeichen der in 14 gezeigten fünften Ausführungsform verwendet. Eine mit dem Bezugszeichen 335 gekennzeichnete Schaltung wird nachfolgend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben, während eine detaillierte Beschreibung der anderen Bezugszeichen entfällt, weil die obige Beschreibung davon selbsterklärend zu sein scheint. Beim System der ersten Ausführungsform wird die Verstärkungsschaltung 50 unter Verwendung der Motor-Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) als Parameter (siehe den in 2 gezeigten Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331) gesteuert. Im Gegensatz dazu wird beim System der fünften Ausführungsform die Verstärkungsschaltung 50 unter Verwendung einer Abweichung ΔIm zwischen dem Motor-Befehlsstromwert Imo, der vom Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 berechnet wird, und dem aktuellen Motor-Stromwert Im, der vom Motorstrom-Sensor 8 erfasst wird, als Parameter (siehe eine elektrische Stromwertabweichungs-Berechnungsschaltung oder einen in 14 gezeigten elektrischen Stromwertabweichungs-Berechnungsabschnitt 335) gesteuert.
Wie aus dem Blockschaltbild von 14 ersichtlich, das hauptsächlich den Aufbau der im Regelungssystem der Servolenkungsvorrichtung der fünften Ausführungsform enthaltenen Regelungseinheit 30 zeigt, wird der Motor-Befehlsstromwert Imo im Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 zuerst auf der Basis des durch den arithmetischen Berechnungsabschnitt des Lenkungsunterstützungsmoments 31 berechneten gewünschten Lenkungsunterstützungsmoments berechnet oder errechnet. Danach gibt der Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 das PWM-Signal des Arbeitszykluswertes Duty, das auf der Basis einer Abweichung ΔIm zwischen dem berechneten Motor-Befehlsstromwert Imo und dem aktuellen Motortromwert Im bestimmt wird, an die Umschalt-Schaltung der Motorantriebsschaltung 51 aus. Der Stromwertabweichung-Berechnungsabschnitt 335 empfängt die Eingangsinformation über den Motor-Befehlssstromwert Imo entsprechend dem Arbeitszykluswert Duty des PWM-Signals, das an der Motorantriebsschaltung 51 angelegt ist, und dem aktuellen, vom Motorstromsensor 8 erfassten Stromwert Im, und berechnet arithmetisch die Abweichung ΔIm (= Imo – Im) zwischen dem berechneten Motor-Befehlsstromwert Imo und dem aktuellen Motorstromwert Im. Es ist ebenfalls der Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 vorgesehen, der den Antrieb (das Umschalten zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen) der Verstärkungsschaltung 50 auf der Basis der vom Stromwertabweichung-Berechnungsabschnitt 335 berechneten Abweichung ΔIm steuert. Beim Regelungssystem der in 14 gezeigten fünften Ausführungsform wird die Stromwertabweichung ΔIm im Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 und dem Motorstromabweichungs-Berechnungsabschnitt 335 individuell berechnet. Entsprechend kann die im Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 berechnete Abweichung ΔIm abgeleitet werden.
Es wird nun auf 15 Bezug genommen, in der die im Stromwertabweichungs-Berechnungsabschnitt 335 und dem Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 der Regelungseinheit 30 ausgeführte Unterroutine gezeigt ist, die in der Servolenkungsvorrichtung der fünften Ausführungsform enthalten ist.
Im Schritt 601 wird der Motor-Befehlsstromwert Imo vom Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 abgefragt.
Im Schritt 602 wird der aktuelle Stromwert Im abgefragt, der vom Motorstromssensor 8 erfasst wurde.
Am Schritt 603 wird die Abweichung ΔIm zwischen dem Motor-Befehlssstromwert Imo und dem aktuellen Stromwert Im aus der Gleichung ΔIm = Imo – Im berechnet.
Um zu ermitteln, ob die Verstärkungssteuerung eingeschaltet (aktiviert) oder ausgeschaltet (inaktiviert) ist, erfolgt im Schritt 604 eine Überprüfung, um zu ermitteln, ob die durch die Schritte 601–603 berechnete Abweichung ΔIm größer oder gleich einem Stromwertabweichungs-Grenzwert Imf ist. Wenn die Antwort auf den Schritt 604 positiv (JA) ist, d. h. im Falle von ΔIm ≥ Imf, fährt die Routine vom Schritt 604 mit dem Schritt 605 fort. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort auf den Schritt 604 negativ (NEIN) ist, d. h. im Falle von ΔIm < Imf, fährt die Routine vom Schritt 604 mit dem Schritt 606 vor.
Im Schritt 605 wird die Verstärkungssteuerung eingeschaltet (EIN). Eine von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegebene Verstärkungsspannung Vd wird bis zu einer gewünschten Verstärkungsspannung Vdt angehoben oder verstärkt, d. h., Vd = Vdt.
Im Schritt 606 wird die Verstärkungssteuerung ausgeschaltet (AUS) oder bleibt ausgeschaltet. Die Energiequellenspannung Ve wird von der Verstärkungsschaltung 50 so ausgegeben, wie sie ist, d. h. Vd = Ve.
Die Funktion und die Effekte die durch den in 15 dargestellten Regelungsablauf erzielt werden, der durch die Regelungseinheit 30 ausgeführt wird, die in der Servolenkungsvorrichtung der fünften Ausführungsform enthalten ist, werden nachfolgend beschrieben. Im arithmetischen Berechnungsabschnitt des Lenkungsunterstützungsmoments 31 wird ein gewünschtes Lenkungsunterstützungsmoment grundsätzlich auf der Basis von Sensorsignalen (Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und Lenkmoment Ts) vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und dem Drehmomentsensor b4 berechnet. Danach wird im Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 der Motor-Befehlsstromwert Imo auf der Basis des gewünschten Lenkungsunterstützungsmoments berechnet, das vom arithmetischen Berechnungsabschnitt des Lenkungsunterstützungsmoments 31 berechnet wurde. Danach gibt der Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32 den Motor-Befehlsstromwert Imo aus, der auf der Basis des gewünschten Lenkungsunterstützungsmoments bestimmt wurde. Wenn eine Änderung beim Lenkmoment Ts groß ist, wird ein Motor-Befehlsstromwert Imo ausgegeben, der höher als der aktuelle Stromwert Im ist, und daher wird die Abweichung ΔIm zwischen dem Motor-Befehlsstromwert Imo und dem aktuellen Stromwert Im groß. Zu diesem Zeitpunkt wird dem Motor 1 von der Motor-Antriebschaltung 51 der Antriebstrom mit einem hohen Stromwert derart zugeführt, dass die große Abweichung ΔIm berücksichtigt wird. Als Folge davon scheint die Motor-Winkelgeschwindigkeit dωm/dt (= αm) groß zu werden. Wie bereits in Bezug auf das System der ersten Ausführungsform erläutert, besteht daher im Falle der großen Winkelbeschleunigung dωm/dt (= αm) eine erhöhte Neigung, dass die Erzeugung des Arbeitsmediumsdrucks (Hydraulikdrucks) verzögert wird. Das heißt, dass eine erhöhte Neigung für eine Ansprechverzögerung der Regelung des Arbeitsmediumsdrucks, mit anderen Worten eine verschlechterte Ansprechempfindlichkeit der Lenkungsunterstützungs-Regelung besteht.
Um dies zu vermeiden, kann das System der fünften Ausführungsform durch Versorgen der Verstärkungsschaltung 50 mit Energie unter einer bestimmten Bedingung, bei der die Stromwertabweichung ΔIm groß (d. h. ΔIm ≥ Imf) ist, die gleiche Funktion und die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform bereitstellen.
Sechste Ausführungsform
Es wird nun auf 16 Bezug genommen, in der die bezüglich der Unterroutine von 4 etwas modifizierte Unterroutine dargestellt ist, die im Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331 und dem Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 der Regelungseinheit 30 ausgeführt wird, die in der Servolenkungsvorrichtung der sechsten Ausführungsform enthalten sind. Wie aus dem Vergleich der in den 4 und 16 gezeigten Unterroutinen ersichtlich, ist der Aufbau des Regelungssystems der Servolenkungsvorrichtung der sechsten Ausführungsform grundsätzlich ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Beim System der ersten Ausführungsform wird die Verstärkungssteuerung unter einer bestimmten Bedingung eingeschaltet (EIN), bei der der Absolutwert |αm| der Motor-Winkelbeschleunigung αm (= dωm/dt) größer oder gleich einem vorgegebenen Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmf ist. Das heißt, dass die Motor-Winkelbeschleunigung αm mit dem einzigen Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmf verglichen wird, der festgelegt ist. Im Gegensatz dazu verwendet das System der sechsten Ausführungsform einen variablen Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmfn, der abhängig von der Energiequellenspannung Ve (siehe das in 17 dargestellte vorprogrammierte Kennfeld der Energiequellenspannung Ve im Vergleich zum Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmfn) variabel ist. Beim variablen Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmfn ist n eine positive ganze Zahl. Das heißt, dass abhängig vom Spannungsniveau der Energiequellenspannung Ve eine Mehrzahl von Grenzwerten αmf 1, αmf2, αmf3, ..., αmfn festgelegt sind. Der Aufbau der Regelungseinheit 30, die im Regelungssystem der Servolenkungsvorrichtung der sechsten Ausführungsform von 16 enthalten ist, ist grundsätzlich ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Das System der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform dadurch, dass (i) eine Signalleitung, durch die Informationsdaten über das Spannungsniveau der Energiequellenspannung Ve abgefragt werden können, am Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 angeschlossen ist und zusätzlich (ii) das in 17 gezeigte vorprogrammierte Kennfeld der Energiequellenspannung Ve im Vergleich zum Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmfn im Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 eingebaut ist.
In der modifizierten Unterroutine von 16 (der sechsten Ausführungsform) die ähnlich 4 (der ersten Ausführungsform) ist, sind nur zwei Schritte 202a und 202b hinzugefügt. Daher werden die gleichen Schrittnummerierungen, die verwendet wurden, um die Schritte in der in 4 gezeigten Unterroutine zu kennzeichnen, zu Vergleichszwecken der zwei unterschiedlichen Interrupt-Unterroutinen als entsprechende Schrittnummerierungen verwendet, die in der in 16 gezeigten modifizierten Unterroutine verwendet werden. Die Schritte 202a und 202b werden nachfolgend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben, während die Schritte 201 bis 205 kurz beschrieben werden.
Im Schritt 201 wird der Motor-Drehwinkel θm abgefragt.
Im Schritt 202 wird die Motor-Winkelbeschleunigung αm als zweite Ableitung d²θ/dt² des Motor-Drehwinkels θm arithmetisch berechnet.
Im Schritt 202a wird die Energiequellenspannung Ve abgefragt.
Im Schritt 202b wird der Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmf auf der Basis des Spannungsniveaus der durch den Schritt 202a aus dem in 17 dargestellten vorprogrammierten Kennfeld der Energiequellenspannung Ve im Vergleich zum Motor- Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmfn abgefragten Energiequellenspannung Ve errechnet oder abgefragt.
Um zu ermitteln, ob die Verstärkungssteuerung eingeschaltet (aktiviert) oder ausgeschaltet (inaktiviert) ist, erfolgt im Schritt 203 eine Überprüfung, um zu ermitteln, ob der Absolutwert |αm| der durch die Schritte 201–202 berechneten Motor-Winkelbeschleunigung αm größer oder gleich dem aus dem Kennfeld abgerufenen Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmf ist. Wenn die Antwort auf den Schritt 203 positiv (JA) ist, das heißt, falls |αm| ≥ αmf ist, fährt die Routine vom Schritt 203 mit dem Schritt 204 fort. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort auf den Schritt 203 negativ (NEIN) ist, d. h. falls |αm| < αmf ist, fährt die Routine vom Schritt 203 mit dem Schritt 205 fort. Der Vergleich des Absolutwerts |αm| der Motor-Winkelbeschleunigung αm mit ihrem Grenzwert αmf entspricht der Normal-Drehung und Rückwärts-Drehung des Motors 1. Der Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmf stellt einen kritischen Wert dar, oberhalb dem eine erhöhte Neigung besteht, dass das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment wegen einer zu geringen Lenkungsunterstützung einen gewünschten Wert überschreitet.
Im Schritt 204 wird die Verstärkungssteuerung eingeschaltet (EIN). Eine von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegebene Verstärkungsspannung Vd wird auf eine gewünschte verstärkte Spannung Vdt angehoben oder verstärkt, d. h. Vd = Vdt.
Im Schritt 205 wird die Verstärkungssteuerung ausgeschaltet (AUS) oder bleibt ausgeschaltet. Die Energiequellenspannung Ve wird von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegeben, wie sie ist, d. h. Vd = Ve.
Die grundsätzliche Funktion und die Effekte des Systems der sechsten Ausführungsform sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform. Folglich werden nachfolgend nur die unterschiedliche Funktion und die Effekte des Systems der sechsten Ausführungsform beschrieben.
Wie aus dem in 17 dargestellten Ve-αmfn-Kennfeld ersichtlich, wird das Spannungsniveau der Energiequellenspannung Ve hier in fünf Spannungen V_E1, V_E2, V_E3, V_E4 und V_E5 eingestuft, deren Spannungsniveau durch die Ungleichung V_E1 < V_E2 < V_E3 < V_E4 < V_E5 definiert wird. Die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwerte αmf1, αmf2, αmf3, αmf4 und αmf5 entsprechen den jeweiligen Spannungsniveaus V_E1, V_E2, V_E3, V_E4 und V_E5. Wenn die Energiequellenspannung Ve niedrig ist, muss die Verstärkungssteuerung so schnell wie möglich aktiviert werden, um dadurch eine gewünschte Motordrehzahl und ein gewünschtes Motordrehmoment sicherzustellen. Wenn im Gegensatz dazu die Energiequellenspannung Ve hoch ist, besteht abhängig von dem Fall eine geringere Notwendigkeit einer Verstärkungssteuerung. Das heißt, dass es durch Spezifizieren eines solchen Stadiums, bei dem eine Verstärkungssteuerung wirklich oder tatsächlich erforderlich ist, während das Spannungsniveau der Energiequellenspannung Ve völlig berücksichtigt wird, möglich ist, die Ausführungsfrequenz der Verstärkungssteuerung effektiv zu reduzieren, um dadurch die Lebensdauer der Verstärkungsschaltung 50 zu erhöhen.
Siebte Ausführungsform
Es wird nun auf die 18–19 Bezug genommen, in denen der Systemaufbau der Servolenkungsvorrichtung der siebten Ausführungsform dargestellt ist. Wie aus einem Vergleich der in den 1 und 18 gezeigten Systemschaubilder ersichtlich und ebenso aus dem Vergleich der Systemschaubilder der 2 und 19 ersichtlich, ist der grundsätzliche Systemaufbau der siebten Ausführungsform ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Daher werden dieselben Bezugszeichen, die verwendet wurden, um die Elemente bei der in den 1–2 gezeigten ersten Ausführungsform der Servolenkungsvorrichtung zu kennzeichnen, zu Vergleichszwecken der zwei verschiedenen Ausführungsformen als entsprechende Bezugszeichen der in den 18–19 gezeigten siebten Ausführungsform verwendet. Eine Schaltung, die durch das Bezugszeichen 31' gekennzeichnet ist, wird nachfolgend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben, während eine detaillierte Beschreibung der anderen Bezugszeichen entfällt, weil obige Beschreibung darüber selbsterklärend zu sein scheint.
Wie aus dem Systemschaubild der Servolenkungsvorrichtung der siebten Ausführungsform von 18 ersichtlich, ist der Lenkrad-Winkelsensor b6 an der Lenkspindel b1 befestigt, um den Lenkradwinkel θ (die Winkelverstellung des Lenkrads a1, gemessen aus der Geradeaus-Position) zu erfassen. Ein Richtungssteuerungs-Drehventil (schlicht ein Drehventil) b4', wie z. B. ein 4-Wege-Drehventil mit drei Positionen, ist auf der Zahnstangenwelle b3 montiert, um die Zuführung des durch eine Einrichtungspumpe 2' erzeugten Arbeitsmediumdrucks von einer der ersten und zweiten Zylinderkammern 21 und 22 zur anderen umzuschalten. Konkret ist das Drehventil b4' aus einem Ventilkörper und einem Rotor aufgebaut, der in den Ventilkörper eng eingepasst ist, sodass die Durchgänge im Rotor die Anschlüsse im Ventilkörper verbinden oder absperren, um vier Durchflusswege bereitzustellen. Obwohl es in 18 nicht klar dargestellt ist, weist das Drehventil b4 vier Anschlüsse auf, nämlich den Pumpenanschluss, die zwei Auslass- Anschlüsse, und den Behälter-Anschluss (Abfluss-Anschluss). Der Pumpenanschluss des Drehventils b4 ist über eine Flüssigkeitsleitung 2α mit einem Ausstoß-Anschluss 2a' einer Einrichtungspumpe 2' verbunden, die nur eine Richtung zum Ausstoß des Arbeitsmediums zulässt. Der erste Auslass-Anschluss des Drehventils b4' ist über eine Flüssigkeitsleitung 10' mit der ersten Zylinderkammer 21 verbunden, während der zweite Auslass-Anschluss des Drehventils b4' über eine Flüssigkeitsleitung 11' mit der zweiten Zylinderkammer 22 verbunden ist. Der Behälter-Anschluss (der Abfluss-Anschluss) des Drehventils b4' ist mit dem Vorratsbehälter 5 verbunden. Die Sensorsignale von den zuvor beschriebenen Motor-/Fahrzeugsensoren b6, 6, 7 und 8 werden an den Eingabe-Schnittstellen-Schaltkreis der Regelungseinheit 30 angelegt, um den Antrieb (das Umschalten zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen) der Verstärkungsschaltung 50 zu steuern und den Antrieb des Motors 1 zu regeln.
Wie aus dem Blockschaltbild von 19 ersichtlich, das hauptsächlich den Aufbau der Regelungseinheit 30 zeigt, die im Regelungssystem der Servolenkungsvorrichtung der siebten Ausführungsform enthalten ist, umfasst der Prozessor der Regelungseinheit 30 einen arithmetischen Berechnungsabschnitt für einen Hydraulikdruck (eine Hydraulikdruck-Berechnungsschaltung oder eine Hydraulikdruck-Berechnungseinrichtung) 31', der einen gewünschten Hydraulikdruck auf der Basis von Sensorsignalen (der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und des Lenkradwinkels θ) vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und Lenkrad-Winkelsensor b6 berechnet, der durch eine Einrichtungspumpe 2', erzeugt oder bereitgestellt wird. Der Prozessor der Regelungseinheit 30 umfasst auch den Motorantrieb-Regelungsabschnitt 32, der durch die Servo-Regelung ein Regelungsbefehlssignal auf der Basis sowohl des vom Motorstromsensor 8 erfassten aktuellen Motor-Antriebstromwerts Im, als auch des vom arithmetischen Berechnungsabschnitt des Hydraulikdrucks 31' berechneten gewünschten Hydraulikdrucks an die Motorantriebschaltung 51 derart ausgibt, dass der berechnete gewünschte Hydraulikdruck erzielt wird und somit den aktuellen Hydraulikdruck von der Pumpe 2' näher an den gewünschten Hydraulikdruck zu bringen. Der Prozessor der Regelungseinheit 30 umfasst auch einen Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331, der die Motor-Winkelbeschleunigung αm auf der Basis des vom Motor-Drehwinkelsensor 6 erfassten Motor-Drehwinkels θm erfasst oder ermittelt oder abschätzt. Es ist auch ein Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 vorgesehen, der den Antrieb (das Umschalten zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen) der Verstärkungsschaltung 50 auf der Basis der vom Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331 erfassten Motor-Winkelbeschleunigung αm steuert. Im arithmetischen Berechnungsabschnitt des Hydraulikdrucks 31' wird der gewünschte Hydraulikdruck, entsprechend dem maximalen Arbeitsdruck, der im Wesentlichen der vom Fahrer benötigten Lenkungsunterstützung entspricht, auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und des Lenkradwinkels θ berechnet. Konkret wird der gewünschte Hydraulikdruck auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und einer Änderung des Lenkradwinkels θ berechnet. Noch konkreter wird der gewünschte Hydraulikdruck bei einem Zustand, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP niedrig ist, und die Änderung des Lenkradwinkels θ groß ist, auf einen hohen Druckwert festgelegt. Bei einem Zustand, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP niedrig ist und die Änderung des Lenkradwinkels θ klein ist, wird der gewünschte Hydraulikdruck auf einen niedrigen Druckwert festgelegt. Bei einem Zustand, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP hoch ist, wird der gewünschte Hydraulikdruck im Vergleich zum Fahrzeug- Fahrtzustand bei niedrigen Geschwindigkeiten auf einen relativ niedrigen Druckwert festgelegt. Wie oben dargelegt, ist die Servolenkungsvorrichtung der siebten Ausführungsform auf ähnliche Weise wie die erste Ausführungsform auch so aufgebaut, dass das Lenkrad a1 und der Motor 1 miteinander über das Arbeitsmedium verbunden sind. Mit anderen Worten sind das Lenkrad a1 und der Motor 1 über ein integrierendes Glied (den hydraulischen Antriebzylinder 20) miteinander verbunden. Der hydraulische Antriebzylinder 20 dient als integrierendes Glied, da eine Volumenänderung von jeder der ersten und zweiten Zylinderkammern 21–22 des Antriebszylinders 20 durch eine Bewegung des Arbeitsmediums erreicht wird, die durch die Drehung des Motors 1 erzeugt wird. Daher kann eine gewünschte Lenkungsunterstützungs-Charakteristik nicht bereitgestellt werden, ohne dass sich der Motor 1 schneller als die Drehung des Lenkrads a1 dreht.
Bei einem Zustand, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP niedrig und die Änderung des Lenkradwinkels θ im Allgemeinen groß ist, z. B. beim Parken oder Abbiegen, ist ein benötigter Hydraulikdruck hoch und ein schneller Anstieg der Motordrehzahl erforderlich. In einem solchen Fall tritt wegen dem raschen Anstieg der Motorgeschwindigkeit ein ungenügender Motor-Antriebstrom auf. Dies führt zu einem zu geringen Motordrehmoment Tm und daher findet ein Abfall der Motordrehzahl statt. Dies führt zu einem zu geringen durch die Pumpe erzeugten Hydraulikdruck. Folglich wird die Lenkungsunterstützungskraft unzureichend.
Wenn voraussichtlich eine zu geringe Lenkungsunterstützungskraft auftreten wird, wird die Energiequellenspannung Ve durch die Verstärkungssteuerung, um dies zu vermeiden, auf den gewünschten Wert Vdt verstärkt und als Folge davon wird die am Motor 1 anliegende Spannung entsprechend derart vergrößert, dass eine zu geringe Motordrehzahl (eine zu geringe Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm) kompensiert wird. Im Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der siebten Ausführungsform wird als Maßnahme für den Fall, dass voraussichtlich eine zu geringe Lenkungsunterstützungskraft auftritt, ein Vergleichsergebnis (|αm| ≥ αmf oder |αm| < αmf) der letzten aktuellen Informationsdaten über die Motor-Winkelbeschleunigung αm und ihren Grenzwert αmf verwendet, und der Prozessor der Regelungseinheit 30 ermittelt, dass voraussichtlich eine zu geringe Lenkungsunterstützungskraft auftreten wird, wenn der Absolutwert |αm| der Motor-Winkelbeschleunigung αm größer oder gleich dem Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert αmf ist. Gemäß dem Servolenkungs-Regelungssystem für die Servolenkungsvorrichtung der siebten Ausführungsform wird die Verstärkungssteuerungsfunktion eingeschaltet (aktiviert) und die Verstärkungsschaltung 50 wird sofort mit Energie versorgt (EIN), wenn der Absolutwert |αm| der Motor-Winkelbeschleunigung αm seinen Grenzwert αmf überschreitet, und daher ist es möglich, die Motordrehzahl (die Motor-Winkelgeschwindigkeit ωm) rechtzeitig auf einen höheren Wert anzuheben. Als Folge davon wird das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment kleiner und es ist möglich, eine Ansprechverzögerung der Arbeitsmediumsdruck-Regelung, mit anderen Worten eine verschlechterte Ansprechempfindlichkeit der Lenkungsunterstützungs-Regelung, zu vermeiden. Bei der in den 18–19 gezeigten siebten Ausführungsform wird die vom Motor-Winkelbeschleunigungssensor 331 erfasste Motor-Winkelbeschleunigung αm als Parameter verwendet, um einen Quellenspannungs-Verstärkungs-Zeitpunkt zu bestimmen. Entsprechend kann das System der siebten Ausführungsform die Lenkmoment-Änderungsrate ΔTs, die vom Lenkmoment-Änderungraten-Berechnungsabschnitt 332 geschätzt wurde, die Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ, die vom arithmetischen Berechnungsabschnitt der Lenkrad-Winkelbeschleunigung 333 berechnet wurde, die PWM-Arbeitszyklus-Änderungrate ΔDuty, die vom PWM-Arbeitszyklus-Änderungsraten-Berechnungsabschnitt 334 berechnet wurde, oder die Stromwertabweichung ΔIm (Imo – Im) verwenden, die vom Stromwertabweichungs-Berechnungsabschnitt 335 berechnet wurde.
Es ist vorteilhafter, dass jedes der Systeme der gezeigten Ausführungsformen aufgebaut ist, um ferner einen von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Verstärkungssteuerungs-Verhinderungsabschnitt (eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Verstärkungssteuerungs-Verhinderungsschaltung oder eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Verstärkungssteuerungs-Verhinderungseinrichtung) zu umfassen, der bei einer bestimmten Bedingung (VSP ≥ VSPf), bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP größer oder gleich einem vorgegebenen Geschwindigkeitswert VSPf ist, über dem ein großer Betrag an Lenkungsunterstützungsmoment (Lenkungsunterstützungskraft) nicht benötigt wird, die Verstärkungssteuerung verhindert. Grundsätzlich besteht beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit, z. B. beim Fahren auf einer Autobahn, infolge einer raschen Lenkungsunterstützung die Möglichkeit eines Abfalls beim dynamischen Fahrzeugverhalten (der Fahrzeugstabilität). Im Gegensatz dazu ist beim Fahren des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit, z. B. beim Abbiegen oder Parken, eine vergleichsweise große Lenkungsunterstützungskraft erforderlich, um ein gutes Handling bereitzustellen. Daher ist es bei der spezifischen Bedingung, die durch VSP ≥ VSPf definiert ist, z. B. beim Fahren auf einer Autobahn mit hoher Geschwindigkeit möglich, die Fahrzeugstabilität durch Verhinderung der Verstärkungsfunktion zu erhöhen. Dadurch dass die Verstärkungsfunktion nur während dem Fahren mit niedriger Geschwindigkeit ausgeführt wird, ist es auf diese Weise möglich, unnötige Verstärkungsvorgänge zu unterdrücken.
In jeder der gezeigten Ausführungsformen wird die von der Verstärkungsschaltung 50 ausgegebene Verstärkungsspannung Vd durch den Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34 von der Energiequellenspannung Ve auf die gewünschte Verstärkungsspannung Vdt angehoben, die ein festgelegter Spannungswert ist. Entsprechend kann die gewünschte Verstärkungsspannung Vdt auf der Basis des Fahrzeug-Fahrzustands, wie z. B. einer Lenkstellung des Lenkrads a1, der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, der Motor-Winkelbeschleunigung αm und/oder dem Arbeitszykluswert Duty des PWM-Signals auf schrittweise Art (in zwei oder mehr Stufen) oder stufenlos festgelegt werden. Das heißt, dass die gewünschte Verstärkungsspannung Vdt auf der Basis des Fahrzeug-Fahrtzustands, wie z. B. einer Lenkstellung des Lenkrads a1 (z. B. dem Lenkwinkel θ, der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit ω und/oder der Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ = dω/dt = d²θ/dt²), der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, der Motor-Winkelbeschleunigung αm und/oder dem Arbeitszykluswert Duty des PWM-Signals durch eine mehrstufige Steuerung oder mehrstufige Einstellung variabel ermittelt oder eingestellt werden kann. Somit ist es möglich, die gewünschte Verstärkungsspannung Vdt genauer festzulegen und dadurch ist es möglich, den Stromverbrauch von der Batterie 52 effektiv zu unterdrücken.
In den dargestellten Ausführungsformen wird als Parameter, der verwendet wird, um zu ermitteln, ob eine Verstärkungssteuerung ausgelöst werden sollte, mit anderen Worten als eine Maßnahme (oder ein Kriterium), für den Fall, dass voraussichtlich eine zu geringe Lenkungsunterstützungskraft auftreten wird, ein Wert von der Motor-Winkelbeschleunigung ωm, der Lenkmoment- Änderungrate ΔTs, der Lenkrad-Winkelbeschleunigung vθ, der PWM-Arbeitszyklus-Änderungrate ΔDuty und der Stromwertabweichung ΔIm zwischen dem berechneten Motor-Befehlsstromwert Imo und dem aktuellen Motorstromwert Im verwendet. Alternativ kann ein kombinierter Parameter dieser Parameter am, ΔTs, vθ, ΔDuty und ΔIm verwendet werden. Um unnötige Verstärkungsvorgänge noch präziser zu unterdrücken, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP ferner als kombinierter Parameter berücksichtigt werden. Wenn in einem solchen Fall der kombinierte Parameter seinen Grenzwert überschreitet, ist das System so konfiguriert, dass es die Verstärkungssteuerungsfunktion einschaltet (aktiviert).
Das grundlegende Konzept der Servolenkungsvorrichtungen der dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend im Gegensatz zur konventionellen Technologie zusammengefasst.

(1) Wegen der grundlegenden Motor-Charakteristik wird das Motordrehmoment Tm wegen dem Auftreten einer gegenelektromotorischen Kraft unzureichend, wenn sich die Motordrehzahl Nm erhöht.
(2) Wenn die Motordrehzahl Nm bei der konventionellen Vorrichtung größer oder gleich einem vorgegebenen Grenzwert wird, wurde das Motordrehmoment Tm durch Verstärkten oder Anheben der Energiequellenspannung (Batteriespannung) eingebracht.
(3) Im Falle einer mit einem hydraulischen Antriebszylinder ausgestatteten Servolenkungsvorrichtung, die eine Lenkungsunterstützungskraft über einen Arbeitsmediumdruck herstellt, der von einer motorgetriebenen Pumpe erzeugt wird, entsteht jedoch eine Ansprechverzögerung bei einem Arbeitsmedium-Druckanstieg, selbst wenn ein Verstärkungsvorgang, um das ungenügende Motordrehmoment zu kompensieren, zu einem Zeitpunkt ausgelöst wird, bei dem die Motordrehzahl größer als oder gleich dem vorgegebenen Grenzwert wird.
(4) Das heißt, dass der Antriebszylinder als integrierendes Glied dient, über das die Drehung des Lenkrades a1 und die Drehung des Motors 1 miteinander verbunden sind.
(5) Um die Motordrehzahl Nm und das Motordrehmoment Tm entsprechend einem gewünschten Arbeitsmedium-Druckwert zu erzeugen, der für den Antriebszylinder erforderlich ist, bedeutet dies, dass die Motordrehzahl Nm ohne Unterbrechung auf einen Geschwindigkeitswert derart angehoben werden muss, der höher als eine Änderung beim Lenkradwinkel θ ist, um die Ansprechverzögerung des integrierenden Glieds (d. h. des Antriebszylinders) zu kompensieren.
(6) Die Ansprechverzögerung des integrierenden Glieds tritt in einem besonderen Stadium bemerkenswert in Erscheinung, bei dem die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit ω hoch ist und die Abweichung zwischen dem aktuellen Arbeitsmediumdruck und dem gewünschten Mediumdruck groß ist.
(7) Aus den oben erläuterten Gründen kompensieren die verbesserten Systeme der gezeigten Ausführungsformen die Ansprechverzögerung des integrierenden Glieds (z. B. des Arbeitszylinders), indem der Verstärkungsvorgang rechtzeitig aktiviert wird, wenn vorausberechnet ist, dass die Abweichung zwischen einer aktuellen Lenkungsunterstützungskraft und einer gewünschten Lenkungsunterstützungskraft groß werden wird.

Wie aus den ersten bis siebten Ausführungsformen ersichtlich, bewirkt der Verstärkungsschaltungs-Steuerungsabschnitt 34, der im Servolenkungs-Regelungssystem enthalten ist, dass die Verstärkungsschaltung 50 eingeschaltet wird, wenn ermittelt wird, dass eine Möglichkeit einer Ansprechverzögerung des hydraulischen Drucks besteht, der dem Antriebszylinder von der Pumpe zugeführt wird.
Ein Parameter, der verwendet wird, um die Ansprechverzögerung des integrierenden Glieds (z. B. des Antriebszylinders) voraus zu berechnen, kann entsprechend aus den Parametern ausgewählt werden, die verwendet werden, um das gewünschte Lenkungsunterstützungsmoment (oder den gewünschten Lenkungsunterstützungsbetrag), wie z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und das Lenkmoment Ts, zu berechnen, oder aus dem Berechnungsergebnis des gewünschten Lenkungsunterstützungsmoments entsprechend abgeleitet werden. Mit anderen Worten ist es unter der Annahme, dass die Lenkrad-Seite als vorgeschaltete Seite des Lenkungs-Regelungssystems und die Seite des gelenkten Rads als nachgeschaltete Seite definiert ist, möglich, einen Quellenspannung-Verstärkungs-Zeitpunkt durch die Ableitung zumindest eines stromaufwärts erfassten Parameters des Antriebszylinders, der im Lenkungs-Regelungssystems enthalten ist, wie z. B. die Parameter αm (entsprechend der zweiten Ableitung d²θm/dt² des Motor-Drehwinkels θm), ΔTs (entsprechend der Ableitung dTs/dt des Lenkungsmoments Ts), vθ (entsprechend der zweiten Ableitung d²θm/dt² des Lenkradwinkels θ), ΔDuty (entsprechend der Ableitung dDuty/dt des PWM-Arbeitszyklus-Signalwertes Duty) und ΔIm (im Wesentlichen entsprechend der Ableitung des aktuellen Motorstromwertes Im), entsprechend genau festzulegen oder zu bestimmen.
Obwohl die vorausgehende Beschreibung eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist, ist festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf die hierin dargestellten und beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedene Änderungen und Modifikationen erfolgen können, ohne vom Schutzumfang oder Wesen dieser Erfindung abzuweichen, wie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert.
Zusammenfassend ist Folgendes festzuhalten:
In einer Servolenkungsvorrichtung, die einen hydraulischen Antriebszylinder 20, eine motorgetriebene Pumpe 2, 2' und eine Antriebsleistungsquelle 52 für den Motor 1 verwendet, ist ein Servolenkungs-Regelungssystem konfiguriert, um elektrisch zumindest mit dem Motor 1 und der Leistungsquelle/Energiequelle verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors 1 und eine Energiequellenspannung Ve der Leistungsquelle zu regeln. Das Servolenkungs-Regelungssystem umfasst eine Motor-Regelungsschaltung 32, die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert auf der Basis einer Lenkungsunterstützungskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder 20 auf gelenkte Räder aufgebracht wird, eine Verstärkungsschaltung 50, die die Energiequellenspannung Ve verstärkt, eine Motor-Winkelbeschleunigungs-Erfassungsschaltung 331, die eine Motor-Winkelbeschleunigung am erfasst oder abschätzt, und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung 34, die auf die Motor-Winkelbeschleunigung reagierend zwischen den Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung 50 umschaltet.

1: Motor
2, 2': Pumpe
2a, 2b: Anschlüsse
3: erstes Rückschlagventil
4: zweites Rückschlagventil
5: Vorratsbehälter
6: Winkelpositionssensor
7: Fahrzeug-Geschwindigkeissensor
8: Motorstromsensor
10: erste Flüssigkeitsleitung
10a: erste Zweigleitung
11: zweite Flüssigkeitsleitung
11a: zweite Zweigleitung
20: Antriebszylinder
21: erste hydraulische Zylinderkammer
22: zweite hydraulische Zylinderkammer
23: Zahnstangenwelle
23a: Verzahnung
24: Kolben
30: Regelungseinheit
32: Motor-Regelungsschaltung
34: Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung
50: Verstärkungsschaltung
51: Motorantriebsschaltung
52: Antriebsleistungsquelle
331: Motor-Winkelbeschleunigungs-Erfassungsschaltung
a1: Lenkrad
b1: Lenkspindel
b2: Zwischenwelle
b3: Ritzelwelle
b4: Drehmomentsensor
b5: Ritzel
c1: Zahnstangenmechanismus

Claims

Servolenkungsvorrichtung, mit einem hydraulischen Antriebszylinder (20), der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus (c1) zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist; einer Pumpe (2; 2'), die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern (21, 22) zuführt, die im Antriebszylinder (20) definiert sind; einem Motor (1), der die Pumpe (2; 2') antreibt; einer Antriebsleistungsquelle (52), die dem Motor (1) elektrische Energie zuführt; und einem Servolenkungs-Regelungssystem, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor (1) und der Antriebsleistungsquelle (52) verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors (1) und eine Energiequellenspannung (Ve) der Antriebsleistungsquelle (52) zu regeln/zu steuern; wobei das Servolenkungs-Regelungssystem aufweist: eine Motor-Regelungsschaltung (32), die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert (Imo) auf der Basis einer Lenkhilfskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder (20) auf die gelenkten Räder aufgebracht wird; eine Verstärkungsschaltung (50), die die Energiequellenspannung (Ve) der Antriebsleistungsquelle (52) verstärkt; eine Motor-Winkelbeschleunigungs-Erfassungsschaltung (331), die eine Motor-Winkelbeschleunigung (αm) erfasst oder abschätzt; und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung (34), die auf die Motor-Winkelbeschleunigung (αm) reagierend, eine Umschaltung zwischen Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung (50) steuert.
Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2), die ein Paar von Anschlüssen (2a, 2b) aufweist, durch die ein Hydraulikdruck über erste und zweite Flüssigkeitsleitungen (10, 11) an entsprechende hydraulische Zylinderkammern (21, 22) zugeführt wird, die im Antriebszylinder (20) definiert sind; und der Motor (1), der die Pumpe (2) in einer Normal-Drehrichtung und in einer Rückwärts-Drehrichtung antreiben kann.
Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung (34), die die Verstärkungsschaltung (50) einschaltet, wenn die Motor-Winkelbeschleunigung (αm) größer oder gleich einem Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert (αmf) wird.
Servolenkungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: eine Quellenspannungs-Erfassungsschaltung, die die Energiequellenspannung (Ve) der Antriebsleistungsquelle (52) erfasst (Schritt 202a), wobei die Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung (34) den Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert (αmf) derart kompensiert, dass der Motor-Winkelbeschleunigungsgrenzwert (αmf) herabgesetzt wird, wenn sich die von der Quellenspannungs-Erfassungsschaltung erfasste Energiequellenspannung (Ve) reduziert (Schritt 202a).
Servolenkungsvorrichtung, mit einem hydraulischen Antriebszylinder (20), der konfiguriert ist, um eine Lenkkraft eines Lenkmechanismus (c1) zu unterstützen, der mit gelenkten Rädern verbunden ist; einer Pumpe (2; 2'), die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern (21, 22) zuführt, die im Antriebszylinder (20) definiert sind; einem Motor (1), der die Pumpe (2; 2') antreibt; einer Antriebsleistungsquelle (52), die dem Motor (1) elektrische Energie zuführt; und einem Servolenkungs-Regelungssystem, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor (1) und der Antriebsleistungsquelle (52) verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors (1) und eine Energiequellenspannung (Ve) der Antriebsleistungsquelle (52) zu regeln/zu steuern; wobei das Servolenkungs-Regelungssystem aufweist: einem Drehmomentsensor (b4), der das Lenkmoment (Ts) erfasst, das auf den Lenkmechanismus (c1) einwirkt; eine Motor-Regelungsschaltung (32), die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert (Imo) auf der Basis des Lenkmoments (Ts) bestimmt wird; eine Verstärkungsschaltung (50), die die Energiequellenspannung (Ve) der Antriebsleistungsquelle (52) verstärkt; eine Lenkmoment-Änderungsraten-Berechnungsschaltung (332), die eine Lenkmoment-Änderungsrate (ΔTs) als Änderungsrate des Lenkmoments (Ts) bezüglich der Zeit berechnet oder abschätzt; und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung (34), die auf die Lenkmoment-Änderungsrate (ΔTs) reagierend eine Umschaltung zwischen Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung (50) steuert.
Servolenkungsvorrichtung, mit einer Lenkspindel (b1), die fest mit einem Lenkrad (a1) verbunden ist; einem hydraulischen Antriebszylinder (20), der an einem Lenkmechanismus (c1) montiert ist, der die Lenkspindel (b1) mit gelenkten Rädern verbindet; einer Pumpe (2; 2'), die einen Hydraulikdruck selektiv einer von zwei hydraulischen Zylinderkammern (21, 22) zuführt, die im Antriebszylinder (20) definiert sind; einem Motor (1), der die Pumpe (2; 2') antreibt; einer Antriebsleistungsquelle (52), die dem Motor (1) elektrische Energie zuführt; und einem Servolenkungs-Regelungssystem, das konfiguriert ist, um elektrisch zumindest mit dem Motor (1) und der Antriebsleistungsquelle (52) verbunden zu sein, um einen Antriebszustand des Motors (1) und eine Energiequellenspannung (Ve) der Antriebsleistungsquelle (52) zu regeln/zu steuern; wobei das Servolenkungs-Regelungssystem aufweist: eine Motor-Regelungsschaltung (32), die ein Motor-Antriebssignal erzeugt, dessen Befehlssignalwert (Imo) auf der Basis einer Lenkhilfskraft bestimmt wird, die durch den Antriebszylinder (20) auf die gelenkten Räder aufgebracht wird; einen Lenkwinkelsensor (b6), der einen Lenkwinkel (θ) entsprechend einer Winkelverstellung des Lenkrads (a1), gemessen von einer Geradeausposition erfasst; eine Verstärkungsschaltung (50), die die Energiequellenspannung (Ve) der Antriebsleistungsquelle (52) verstärkt; eine Lenkrad-Winkelbeschleunigungs-Berechnungsschaltung (333), die eine Lenkrad-Winkelbeschleunigung (vθ) auf der Basis des Lenkwinkels (θ) berechnet oder abschätzt; und eine Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung (34), die auf die Lenkrad-Winkelbeschleunigung (vθ) reagierend eine Umschaltung zwischen Betriebs- und Nicht-Betriebszuständen der Verstärkungsschaltung (50) steuert.
Servolenkungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, die ferner aufweist: einen Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor (7), der eine Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) erfasst; und eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Verstärkungssteuerungs-Verhinderungsschaltung, die einen Verstärkungsvorgang der Verstärkungsschaltung (50) verhindert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP) größer oder gleich einem vorgegebenen Geschwindigkeitswert (VSPf) ist.
Servolenkungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass: die Verstärkungsschaltungs-Steuerungsschaltung (34) auf der Basis eines Fahrzeug-Fahrzustandes eine gewünschte Erhöhungsspannung (Vdt) variabel festlegt, auf die eine von der Verstärkungsschaltung (50) ausgegebene Verstärkungsspannung (Vd) von der Energiequellenspannung (Ve) stufenlos oder auf schrittweise Art und Weise verstärkt wird.
Servolenkungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Motor (1) einen bürstenlosen Motor mit einem Winkelpositionssensor (6) aufweist, der eine Winkelposition eines Rotors des bürstenlosen Motors erfasst; und die Motor-Winkelbeschleunigungs-Erfassungsschaltung (331) die Motor-Winkelbeschleunigung (αm) auf der Basis eines Sensorsignals vom Winkelpositionssensor (6) abschätzt oder berechnet.