DE19644093A1 - Elektronisches Lenksteuerungssystem für Kraftfahrzeuge und zugehöriges Steuerverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Lenksteuerungs­ system und ein zugehöriges Steuerungsverfahren für die Steuerung einer elektronisch gesteuerten Lenkeinrichtung zum Einstellen des hydraulischen Drucks für ein Lenkrad in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahr­ zeugs.

Im allgemeinen erfordert ein Lenkrad durch die zwischen den Rädern und dem Boden während der Fahrt des Kraftfahrzeugs erzeugte Reibung eine große Betätigungskraft, wodurch schnelle Lenkbewegungen erschwert werden. Daher gab es ei­ nen Bedarf an leichtgängigen und schnellen Lenkeinrichtun­ gen für Kraftfahrzeuge. Zu diesem Zweck wurde eine elektro­ nisch gesteuerte Lenkeinrichtung entwickelt. Die elektro­ nisch gesteuerte Lenkeinrichtung reduziert die Betätigungs­ kraft des Lenkrades indem die Lenkübersetzung frei gewählt wird, wodurch Rückwirkungen auf das Lenkrad durch Erschüt­ terungen von der Straßenoberfläche vermieden werden und die Flatterbewegung der Räder während der Drehung verringert wird.

In anderen Worten ermöglicht die elektronisch gesteuerte Lenkeinrichtung die Servo-Unterstützung der Kraftfahrzeuge auf solch eine Weise, daß Betriebsflüssigkeit durch eine Pumpe einem Lenksteuerventil zugeführt wird und das Lenk­ steuerventil die Betriebsflüssigkeit beiden Seiten eines Antriebszylinders wahlweise entsprechend der Lenkbewegung des Fahrers zuführt. Das bedeutet, daß die Servo-Un­ terstützungskraft des Lenkrades während der Langsamfahrt geringer wird und ansteigt, wenn die Fahrgeschwindigkeit höher wird, so daß ein Fahrer ein besseres Fahrgefühl hat, und dadurch sein Fahrkomfort durch die Servo-Unterstützung erhöht wird. Ebenfalls wird die zentrierte Ausrichtung der Lenkung verbessert, wodurch die Servo-Unterstützungskraft des Lenkrades positiv entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges eingestellt wird.

Die typische elektronisch gesteuerte Lenkeinrichtung wird in Fig. 8 gezeigt, in welcher die Betriebsflüssigkeit durch eine Pumpe P in zwei Rohre verteilt wird. Die Betriebsflüs­ sigkeit, die durch ein Rohr fließt wird einem Lenkventil 1 und dann beiden Seiten eines Antriebszylinders 2 wahlweise zugeführt. Die Betriebsdurchflußrate, die durch das andere Rohr fließt, wird durch ein hydraulisches Drucksteuerventil 5 einer Rückstoßkraft-Steuereinrichtung 6 zugeführt. Eine elektronische Lenksteuereinrichtung 4 steuert den Betrieb des hydraulischen Drucksteuerventils 5 entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, welche ein Sensor 3 ermittelt, während sie die Kraft in einer Rückstoßkammer der Rückstoßkraft-Steuereinrichtung 6 steuert, wodurch die Servo-Unterstützungskraft entsprechend der Fahrge­ schwindigkeit des Kraftfahrzeugs positiv gesteuert werden kann.

Wie in Fig. 9 gezeigt, erzeugt das Lenksteuerventil 1 eine lineare Rückstoßkraft entsprechend des hydraulischen Steuer­ drucks der Durchflußrate. Im Inneren des Lenksteuerventils 1 ist ein Ritzel 11 angeordnet und ein Rückstoßkraftkolben 12 ist in einem Schaft S angeordnet, so daß er gleitend in Umfangsrichtung bewegt werden kann. Der auf der rückwärti­ gen Oberfläche des Ritzels montierte Kolben 12 greift also fest um den Außenumfang des Schaftes S. Eine Torsionsstan­ ge 14 und der Schaft S sind durch einen Zentrierstift 15 aneinander gekoppelt und ein Gehäuseventil bzw. mittleres Ventil 16 und das Ritzel 11 sind durch einen Anschlagstift 18 verbunden, so daß der Fahrer während des Drehens des Lenkrades die Servo-Unterstützung spürt.

Durch die elektronisch gesteuerte Lenkeinrichtung kann von der Torsionsstange 14 die Winkelverstellung verursacht wer­ den und die Kante des Schaftes S kann die Durchflußöffnung bzw. die Fläche entsprechend der Winkelverstellung bilden sowie den hydraulischen Druck entsprechend der Durch­ flußöffnung erzeugen, wodurch dem linken und rechten Zylin­ der des Lenksteuerventils 2 der hydraulische Druck zu­ geführt wird. Daher hat die elektronisch gesteuerte Lenk­ einrichtung ihren eigenen Kompensationsgradienten, welcher die Steuerstrom-Charakteristik des Steuerventils darstellt, um die der Lenkdrehgeschwindigkeit entsprechende Durch­ flußrate zu kompensieren. Das bedeutet, daß der Bypass-Hy­ draulikdruck entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erhöht wird und dann reduziert wird, wenn eine Lenkdrehgeschwindigkeit vorhanden ist.

Dennoch berücksichtigt diese Technologie überhaupt nicht den Einfluß der Lenkdrehgeschwindigkeit entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. In anderen Worten sind bei einer vorhandenen Lenkdrehgeschwindigkeit die Gra­ dienten für die Kompensation der Höhe des Bypass-Hydraulik­ drucks unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit eindeutig festgelegt. Anders ausgedrückt, wird der kompensierende hy­ draulische Druck bei hoher Fahrgeschwindigkeit zu hoch, falls der Kompensationsgradient an eine mittlere Fahrge­ schwindigkeit des Kraftfahrzeugs angepaßt ist, wodurch das Gefühl einer zu geringen Servo-Unterstützung erzeugt wird. Andererseits wird der kompensierende hydraulische Druck zu gering, falls der Kompensationsgradient an hohe Fahrge­ schwindigkeiten des Kraftfahrzeugs angepaßt ist, wodurch das Gefühl einer zu starken Servo-Unterstützung des Lenkra­ des erzeugt wird.

Daraus resultierend ergibt sich das Problem, daß der Fahrer irritiert wird, falls nur ein Gradient für die Kompensation der Durchflußrate gewählt wird, da die Durchflußöffnungs­ flächen, welche die Lenkdrehbewegung entsprechend der Fahr­ geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erzeugen, voneinander verschieden sind.

Eine typische konventionelle Lenkkraftsteuereinrichtung für eine Servolenkung ist ebenfalls in der japanischen Veröffentlichung Nr. 88-242774, die am 10. Juli 1988 ange­ meldet wurde, offenbart. Die Lenkkraftsteuereinrichtung ist vom Typ einer Durchflußraten-Steuereinrichtung, bei der ein Magnetventil die Durchflußrate, die einem Antriebszylinder zugeführt werden soll, einstellt, und bei der das Drehmo­ ment des Lenkrades und das Ausgangslenkdrehmoment anhand von Informationen von einem Fahrgeschwindigkeitssensor be­ rechnet werden und bei der die Lenksteuerung anhand des Drehmomentes gesteuert wird und bei welcher die Fahrge­ schwindigkeit V und der Lenkwinkel Θ, welcher kurz zuvor entsprechend dem Fahrzustand des Kraftfahrzeuges geändert wurde, durch einen Fahrgeschwindigkeitssensor und einen Lenkwinkelsensor ermittelt wird, um die Ergebnisse an einen Widerstand zu legen. Nachdem die Fahrgeschwindigkeit V_a und der Lenkwinkel Θ_a, die in dem Widerstand gespei­ chert sind, gelesen wurden, berechnet eine CPU 51 ein Lenk­ raddrehmoment TM_a entsprechend der Fahrgeschwindigkeit V_a und dem Lenkwinkel Θ_a von einer in einem ROM gespeicherten Charakteristik. Von der in dem ROM gespei­ cherten Charakteristik wird der Lenkwinkel TS_a, der der Fahrgeschwindigkeit V_a und dem Lenkwinkel Θ_a entspricht, berechnet. Die CPU berechnet einen Steuerstrom­ wert, der dem berechneten Lenkraddrehmoment und Ausgangs­ lenkdrehmoment entspricht, mit einer in dem ROM gespeicher­ ten Charakteristik. Mittels eines berechneten Stromwertes wird ein Magnetventil gesteuert.

Diese Technologie berücksichtigt allerdings ebenfalls über­ haupt nicht den Einfluß der Lenkdrehgeschwindigkeit ent­ sprechend der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. In anderen Worten wird bei einer vorhandenen Lenkdrehgeschwin­ digkeit der Bypass-Hydraulikdruck sogleich unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit reduziert, worauf die Durchflußrate reduziert wird. Das bedeutet, daß die Offenbarung der Veröffentlichung die gleiche ist wie die in Fig. 8 gezeigte Technologie. Hierbei wird bemerkt, daß die zu geringe Durchflußrate schnell kompensiert wird, falls der Lenkwin­ kel während der Fahrt des Kraftfahrzeugs verändert wird.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein elektro­ nisches Lenksteuersystem zu schaffen, welches eine elektro­ nisch gesteuerte Lenkeinrichtung zum Steuern des hydrauli­ schen Drucks eines Lenkrades in Abhängigkeit von der Fahr­ geschwindigkeit von Kraftfahrzeugen aufweist, sowie ein zu­ gehöriges Steuerverfahren anzugeben.

Eine weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein elektroni­ sches Lenksteuersystem und ein zugehöriges Steuerverfah­ ren für die Berechnung des Kompensationsstroms entspre­ chend der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs, eines Lenkwinkels und einer Lenkdrehgeschwindigkeit und zum Steu­ ern des hydraulischen Drucks der elektronisch gesteuerten Lenkeinrichtung anzugeben.

Eine weitere Zielsetzung ist es, ein elektronisches Lenk­ steuersystem und ein zugehöriges Steuerverfahren zum Erzeu­ gen eines Kompensationsgradienten zum Steuern der Durch­ flußrate der elektronisch gesteuerten Lenkeinrichtung ent­ sprechend der Lenkdrehgeschwindigkeit und der Fahrgeschwin­ digkeit anzugeben.

Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein erfindungsgemäßes elektronisches Lenksteuersystem bzw. Steuerungskontrollsystem weist eine elektronische Lenksteu­ ereinrichtung für das Einstellen der Durchflußrate, die der linken und rechten Kammer eines Antriebszylinders zugeführt wird, auf, so daß einem Lenkrad eine Servo-Unterstützungs­ kraft zugeführt wird. Weiterhin weist das erfindungsgemäße elektronische Lenksteuersystem einen ersten Sensor für die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs auf, einen zweiten Sensor für die Ermittlung des Lenkwin­ kels während der Fahrt des Kraftfahrzeugs, einen Drossel­ ventilsensor für die Ermittlung des entsprechend dem Öffnungs-/Schließwinkel eines Drosselventils angelegten Stroms, einen Interface-Bereich bzw. Interface-Teil für die Umwandlung der von den Sensoren ermittelten Ströme in Span­ nungen und für deren Ausgabe, ein Steuerteil für die Verar­ beitung der Signale von dem Interface-Bereich entsprechend einem Systemprogramm, um den Stromkompensationsgradienten der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, den absoluten Lenkwinkel und die Lenkdrehgeschwindigkeit während der Fahrt des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, ein Betriebsteil für den Einsatz einer Spannungsquelle zur Versorgung der elek­ tronisch gesteuerten Lenkeinrichtung entsprechend den Si­ gnalen des Steuerteils, ein Stromrückkopplungsteil für die Ermittlung des Stromflusses an der elektronisch gesteuerten Lenkeinrichtung und für die Eingabe des ermittelten Signa­ les an das Steuerteil und ein Betriebsanzeigeteil für den Einsatz einer Spannungsquelle zur Versorgung einer Leucht­ diode (LED).

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer elektro­ nisch gesteuerten Lenkeinrichtung weist folgende Schritte auf:

• - Empfang der Eingangssignale Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkwinkel und Lenkdrehgeschwindigkeit von einem Kraft­ fahrzeugsensor und einem Lenkwinkelsensor;
• - Berechnung des Stromwertes, der an die elektronische Lenksteuereinrichtung gelegt werden soll, entsprechend der Eingangssignale;
• - Ermitteln von Strömen, die an ein Drosselventil und an die elektronisch gesteuerte Lenkeinrichtung zu legen sind und Verarbeitung der ermittelten Signale; und
• - Betrieb der elektronisch gesteuerten Lenkeinrichtung durch das Anlegen des ausgleichenden Stromes entsprechend der hierzu ermittelten Signale.

Die Erfindung wird nun detailliert anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches schematisch ein elektronisches Lenksystem mit einer elektro­ nisch gesteuerten Lenkeinrichtung entspre­ chend dem Prinzip der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, welches ein elektronisches Lenksteuerteil zeigt, welches an das erfin­ dungsgemäße elektronische Lenksteuersystem angepaßt ist;

Fig. 3 ein Hauptflußdiagramm, welches die Wirkungs­ weise der Steuerung der erfindungsgemäßen elektronisch gesteuerten Lenkeinrichtung zeigt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches die erfindungsge­ mäße Durchführung der Berechnung der Fahrge­ schwindigkeit zeigt;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, welches die erfindungsgemäße Betriebsweise der Berechnung des ausgleichen­ den Stromwertes entsprechend dem Lenkwinkel zeigt;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, welches die erfindungsgemäße Durchführung der Berechnung des Kompensa­ tionsstromwertes entsprechend der Lenkdrehge­ schwindigkeit zeigt;

Fig. 7A, 7B, 7C und 7D Schaubilder des ausgleichenden Stroms in Ab­ hängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und der Lenkdrehgeschwindigkeit und eine Nachschlagtabelle des ausgleichenden Stromwertes entsprechend der Lenkdrehge­ schwindigkeit;

Fig. 8 ein Blockdiagramm, welches schematisch den Aufbau eines konventionellen elektronischen Lenksteuersystems zeigt; und

Fig. 9 eine Querschnittsansicht, welche schematisch ein Durchflußratensteuerventil zeigt, welches dem elektronischen Lenksteuersystem angepaßt ist.

Fig. 1 ist eine Ansicht, die eine elektronisch gesteuerte Lenkeinrichtung und ein elektronisches Lenksteuerteil zeigt, die an ein elektronisches Lenksteuersystem angepaßt sind. Die elektronisch gesteuerte Lenkeinrichtung 100 weist ein Lenksteuerventil 1 und ein Durchflußratensteuerventil 20 auf. Das Lenksteuerventil 1 wird an dieser Stelle nicht erläutert, da es bereits oben erwähnt wurde. Das Durch­ flußratensteuerventil 20 weist ein Gehäuse 2 auf, welches einteilig mit einem Gehäuse 17 des Lenksteuerventils 1 aus­ geführt ist. Ein Spulenkern 3 ist im Gehäuse 2 montiert. Ein Ende des Spulenkerns 3 ist elastisch gegen eine Feder 4 gedrückt gehalten und sein anderes Ende ist mit einer Spule 7 verbunden und kann in dieser auf und ab bewegt werden. Eine erste Nut 8 und eine zweite Nut 9 sind im Gehäuse 2 ausgebildet, damit der Spulenkern 3 bewegbar ist. Die erste Nut 8 weist eine erste Durchflußpassage 12 auf, welche mit einer rechten Durchflußpassage 31 für hydraulischen Druck verbunden ist, während die zweite Nut 9 eine zweite Durch­ flußpassage 13 aufweist, welche mit einer linken Durch­ flußpassage 32 für hydraulischen Druck verbunden ist. Der Spulenkern 3 enthält eine in dessen Mitte ausgebildete Zweirichtungsöffnung 35, damit die Durchflußrate frei zwi­ schen der ersten und zweiten Nut 8, 9 fließen kann. Die elektronisch gesteuerte Lenkeinrichtung 100 ist durch Durchflußleitungen L und R mit einem Antriebszylinder 30 verbunden, welcher eine linke und eine rechte Kammer 34 und 33 aufweist. Weiterhin ist sie mit einer Durchflußleitung I mit einer Pumpe P und mit einer Durchflußrückleitung T mit einem Tank 40 verbunden. Der Tank 40 ist mit der Pumpe P verbunden, welche im Detail in der japanischen Patentan­ meldung Nr. 96-1690439, die am 28. Juni 1996 angemeldet wurde, der US-Patentanmeldung Nr. 08/670,129, die am 25. Juni 1996 angemeldet wurde und der deutschen Patentanmel­ dung Nr. 196 26 064.4, die am 28. Juni 1996 angemeldet wur­ de, beschrieben wird.

Daher wird bei einer Rechtsdrehung des Lenkrades der hy­ draulische Druck der rechten Kammer von der elektronisch gesteuerten Lenkeinrichtung 100 erhöht, um den hohen hy­ draulischen Druck der Feder 4 des Durchflußratensteuerven­ tils 20 zuzuführen. Daraufhin wird die linke Kammer 34 mit dem Tank 40 verbunden, um die Spule des Magnetventils 7 dem Atmosphärendruck auszusetzen. Andererseits wird der hydrau­ lische Druck der linken Kammer 34 erhöht, wenn das Lenkrad nach links gedreht wird und dem Magnetventil 7 wird der ho­ he hydraulische Druck zugeführt. Daraufhin wird die rechte Kammer 33 mit dem Tank 40 verbunden, damit die Feder 4 dem Atmosphärendruck ausgesetzt wird. Wie oben beschrieben, hat die elektronisch gesteuerte Lenkeinrichtung 100 Zweirich­ tungseigenschaften, damit die Flüssigkeit frei zwischen dem unter hohem hydraulischen Druck stehenden Teil und dem un­ ter niedrigem hydraulischen Druck stehenden Teil entspre­ chend der Links- und Rechtsdrehung des Lenkrades bewegt werden kann. Also ist der durch die Öffnung 35 gebildete hydraulische Druck auf gleiche Weise in beide Richtungen leitbar.

Ein elektronisches Lenksteuerteil 50 ist mit einem Kraft­ fahrzeugsensor 22 und einem Lenkwinkelsensor 23 verbun­ den, um die Signale bezüglich der Fahrgeschwindigkeit und des Lenkwinkels von diesen zu erhalten, so daß es den Be­ trieb des Magnetventils 7 steuert.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist das elektronische Lenksteuer­ teil 50 ein Steuerteil 21 auf, welches mit einem Mikropro­ zessor usw. ausgestattet ist. Das Steuerteil 21 weist einen Eingangsteil auf, welcher über einen Interface-Bereich 25 mit einem Fahrgeschwindigkeitssensor 22 zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit, einem Lenkwinkelsensor 23 zur Ermitt­ lung des Lenkwinkels und einem Drosselventilsensor 24 für die Ermittlung des Öffnungswinkels eines Drosselventiles (nicht gezeigt) verbunden ist. Das Inface-Teil 25 wandelt die ermittelten Stromsignale in Spannungssignale in Form einer Rechteckwelle um, die eine vorher bestimmte Größe hat. Das Steuerteil 21 empfängt die Eingangssignale jedes Sensors von dem Interface-Teil 25 und verarbeitet sie ent­ sprechend der System-Programmierung um das Steuersignal ei­ nem Magnetventil bzw. Spulenbetätigungsteil 27 zuzuführen, so daß es den Betrieb des Magnetventils 7 steuert. Durch das Betätigungsteil 27 kann ein vorher bestimmter Strom ei­ ner Magnetspule 26 entsprechend dem Steuersignal von dem Steuerteil 21 zugeführt werden. Daraufhin bewegt die Spule 7 den Spulenkern 3 um den Durchfluß vorbei zu lassen, so daß der hydraulische Druck der linken und rechten Kammer 34 und 33 eingestellt wird. Ein Stromrückkopplungsteil 28 er­ mittelt den an der Magnetspule 26 fließenden Strom und kop­ pelt ihn zum Steuerteil 21 zurück. Ein Betriebsanzeigenteil 29 weist eine Leuchtdiode (LED) auf, welche entsprechend dem Steuersignal des Steuerteils 21 an- oder ausgeschaltet wird.

Das elektronische Lenksteuerungsteil 50 steuert die erfin­ dungsgemäße elektronisch gesteuerte Lenkeinrichtung 100, deren Betriebsflußdiagramme in den Fig. 3, 4, 5 und 6 ge­ zeigt sind.

Das elektronische Lenksteuerteil 50 initialisiert das Sy­ stem im Schritt 200, sobald der Zündschlüssel gedreht wird. Auf Schritt 200 folgt Schritt 210 zur Berechnung der Fahr­ geschwindigkeit. Um die exakte Fahrgeschwindigkeit zu er­ halten, enthält das Steuerteil 21, wie in Fig. 4 gezeigt, mehrere RAMs, welche mit einem inneren Zählwerk synchroni­ siert sind, so daß die Fahrgeschwindigkeit durch die Abfra­ ge der RAMs alle 1,42 Sekunden berechnet wird. Mit anderen Worten wird am Schritt 411 bestimmt, ob eine Zeit von 72 ms nach dem Start des Fahrzeugs abgelaufen ist. Wenn die vor­ her bestimmte Zeit abgelaufen ist, folgt auf Schritt 411 Schritt 412, um die Fahrgeschwindigkeit zu ermitteln, wobei jedes RAM den Wert einer Fahrgeschwindigkeits-Signalfre­ quenz, die vom inneren Zählwerk während 1,42 Sekunden gezählt wurde, speichert. Danach wird zur Berechnung der Fahrgeschwindigkeit während einer Fahrtdauer von 1,42 Se­ kunden Schritt 413 ausgeführt, um alle Geschwindigkeitswer­ te, die in RAMs gespeichert sind, zusammenzuzählen. Die auf diese Weise berechnete Fahrgeschwindigkeit hat ihren eige­ nen Gradienten zur Kompensation des Stroms, welcher an das Magnetventil 7 während der Fahrt des Kraftfahrzeugs ange­ legt ist. Beispielsweise ist der Kompensationsstrom, wel­ cher als I_u bezeichnet wird, bei einer Fahrgeschwindig­ keit von Null bis 60 km/h 1 A, bei einer Fahrgeschwindig­ keit 60 bis 80 km/h 0,4 A und bei einer Fahrgeschwindigkeit über 160 km/h 0,1 A.

Nachdem der von der Fahrgeschwindigkeit abhängige kompen­ sierende Strom bestimmt ist, wird in Schritt 220 der abso­ lute Lenkwinkel berechnet. Wie in Fig. 5 gezeigt, wird der Gradient für die Kompensation des an die elektronisch ge­ steuerte Lenkeinrichtung gelegten Stromes entsprechend dem Signal von dem Lenkwinkelsensor bestimmt, wenn das Kraft­ fahrzeug schneller als 40 km/h fährt.

In Schritt 421 wird bestimmt, ob die Fahrgeschwindigkeit über 40 km/h liegt. Wenn die Fahrgeschwindigkeit unter 40 km/h ist, folgt Schritt 422 auf Schritt 421, um den Kompen­ sationsstromwert auf Null zu setzen und zu Schritt 421 zurückzukehren. Wenn die Fahrgeschwindigkeit über 40 km/h ist, folgt Schritt 423, um zu prüfen, ob das Lenkrad in neutraler Stellung bzw. in Geradeausstellung ist. Wenn das Lenkrad nicht in neutraler Stellung ist, führt die Steue­ rung Schritt 422 aus, um den Kompensationsstrom auf Null zu setzen. Wenn das Lenkrad in neutraler Stellung ist, führt die Steuerung Schritt 424 aus, um zu beurteilen, ob das Verschiebungssignal zwischen einer Phase A, welche ei­ ner zentrierten Ausrichtung zugeordnet ist, und einer Phase B, welche einer nicht zentrierten Ausrichtung zugeordnet ist, eingegeben ist. Wenn das Verschiebungssignal von der Phase A in die Phase B oder von der Phase B in die Phase A in Form einer +/10-GradEinheit eingegeben wird, führt die Steuerung die Schritte 425 und 426 aus, um den Gradienten für die Kompensation des an das Durchflußratensteuerventil gelegten Stroms, wie in Fig. 7D gezeigt, zu bestimmen. Bei­ spielsweise ist der maximale absolute Lenkwinkel bei unter 80 km/h 20° und bei über 80 km/h beträgt er 60°. In Abhängigkeit von dem absoluten Lenkwinkel liegt der Gradien des Kompensationsstroms innerhalb des Bereichs von 0,01 bis 0,04 A entsprechend der Fahrgeschwindigkeit von 70 bis 80 km/h und der Gradient des Kompensationsstroms liegt in­ nerhalb des Bereichs von 0,04 bis 0,172 A entsprechend der Fahrgeschwindigkeit von 80 bis 160 km/h. Zu diesem Zeit­ punkt wird weniger als eine Sekunde benötigt, um den Kom­ pensations-Strom von 0,1 A während der Verschiebung von Phase A zu Phase B zu erreichen. Andererseits wird weniger als 0,5 ms benötigt, um den Kompensationsstrom von 0,1 A während der Verschiebung von Phase B zu Phase A zu verrin­ gern. Ebenso ist der Kompensationsstromwert 0,172 A wenn der absolute Lenkwinkel über 60° bei einer Fahrge­ schwindigkeit von über 160 km/h ist. Der Stromwert ist also fast unverändert. Daher wird der absolute Lenkwinkel in den Schritten 425 und 426 durch Einheiten +/- 10° ermit­ telt, wodurch der entsprechende Kompensationsstromwert, welcher I_w genannt wird, bestimmt wird.

Danach führt die Steuerung Schritt 230 aus, um den Gradien­ ten des Kompensationsstroms in Abhängigkeit von der Lenk­ drehgeschwindigkeit zu bestimmen. Wie in Fig. 6 gezeigt, führt die Betätigung des Lenkrades zu einer Lenkdrehge­ schwindigkeit während der Fahrt des Kraftfahrzeugs. Die Dauer des Pulssignales von dem Lenkwinkelsensor wird gemes­ sen, um die Lenkdrehgeschwindigkeit zu berechnen. In Schritt 432 wird bestimmt, ob der Lenkwinkel gültig ist. Ansonsten bleibt der Lenkwinkel zentriert. Wenn der Lenk­ winkel ungültig ist, führt die Steuerung den Schritt 432 aus, um den Kompensationsstrom auf Null zu setzen. Wenn der Lenkwinkel gültig ist, wird im Schritt 433 bestimmt, ob der Lenkwinkel um über +/- 20° gegenüber dem derzeiti­ gen Lenkwinkel verändert wurde, oder ob ein Fahrer die Ab­ sicht hat, die Fahrspur zu wechseln. Wenn der Wechsel der Fahrspur nicht beabsichtigt ist, führt die Steuerung Schritt 433 aus, um den derzeitigen Lenkwinkel mit dem vor­ hergehenden zu vergleichen. Wenn der ermittelte Lenkwinkel um unter +/- 20° verändert wurde, wird bestimmt, ob das Lenkrad in Richtung in die neutrale Position zurückgedreht wurde. Beispielsweise bedeutet eine Änderung des Lenkwin­ kels von 30° nach 20° ein Zurückdrehen des Lenkra­ des. In diesem Fall führt die Steuerung den Schritt 434 aus, um den Kompensationsstrom schnell zu verringern, bis das Lenkrad die neutrale Position erreicht hat oder zumin­ dest die neutrale Position passiert hat. Allerdings wird der Wert des Kompensationsstroms entsprechend der Lenk­ drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Fahrgeschwin­ digkeit berechnet, falls ein Fahrspurwechsel auftritt. Wie in Fig. 7C gezeigt, hat die Lenkdrehgeschwindigkeit ihren eigenen Gradienten für die Kompensation des an das Durch­ flußratensteuerventil gelegten Stroms während der Fahrt des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise ist der Kompensationsstrom I_p 505 mA gemäß der Nachschlagtabelle aus Fig. 7D, wenn die Lenkdrehgeschwindigkeit 800° pro Sekunde bei einer Fahrgeschwindigkeit von 120 km/h ist. Danach führt die Steuerung Schritt 435 aus, um zu bestimmen, ob der Lenkwin­ kel außerhalb des Bereichs +/- 20° während über 10 Se­ kunden gehalten ist. Dann bedeutet dies, daß das Kraftfahr­ zeug entlang einer langgezogenen Kurve während einer langen Zeitdauer fährt. Wenn der Lenkwinkel innerhalb des Bereichs von +/- 20° gehalten wird, wird der Kompensationsstrom in Abhängigkeit von der Lenkdrehgeschwindigkeit in Schritt 435 unterbrochen. Das bedeutet, daß das Lenkrad in die neu­ trale Position zurückkehrt. Wenn der Lenkwinkel außerhalb des Bereichs +/- 20° während länger als 10 Sekunden ge­ halten wird, führt die Steuerung Schritt 438 aus, um den Kompensationsstrom in einer vorher bestimmten Proportion zu erhöhen, wodurch die Servo-Unterstützung des Lenkrades verbessert wird und sich der Fahrer nicht mehr so sehr an­ strengen muß.

Wie oben beschrieben, führt die Steuerung Schritt 240 aus, nachdem der Wert des Kompensationsstroms für die Fahrge­ schwindigkeit, den Lenkwinkel und die Lenkdrehgeschwindig­ keit bestimmt wurde, um den entsprechenden Stromwert von der Nachschlagtabelle gemäß Fig. 7D entsprechend dem Gra­ dienten der Kompensation abzulesen. Auf Schritt 240 folgt Schritt 241, um diese Stromwerte I_u, I_w und I_p zusammenzuzählen, wodurch wiederum der Wert des Gesamtstro­ mes I berechnet wird. Zu diesem Zeitpunkt sollte das Steu­ erteil 21 den PID-Betrieb ausführen, um das PWM (Pulswei­ tenmodulation)-Betriebssignal zu erzeugen und es dann dem Betriebsteil 27 zuzuführen. Daher wird der vorher bestimmte Ausgleichsstrom I dem Durchflußratensteuerventil 20 zu­ geführt, so daß das Durchflußratensteuerventil 20 die Durchflußrate der linken und rechten Kammer einstellt. Dar­ auf hin empfängt das Steuerteil in Schritt 243 die Signale der Drosselventilspannung und des Rückkopplungsstroms, den das Rückkopplungsteil 28 vom Durchflußratensteuerventil 20 ermittelt. Daher führt das Steuerteil 21 den PID Betrieb in Abhängigkeit von den eingegebenen Signalparametern aus und berechnet das PWM-Betriebssignal unter Minimierung der Rückkopplungsverstärkung oder PID-Verstärkung des ausglei­ chenden Stromes für die Lenkdrehgeschwindigkeit, wodurch der resultierende ausgleichende Stromwert bestimmt wird. Das Steuerteil 21 erzeugt das PWM-Betriebssignal, so daß der bestimmte ausgleichende Strom an das Durchflußraten­ steuerventil 20 angelegt wird.

Wie oben beschrieben, berechnet die Erfindung die Kompensa­ tionsgradienten entsprechend der Geschwindigkeit, dem Lenkwinkel und der Lenkdrehgeschwindigkeit, um die Bypass- Durchflußrate der elektronisch gesteuerten Lenkeinrichtung einzustellen, wodurch eine gute Servo-Unterstützung des Lenkrads gegeben ist und Fahrern eine gute Lenkstabilität zugesichert wird.

Claims (7)

1. Elektronisches Lenksteuersystem mit:

• - einer elektronischen Steuerlenkeinrichtung für das Einstellen der Durchflußrate, die der linken und rechten Kammer eines Antriebszylinders zugeführt wird, so daß einem Lenkrad eine Servo-Unterstüt­ zungskraft zugeführt wird;
• - einem ersten Sensor für die Ermittlung der Fahrge­ schwindigkeit eines Kraftfahrzeugs;
• - einem zweiten Sensor für die Ermittlung eines Lenk­ winkels während der Fahrt eines Kraftfahrzeugs;
• - einem Drosselsensor für die Ermittlung des Stroms, der entsprechend dem Öffnungs-/Schließwinkel eines Drosselventils angelegt wird;
• - einem Interface-Teil zur Umwandlung der von den Sensoren ermittelten Ströme in Spannungen sowie deren Ausgabe;
• - einem Steuerteil für die Verarbeitung der Signale von dem Interface-Teil entsprechend einem System­ programm, um den Stromkompensationsgradienten der Fahrgeschwindigkeit, des absoluten Lenkwinkels und der Lenkdrehgeschwindigkeit während der Fahrt des Kraftfahrzeugs zu bestimmen;
• - einem Betriebsteil für das Anlegen einer Spannungs­ quelle an die elektronische Steuerlenkeinrichtung in Abhängigkeit von den Signalen des Steuerteils;
• - einem Stromrückkopplungsteil zur Ermittlung des an der elektronischen Steuerlenkeinrichtung flie­ ßenden Stroms und zur Eingabe des ermittelten Sig­ nales an das Steuerteil, und
• - einem Betriebsanzeigenteil für das Anlegen einer Spannungsquelle an eine Leuchtdiode (LED).

2. Elektronisches Lenksteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil mehrere RAMs aufweist, die mit ei­ nem inneren Zählwerk zum Speichern des Wertes einer Fahrzeuggeschwindigkeits-Signalfrequenz, die durch das darin enthaltene Zählwerk alle 1,42 Sekunden wie­ derholend gezählt wird, zusammenwirkt.

3. Elektronisches Lenksteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil die Lenkdrehgeschwindigkeit so be­ rechnet, daß eine innere Zeituhr die Dauer eines Lenkwinkelpulssignales mißt.

4. Verfahren zum Steuern einer elektronischen Steuer­ lenkeinrichtung mit den Schritten:

• - Berechnung des Gradienten des Kompensationsstroms für eine Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Fahrzeuggeschwindigkeitssignalen von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor;
• - kontinuierliche Bestimmung des Lenkwinkels mit einer Genauigkeit von +/- 10° und Berechnung des Gradienten des Kompensationsstromes für einen ab­ soluten Lenkwinkel in Abhängigkeit von den Lenkwin­ kelsignalen von einem Lenkwinkelsensor;
• - Messen der Periode der Lenkwinkelsignale von dem Lenkwinkelsensor und Berechnung des Gradienten des ausgleichenden Stroms für die Lenkdrehgeschwindig­ keit;
• - Berechnung des Gesamtwertes des Kompensations­ stroms durch Zusammenzählen der Kompensations­ stromwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Lenkwinkel und die Lenkdrehgeschwindigkeit, und
• - Bestimmung einer Drosselventilspannung und eines Rückkopplungsstromes von einem Durchflußraten­ steuerventil und Ausführung eines PID-Betriebs in Abhängigkeit von allen Parametern, die die Kompen­ sationsstromwerte für die Fahrzeuggeschwindig­ keit, den Lenkwinkel und die Lenkdrehgeschwindig­ keit umfassen, um den Kompensationsstromwert zu bestimmen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Berechnung der Fahrzeuggeschwin­ digkeit weiterhin Schritte aufweist, wobei bei einem Schritt festgestellt wird, ob eine Zeit von 72 ms nach Drehen des Zündschlüssels abgelaufen ist, bei einem weiteren Schritt ein Zählwerk den Wert einer Fahrzeuggeschwindigkeits-Signalfrequenz in mehrere RAM alle 1,42 Sekunden eingibt/speichert und bei ei­ nem darauffolgenden Schritt die Berechnung der Fahr­ zeuggeschwindigkeit durchgeführt wird, indem alle Werte der Fahrzeuggeschwindigkeits-Signalfrequenzen summiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Berechnung des absoluten Lenkwin­ kels weiterhin die Schritte zur Bestimmung
ob die Fahrzeuggeschwindigkeit über 40 km/ h ist,
ob das Lenkrad in neutraler Position ist,
ob die zentrierte und die nicht zentrierte Ausrich­ tung ineinander um +/- 10° verschoben sind, falls das Lenkrad in der neutralen Position ist, und
einen Schritt zur Bestimmung des Kompensations­ stroms entsprechend dem Lenkwinkel, aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Berechnung der Lenkdrehgeschwin­ digkeit weiterhin die Schritte
zur Bestimmung der Gültigkeit des Lenkwinkel,
zur Ermittlung der Lenkdrehgeschwindigkeit, wenn der Lenkwinkel um über 20° verändert wurde und
zur Berechnung des Kompensationsstromes in Abhängig­ keit von dem Gradienten des Kompensationsstromes der Lenkdrehgeschwindigkeit, aufweist.