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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein von der Fahrzeuglast abhängiges Servolenkungssystem
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 das dafür
vorgesehen ist, das Gefühl
bei der Betätigung
des Lenkrades zu verbessern.
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Manche
Kraftfahrzeuge haben ein Servolenkungssystem, das eine weiche Betätigung (Drehung) des
Lenkrades sichert. Das Servolenkungssystem unterstützt die
Lenkung dadurch, daß ein
Drucköl, das
in einer Ölpumpe
erzeugt wird, über
ein Steuerventil zu einem Arbeitszylinder befördert wird, wobei der Lenkvorgang
durch die im Arbeitszylinder erzeugte unterstützende Kraft vergleichmäßigt wird.
Es ist auch bereits allgemein ein Servolenkungssystem der Art bekannt,
bei der diese unterstützende
Kraft variabel ist. Es ist dabei üblich, zum Steuern der unterstützenden
Kraft die Öffnung
des Steuerventils zu verändern,
um dadurch die Flußrate
oder den Druck des Drucköles
einzustellen, das zum Arbeitszylinder befördert wird.
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In
der Regel wird die Fahrzeuggeschwindigkeit als Steuerparameter verwendet,
als alternativer Parameter kann jedoch auch die Fahrzeuglast verwendet
werden. Bei einem solchen von der Fahrzeuglast und der Fahrzeuggeschwindigkeit
abhängigen
Servolenkungssystem ist es empfehlenswert, bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit
oder abnehmender Achslast (Last auf jedem Rad) das Steuerventil
so einzustellen, daß sich
die Flußrate
oder der Druck des Drucköles
verringert, um die unterstützende
Kraft zu verringern. Andererseits ist es bei abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit
oder zunehmender Achslast empfehlenswert, das Steuerventil so einzustellen,
daß sich
die Flußrate
oder der Druck des Drucköles
erhöht,
um dadurch die unterstützende
Kraft zu erhöhen.
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Ein
von der Fahrzeuglast und der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiges Servolenkungssystem kann
zum Beispiel den in der
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1 gezeigten Aufbau haben.
Wie in der 1 gezeigt,
weist die Aufhängung 1 eines
Lkws eine Blattfeder 2, einen Stoßdämpfer 3, eine (nicht gezeigte)
Achse, einen Rahmen 4 und eine Bügelschraube 5 auf.
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Eine
Lasterfassungseinrichtung 10 (im folgenden und kurz „Achlastsensor") hat eine armförmige Gestalt,
ein Ende davon ist drehbar am Rahmen 4 angebracht und das
andere Ende an der Achse. Der Achslastsensor 10 erfaßt eine
Lageveränderung
zwischen dem Rahmen 4 und der Vorderachse und erzeugt ein
Achslastsignal S1 mit einem Wert, der der erfaßten Lageveränderung
entspricht.
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Ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11 erzeugt andererseits
ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S2, ein
Impulssignal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt.
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Eine
Steuereinrichtung 12 (im folgenden auch kurz "Steuerung") stellt die Öffnung eines
Steuerventils 13 (am folgenden auch „Einstelleinrichtung") so ein, daß in Abhängigkeit
von der Achslast, die durch Multiplizieren des Wertes des Achslastsignales
S1 mit der Federkonstanten der Aufhängung erhalten
wird, und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
S2 (erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit)
bestimmt wird, ein optimaler Lenkvorgang erhalten wird. Die Öffnung des Steuerventils 13 wird
dabei in Abhängigkeit
von der Kombination der Achslast mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
eingestellt. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet ein Lenkrad.
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Ein
solches von der Fahrzeuglast und der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiges Servolenkungssystem
hat den folgenden Nachteil, wenn das Steuerventil in direkter Abhängigkeit
von einer Änderung
der Achslast verstellt wird: Wenn das Fahrzeug über eine schlechte Straße fährt oder
eine Stufe in der Fahrbahn passiert, ändert sich der Wert der erfaßten Achslast
aufgrund der Schwankungen des Fahrzeugaufbaus, auch wenn die Beladung
die gleiche bleibt. Die Öffnung
des Steuerventils 13 wird daher in der Folge verstellt,
und die unterstützende Kraft
verändert
sich.
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In
der 5 stellt F den Wert
der Achslast dar und f die Betätigungskraft
für das
Lenkrad 14. F0 ist die Achslast
beim Stillstand des Fahrzeugs. Wie in dieser Zeichnung gezeigt, ändert sich
der Wert der erfaßten
Achslast wegen der Schwankungen des Fahrzeugaufbaus, auch wenn die
Beladung gleich bleibt. Die Betätigungskraft
am Lenkrad 14 ändert sich
daher, wenn das Fahrzeug fährt.
Das Lenkgefühl ist
schlecht.
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Ein
herkömmliches
Beispiel, bei dem dieses Problem berücksichtigt wird, ist in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 14672/91 beschrieben. Das wesentliche an diesem herkömmlichen
Beispiel ist ein Verfahren zum Steuern eines Servolenkungssystems
zum Einstellen der Lenkkraft durch Steuern der Ölflußrate in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei das Verfahren das Erhöhen der Ölflußrate, wenn
die in vorgegebenen Zeitabständen scheinbare
mittlere Last, die durch Änderungen
in der Fahrzeughöhe
bestimmt wird, groß ist,
und das Erniedrigen der Ölflußrate umfaßt, wenn
diese mittlere Last klein ist.
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Bei
diesem herkömmlichen
Beispiel, das in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 14672/91 beschrieben
ist, erfolgt die Steuerung in Abhängigkeit von der in vorgegebenen
Zeitintervallen scheinbaren mittleren Last. Auch in diesem Fall ändert sich jedoch
die mittlere Last und damit die unterstützende Kraft etwas in Abhängigkeit
von den Fahrbedingungen. Das erwähnte
Problem wird daher nicht vollständig
beseitigt.
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Fluktuationen
können
dadurch unterdrückt werden,
daß zum
Berechnen der mittleren Last eine große vorgegebene Zeitspanne eingestellt
wird. In diesem Fall werden jedoch die Reaktionen auf Änderungen
in der Beladung oder in der Anzahl der Passagiere extrem schlecht.
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte im Lichte der oben beschriebenen
Probleme. Die Erfindung hat das Ziel, ein von der Fahrzeuglast abhängiges Servolenkungssystem
zu schaffen, bei dem das Lenkgefühl
durch Einstellen der Lenk-Unterstützungskraft in Abhängigkeit
von Veränderungen
in der Fahrzeuglast dadurch verbessert ist, daß nur dann eine Einstellung
erfolgt, wenn sich die Beladung tatsächlich geändert hat.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Diese
Aufgabe wird durch das Servolenkungssystem des vorliegenden Anspruchs
1 gelöst. Die
Unteransprüche
betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele.
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Erfindungsgemäß werden
eine erste Einstellzeit und eine zweite Einstellzeit, die kürzer als
die erste Einstellzeit ist, vorgesehen, es wird das Detektions-Ausgangssignal
einer Lasterfassungseinrichtung gespeichert und festgehalten; und
wenn der Start des Fahrzeugs später
als nach der ersten Einstellzeit nach dem Erfassen eines Stillstandes
des Fahrzeugs festgestellt wird, wird die Aktion einer Einstelleinrichtung
zum Einstellen der Lenk-Unterstützungskraft
auf der Basis einer erfaßten
Grundlast, die zur zweiten Einstellzeit (die zweite Einstellzeit
ist kürzer
als die erste Einstellzeit) vor dem Zeitpunkt des Erfassens des
Starts des Fahrzeugs vorliegt, festgelegt.
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Dadurch
kann eine geeignete Steuerung auf der Basis einer Grundlast erfolgen,
wenn sich die Beladung bei einem Stillstand des Fahrzeugs verändert, und
es werden Einflüsse
durch Schwingungen unmittelbar vor dem erneuten Start vermieden.
Auch wird eine Änderung
in der unterstützenden
Kraft aufgrund von Schwingungen des Fahrzeugaufbaus beim Fahren
verhindert.
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Wie
erwähnt,
umfaßt
die vorliegende Erfindung eine Steuereinrichtung für ein fahrzeuglastabhängiges Servolenkungssy stem,
bei dem die Steuereinrichtung das Detektions-Ausgangssignal von
der Lasterfassungseinrichtung speichert und festhält; und
wenn der Start des Fahrzeugs auf der Basis des Detektions-Ausgangssignals
einer Fahrzeugzustandserfassungseinrichtung festgestellt wird, der später liegt
als zur ersten Einstellzeit nach dem Erfassen eines Stillstandes
des Fahrzeuges durch das Detektions-Ausgangssignal der Fahrzeugzustandserfassungseinrichtung,
steuert die Steuereinrichtung die Aktion der Einstelleinrichtung
zum Einstellen der Lenk-Unterstützungskraft
auf der Basis eines Grundlasterfassungs-Ausgangssignals, das zur zweiten Einstellzeit
vor dem Zeitpunkt des Erfassens des Starts des Fahrzeugs vorliegt
(wobei die zweite Einstellzeit kürzer
ist als die erste Einstellzeit).
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Die
vorliegende Erfindung läßt sich
wirkungsvoll auf Lkws mit großen Änderungen
in der Last der Beladung anwenden, aber auch auf Busse und Passagier-Kraftfahrzeuge.
Die Erfindung kann auf hydraulische Servolenkungssysteme und elektrische
Servolenkungssysteme angewendet werden.
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Als
Lasterfassungseinrichtung wird wegen der geringen Kosten ein Achslastsensor
vorgezogen, der die Last an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs erfaßt. Es kann
jedoch auch ein Sensor verwendet werden, der direkt die Grundlast
am lenkbaren Fahrzeugrad erfaßt.
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Die
Steuereinrichtung ist vorzugsweise so aufgebaut, daß beim Erfassen
des Starts des Fahrzeugs, nachdem das Fahrzeug auf der Basis des
Detektions-Ausgangssignals der Fahrzeugzustandserfassungseinrichtung
als in einem stabilen Stillstand befindlich festgestellt wurde,
die Steuereinrichtung die Aktion der Einstelleinrichtung auf der
Basis eines Grundlast-Detektions-Ausgangssignals
zu einer bestimmten Zeit vor dem Zeitpunkt des Erfassens des Starts
des Fahrzeugs steuert. In diesem Fall können mögliche Einflüsse von
Schwingungen des Fahrzeugaufbaus unmittelbar nach dem Stoppen des Fahrzeugs
ausgeschlossen werden.
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Die
Feststellung eines stabilen Stillstandes erfolgt wirkungsvoll zu
einer Zeit, wenn das Fahrzeug für
mehr als eine dritte Einstellzeit, die kürzer ist als die erste Ein stellzeit,
stillsteht. Spezielle Beispiele dafür sind die Zeit, zu der der
Zustand, in dem das Fahrzeug keine Geschwindigkeit hat, für mehr als
die dritte Einstellzeit andauert, oder wenn der Zustand ohne jede
Fahrzeuggeschwindigkeit und der aktive Zustand einer Parkbremse
für mehr
als die dritte Einstellzeit andauern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die 1 ist
eine Ansicht des Aufbaus einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; die 2 eine den Aktionszustand der
ersten Ausführungsform
erläuternde
Ansicht; die 3 eine Ansicht des Aufbaus einer
zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung; die 4 eine den
Aktionszustand der zweiten Ausführungsform
erläuternde
Ansicht; und die 5 eine charakteristische Ansicht
der Beziehungen zwischen der Achslast und der Lenkkraft beim Stand
der Technik.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Anhand
der Zeichnung werden nun Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Der
mechanische Aufbau der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist der gleiche wie der in der 1 gezeigte,
er unterscheidet sich vom Stand der Technik nur durch das Verarbeitungsverfahren
der Steuerung 12. Die erste Ausführungsform wird daher mit besonderer
Berücksichtigung des
Verarbeitungsverfahrens der ersten Ausführungsform anhand der 2 beschrieben.
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Die
Steuerung 12 überwacht
als Steuereinrichtung das Achslastsignal S1,
das vom Achslastsensor 10 als Lasterfassungseinrichtung
abgegeben wird, und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S2, das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11 als Fahrzeugzustandserfassungseinrichtung
abgegeben wird. Wenn auf der Basis des Fahrzeuggeschwindigkeitssignales
S2 eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 0 [km/h]
festgestellt wird, star tet die Steuerung 12 die Zeitgeberaktion
des inneren Zeitgebers (Zeitpunkt T1). Wenn
die tatsächliche
Fahrzeuggeschwindigkeit 1 [km/h] oder kleiner ist, ist die auf der
Basis des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals S2 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit
(die in der 2 gezeigte Fahrzeuggeschwindigkeit)
0 [km/h]. Dies liegt daran, daß das
Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S2 ein Impulssignal
ist, so daß bei
einer tatsächlichen
Fahrzeuggeschwindigkeit von 1 [km/h] oder weniger sich die Intervalle
bei der Erzeugung der Impulse vergrößern, wodurch die von der Steuerung 12 berechnete,
erfaßte
Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null [km/h] ist.
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Die
Steuerung 12 stoppt andererseits die Zeitgeberaktion des
Zeitgebers und zählt
die Zeitspanne am Zeitgeber, d.h. die Zeitgeberzeit T (von t1 bis t6) zum Zeitpunkt
t6, bei dem der Wert der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit,
der auf der Basis des Fahrzeuggeschwindigkeitssignales S2 bestimmt wird, nach t1,
dem Zeitpunkt, zu dem die Zeitgeberaktion begann, wieder 0 übersteigt.
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Während einer
Einstellzeit von X (Sekunden), die vorher als dritte Einstellzeit
eingestellt wurde und die zum Zeitpunkt t1 beginnt,
nimmt die Steuerung 12 das Achslastsignal S1 an,
liest es aber nicht aus. Während
dieser Einstellzeit X (von t1 bis t2) schwingt der Fahrzeugaufbau durch die
beim Stoppen des Fahrzeugs erzeugte Trägheitskraft, wodurch sich der
Wert des Achslastsignales S1 stark ändert.
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Zum
Zeitpunkt t2, an dem die Einstellzeit X verstrichen
ist, stellt die Steuerung 12 fest, daß sich das Fahrzeug in einem
stabilen Stillstand befindet, in dem sich die Fluktuationen von
unmittelbar nach dem Halten des Fahrzeugs aufgelöst haben. Während der Zeitspanne, die von
t2 bis t6 reicht,
hält die
Steuerung 12 den Wert des Achslastsignales S1 in
einem inneren Pufferspeicher oder dergleichen vorübergehend fest.
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Zwischen
t2 und t6 steigt
die Last von t3 bis t4 an,
so daß sich
der Wert des Achslastsignales S1 während dieser
Zeitspanne erhöht.
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Bei
t5 bis t6 wird der
Motor angelassen, um den Start des Fahrzeugs vorzubereiten. Der
Fahrzeugaufbau vibriert daher, wodurch sich der Wert des Achslastsignales
S1 ändert.
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Wenn
die Steuerung 12 bei t6 den erneuten Start
des Fahrzeugs auf der Basis des Ausgangssignales des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 11 feststellt,
bestimmt die Steuerung 12, ob die Zeitgeberzeit T (von
t1 bis t6) größer ist
als die Zeitgebereinstellzeit T0 (T0 ≥ X
+ Y), die vorher als erste Einstellzeit eingestellt wurde. wenn
die Zeitgeberzeit T länger
ist als die Zeitgebereinstellzeit T0, wird
der wert des Achslastsignales S1 zum Zeitpunkt
T5, dem Punkt, der chronologisch um die
Einstellzeit Y (zweite Einstellzeit) hinter dem Zeitpunkt t6 zurückliegt,
aus den vorübergehend
festgehaltenen Achslastsignalen S1 ausgelesen,
während
die Werte für
die anderen Zeitpunkte gelöscht
werden. Wenn die Zeitgeberzeit T kürzer ist als die Zeitgebereinstellzeit
T0, werden alle Werte der vorübergehend
festgehaltenen Achslastsignale S1 gelöscht.
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Auf
der Basis des ausgelesenen Wertes für das Achslastsignal S1 stellt die Steuerung 12 die Öffnung des
Steuerventils 13, das als Einstelleinrichtung dient, ein.
Das heißt,
daß das
Achslastsignal S1 immer in die Steuerung 12 eingegeben
wird. Nur der Wert des Achslastsignales S1 zum
Zeitpunkt t5, d.h. dem Zeitpunkt, bei dem
das Beladen oder Entladen bei stillstehendem Fahrzeug beendet ist
und keine Vibrationen aufgrund eines Motorstarts in Vorbereitung
eines Fahrzeugstarts vorliegen, wird jedoch in die Steuerung 12 eingelesen.
Unter Verwendung nur dieses eingelesenen Wertes für das Achslastsignal S1 stellt die Steuerung 12 dann die Öffnung des
Steuerventils 13 ein.
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Beim
Fahren wird die Öffnung
des Steuerventils 13 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit
eingestellt, während
der Wert für
die Achslast bei t5 für die entsprechende Einstellung
der Öffnung
des Steuerventils 13 verwendet wird. Bei während der
Fahrt zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit wird das Steuerventil 13 daher
so eingestellt, daß die
unterstützende
Kraft abnimmt. Andererseits ändert
sich die unterstützende
Kraft nicht, wenn sich der Wert des Achslastsignals S1 wegen
bei der gleichen Fahrzeuggeschwindigkeit entstehenden Schwingungen
des Fahrzeugaufbaus ändert.
Folglich ist das Lenkgefühl
beim Betätigen
des Lenkrades 14 verbessert.
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Als
nächstes
wird die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung anhand der 3 und 4 beschrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform
ist, wie in der 3 gezeigt, als Fahrzeugzustandserfassungseinrichtung
zusätzlich
ein Parkbremssensor 15 vorgesehen. Nach dem Aktivieren der
Parkbremse wird vom Parkbremssensor 15 ein Parkbremssignal
S3 zur Steuerung 12 gesendet.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
sind die Startbedingungen und Stoppbedingungen für den Zeitgeber in der Steuerung 12 von
denen in der ersten Ausführungsform
verschieden, die anderen Aktionen der Steuerung 12 sind
jedoch die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Die Startbedingungen
und Stoppbedingungen für
den Zeitgeber sind bei der zweiten Ausführungsform die folgenden:
- (1) Wenn die durch das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
S2 bestimmte, erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit
0 [km/h] ist und ein Parkbremssignal S3 erzeugt
wird, wird der Zeitgeber gestartet.
- (2) Das Fahrzeug wird als erneut gestartet bewertet, wenn wenigstens
einer der Zustände
(I) und (II) vorliegt: (I) Die durch das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
S2 bestimmte, erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit übersteigt
0 [km/h]. (II) Es wird kein Parkbremssignal S3 mehr
eingegeben. Auf der Basis dieser Bewertung wird der Zeitgeber gestoppt.
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Gemäß der Ausführungsform
der 4, die die Aktionen der zweiten Ausführungsform
zeigt, sind die Bedingungen (1) zum Zeitpunkt t1.2 erfüllt, und
der Zeitgeber tritt in Aktion. Die Bedingungen (2) sind zum Zeitpunkt
t6 erfüllt,
und die Aktion des Zeitgebers wird beendet.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
wird das Fahrzeug so bewertet, daß es sich zum Zeitpunkt t2.3 in einem stabilen Stillstand befindet,
dem Zeitpunkt, bei dem seit dem Zeitpunkt t1.2,
dem Punkt, zu dem die Zeitgeberaktion begann, die Einstellzeit X
verstrichen ist. Von diesem Zeitpunkt t2.3 an
wird der Wert des Achslastsignales S1 vorübergehend
festgehalten. Wenn die Zeitgeberzeit T größer ist als die Zeitgebereinstellzeit
T0 (T0 ≥ X + Y), wird
der Wert für
das Achslastsignal S1 zum Zeitpunkt t5, dem Punkt, der chronologisch um die Einstellzeit
Y vom Zeitpunkt t6 zurückliegt, dem Punkt, an dem
die Zeitgeberaktion stoppt, ausgelesen. Auf der Basis des ausgelesenen Wertes
für das
Achslastsignal S1 wird die Öffnung des
Steuerventils 13 eingestellt.
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Die
vorgenannten Einstellzeiten X, Y und die Zeitgebereinstellzeit T0 werden durch Programme eingestellt. Es
können
jedoch auch Lernfunktionen hinzugefügt werden, so daß sich die
Einstellwerte in Abhängigkeit
vom Zustand des Fahrzeugs automatisch ändern können.
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Als
Achslastsensor kann außer
den in den 1 und 3 gezeigten
Typen auch ein Potentiometer, ein Drehkodierer, ein Differentialwandler,
ein Ultraschallsensor oder ein Dehnungssensor verwendet werden.
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Bei
den obigen Ausführungsformen
wird jeweils das Achslastsignal S1 vom stabilen
Stillstand bis zum erneuten Start des Fahrzeugs festgehalten. Es
kann jedoch auch das erfaßte
Signal bis zur Einstellzeit Y vor dem letzten Wert. festgehalten
werden.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Wie
bei den Ausführungsformen
konkret angegeben, kann mit der vorliegenden Erfindung die Lenk-Unterstützungskraft
in Abhängigkeit
von der Last eingestellt werden, die mit einer Änderung in der Beladung verbunden
ist, wenn sich das Fahrzeug für mehr
als die erste Einstellzeit zum Beladen oder Entladen im Stillstand
befindet. Auch wenn beim Fahren mit gleicher Fahrgeschwindigkeit
Schwingungen des Fahrzeugaufbaus auftreten, ist daher die unterstützende Kraft
konstant, so daß das
Gefühl
beim Lenken verbessert ist und die Einflüsse von Vibrationen unmittelbar
vor dem erneuten Start ausgeschlossen werden können.