DE19801982C2 - Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine motorgetriebene Lenkservoeinrichtung weist auf: einen Drehmomentsensor zur Erfassung eines Lenkdrehmoments; eine Unterstützungsvorrichtung zur Ausgabe eines Unterstützungssignals, welches in Richtung und die Größe eines Ausgangsdrehmoments eines Motors anzeigt, der eine Servounterstützung eines Lenkmechanismus durchführt; eine Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung zur Ausgabe eines hochfrequenten Schwingungssignals; und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Stroms, der dem Motor zugeführt wird, entsprechend dem von der Unterstützungsvorrichtung zur Verfügung gestellten Unterstützungssignal und dem von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung zur Verfügung gestellten Schwingungssignal.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorgetriebene Lenkservoeinrichtung, und insbesondere die Verbesserung des Lenkgefühls eines Fahrers.

Eine motorgetriebene Lenkservoeinrichtung wurde beispielsweise in der japanischen Veröffentlichung eines nachgeprüften Patents JP 3-42235 B2 beschrieben. Sie ist so wie in Fig. 6 gezeigt aufgebaut.

In Fig. 6 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Unterstützungsrichtungsmotorstromanzeigeabschnitt bezeichnet. Der Unterstützungsrichtungsmotorstromanzeigeabschnitt 1 weist auf: einen Drehmomentsensor 11, der das Torsionsdrehmoment einer Lenkwelle erfaßt, und wie in Fig. 7 gezeigt ein Drehmomentsignal proportional zum Torsionsdrehmoment ausgibt; sowie einen Ausgangsdrehmomentwertbefehlsfunktionsabschnitt 12, der in Reaktion auf das Drehmomentsignal des Drehmomentsensors 11 einen Unterstützungsrichtungsmotorstrombefehlswert i entsprechend einer Funktion zur Verfügung stellt, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist.

Weiterhin ist in Fig. 6 mit dem Bezugszeichen 2 ein Phasenkompensationsabschnitt bezeichnet, der ein Signal proportional zum differentiellen Wert des Drehmomentsignals des Drehmomentsensors 11 ausgibt, wobei das Ausgangssignal dieses Abschnitts zum voranstehend erwähnten Drehmomentsignal hinzuaddiert wird; und mit dem Bezugszeichen 21 ist ein Phasenkompensationsbefehlsfunktionsabschnitt bezeichnet, der einen Phasenkompensationsstrombefehlswert ip ausgibt, der wie in Fig. 9 gezeigt sich kontinuierlich ändert, wenn das Signal des Phasenkompensationsabschnitts 2 kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, und konstant ist, wenn das Ausgangssignal des Phasenkompensationsabschnitts höher als der vorbestimmte Wert ist. Der Phasenkompensationsstrombefehlswert ip wird zum Unterstützungsrichtungsmotorstrombefehlswert i des Ausgangsdrehmomentwertanzeigefunktionsabschnitt 21 hinzuaddiert, damit man einen Additionswert erhält. Der so erhaltene Additionswert wird an eine Steuerschaltung 3 angelegt, um einen Elektromotor 4 anzutreiben, und hierdurch eine Servounterstützung eines Lenkmechanismus 5 zu erreichen.

Die voranstehend geschilderte Steuerschaltung 3 weist auf: einen Positiv/Negativ-Unterscheidungsabschnitt 31, der feststellt, ob der Additionswert des Unterstützungsrichtungsmotorstrombefehlwertes i und des Phasenkompensationsstrombefehlwertes ip positiv ist, oder ob der Additionswert negativ ist; einen Absolutwertumwandlungsabschnitt 33, der den Absolutwert |i + ip| des voranstehend geschilderten Additionswertes erhält, einen Motortreiberabschnitt 32, der die Drehrichtung des Motors 4 entsprechend dem Ausgangssignal des Positiv/Negativ- Wertunterscheidungsabschnitts 31 festlegt, und den Motor 4 in Reaktion auf den Strombefehlswert antreibt, der von dem Absolutwertumwandlungsabschnitt 33 zur Verfügung gestellt wird; und einen Tastverhältnissteuerabschnitt 34, der einen Motorankerstrom, der von einem Ankerstromerfassungsabschnitt 35 festgestellt wird, mit dem Strombefehlswert des Absolutwertumwandlungsabschnitts 33 vergleicht, um eine Tastverhältnissteuerung oder -regelung durchzuführen.

Die konventionelle motorgetriebene Lenkservoeinrichtung arbeitet folgendermaßen:
Der Phasenkompensationsabschnitt 2 erhält ein Signal proportional zum differentiellen Wert des Drehmomentsignals der Lenkwelle. Der Unterstützungsrichtungsmotorstrombefehlswert auf der Grundlage des Additionssignals des voranstehend geschilderten Signals und des Drehmomentsignals wird zum Phasenkompensationsstrombefehlssignal hinzuaddiert, welches sich kontinuierlich ändert, wenn das Ausgangssignal des Phasenkompensationsabschnitts 2 niedriger als der vorbestimmte Wert ist, und konstant ist, wenn es höher als der vorbestimmte Wert ist, um so den Additionswert zu erhalten. Der auf diese Art und Weise erhaltene Additionswert wird zum Steuern des Steuerabschnitts 3 eingesetzt. Dies verbessert die Motorservounterstützungsnachlaufeigenschaften (das Reaktionsverhalten), und verhindert das Auftreten von Eigenschwingungen zum Zeitpunkt des Lenkens in der Neutrallage, und absorbiert die Auswirkungen der Trägheitskraft des Motors, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, so daß ein Gefühl der Unangemessenheit beim Lenken ausgeschaltet wird.

Bei der voranstehend geschilderten konventionellen motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung wird der Motor 4 entsprechend dem Ausgangssignal des Drehmomentsensors angetrieben. Wenn das Torsionsdrehmoment nicht angelegt wird, wird daher der Motor 4 nicht betrieben. Wenn dann mit einem Lenkvorgang begonnen wird, tritt ein Drehmomentverlust auf, der zur statischen Reibung des Motors und eines Lenkmechanismus beiträgt, und daher ist ein hohes Lenkdrehmoment für den Lenkvorgang erforderlich; der Fahrer fühlt sich daher während des Lenkvorganges unbehaglich. Weiterhin wird dann, wenn das Lenkrad nach dem Lenkvorgang freigegeben wird, die Rückkehr des Lenkrads durch die Reibung des Motors und des Lenkmechanismus behindert; daher ist es relativ schwierig, das Lenkrad in die Neutralposition (für Geradeausfahrt des Fahrzeugs) zurückkehren zu lassen.

Die DE 35 37 024 A1 beschreibt eine elektrisch betriebene Kraftlenkvorrichtung, die an der Lenkanordnung eines Straßenfahrzeugs vorgesehen ist und eine zusätzliche Lenkkraft mittels eines Elektromotors erzeugt. Eine Motorregeleinheit regelt die Drehrichtung und das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors durch Verwendung der Summe eines Hilfssignals auf der Basis des Signals von einem Torsionsdrehmomentfühler und eines Geschwindigkeitsfühlers, eines Rückführsignal auf Basis des Ausgangssignals des Lenkwinkelfühlers und eines zusätzlichen Hilfssignals auf Grundlage des Ausgangssignals des Torsionsdrehmomentfühlers.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Ausschaltung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten, die bei einer konventionellen motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung auftreten.

Genauer gesagt besteht ein durch die Erfindung zu erreichendes Ziel in der Bereitstellung einer motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung, in welcher die Auswirkungen der Reibung, insbesondere der statischen Reibung, des Motors und des Lenkmechanismus ausgeschaltet sind, so daß der Fahrer beim Lenkvorgang ein angenehmes Gefühl hat.

Das voranstehende Ziel und weitere Ziele der Erfindung wurden durch Bereitstellung einer motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung erzielt, welche gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist: einen Motor, der eine Servounterstützung eines Lenkmechanismus durchführt; einen Drehmomentsensor zur Erfassung eines Lenkdrehmoments; eine Unterstützungsvorrichtung zur Ausgabe eines Unterstützungssignals in Abhängigkeit von dem vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoment, das die Richtung und die Größe eines erforderlichen Ausgangsdrehmoments des Motors vorgibt; eine Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung zur Ausgabe eines hochfrequenten Schwingungssignals; und eine Steuervorrichtung zum Steuern des dem Motor zugeführten Stroms in Abhängigkeit von dem Unterstützungssignal und dem Schwingungssignal.

Bei der motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung ist die Amplitude des Schwingungssignals, welches von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung ausgegeben wird, so eingestellt, daß das Ausgangsdrehmoment des Motors, welches infolge des Schwingungssignals erzeugt wird, kleiner oder gleich einem Drehmomentverlust ist, der infolge der Reibung des Lenkmechanismus auftritt.

Eine Halbperiode des Schwingungssignals, welches von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung ausgegeben wird, ist größer oder gleich der elektrischen Reaktionsverzögerung der Steuervorrichtung, und kürzer als die mechanische Reaktionsverzögerung des Lenkmechanismus.

In einem vorbestimmten Betriebszustand wird die Erzeugung des Schwingungssignals durch die Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung gesperrt.

Darüber hinaus wird in der motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, die Erzeugung des Schwingungssignals gesperrt.

Weiterhin wird bei der Einrichtung die Erzeugung des Schwingungssignals gesperrt, wenn die Drehzahl (Anzahl an Umdrehungen pro Minute) einer Brennkraftmaschine kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

Zusätzlich wird die Erzeugung des Schwingungssignals gesperrt, wenn die Drehzahl des Motors größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

Wenn der Ankerstrom des Motors größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wird die Erzeugung des Schwingungssignals gesperrt.

Wenn das Ausgangssignal des Drehmomentsensors größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wird die Erzeugung des Schwingungssignals gesperrt.

Bei der Einrichtung wird die Amplitude des Schwingungssignals, welches von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung erzeugt wird, entsprechend einem Fahrzeugbetriebszustand variiert.

Darüber hinaus kann bei der Einrichtung die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend der Drehzahl des Motors variiert werden.

Weiterhin kann bei der Einrichtung die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend dem Ankerstrom des Motors variiert werden.

Zusätzlich kann bei der Einrichtung die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend dem Ausgangssignal des Drehmomentsensors variiert werden.

Bei der Einrichtung ist das von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung erzeugte Schwingungssignal ein Signal, dessen höhere harmonische Bestandteile abgeschwächt wurden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Eigenschaften, Einsetzzwecke und Vorteile der Erfindung hervorgehen.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Ausbildung eines Beispiels für eine motorgetriebene Lenkservoeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Signalformdiagramm eines Schwingungssignals in der motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung;

Fig. 3 ein Signalformdiagramm des Schwingungssignals in der motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung;

Fig. 4A bis 4C Ansichten von Eigenschaften des Schwingungssignals;

Fig. 5A bis 5C Signalformdiagramme von Schwingungssignalen bei anderen Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Ausbildung einer konventionellen motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung;

Fig. 7 eine Darstellung der Ausgangseigenschaften eines Drehmomentsensors;

Fig. 8 eine Darstellung der Eigenschaften eines Ausgangsdrehmoments in bezug auf ein Drehmomentsensorausgangssignal;

Fig. 9 eine Darstellung der Phasenkompensationseigenschaften eines Drehmomentsensorausgangssignals.

Erste Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein Beispiel für motorgetriebene Lenkservoeinrichtung geschildert, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.

Die in Fig. 1 dargestellte motorgetriebene Lenkservoeinrichtung weist auf: eine Unterstützungsvorrichtung 1; eine Steuervorrichtung, nämlich eine Steuerschaltung 3; einen Lenkmechanismus 5; und einen Drehmomentsensor 11, der das Torsionsdrehmoment einer Lenkwelle erfaßt, und ein Drehmomentsignal proportional zum Torsionsdrehmoment ausgibt, wie beispielsweise in Fig. 7 gezeigt ist. Die Unterstützungsvorrichtung 1 weist einen Ausgangsdrehmomentwertbefehlsfunktionsabschnitt auf, der in Reaktion auf das Drehmomentsignal des Drehmomentsensors 11 einen Unterstützungsrichtungsmotorstrombefehlswert entsprechend einer Funktion ausgibt, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist. Die Vorrichtung 1 legt daher die Drehrichtung des Motors fest, sowie einen Stromwert, der dazu erforderlich ist, ein erforderliches Ausgangsdrehmoment zu erhalten, also einen Sollstromwert, entsprechend dem Torsionsdrehmoment, welches von dem Drehmomentsensor 11 erfaßt wird.

Die Steuerschaltung 3 weist auf: einen Positiv/Negativ- Wertunterscheidungsabschnitt, der feststellt, ob der Additionswert des Unterstützungsrichtungsmotorstrombefehlswertes und des Phasenkompensationsstrombefehlswertes positiv ist, oder ob der Additionswert negativ ist; einen Absolutwertumwandlungsabschnitt 33, durch welchen man den Absolutwert des voranstehend geschilderten Additionswertes erhält; einen Motortreiberabschnitt, der die Drehrichtung eines Motors 4 entsprechend dem Ausgangssignal des Positiv/Negativ-Wertunterscheidungsabschnitts festlegt, und den Motor 4 in Reaktion auf den Strombefehlswert antreibt, der von dem Absolutwertumwandlungsabschnitt zur Verfügung gestellt wird; und einen Tastverhältnissteuerabschnitt, der einen Ankerstrom, der von einem Ankerstromerfassungsabschnitt festgestellt wird, mit dem Strombefehlswert des Absolutwertwandlungsabschnitts vergleicht, um eine Tastverhältnissteuerung durchzuführen. Die Steuerschaltung 3 treibt daher den Motor 4 entsprechend der Anzeige, welche von der Unterstützungsvorrichtung 1 zur Verfügung gestellt wird, einer Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung, nämlich einen Schwingungssignalerzeugungsabschnitt 6, und dem in dem Motoranker fließenden Motorstrom.

Auf den Lenkmechanismus 5 wird durch den Motor 4 eine Unterstützungskraft ausgeübt, wobei der Motor von der Steuerschaltung 3 getrieben wird. Der voranstehend erwähnte Schwingungssignalerzeugungsabschnitt 6 empfängt verschiedene Betriebszustände, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Brennkraftmaschinendrehzahl, die Motordrehzahl, und den Ankerstrom.

Als nächstes wird der Betriebsablauf bei der motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung mit dem voranstehend geschilderten Aufbau geschildert.

Das Schwingungssignal ist ein hochfrequentes Impulssignal, wie es in Fig. 2 als Zittersignal bezeichnet gezeigt ist. Ein Impulssignal, welches durch Addition des Schwingungssignals mit der Anzeige des Unterstützungsrichtungsmotorstromanzeigeabschnitts erhalten wird, nämlich ein Sollstromwert Io des Motorstroms, ist ein Impulssignal (Io ± Ia), welches eine Amplitude von ±Ia in bezug auf den Sollstromwert Io aufweist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und der mittlere Strom ist der Sollstromwert Io. Die Steuerschaltung 3 verwendet, das Impulssignal, die Summe des Sollstromwertes und des Schwingungssignals, um den Motor 4 zu treiben (nachstehend als "Schwingungssteuerung" bezeichnet, soweit sinnvoll).

Falls wie in Fig. 3 die Amplitude ±Ia des Schwingungssignals groß ist, wird das Ausgangsdrehmoment des Motors 4 groß, dreht sich der Motor, und wird der Lenkmechanismus selbst angetrieben, so daß der Lenkmechanismus nach rechts und links in Schwingungen versetzt wird. Um das Auftreten der Schwingungen zu verhindern wird die Amplitude ±Ia des Schwingungssignals auf einen Wert festgelegt, bei welchem sich der Motor nicht dreht. Genauer gesagt wird die Amplitude des Schwingungssignals so eingestellt, daß das Ausgangsdrehmoment des Motors 4, welches mit Hilfe des Schwingungssignals erzeugt wird, nicht die Drehmomentverluste infolge der statischen Reibung des Lenkmechanismus überschreitet. Im Idealfall ist das Ausgangsdrehmoment des Motors 4 gleich dem Drehmomentverlust infolge der statischen Reibung.

Die Schwingungssteuerung wird mit dem Schwingungssignal durchgeführt, dessen Amplitude wie voranstehend geschildert eingestellt wurde. Daher wird der Drehmomentverlust des Lenkmechanismus infolge der statischen Reibung durch das Ausgangsdrehmoment des Motors 4 ausgeglichen, welches durch die Schwingungssteuerung erzeugt wird, und daher wird zu Beginn eines Lenkvorgangs die Auswirkung des Drehmomentverlustes infolge der statischen Reibung ausgeschaltet; dies stellt ein gutes Lenkgefühl für den Fahrer zur Verfügung. Darüber hinaus können Schwingungen des Lenkmechanismus infolge des Schwingungssignals verhindert werden. Wenn das Lenkrad freigegeben wird, um in die Neutralposition zurückzukehren, wird der Drehmomentverlust infolge der Reibung des Lenkmechanismus durch die Schwingungssteuerung ausgeglichen, was dazu führt, daß das Lenkrad glatt in die Neutralposition zurückkehrt.

Zweite Ausführungsform

Als nächstes wird ein weiteres Beispiel für eine motorgetriebene Lenkservoeinrichtung beschrieben, die eine zweite Ausführungsform der Erfindung bildet.

Im allgemeinen treten bei einer motorgetriebenen Lenkservoeinrichtung elektrische Reaktionsverzögerungen und mechanische Reaktionsverzögerungen auf. Die elektrische Reaktionsverzögerung liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 2 bis 3 Millisekunden, und die mechanische Reaktionsverzögerung in der Größenordnung von 30 bis 50 Millisekunden; daher ist die elektrische Reaktionsverzögerung erheblich kürzer als die mechanische Reaktionsverzögerung. Wenn wie in Fig. 3 die Halbperiode ta (beispielsweise die Zeit auf der positiven (+) zur Seite) des Schwingungssignals kürzer ist als die voranstehend geschilderte elektrische Reaktionsverzögerung, wird der Motor 4 nicht durch das Schwingungssignal angetrieben, da selbst dann, wenn das Schwingungssignal angelegt wird, die elektrische Schaltung darauf nicht reagieren kann. Im Gegensatz hierzu, wenn die Halbperiode ta größer oder gleich der mechanischen Reaktionsverzögerung ist, reagiert der Lenkmechanismus selbst hierauf, so daß der Lenkmechanismus so in Schwingungen versetzt wird, daß er in jeder Halbperiode ta des Schwingungssignals nach rechts bzw. links angetrieben wird. Daher sollte die Halbperiode ta des Schwingungssignals so eingestellt sein, daß sie größer oder gleich der elektrischen Reaktionsverzögerung ist, und kürzer als die mechanische Reaktionsverzögerung.

Wenn die Halbperiode des Schwingungssignals so eingestellt ist, daß sie größer oder gleich der elektrischen Reaktionsverzögerung und kürzer als die mechanische Reaktionsverzögerung ist (beispielsweise auf 5 bis 10 Millisekunden), so erfolgt elektrisch ein Antrieb des Motors 4 nach rechts und links in jeder Halbperiode des Schwingungssignals; jedoch erfolgt kein mechanischer Antrieb, so daß im Effekt keine Reaktion erfolgt. Daher wird der Motor 4 elektrisch angetrieben, und wird der Drehmomentverlust infolge der statischen Reibung des Lenkmechanismus ausgeglichen. Daher ist das zu Beginn des Lenkvorgangs erforderliche Lenkdrehmoment gering, und wird das Lenkverhalten verbessert. Da der Lenkmechanismus nicht mechanisch angetrieben wird, können darüber hinaus Schwingungen des Lenkmechanismus infolge des Schwingungssignals verhindert werden.

Bei der voranstehend geschilderten zweiten Ausführungsform wird der Lenkmechanismus nicht durch das Schwingungssignal angetrieben, und daher ist es nicht erforderlich, daß das Ausgangsdrehmoment des Motors 4, welches durch die Schwingungssteuerung erzeugt wird, kleiner gewählt wird als der Reibungsdrehmomentverlust, und kann ein Schwingungssignal mit hoher Amplitude angelegt werden. Durch Erhöhung der Amplitude des Schwingungssignals kann der Drehmomentverlust infolge von Reibung vollständig ausgeglichen werden. Daher wird der Effekt vergrößert, daß das Lenkdrehmoment klein ist, welches zu Beginn eines Lenkvorgangs erforderlich ist.

Dritte Ausführungsform

Als nächstes wird ein weiteres Beispiel für die motorgetriebene Lenkservoeinrichtung beschrieben, welche eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei der dritten Ausführungsform wird die Schwingungssteuerung entsprechend dem Betriebszustand gesperrt.

Ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform ist das Schwingungssignal ein Impulssignal, dessen Halbperiode 5 bis 10 Millisekunden lang ist. Beim Anlegen des Schwingungssignals führen die Änderungen des Drehmoments infolge dieses Signals zu Schwingungsgeräuschen. Wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, oder sich die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl dreht, bemerkt der Fahrer die Schwingungsgeräusche jedoch nicht, da die Brennkraftmaschinengeräusche lauter sind als die Schwingungsgeräusche. In einem vorbestimmten Betriebszustand (Fahrzustand) (die Fahrzeuggeschwindigkeit ist kleiner gleich 5 km pro Stunde, die Brennkraftmaschinendrehzahl ist kleiner oder gleich der Leerlaufdrehzahl, oder die Brennkraftmaschinengeräusche sind relativ gering), wird die Erzeugung des Schwingungssignals der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung gesperrt, so daß die Schwingungssteuerung gesperrt wird. In einem Fall, in welchem die Brennkraftmaschinengeräusche nicht erheblich sind, kann daher die Erzeugung von Schwingungsgeräuschen verhindert werden; es wird daher die Schwierigkeit vermieden, daß die Schwingungsgeräusche eine unangenehme Auswirkung auf den Fahrer haben.

Bei der voranstehend geschilderten dritten Ausführungsform wird die Erzeugung des Schwingungssignals in der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung 6 gesperrt, um so die Schwingungssteuerung zu sperren. Die dritte Ausführungsform kann mit den selben Auswirkungen folgendermaßen abgeändert werden; es wird eine Gatevorrichtung zum Blockieren der Übertragung des Schwingungssignals vorgesehen, welches in der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung 6 erzeugt wird, um so die Schwingungssteuerung zu sperren.

Vierte Ausführungsform

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wurde, besteht ein Ziel der Schwingungssteuerung in der Ausschaltung des Effektes der Reibung des Motors und des Lenkmechanismus, insbesondere der statischen Reibung dieser Teile. Dies ist besonders wirksam, wenn sich der Motor und der Lenkmechanismus in der Ruhelage befinden. Wenn daher der Fahrer das Lenkrad betätigt, ist es weniger erforderlich, daß eine Schwingungssteuerung vorgenommen wird. In diesem Fall kann durch Verringerung der Amplitude des Schwingungssignals die Drehmomentänderung infolge der Schwingungssteuerung verhindert werden; das Lenkverhalten wird daher wesentlich verbessert.

Wie in Fig. 4A gezeigt ist, wird mit wachsender Motordrehzahl die Amplitude des Schwingungssignals verringert. Der Zustand, daß sich der Motor 4 dreht, entspricht dem Zustand, daß der Fahrer das Lenkdrehmoment an den Lenkmechanismus anlegt, wodurch der Motor 4 getrieben wird. Die Amplitude des Schwingungssignals wird entsprechend der Motordrehzahl geändert. Wenn daher die Motordrehzahl gering ist, und die Auswirkungen der statischen Reibung groß sind, wird daher die Schwingungssteuerung durchgeführt, um die Auswirkungen der statischen Reibung auszuschalten; wenn jedoch die Motordrehzahl groß ist, und die Auswirkungen der statischen Reibung nicht groß sind, so wird die Amplitude des Schwingungssignals klein gewählt, um so die Änderungen des Ausgangsdrehmoments des Motors zu verringern. Dies führt zu einer glatten Durchführung des Lenkvorgangs.

Bei der voranstehend geschilderten vierten Ausführungsform wird die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend der Motordrehzahl geändert. Allerdings können die selben Auswirkungen auch dadurch erhalten werden, daß die Ausführungsform so abgeändert wird, daß die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend dem Strom In geändert wird, der im Anker des Motors 4 fließt, wie in Fig. 4B gezeigt, oder entsprechend dem Ausgangssignal des Drehmomentsensors, wie in Fig. 4C gezeigt ist.

Darüber hinaus wird bei der voranstehend geschilderten vierten Ausführungsform die Amplitude des Schwingungssignals verringert, wenn die Drehzahl des Motors 4 zunimmt. Die selben Auswirkungen lassen sich auch durch Abänderung der Ausführungsform auf solche Weise erzielen, daß die Schwingungssteuerung gesperrt wird, wenn die Motordrehzahl größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Darüber hinaus werden die selben Auswirkungen auch durch eine solche Abänderung der Ausführungsform erzielt, daß die Schwingungssteuerung dann gesperrt wird, wenn der Ankerstrom Im oder das Ausgangssignal des Drehmomentsensors 11 größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

Fünfte Ausführungsform

Bei den voranstehend geschilderten ersten bis vierten Ausführungsformen ist wie in Fig. 2 gezeigt ist, das Schwingungssignal ein Impulssignal. Statt eines derartigen Impulssignals kann jedoch auch ein Zerhackersignal wie in Fig. 5A gezeigt, oder ein Sägezahnsignal gemäß Fig. 5B verwendet werden. In diesem Fall ergibt sich in der elektrischen Schaltung eine Verbesserung der Reaktionseigenschaften des Stroms, und ergibt sich eine glatte Änderung des Ausgangsdrehmoments des Motors 4 infolge der Schwingungssteuerung; dies bedeutet, daß die Schwingungsgeräusche abnehmen. Statt des Zerhackersignals oder des Sägezahnsignals kann auch ein Sinussignal oder ein Impulssignal verwendet werden, dessen höhere harmonische Komponenten durch ein Tiefpaßfilter abgeschwächt werden, wie dies in Fig. 5C gezeigt ist.

Wie voranstehend geschildert weist die motorgetriebene Lenkservoeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf: den Drehmomentsensor zur Erfassung eines Lenkdrehmoments; die Unterstützungsvorrichtung zur Ausgabe eines Unterstützungssignals, welches die Richtung und Größe eines Ausgangsdrehmoments eines Motors anzeigt, welcher eine Servounterstützung eines Lenkmechanismus durchführt; die Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung zur Ausgabe eines hochfrequenten Schwingungssignals; und die Steuervorrichtung zum Steuern des Stroms, der dem Motor zugeführt wird, entsprechend dem Unterstützungssignal, welches von der Unterstützungsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird, und entsprechend dem Schwingungssignal, welches von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird, um die Schwingungssteuerung durchzuführen. Daher können die Drehmomentverluste ausgeglichen werden, die infolge der Reibung des Lenkmechanismus auftreten, und ist das zu Beginn eines Lenkvorgangs erforderliche Lenkdrehmoment gering. Darüber hinaus wird die Rückkehr des Lenkrads in die Neutralposition nicht behindert, wenn das Lenkrad freigegeben wird. Dies bedeutet, daß sich ein angenehmes Lenkverhalten für den Fahrer ergibt.

Weiterhin wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Amplitude des von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung ausgegebenen Schwingungssignals so eingestellt, daß das Ausgangsdrehmoment des Motors, welches infolge des Schwingungssignals erzeugt wird, kleiner oder gleich einem Drehmomentverlust ist, der infolge der Reibung des Lenkmechanismus auftritt. Daher werden Schwingungen des Lenkmechanismus infolge des Schwingungssignals verhindert, so daß das Lenkverhalten verbessert wird.

Eine Halbperiode des Schwingungssignals, welches von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung ausgegeben wird, ist größer oder gleich der elektrischen Reaktionsverzögerung der Steuervorrichtung und kürzer als die mechanische Reaktionsverzögerung des Lenkmechanismus. Daher werden Schwingungen des Lenkmechanismus infolge des Schwingungssignals verhindert, und können die Drehmomentverluste infolge der Reibung des Lenkmechanismus noch wirksamer ausgeglichen werden, so daß das Lenkverhalten entsprechend verbessert wird.

In einem vorbestimmten Betriebszustand wird die Erzeugung des Schwingungssignals durch die Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung gesperrt. Daher werden Schwingungen infolge der Schwingungssteuerung verhindert, und wird die Erzeugung von Schwingungsgeräuschen unterdrückt, so daß die Schwierigkeit ausgeschaltet wird, daß sich der Fahrer infolge der Schwingungsgeräusche unbehaglich fühlt. Darüber hinaus wird der Lenkvorgang glatt durchgeführt.

Darüber hinaus wird die Erzeugung des Schwingungssignals bei der motorgetriebene Lenkservoeinrichtung dann gesperrt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Nur bei starken Geräuschen der Brennkraftmaschine wird daher die Schwingungssteuerung durchgeführt. Dieses Merkmal schaltet die Schwierigkeit aus, daß sich der Fahrer infolge der Schwingungsgeräusche unbehaglich fühlt, die infolge der Schwingungssteuerung auftreten.

Weiterhin wird bei der motorgetriebene Lenkservoeinrichtung die Erzeugung des Schwingungssignals dann gesperrt, wenn die Drehzahl einer Brennkraftmaschine kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Dieses Merkmal schaltet die Schwierigkeit aus, daß sich der Fahrer infolge der Schwingungsgeräusche aufgrund der Schwingungssteuerung unbehaglich fühlt.

Zusätzlich wird die Erzeugung des Schwingungssignals dann gesperrt, wenn die Drehzahl des Motors größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist; wenn der Fahrer den Lenkvorgang durchführt, wird daher die Schwingungssteuerung gesperrt, so daß der Lenkvorgang glatt durchgeführt werden kann.

Weiterhin wird die Erzeugung des Schwingungssignals dann gesperrt, wenn der Ankerstrom des Motors größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, so daß dann, wenn der Fahrer den Lenkvorgang durchführt, die Schwingungssteuerung gesperrt ist. Auch in diesem Fall kann der Lenkvorgang glatt durchgeführt werden.

Andererseits wird bei der motorgetriebene Lenkservoeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Amplitude des von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung erzeugten Schwingungssignals entsprechend einem Fahrzeugbetriebszustand geändert. Dieses Merkmal ermöglicht es, die Schwingungssteuerung je nach dem vom Fahrer durchgeführten Lenkzustand durchzuführen, und daher kann der Fahrer den Lenkvorgang glatt durchführen.

Weiterhin kann die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend der Drehzahl des Motors geändert werden. Auch in diesem Fall wird es ermöglicht, die Schwingungssteuerung entsprechend dem vom Fahrer durchgeführten Lenkvorgang durchzuführen, so daß der Fahrer den Lenkvorgang glatt durchführen kann.

Darüber hinaus kann die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend dem Ankerstrom des Motors geändert werden. Ähnlich wie im voranstehend geschilderten Fall ist es dann möglich, die Schwingungssteuerung entsprechend dem vom Fahrer vorgenommen Lenkzustand durchzuführen, so daß der Fahrer den Lenkvorgang glatt durchführen kann.

Weiterhin kann die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend dem Ausgangswert oder Ausgangssignal des Drehmomentsensors geändert werden. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Schwingungssteuerung entsprechend dem vom Fahrer vorgenommenen Lenkzustand durchzuführen, und wird daher das Lenkverhalten verbessert.

Weiterhin kann bei der Einrichtung das Schwingungssignal, welches von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung erzeugt wird, ein Signal sein, dessen höhere harmonische Komponenten abgeschwächt wurden. Daher wird die Reaktion des Stroms auf das Schwingungssignal verbessert, und werden die Drehmomentänderungen verringert. Hierdurch werden die Schwingungsgeräusche verringert, so daß die Schwierigkeit ausgeschaltet wird, daß sich der Fahrer infolge der Schwingungsgeräusche unbehaglich fühlt.

Claims (14)

1. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung, welche aufweist:
einen Motor (4), der eine Servounterstützung eines Lenkmechanismus (5) durchführt;
einen Drehmomentsensor (11) zur Erfassung eines Lenkdrehmoments;
eine Unterstützungsvorrichtung (1) zur Ausgabe eines Unterstützungssignals in Abhängigkeit von dem vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoment, das die Richtung und die Größe eines erforderlichen Ausgangsdrehmoments des Motors vorgibt;
eine Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung (6) zur Ausgabe eines hochfrequenten Schwingungssignals; und
eine Steuervorrichtung (3) zum Steuern des dem Motor zugeführten Stroms in Abhängigkeit von dem Unterstützungssignal und dem Schwingungssignal.

2. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung (6) ausgegebenen Schwingungssignals so eingestellt ist, dass das Ausgangsdrehmoment des Motors (4), welches infolge des Schwingungssignals erzeugt wird, kleiner oder gleich dem Drehmomentverlust ist, der infolge der Reibung des Lenkmechanismus (5) auftritt.

3. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halbperiode des Schwingungssignals, welches von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung (6) ausgegeben wird, größer oder gleich der elektrischen Reaktionsverzögerung der Steuervorrichtung (3) ist, und kürzer ist als die mechanische Reaktionsverzögerung des Lenkmechanismus.

4. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorbestimmten Betriebszustand eines Fahrzeugs die Erzeugung des Schwingungssignals durch die Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung (6) gesperrt ist.

5. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des Schwingungssignals dann gesperrt ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

6. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des Schwingungssignals dann gesperrt ist, wenn die Drehzahl einer Brennkraftmaschine kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

7. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann die Erzeugung des Schwingungssignals gesperrt ist, wenn die Drehzahl des Motors größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

8. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann die Erzeugung des Schwingungssignals gesperrt ist, wenn der Ankerstrom des Motors (4) größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

9. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann die Erzeugung des Schwingungssignals gesperrt ist, wenn das Ausgangssignal des Drehmomentsensors (11) größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

10. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung (6) erzeugte Schwingungssignals entsprechend einem Fahrzeugbetriebszustand geändert wird.

11. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend der Drehzahl des Motors (4) geändert wird.

12. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend dem Ankerstrom des Motors (4) geändert wird.

13. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Schwingungssignals entsprechend dem Ausgangssignal des Drehmomentsensors (11) geändert wird.

14. Motorgetriebene Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Schwingungssignalerzeugungsvorrichtung (6) erzeugte Schwingungssignal ein Signal ist, dessen höhere harmonische Komponenten abgeschwächt wurden.