DE19821024A1 - Servolenkung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugservo­ lenkung.

Eine elektrische Servolenkung, die in der japanischen Patentof­ fenlegung mit der Nummer 63-28761 offenbart ist, ist als eine herkömmliche Fahrzeugservolenkung bekannt. Wie in Fig. 1 die­ ses Dokuments gezeigt ist, hat die elektrische Servolenkung ei­ ne Konstruktion, bei der eine Lenkwelle, eine Torsionsstange und ein Ritzel mechanisch mit einem Lenkrad verbunden sind, und eine Lenkkraft, die auf das Lenkrad aufgebracht wird, wird durch die Lenkwelle, das Ritzel und dergleichen auf eine Zahn­ stange übertragen. Die Lenkwelle weist ein Dehnungsmeßgerät zur Erfassung eines Lenkdrehmoments auf. Eine Steuerung betreibt einen Motor auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Dehnungsmeßgerät. Die mechanisch übertragene Lenkkraft wird durch die Betätigung des Motors unterstützt, um Fahrzeugräder oder -Reifen zu drehen, wodurch die Lenkkraft des Lenkrades durch den Fahrer reduziert wird.

Bei der herkömmlichen Servolenkung ist es für den Fahrer jedoch schwierig, einen Fahrzustand durch das Lenkrad zu erkennen. Wenn beispielsweise in der oben beschriebenen elektrischen Ser­ volenkung eine Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder dergleichen während dem Fahren auf die eingelenkten Reifen wirkt, erhöht der Fahrer ein Lenkdrehmoment infolge der Aufnah­ me dieser Reaktionskraft und das Lastdrehmoment des Motors steigt auch an. Zu dieser Zeit wird das Lastdrehmoment des Motors nur durch das Lenkdrehmoment des Fahrers bestimmt und ist als eine Kraft, die auf die Zahnstange aufgebracht wird, größer als das Lenkdrehmo­ ment. Aus diesem Grund spürt der Fahrer kaum eine solche Reak­ tionskraft durch das Lenkrad, sogar wenn die Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder dergleichen etwas variiert, wo­ durch es mißlingt, eine geeignete Handhabung des Lenkrades in Abhängigkeit von einem äußeren Zustand durchzuführen.

Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die obigen Proble­ me zu lösen und deren Aufgabe liegt darin, eine Servolenkung zu schaffen, die in der Lage ist, eine Fahrinformation eines Fahr­ zeugs auf den Fahrer durch die Handhabung des Lenkrades zu übertragen, während eine Lenkkraft, die zur Handhabung des Lenkrades notwendig ist, reduziert wird.

Um die obige Aufgabe zu lösen ist erfindungsgemäß eine Servo­ lenkung vorgesehen, die folgendes aufweist:
einen Lenkmechanismus zum mechanischen Übertragen eines Lenkdrehmoments, das durch eine Handhabung eines Lenkrades er­ zeugt wird, und zum Drehen eines Fahrzeugrades,
eine Unterstützungskraftanwendungsvorrichtung zur Aufbrin­ gung einer Unterstützungs- bzw. Hilfskraft auf den Lenkmecha­ nismus und zur Unterstützung der Drehung des Fahrzeugrades,
eine Gesamtlasterfassungsvorrichtung zur Erfassung einer gesamten Last, im Bezug auf das Drehen in dem Lenkmechanismus, und
eine Unterstützungskraftsteuervorrichtung zur Steuerung der Unterstützungs- bzw. Hilfskraftanwendungsvorrichtung und zur Angleichung eines Verhältnisses der Hilfskraft zur erfaßten Gesamtlast an ein vorbestimmtes Verhältnis.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ausgang von der Hilfs­ kraftanwendungsvorrichtung so gesteuert, daß die Drehkraft durch das Lenkdrehmoment und die Hilfskraft bei einem vorbe­ stimmten Verhältnis die gesamte Last, die von außerhalb des Fahrzeugs auf den Lenkmechanismus aufgebracht wird, hervorbrin­ gen, wenn eine Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder dergleichen auf die gedrehten Räder wirkt, oder die Reaktions­ kraft schwankt. Als ein Ergebnis stützt der Fahrer einen Teil der Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder dergleichen durch das Lenkdrehmoment ab und kann die Reaktionskraft durch die Handhabung des Lenkrades zuverlässig spüren. Deshalb kann der Fahrer den Fahrzustand des Fahrzeugs erkennen und eine ge­ eignete Handhabung des Lenkrads in Abhängigkeit von einem Zu­ stand außerhalb des Fahrzeugs durchführen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Servolenkung vorgese­ hen, die folgende Bauteile aufweist: einen Lenkmechanismus zur mechanischen Übertragung eines Lenkdrehmomentes, das durch eine Handhabung eines Lenkrades und Drehen eines Fahrzeugrades her­ vorgerufen wird, eine Hilfskraftanwendungsvorrichtung zur Auf­ bringung einer Hilfskraft auf den Lenkmechanismus und zur Un­ terstützung des Drehens des Fahrzeugrades, eine Lenkdrehmomen­ terfassungsvorrichtung zur Erfassung des Lenkdrehmoments, eine Hilfskrafteinstellvorrichtung zum Einstellen eines neuen Soll­ wertes einer proportionalen Hilfskraft auf der Grundlage des erfaßten Lenkdrehmoments und eines gerade herrschenden Sollwer­ tes der proportionalen Hilfskraft, die ein vorbestimmtes pro­ portionales Verhältnis zur Hilfskraft hat, damit eine Lenkkraft durch das Lenkdrehmoment und die Hilfskraft bei einem vorbe­ stimmten Verhältnis eine Gesamtlast hervorbringen, bezüglich des Drehens, die von außerhalb eines Fahrzeugs auf den Lenkme­ chanismus aufgebracht wird, und eine Hilfskraftsteuervorrich­ tung zur Steuerung der Hilfskraftanwendungsvorrichtung, um die proportionale Hilfskraft mit dem neuen Sollwert der proportio­ nalen Hilfskraft in Einklang zu bringen.

Wenn eine Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder der­ gleichen auf die gedrehten Räder wirkt, oder wenn die Reakti­ onskraft variiert, wird erfindungsgemäß der nächste Sollwert der proportionalen Hilfskraft auf der Grundlage des derzeit herrschenden Sollwerts der proportionalen Hilfskraft und des erfaßten Lenkdrehmoments eingestellt und die Hilfskraftanwen­ dungsvorrichtung wird gesteuert, damit die Lenkkraft durch das Lenkdrehmoment und die Hilfskraft bei einem vorbestimmten Ver­ hältnis die Gesamtlast hervorbringen, die von außerhalb des Fahrzeugs auf den Lenkmechanismus aufgebracht wird. Als ein Er­ gebnis stützt der Fahrer einen Teil der Reaktionskraft von ei­ ner Straßenoberfläche oder dergleichen ab und kann die Reakti­ onskraft durch die Handhabung des Lenkrades zuverlässig spüren. Deshalb kann der Fahrer den Fahrzustand des Fahrzeuges erkennen und eine geeignete Handhabung des Lenkrades in Abhängigkeit von einem Zustand außerhalb des Fahrzeuges durchführen.

Die Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung weist des weiteren eine Lenkpositionserfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Lenkposition des Lenkrades auf, und eine Lenkradwinkelge­ schwindigkeitssteuervorrichtung zur Steuerung des Lenkrades, so daß es mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit in einer vorbestimmte Richtung dreht, wenn kein Lenkdrehmoment aufge­ bracht wird, und das Lenkrad sich in einer vorbestimmten Lenk­ position befindet.

Wenn der Fahrer das Lenkrad losläßt und das Lenkdrehmoment zu "0", wird das Lenkrad gesteuert, um mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit zu drehen. Aus diesem Grund kann verhin­ dert werden, daß das Lenkrad durch die Reaktionskraft abrupt dreht, wenn eine Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder dergleichen auf die gedrehten Räder wirkt, und das Fahr­ zeug kann stabil fahren.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der detaillierten Be­ schreibung, die nachstehend gegeben wird, und den beigefügten Zeichnungen, die lediglich zur Veranschaulichung dienen und nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung verstanden wer­ den dürfen, besser verstanden.

Des weiteren wird der Anwendungsumfang der vorliegenden Erfin­ dung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offen­ sichtlich. Jedoch soll klargestellt werden, daß die detaillier­ te Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich zur Erläuterung von als bevorzugt angegebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung dienen, da dem Fachmann anhand dieser detaillier­ ten Beschreibung verschiedene Veränderungen und Modifizierun­ gen, die im Erfindungsgedanken und Schutzbereich der Erfindung liegen, klar werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer elektrischen Servolenkung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb der elektrischen Servolenkung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 3 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer elektrischen Servolenkung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb der elektrischen Servolenkung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.

Es werden nachfolgend verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dieselben Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Teile durchgehend in den Zeichnungen. Das Dimensions­ verhältnis in den Zeichnungen ist nicht immer gleich dem Ver­ hältnis der nachfolgenden Beschreibung.

1. Ausführungsbeispiel

Fig. 1 ist eine Ansicht, die eine schematische Anordnung einer Servolenkung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist eine Servolenkung 1 einen Lenkme­ chanismus 2 zur mechanischen Übertragung eines Lenkdrehmoments T1 (Lenkkraft), das durch Handhabung eines Lenkrads 21 und Dre­ hen von Reifen 31 erzeugt wird, auf. Der Lenkmechanismus 2 hat eine Konstruktion, bei der eine Lenkwelle 22 mit dem Lenkrad 21 verbunden ist und das Lenkdrehmoment T1 des Lenkrads 21 durch die Lenkwelle 22 auf ein Lenkrädergetriebe 23 übertragen wird.

Ein Ritzel 22a ist am unteren Endabschnitt der Lenkwelle 22 an­ geordnet und wälzt mit einer Zahnstange 24 ab, die im Inneren des Lenkrädergetriebes 23 angeordnet ist. Die Zahnstange 24 ist ein stabförmiges Bauteil, das sich linear in der horizontalen Richtung infolge der Drehung des Ritzels 22a bewegt und ist zwischen den rechten und linken Reifen 31 angeordnet. Jedes der zwei Enden der Zahnstange 24 erstreckt sich von dem Lenkräder­ getriebe 23 und ist mit einer Spurstange 25 und einem Gelenkarm 26 verbunden.

Gemäß diesem Lenkmechanismus 2 wird, wenn der Fahrer das Lenk­ rad 21 handhabt, das Lenkdrehmoment T1 auf die Lenkwelle 22 übertragen und durch den Ritzel/Zahnstangenmechanismus in eine Drehkraft F1 umgewandelt, die auf die Zahnstange 24 übertragen wird. Die Drehkraft F1 wird durch die Spurstange 25, den Ge­ lenkarm 26 und dergleichen auf die Reifen 31 übertragen, um die Reifen 31 zu drehen. Es soll angemerkt werden, daß die vorlie­ gende Erfindung nicht auf den Lenkmechanismus 2 begrenzt ist und ein anderer Mechanismus verwendet werden kann, solange die Reifen 31 in Abhängigkeit von dem Lenkdrehmoment des Lenkrads 21 gedreht werden können.

Die Servolenkung 1 weist einen Motor 41 auf, zur Aufbringung einer Hilfskraft F2 auf den Lenkmechanismus 2 und zur Unter­ stützung des Drehens der Reifen 31 durch den Lenkmechanismus 2. Der Motor 41, der als Hilfskraftanwendungsvorrichtung dient, ist im Inneren des Lenkrädergetriebes 23 angeordnet. Ein Lastdrehmoment (Ausgangsdrehmoment) T2 des Motors 41 wird durch ein Zahnrad und dergleichen in die Hilfskraft F2 umgewandelt, die auf die Zahnstange 24 übertragen wird. Deshalb ist das Lastdrehmoment T2 proportional zur Hilfskraft F2. Als Motor 41 ist beispielsweise ein Gleichstrommotor verwendbar. In diesem Fall, da der Drehantrieb durch Steuerung der Spannung gesteuert wird, kann der derzeit herrschende Wert oder die Drehgeschwin­ digkeit infolge des Antreibens des Motors 41 gemessen werden, um das Lastdrehmoment T2 des Motors 41 zu erfassen. Als Motor 41 kann auch ein anderer Motor anstelle des Gleichstrommotors verwendet werden, solange das Lastdrehmoment T2 unter Verwen­ dung des angelegten Spannungswertes, des gelieferten Stromwer­ tes, der Drehgeschwindigkeit oder dergleichen erfaßt werden kann. Der Motor 41 kann so angeordnet sein, daß er das Lastdrehmoment T2 auf die Lenkwelle 22 überträgt und das Drehen der Reifen 31 unterstützt.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind ein Lenkpositionssensor 51 und ein Lenkdrehmomentsensor 52 am oberen Abschnitt der Lenkwelle 22 angeordnet. Der Lenkpositionssensor 51 dient dazu, die Lenk­ position des Lenkrades 21 zu erfassen. Der Lenkdrehmomentsensor 52 dient dazu, das Lenkdrehmoment des Lenkrades 21 zu erfassen.

Eine ECU 50 zur elektrischen Steuerung des gesamten Gerätes ist auf der Servolenkung 1 montiert. Die ECU 50 empfängt Ausgangs­ signale von dem Lenkpositionssensor 51 und dem Lenkdrehmoments­ sensor 52. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 53, ein Fahrzeug­ verhaltenssensor 54, ein Fahrzeuggewichtssensor 55 und derglei­ chen sind auf der Servolenkung 1 befestigt und verschiedene Teile an Fahrzeuginformation werden von diesen in die ECU 50 bei Bedarf eingegeben.

Die ECU 50 dient als eine Lastdrehmomenterfassungsvorrichtung zur Erfassung des Lastdrehmoments T2 des Motors 41. Wenn zum Beispiel eine Drehreaktionskraft von einer Straßenoberfläche durch die Handhabung des Lenkrades 21 auf die Reifen 31 wirkt, oder wenn sich die Drehreaktionskraft verändert, erfaßt die ECU 50 das Lastdrehmoment T2 des Motors 41 auf der Grundlage des Spannungswertes, des Stromwertes oder der Drehzahl des Motors 41 in Abhängigkeit von Veränderungen der Gesamtlast, die auf den Lenkmechanismus 2 aufgebracht wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, dient die ECU 50 als eine Gesamt­ lasterfassungsvorrichtung zur Erfassung der gesamten äußeren Last, die auf den Lenkmechanismus 2 aufgebracht wird. Wenn zum Beispiel eine Drehreaktionskraft von einer Straßenoberfläche durch die Handhabung des Lenkrades 21 auf die Reifen 31 wirkt, oder wenn sich die Drehreaktionskraft verändert, wenn die er­ zeugte Drehreaktionskraft oder -Veränderung durch eine Gesamt­ last F, die auf den Lenkmechanismus 2 aufgebracht wird, defi­ niert wird, sie erfaßt die ECU 50 das Lenkdrehmoment T1 des Lenkrades 21 auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Lenk­ drehmomentsensors 52, sie erfaßt das Lastdrehmoment T2 des Mo­ tors 41 auf der Grundlage des Spannungswertes, des Stromwertes oder der Drehzahl des Motors 41, sie berechnet die Drehkraft F1 und die Hilfskraft F2, die auf den Lenkmechanismus 2 aufge­ bracht werden, auf der Grundlage des Lenkdrehmoments T1, des Lastdrehmoments T2, eines Übersetzungsverhältnisses oder der­ gleichen, und sie berechnet anschließend aus der Summe der Drehkraft F1 und der Hilfskraft F2 die Gesamtlast F, die auf den Lenkmechanismus 2 aufgebracht wird.

Die ECU 50 dient ferner als eine Drehmomenteinstellvorrichtung zur Einstellung eines Sollwertes des Lastdrehmoments T2 des Mo­ tors 41. Genauer gesagt stellt die ECU 50 einen Sollwert Tm des Lastdrehmoments T2 so ein, daß die Drehkraft F1 durch das Lenk­ drehmoment T1 und die Hilfskraft F2 durch den Motor 41 ein vor­ bestimmtes Verhältnis im Bezug zur Gesamtlast F hat, die auf der Grundlage des Lenkdrehmoments T1, des Lastdrehmoments T2, des Übersetzungsverhältnisses und dergleichen berechnet wurde.

Der Sollwert Tm des Lastdrehmoments T2 wird wie folgt einge­ stellt. β soll die Winkelbeschleunigung einer Lenkposition (Lenkwinkel) θ des Lenkrades 21 sein, I soll das Trägheitsmo­ ment bezogen auf das Lenkrad 21 sein und α soll das Überset­ zungsverhältnis der Zahnstange 24 und des Ritzels 23a sein. Die Bewegungsgleichung des Drehwellensystems des Lenkrades 21 wird durch folgende Gleichung (1) gegeben:

I.β = α (F - (F1 + F2)) (1).

Unter der Annahme, daß das Lenkrad 21 nicht durch eine äußere Kraft in einer beschleunigten Art und Weise gedreht wird, be­ trägt die Winkelbeschleunigung β der Lenkposition θ gleich "0".

Deshalb wird die Gleichung (2) aufgestellt:

F = F1 + F2 (2).

In Gleichung (2) soll K ein Verhältnis (Verteilungsverhältnis) sein, das durch die Drehkraft F1 durch das Lenkdrehmoment T1 des Lenkrades 21 hervorgebracht wird, im Bezug zu der Gesamt­ last F des Lenkmechanismus 2 durch eine Reaktionskraft, die von einer Straßenoberfläche oder dergleichen durch die Reifen 31 aufgebracht wird, sein. Es wird die Gleichung (3) aufgestellt:

F1 = K.F (3).

Die Drehkraft F1 wird aus den Gleichungen (2) und (3) entfernt, um die Gleichung (4) zu begründen:

F = K.F + F2 (4).

Wenn α1 ein Übersetzungsverhältnis darstellt, zur Umwandlung des Lenkdrehmoments T1 in die Lenkkraft F1, und wenn α2 ein Übersetzungsverhältnis zur Umwandlung des Lastdrehmoments T2 des Motors 41 in die Hilfskraft F2 darstellt,

F1 = α1.T1 (5)

F2 = α2.T2 (6).

Gleichung (6) wird in die Gleichung (4) substituiert, um fol­ gendes zu erhalten:

T2 = ((1 - K).F)/α2 (7).

Das heißt, der Motor 41 wird so gesteuert, daß er die Gleichung (7) begründet.

Der Sollwert Tm des Lastdrehmoments T2, der eingestellt werden soll, wird deshalb durch die Gleichung (8) angegeben:

Tm = ((1 - K).(α1.T1 + α2.T2))/α2 (8).

Mit anderen Worten, der Sollwert Tm wird durch das erfaßte Lenkdrehmoment T1 und das Lastdrehmoment T2 eingestellt, und das Lastdrehmoment T2 des Motors 41 wird so gesteuert, daß es mit dem neuen Sollwert Tm übereinstimmt.

Das Verteilungsverhältnis K für den Sollwert Tm wird durch eine Fahrzeuginformation wie die Lenkposition θ, eine Fahrzeugge­ schwindigkeit V, eine Veränderungsfrequenz f einer äußeren Last und der Gesamtlast F bestimmt und wird durch die Gleichung (9) angegeben:

K = G(θ, V, f, F, . . .) (9).

Die ECU 50 dient ferner als Motorsteuervorrichtung zum Antrieb und zur Steuerung des Motors 41. Genauer gesagt vergleicht die ECU 50 das erfaßte Lastdrehmoment T2 des Motors 41 mit dem ein­ gestellten Sollwert Tm, um zu prüfen, ob das Lastdrehmoment T2 und der Sollwert Tm miteinander übereinstimmen. Wenn das Lastdrehmoment T2 nicht mit dem Sollwert Tm übereinstimmt, steuert die ECU 50 den Antrieb des Motors 41 so, daß das Lastdrehmoment T2 mit dem Sollwert Tm übereinstimmt. Es wird zum Beispiel die Antriebssteuerung des Motors 41 durch Ausgabe eines Steuersignals von der ECU 50 und Zunahme oder Abnahme der angelegten Spannung an den Motor 41 auf der Grundlage des Steu­ ersignals durchgeführt. Das Steuersignal an den Motor 41 wird in eine Antriebsleistungseinheit mit großer Leistung eingege­ ben, die im Inneren oder außerhalb des Motors 41 angeordnet ist.

Die ECU 50 dient des weiteren als Lenkradwinkelgeschwindig­ keitssteuervorrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Lenkrads 21, wenn der Fahrer das Lenkrad 21 während dem Fahren losläßt. Genauer gesagt, wenn der Fahrer das Lenkrad 21 während dem Fahren losläßt, steuert die ECU 50 nicht das Lastdrehmoment T2 des Motors 41, sondern sie steuert die Dreh­ geschwindigkeit des Lenkrads 21 auf der Grundlage der Fahrzeu­ ginformation, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Lenkpo­ sition θ des Lenkrades 21. Beispielsweise wird eine Soll-Lenk­ geschwindigkeit ωm als eine Funktion der Fahrzeuginforma­ tion in der ECU 50 durch die Gleichung (10) eingestellt:

ωm = H(θ, V, f, F, . . .) (10).

Die ECU 50 berechnet eine Winkelgeschwindigkeit ω des Lenkra­ des 21, basierend auf einem Ausgang des Lenkpositionssensors 51. Die ECU 50 erhöht/vermindert das Anlegen einer Spannung an den Motor 41 in geeigneter Weise, um die Winkelgeschwindigkeit ω des Lenkrades 21 mit der Soll-Winkelgeschwindigkeit ωm in Übereinstimmung zu bringen. Durch diese Steuerung der Lenkrad­ winkelgeschwindigkeit kann das Lenkrad daran gehindert werden, infolge der Aufnahme einer Reaktionskraft abrupt zu drehen, so­ gar wenn der Fahrer das Lenkrad losläßt und wenn eine Reakti­ onskraft von einer Straßenoberfläche oder dergleichen auf die gedrehten Reifen wirkt, und das Fahrzeug kann stabil fahren.

Die gesamte Funktion der Servolenkung 1 wird nachfolgend erläu­ tert.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das die Funktion der Servolenkung 1 zeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 beginnt die Servolenkung 1 infolge des Einschaltens des Zündschalters des Fahrzeugs ih­ ren Betrieb. Bei Schritt S10 wird das Lenkdrehmoment T1 durch die Handhabung des Lenkrades 21 erfaßt. Das Lenkdrehmoment T1 wird durch den Lenkdrehmomentssensor 52 erfaßt. Ein Ausgangs­ signal von dem Lenkdrehmomentssensor 52 wird in die ECU 50 ein­ gegeben. Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S12 und die ECU 50 prüft, ob das Lenkdrehmoment T1 "0" ist. Wenn die Antwort in Schritt S12 JA lautet, verschiebt sich der Arbeits­ ablauf zu Schritt S30; wenn die Antwort bei Schritt S12 NEIN lautet, verschiebt sich der Arbeitsablauf zu Schritt S14.

Im Schritt S14 werden die Teile der Fahrzeuginformation wie die Lenkposition θ, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Verände­ rungsfrequenz f einer äußeren Last und die Gesamtlast F durch verschiedene Sensoren, die auf dem Fahrzeug montiert sind, ab­ getastet. Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S16 und die Teile der Fahrzeuginformation werden als Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren in die ECU 50 eingegeben. Die ECU 50 berechnet das Verteilungsverhältnis K auf der Grundlage dieser Ausgangssignale. Das Verteilungsverhältnis K wird eingestellt, um sich in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs oder dergleichen zu verändern, was die Handha­ bungsstabilität des Lenkrades 21 aufrechterhält. Es soll betont werden, daß das Verteilungsverhältnis K unter Verwendung eini­ ger Teile der oben beschriebenen Fahrzeuginformation wie der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Lenkposition θ berechnet wer­ den kann. Alternativ kann das Verteilungsverhältnis K unter Verwendung einer anderen Information als der oben beschriebenen Fahrzeuginformation berechnet werden.

Nachdem das Verteilungsverhältnis K berechnet wurde, schreitet der Arbeitsablauf zu Schritt S18 fort, um das Lastdrehmoment T2 des Motors 41 zu erfassen. Das Lastdrehmoment T2 wird erfaßt, so daß beispielsweise ein Meßsignal des Stromwerts oder der Drehgeschwindigkeit infolge des Antriebs des Motors 41 von dem Motor 41 oder dergleichen in die ECU 50 eingegeben wird und die ECU 50 das Lastdrehmoment T2 basierend auf dem Meßsignal des Stromwertes oder der Drehgeschwindigkeit berechnet und erfaßt.

Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S20, um den Soll­ wert Tm des Lastdrehmoments T2 infolge des Antriebs des Motors 41 unter Verwendung des erfaßten Lenkdrehmoments T1 und des Lastdrehmoments T2 und des berechneten Verteilungsverhältnisses K zu berechnen. Der Sollwert Tm wird durch Substituieren des Lenkdrehmoments T1, des Lastdrehmoments T2, des Verteilungsver­ hältnisses K und dergleichen in die Gleichung (8) die oben be­ schrieben wurde, berechnet.

Im Schritt S22 wird geprüft, ob der berechnete Sollwert Tm mit dem erfaßten Lastdrehmoment T2 übereinstimmt. Wenn die Antwort in Schritt S22 JA lautet, wirken das Lenkdrehmoment T1 durch die Handhabung des Lenkrades 21 und das Lastdrehmoment T2 durch den Motor 41 in einem gewünschten Verteilungsverhältnis K auf den Lenkmechanismus 2. Dem entsprechend kehrt der Arbeitsablauf zu Schritt S10 zurück, um das Lenkdrehmoment T1 wieder zu er­ fassen.

Wenn im Schritt S22 festgestellt wird, daß das Lastdrehmoment T2 größer als der Sollwert Tm ist, gibt die ECU 50 im Schritt S24 ein Steuersignal an den Motor 41 ab, um einen Ausgang von dem Motor 41 zu verringern und somit nimmt die an den Motor 41 angelegte Spannung ab. Anschließend kehrt der Arbeitsablauf wieder zu Schritt S14 zurück, um die Fahrzeuginformation zu er­ fassen und sequentiell die Berechnungen in den Schritten S16, S18, S20 und S22 auszuführen. Dieses Verfahren wird wiederholt durchgeführt, bis der Sollwert Tm und das Lastdrehmoment T2 miteinander übereinstimmen.

Wenn die Gesamtlast F, die auf die Reifen 31 aufgebracht wird, sehr groß ist und einen vorbestimmten Schwellenwert überschrei­ tet, wird die Gesamtlast F in gewünschter Weise gesteuert, um zu verhindern, daß eine vorbestimmte oder eine größere Last der Gesamtlast F durch den Lenkmechanismus 2 auf das Lenkrad 21 wirkt, obwohl dies nicht in dem Flußdiagramm in Fig. 2 gezeigt ist. Mit dieser Steuerung wird die Stabilität des Fahrzeugs zu­ verlässig aufrechterhalten, sogar wenn ein starker Stoß auf die Reifen 31 wirkt.

Wenn im Schritt S22 festgestellt wird, daß das Lastdrehmoment T2 kleiner als der Sollwert Tm ist, gibt die ECU 50 im Schritt S26 ein Steuersignal an den Motor 41 ab, um einen Ausgang von dem Motor 41 zu erhöhen und somit wird die angelegte Spannung an dem Motor erhöht. Anschließend kehrt der Arbeitsablauf wie­ der zum Schritt S14 zurück, um die Fahrzeuginformation zu er­ fassen und sequentiell Berechnungen in den Schritten S16, S18, S20 und S22 auszuführen. Dieses Verfahren wird wiederholt durchgeführt, bis der Sollwert Tm und das Lastdrehmoment T2 miteinander übereinstimmen.

Wenn das Lenkrad 21 losgelassen wird, wird im Schritt S12 fest­ gestellt, daß das Lenkdrehmoment T1 "0" ist und der Arbeitsab­ lauf verschiebt sich zu Schritt S30. Im Schritt S30 wird die Lenkposition (Lenkwinkel) 9 des Lenkrades 21 durch den Lenkpo­ sitionssensor 51 erfaßt. Ein Ausgangssignal von dem Lenkpositi­ onssensor 51 wird in die ECU 50 eingegeben. Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S32 und die ECU 50 prüft auf der Grundlage der Lenkposition θ, ob eine Unterstützung für den Lenkmechanismus 2 durch Antreiben des Motors 41 erforderlich ist. Die Notwendigkeit der Unterstützung durch den Motor 41 wird auf der Grundlage bestimmt, ob die Lenkposition θ "0" be­ trägt. Wenn die Reifen 31 nicht gedreht werden, ist keine Hilfe durch den Motor 41 notwendig. Wenn die Reifen 31 gedreht wer­ den, ist eine Hilfe durch den Motor 41 erforderlich, um die Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkrades 21 zu optimieren. Wenn die Antwort in Schritt S32 NEIN lautet, verschiebt sich der Ar­ beitsablauf wieder zu Schritt S10, um das Lenkdrehmoment T1 zu erfassen; wenn die Antwort in Schritt S32 JA lautet, verschiebt sich der Arbeitsablauf zu Schritt S34, um eine Fahrzeuginforma­ tion abzutasten.

Im Schritt S34 werden die Teile der Fahrzeuginformation wie die Lenkposition θ, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Verände­ rungsfrequenz f einer äußeren Last und die Gesamtlast F durch verschiedene Sensoren, die auf dem Fahrzeug montiert sind, ab­ getastet. Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S36 und die Teile der Fahrzeuginformation werden als Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren in die ECU 50 eingegeben. Die ECU 50 berechnet die Sollenkgeschwindigkeit ωm auf der Grundlage die­ ser Ausgangssignale. Die Sollenkgeschwindigkeit ωm wird einge­ stellt, um sich in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeuges oder dergleichen zu verändern. Es soll betont werden, daß die Sollenkgeschwindigkeit ωm unter Verwendung einiger Teile der oben beschriebenen Fahrzeuginfor­ mation wie der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Lenkposition θ berechnet wird. Alternativ kann die Sollenkgeschwindigkeit ωm unter Verwendung einer anderen Information als der oben be­ schriebenen Fahrzeuginformation berechnet werden. Alternativ kann die Sollenkgeschwindigkeit ωm unter Verwendung einer an­ deren Information als der oben beschriebenen Fahrzeuginformati­ on berechnet werden.

Nachdem die Sollenkgeschwindigkeit ωm berechnet wurde, ver­ schiebt sich der Arbeitsablauf zu Schritt S38, um die tatsäch­ liche Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkrades 21 zu berechnen.

Die Drehwinkelgeschwindigkeit ω des Lenkrades 21 wird auf der Grundlage einer zeitlichen Veränderung der erfaßten Lenkpositi­ on θ berechnet. Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S40, um zu prüfen, ob die berechnete Sollenkgeschwindigkeit ωm und die berechnete Drehwinkelgeschwindigkeit ω miteinander übereinstimmen. Wenn die Antwort in Schritt S40 JA lautet, dreht sich das Lenkrad 21 mit einer gewünschten Winkelgeschwin­ digkeit. Aus diesem Grund kehrt der Arbeitsablauf zu Schritt S10 zurück, um das Lenkdrehmoment T1 wiederholt zu erfassen. Wenn im Schritt S40 festgestellt wird, daß die Drehwinkelge­ schwindigkeit ω höher als die Sollenkgeschwindigkeit ωm ist, wird die an den Motor 41 angelegte Spannung im Schritt S42 ver­ mindert, um einen Ausgang vom Motor 41 zu verringern. Anschlie­ ßend kehrt der Arbeitsablauf wieder zu Schritt S34 zurück, um die Fahrzeuginformation zu erfassen und sequentiell Berechnun­ gen in den Schritten S36, S38 und S40 auszuführen. Dieses Ver­ fahren wird wiederholt durchgeführt, bis die Sollenkgeschwin­ digkeit ωm und die Drehwinkelgeschwindigkeit ω miteinander übereinstimmen.

Wenn im Schritt S40 festgestellt wird, daß die Drehwinkelge­ schwindigkeit ω kleiner als die Sollenkgeschwindigkeit ωm ist, wird die angelegte Spannung an den Motor 41 im Schritt S44 er­ höht, um einen Ausgang von dem Motor 41 zu erhöhen. Anschlie­ ßend kehrt der Arbeitsablauf wieder zu Schritt S34 zurück, um Fahrzeuginformationen zu erfassen und sequentiell Berechnungen in den Schritten S36, S38 und S40 auszuführen. Dieses Verfahren wird wiederholt durchgeführt, bis die Sollenkgeschwindigkeit Ωm und die Drehwinkelgeschwindigkeit ω miteinander überein­ stimmen.

Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß der Servolenkung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ein Ausgang des Motors 41 auf der Grundlage des erfaßten Lenkdrehmoments T1 durch die Handhabung des Lenkrades 21 und des erfaßten Lenkdrehmoments T2 durch den Motor 41 so gesteuert, daß die Drehkraft F1 durch das Lenk­ drehmoment T1 und die Hilfskraft F2 bei einem vorbestimmten Verhältnis die Gesamtlast F, die von außerhalb des Fahrzeugs auf den Lenkmechanismus 2 aufgebracht wird, hervorbringen, wenn eine Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder derglei­ chen auf die Reifen 31 wirkt, oder wenn sich die Reaktionskraft verändert. Als ein Ergebnis stützt der Fahrer einen Teil der Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder dergleichen durch das Lenkdrehmoment T1 ab und kann die Reaktionskraft durch die Handhabung des Lenkrads 21 zuverlässig spüren. Des­ halb kann der Fahrer den Fahrzustand des Fahrzeuges erkennen und eine geeignete Handhabung des Lenkrades in Abhängigkeit von einem Zustand außerhalb des Fahrzeuges durchführen.

Wenn der Fahrer das Lenkrad 21 losläßt und das Lenkdrehmoment T1 zu "0" wird, wird das Lenkrad 21 so gesteuert, daß es mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit dreht. Aus diesem Grund kann verhindert werden, daß das Lenkrad 21 durch die Re­ aktionskraft abrupt gedreht wird, wenn eine Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder dergleichen auf die Reifen 31 wirkt, und das Fahrzeug kann stabil fahren.

In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Gesamtlast F aus dem Lenkdrehmoment T1 und dem Lastdrehmoment T2 berechnet. Alterna­ tiv kann ein Axialkraftsensor auf der Zahnstange 24 montiert werden, um die Gesamtlast F durch diesen axialen Kraftsensor zu erfassen.

2. Ausführungsbeispiel

Es wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 eine elektri­ sche Servolenkung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel be­ schrieben.

Eine Servolenkung 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 gezeigt ist, hat den selben Aufbau wie die Ser­ volenkung 1, die in Fig. 1 gezeigt ist. Dieselben Bezugszei­ chen in der Servolenkung 1 aus Fig. 1 bezeichnen die gleichen Teile und eine Beschreibung davon wird weggelassen.

Die Servolenkung 100 weist eine ECU 60 zur elektrischen Steue­ rung des gesamten Gerätes auf. Die ECU 60 dient als eine Drehmomenteinstellvorrichtung zur Einstellung eines neuen Soll­ werts Tm eines Lastdrehmoments T2 eines Motors 41. Genauer ge­ sagt stellt die ECU 60 den neuen Sollwert Tm des Lastdrehmo­ ments T2 so ein, daß eine Drehkraft F1 durch das Lenkdrehmoment T1 und eine Hilfskraft F2 durch den Motor 41 ein vorbestimmtes Verhältnis in Bezug zu einer Gesamtlast F haben, die auf der Grundlage eines Lenkdrehmoments T1, eines derzeit herrschenden Sollwerts Tm des Lastdrehmoments T2, eines Übersetzungsverhält­ nisses und dergleichen berechnet wird. Der neue Sollwert Tm des Lastdrehmoments T2 wird durch Substituieren der jeweiligen Wer­ te in die Gleichung (8), die oben beschrieben wurde, berechnet. Zu dieser Zeit muß hinsichtlich des Lastdrehmoments T2 des Mo­ tors 41 kein tatsächliches Lastdrehmoment T2 des Motors 41 er­ faßt werden, und der derzeit herrschende Sollwert Tm wird als das Lastdrehmoment T2 des Motors 41 angesehen und in die Glei­ chung (8) eingesetzt. In diesem Fall wird der Anfangswert des Sollwerts Tm auf "0" eingestellt.

Die ECU 60 dient auch als eine Motorsteuervorrichtung zum An­ trieb und zur Steuerung des Motors 41. Genauer gesagt gibt die ECU 60 ein Antriebssignal an den Motor 41 ab, um den neuerdings eingestellten Sollwert Tm zu erzielen und sie steuert den an­ trieb des Motors 41 durch das Antriebssignal. Es soll betont werden, daß die ECU 60 in der Servolenkung 100 nicht die Funk­ tion der Erfassung des Lastdrehmoments T2 des Motors 41 und die Funktion der Erfassung der Gesamtlast haben muß.

Die Funktion der Servolenkung 100 wird nachfolgend erläutert.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das die Funktion der Servolenkung 100 zeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 beginnt die Servolen­ kung 100 ihren Betrieb infolge eines Einschaltens des Zünd­ schalters des Fahrzeugs. Das Lenkdrehmoment T1 wird durch die Handhabung eines Lenkrades 21 im Schritt S10 erfaßt und die ECU 60 prüft im Schritt S12, ob das Lenkdrehmoment T1 "0" beträgt. Wenn die Antwort in Schritt S12 JA lautet, verschiebt sich der Arbeitsablauf zu Schritt S30; wenn die Antwort in Schritt S12 NEIN lautet, verschiebt sich der Arbeitsablauf zu Schritt S14.

Im Schritt S14 werden Teile der Fahrzeuginformation wie die Lenkposition θ, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Verände­ rungsfrequenz f einer äußern Last und die Gesamtlast F durch verschiedene Sensoren, die auf dem Fahrzeug montiert sind, ab­ getastet. Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S16 und die Teile der Fahrzeuginformation werden als Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren in die ECU 60 eingegeben. Die ECU 60 berechnet das Verteilungsverhältnis K auf der Grundlage dieser Ausgangssignale. Das Verteilungsverhältnis K wird eingestellt, um sich in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs oder dergleichen zu verändern, was die Handha­ bungsstabilität des Lenkrades 21 aufrecht erhält. Es soll be­ tont werden, daß das Verteilungsverhältnis K unter Verwendung einiger Teile der oben beschriebenen Fahrzeuginformationen wie der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Lenkposition θ berechnet werden kann. Alternativ kann das Verteilungsverhältnis K unter Verwendung einer anderen Information als der oben beschriebenen Fahrzeuginformation berechnet werden.

Nachdem das Verteilungsverhältnis K berechnet wurde, verschiebt sich der Arbeitsablauf zu Schritt S19, um das Lastdrehmoment T2 zu berechnen. Genauer gesagt wird der derzeit herrschende Soll­ wert Tm des Lastdrehmoments des Motors 41, der in der ECU 60 eingestellt ist, eingelesen und als das Lastdrehmoment T2 des Motors 41 gespeichert. In diesem Fall muß das tatsächlich vor­ handene Lastdrehmoment T2 des Motors 41 nicht erfaßt werden und die Servolenkung 100 muß keine Vorrichtung aufweisen, wie eine Stromerfassungseinrichtung, die notwendig ist, um das Lastdrehmoment T2 zu erfassen. Deshalb ist die Anordnung der Servolenkung 100 vereinfacht.

Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S21, um einen neu­ en Sollwert Tm des Lastdrehmoments T2 infolge des Antriebs des Motors 41 unter Verwendung des erfaßten Lenkdrehmoments T1, des Lastdrehmoments T2, das durch den derzeit herrschenden Sollwert Tm des Lastdrehmoments dargestellt ist, und dem berechneten Verteilungsverhältnis K, zu berechnen. Der neue Sollwert Tm wird durch Substituieren des Lenkdrehmoments T1, des Vertei­ lungsverhältnisses K und dergleichen in die Gleichung (8) die oben beschrieben wurde, berechnet.

In Schritt S23 wird der Motor 41 angetrieben und so gesteuert, daß der berechnete Sollwert Tm erzielt wird. Das heißt, die ECU 60 gibt ein Antriebssignal an den Motor 41 ab, um das Lastdrehmoment T2 in Übereinstimmung mit dem berechneten Soll­ wert Tm zu bringen, und der Motor 41 wird auf der Grundlage des Antriebssignals angetrieben und gesteuert. Zu dieser Zeit brin­ gen die Drehkraft F1 durch das Lenkdrehmoment T1 und die Hilfs­ kraft F2 durch das Lastdrehmoment T2 in einem vorbestimmten Verhältnis die Gesamtlast hervor, die von außerhalb des Fahr­ zeugs auf einen Lenkmechanismus 2 aufgebracht wird, indem das Lastdrehmoment T2 des Motors 41 so gesteuert wird, daß die Gleichung (8) erfüllt ist.

Der Arbeitsablauf kehrt wieder zu Schritt S10 zurück, um das Lenkdrehmoment T1 zu erfassen und nachfolgend Berechnungen im Schritt S12 und dergleichen, wie oben beschrieben wurde, auszu­ führen.

Wenn im Schritt S12 festgestellt wird, daß das Lenkdrehmoment T1 "0" ist, und der Arbeitsablauf sich zu Schritt S30 ver­ schiebt, wird die Lenkposition (Lenkwinkel) θ des Lenkrades 21 durch einen Lenkpositionssensor 51 in Schritt S30 erfaßt. Von dem Lenkpositionssensor 51 wird ein Ausgangssignal in die ECU 60 eingegeben. Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S32 und die ECU 60 prüft auf der Grundlage der Lenkposition θ, ob eine Unterstützung für den Lenkmechanismus 2 durch den Antrieb des Motors 41 erforderlich ist. Wenn die Antwort in Schritt S32 NEIN lautet, verschiebt sich der Arbeitsablauf wieder zu Schritt S10, um das Lenkdrehmoment T1 zu erfassen; wenn die Antwort in Schritt S32 JA lautet, verschiebt sich der Arbeits­ ablauf zu Schritt S34, um die Fahrzeuginformation abzutasten.

Im Schritt S34 werden die Teile an Fahrzeuginformation wie die Lenkposition θ, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Veränderung der Frequenz f einer äußeren Last und die Gesamtlast F durch verschiedene Sensoren, die auf dem Fahrzeug montiert sind, ab­ getastet. Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S36 und die Teile an Fahrzeuginformationen werden in die ECU 60 als Ausgangssignale von den verschiedenen Sensoren eingegeben. Die ECU 60 berechnet auf der Grundlage dieser ausgegebenen Signale die Sollenkgeschwindigkeit ωm. Nachdem die Sollenkgeschwindig­ keit ωm berechnet wird, verschiebt sich der Arbeitsablauf zu Schritt S38, um die tatsächliche Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkrades 21 zu berechnen. Die Drehwinkelgeschwindigkeit ω des Lenkrades 21 wird auf der Grundlage einer zeitlichen Verände­ rung der erfaßten Lenkposition θ berechnet. Der Arbeitsablauf verschiebt sich zu Schritt S40, um zu prüfen, ob die berechnete Sollenkgeschwindigkeit ωm und die berechnete Drehwinkelge­ schwindigkeit ω miteinander übereinstimmen. Wenn die Antwort in Schritt S40 JA lautet, dreht sich das Lenkrad 21 mit einer gewünschten Winkelgeschwindigkeit. Aus diesem Grund kehrt der Arbeitsablauf zu Schritt S10 zurück, um das Lenkdrehmoment T1 erneut zu erfassen. Wenn festgestellt wird, daß die Drehwinkel­ geschwindigkeit ω im Schritt S40 höher ist als die Sollenkge­ schwindigkeit ωm, wird die an den Motor 41 angelegte Spannung im Schritt S42 vermindert, um einen Ausgang von dem Motor 41 zu verringern. Anschließend kehrt der Arbeitsablauf wieder zu Schritt S34 zurück, um eine Fahrzeuginformation zu erfassen und sequentiell Berechnungen in den Schritten S36, S38 und S40 aus­ zuführen. Dieses Verfahren wird wiederholt durchgeführt, bis die Sollenkgeschwindigkeit ωm und die Drehwinkelgeschwindig­ keit ω miteinander übereinstimmen.

Wenn im Schritt S40 festgestellt wird, daß die Drehwinkelge­ schwindigkeit ω niedriger als die Sollenkgeschwindigkeit ωm ist, wird die an den Motor 41 angelegte Spannung im Schritt S44 erhöht, um einen Ausgang von dem Motor 41 zu erhöhen. Anschlie­ ßend kehrt der Arbeitsablauf wieder zu Schritt S34 zurück, um eine Fahrzeuginformation zu erfassen und Berechnungen in den Schritten S36, S38 und S40 sequentiell auszuführen. Dieses Ver­ fahren wird wiederholt durchgeführt, bis die Sollenkgeschwin­ digkeit ωm und die Drehwinkelgeschwindigkeit ω miteinander übereinstimmen.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß der Servolenkung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels der Sollwert Tm des Lastdrehmoments T2 des Motors 41 basierend auf dem erfaßten Lenkdrehmoment T1 durch die Handhabung des Lenkrades und der­ gleichen eingestellt, wenn eine Reaktionskraft von einer Stra­ ßenoberfläche oder dergleichen auf Räder 31 wirkt, oder wenn sich die Reaktionskraft verändert, und der Motor wird so ge­ steuert, damit die Drehkraft F1 durch das Lenkdrehmoment T1 und die Hilfskraft F2 in einem vorbestimmten Verhältnis die Gesamt­ last F hervorbringen, die von außerhalb des Fahrzeugs auf den Lenkmechanismus 2 aufgebracht wird. Als ein Ergebnis stützt der Fahrer einen Teil der Reaktionskraft von einer Straßenoberflä­ che oder dergleichen durch das Lenkdrehmoment T1 ab und kann die Reaktionskraft durch die Handhabung des Lenkrades 21 zuver­ lässig spüren. Deshalb kann der Fahrer den Fahrzustand des Fahrzeugs erkennen und eine geeignete Handhabung des Lenkrades in Abhängigkeit von einem Zustand außerhalb des Fahrzeugs durchführen.

In der Servolenkung 100 kann die gewünschte Antriebssteuerung des Motors 41 ohne Messen des Lastdrehmoments T2 des Motors 41 durchgeführt werden. Dementsprechend kann die Anordnung des Ge­ räts vereinfacht werden.

Wenn der Fahrer das Lenkrad 21 losläßt und das Lenkdrehmoment T1 zu "0" wird, wird das Lenkrad 21 so gesteuert, daß es sich mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit dreht. Aus diesem Grund kann verhindert werden, daß sich das Lenkrad 21 aufgrund der Reaktionskraft abrupt dreht, wenn eine Reaktionskraft von einer Straßenoberfläche oder dergleichen auf die Reifen 31 wirkt, und das Fahrzeug kann stabil fahren.

In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wird der Motor 41 als eine Hilfskraftanwendungsvorrichtung verwendet. Statt des Motors 41 kann aber auch eine andere Antriebskrafterzeu­ gungsvorrichtung verwendet werden. Ein Beispiel einer anderen Antriebskrafterzeugungsvorrichtung ist eine Hydraulikpumpe.

Gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wird das Lastdrehmoment T2 des Motors 41 bei der Steuerung der Einstel­ lung eines vorbestimmten Verhältnisses zwischen der Lenkkraft F1 durch das Lenkdrehmoment T1 und der Hilfskraft F2 als eine Kraft proportional zur Hilfskraft F2 verwendet. Alternativ kann die Hilfskraft F2 direkt erfaßt werden und anstelle des Lastdrehmoments T2 verwendet werden. Wenn eine andere Antriebs­ krafterzeugungsvorrichtung statt des Motors 41 verwendet wird, wird eine Kraft proportional zur Hilfskraft in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Antriebskrafterzeugungsvorrichtung aus­ gewählt.

Eine Servolenkung 1, 100 umfaßt einen Lenkmechanismus 2 zur me­ chanischen Übertragung eines Lenkdrehmomentes T1, das durch die Handhabung eines Lenkrades 21 und Drehung von Reifen 31 erzeugt wird, einen Motor 41 zur Aufbringung einer Hilfskraft F2 an den Lenkmechanismus 2 und zur Unterstützung der Drehung der Reifen 31, einen Lenkdrehmomentsensor 52 zur Erfassung des Lenkdrehmo­ ments T1 und eine ECU 50, die die Funktion der Erfassung eines Lastdrehmoments T2 des Motors 41 hat, die Funktion der Erfas­ sung einer Gesamtlast F, die auf den Lenkmechanismus 2 aufge­ bracht wird, auf der Grundlage des erfaßten Lenkdrehmoments T1 und eines Lastdrehmoments T2, die Funktion der Einstellung ei­ nes Sollwerts Tm des Lastdrehmoments T2, um ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen einer Drehkraft F1 durch das Lenkdrehmoment T1 und der Hilfskraft F2 in Bezug zu der erfaßten Gesamtlast F einzustellen, und die Funktion der Steuerung des Motors 41 hat, um das Lastdrehmoment T2 mit dem Sollwert Tm in Übereinstimmung zu bringen. Mit dieser Anordnung kann eine Fahrinformation des Fahrzeugs durch die Handhabung des Lenkrades 21 an den Fahrer übertragen werden, während die Lenkkraft, die zur Handhabung des Lenkrades 21 durch den Fahrer notwendig ist, reduziert wird.

Claims (9)

1. Servolenkung (1, 100) die die folgenden Bauteile aufweist:
einen Lenkmechanismus (2) zur mechanischen Übertragung ei­ nes Lenkdrehmoments (T1), das durch eine Handhabung eines Lenk­ rades (21) und Drehung eines Fahrzeugrades (31) erzeugt wird,;
eine Hilfskraftanwendungsvorrichtung zur Aufbringung einer Hilfskraft (F2) auf den Lenkmechanismus und zur Unterstützung der Drehung des Fahrzeugrades (31);
eine Gesamtlasterfassungseinrichtung zur Erfassung einer Gesamtlast (F) im Verhältnis zur Drehung in dem Lenkmechanis­ mus; und
eine Hilfskraftsteuervorrichtung zur Steuerung der Hilfs­ kraftanwendungsvorrichtung und zum in Übereinstimmung bringen eines Verhältnisses der Hilfskraft zu der erfaßten Gesamtlast (F), mit einem vorbestimmten Verhältnis.

2. Servolenkung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren eine Lenkdrehmomenterfassungsvorrichtung zur Erfassung des Lenkdrehmoments (T1) aufweist,
eine proportionale Hilfskrafterfassungsvorrichtung zur Er­ fassung einer proportionalen Hilfskraft, die ein vorbestimmtes proportionales Verhältnis zu der Hilfskraft (F2) hat, die durch die Hilfskraftanwendungsvorrichtung aufgebracht wird;
wobei die Gesamtlasterfassungsvorrichtung die Gesamtlast (F) bezogen auf die Drehung in dem Lenkmechanismus (2) auf der Grundlage des erfaßten Lenkdrehmoments (T1) und der proportio­ nalen Hilfskraft (F2) berechnet.

3. Servolenkung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskraftanwendungsvorrichtung ein Motor (41) ist und daß die proportionale Hilfskraft ein Lastdrehmoment (T2) des Motors (41) ist.

4. Servolenkung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein vorbestimmtes Verhältnis in Abhängigkeit von einem Fahrzustand verändert.

5. Servolenkung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren eine Lenkpositionserfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Lenkposition des Lenkrades (21) aufweist; und eine Lenkradwinkelgeschwindigkeitssteuervorrichtung zur Steuerung des Lenkrades (21), um es in einer vorbestimmten Win­ kelgeschwindigkeit in einer vorbestimmten Richtung zu drehen, wenn kein Lenkdrehmoment aufgebracht wird, und sich das Lenkrad (21) in einer vorbestimmten Lenkposition befindet.

6. Servolenkung, die die folgenden Bauteile aufweist:
einen Lenkmechanismus (2) zur mechanischen Übertragung ei­ nes Lenkdrehmoments (T1), das durch eine Handhabung eines Lenk­ rades (21) und Drehen eines Fahrzeugrades (31) erzeugt wird;
eine Hilfskraftanwendungsvorrichtung zur Aufbringung einer Hilfskraft (F2) auf den Lenkmechanismus (2) und zur Unterstüt­ zung des Drehens des Fahrzeugrades (31);
eine Lenkdrehmomenterfassungsvorrichtung zur Erfassung des Lenkdrehmoments (T1);
eine Hilfskrafteinstellvorrichtung zur Einstellung eines neuen Sollwertes (Tm) einer proportionalen Hilfskraft (F2) auf der Grundlage des erfaßten Lenkdrehmoments (T1) und eines der­ zeit herrschenden Sollwerts (Tm) der proportionalen Hilfskraft (F2), der ein vorbestimmtes proportionales Verhältnis zu der Hilfskraft (F2) hat, damit eine Lenkkraft (F1) durch das Lenk­ drehmoment (T1) und die Hilfskraft (F2) in einem vorbestimmten Verhältnis eine Gesamtlast (F) hervorbringen, bezogen auf die Drehung, die von außerhalb eines Fahrzeugs auf den Lenkmecha­ nismus (2) aufgebracht wird; und
eine Hilfskraftsteuervorrichtung zur Steuerung der Hilfs­ kraftanwendungsvorrichtung, um die proportionale Hilfskraft mit dem neuen Sollwert der proportionalen Hilfskraft in Überein­ stimmung zu bringen.

7. Servolenkung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskraftanwendungsvorrichtung ein Motor (41) ist und die proportionale Hilfskraft (F2) ein Lastdrehmoment (T2) des Mo­ tors (41) ist.

8. Servolenkung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das vorbestimmte Verhältnis in Abhängigkeit von einem Fahrzustand verändert.

9. Servolenkung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren folgende Bauteile aufweist:
eine Lenkpositionserfassungsvorrichtung zur Erfassung ei­ ner Lenkposition des Lenkrades (21); und
eine Lenkradwinkelgeschwindigkeitssteuervorrichtung zur Steuerung des Lenkrads (21), um sich mit einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit in einer vorbestimmten Richtung zu dre­ hen, wenn kein Lenkdrehmoment aufgebracht wird und sich das Lenkrad (21) in einer vorbestimmten Lenkposition befindet.