DE3529818C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für eine reversible Fahrzeuglenkung mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor zum Erkennen einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Lenkmomentdetektor zum Ermitteln eines am Fahrzeuglenkrad aufgebrachten Lenkmomentes, einem Lenkrichtungsdetektor zum Ermitteln der Lenkrichtung des Lenkrades, einem elektrischen Lenkmotor und einer Treiberschaltung zum Aufbringen der Hilfskraft für die Lenkung, einer Regeleinrichtung für die Treiberschaltung, um das von dem Lenkmotor abgegebene Drehmoment in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkmoment zu steuern, und einer Einrichtung zum Ermitteln eines Nichtlenkzustandes.

Bei der Servolenkungsvorrichtung der genannten Art wird die Drehkraft des elektrischen Lenkmotors unter Vermeidung von hydraulischen Bauelementen unmittelbar als Hilfskraft zur Fahrzeugradlenkung verwendet. Die reversible Fahrzeugrad-Lenkrückstellung in die Normallage (Geradeausfahrt) soll aufgrund eines sich selbst einstellenden, durch eine Bremsung und Schräglage der gesteuerten Fahrzeugräder bewirkten Drehmomentes auf das Fahrzeuglenkrad erfolgen. Um eine derart normale, frei von Beaufschlagung des Lenkrades mit zusätzlichem Drehmoment durch einen Fahrzeugführer bleibende Rücklenkung zu erreichen, müssen an sich durch Reibungskraft zwischen Rotor und Bürste od. dgl. in dem elektrischen Lenkmotor bedingte nachteilige Einflüsse ausgeschlossen werden.

Es ist eine gattungsgemäße Servolenkungsvorrichtung mit einem Rechenorgan bekannt (DE-OS 22 37 166), das in Abhängigkeit von einem auf ein Lenkrad einwirkenden Lenkmoment sowie in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit einen mit einer Lenkradspindel verbundenen Servoelektromotor steuert. Um eine reversible Fahrzeuglenkung wirksam werden zu lassen, ist eine gleichzeitig mit dem Betrieb des Lenkmotors arbeitende elektromagnetische Kupplung mit mehreren zwischen Motor und Lenkradspindel angeordneten Kupplungselementen vorgesehen, mittels der der Motor im Nichtlenkzustand des Lenkrades mechanisch von diesem entkoppelt ist. Die bekannte Vorrichtung ist mit den mechanisch sich abnutzenden, zusätzlich zu dem Motorbetrieb zu steuernden Kupplungsteilen störanfällig und erfordert für die Kupplung besonderen Montageraum.

Eine andere bekannte elektrische Servolenkungsvorrichtung (DE-OS 34 00 914) weist eine elektronische Einrichtung auf, mit der eine mit der Wicklung eines Elektrolenkmotors verbindbare Motorbremsung zur gesteuerten Bremsung einer Lenkraddrehung bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten eingeschaltet wird. Mit einer solchen Steuerung ausschließlich des Lenkzustandes ist eine reversible Fahrzeuglenkung im Nichtlenkzustand weder vorgesehen noch möglich.

Ausgehend von einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung für eine reversible Fahrzeuglenkung gemäß DE-OS 22 37 166 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein besonders günstiges Lenkverhalten sowohl im Lenk- als auch im Nichtlenkzustand unter elektrischer Steuerung des Lenkmotors zu erreichen, wobei die Vorrichtung besonders kompakt bauen und betriebssicher sein soll.

Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen der eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß sie eine weitere Einrichtung zum Ermitteln der Schräglage (Deklination) eines Fahrzeugrades umfaßt und daß die Regeleinrichtung eine mit der weiteren Einrichtung verbundene elektrische Schaltung umfaßt, die den Lenkmotor während des Nichtlenkzustandes mit einem der Schräglage des Fahrzeugrades entsprechenden Strom beaufschlagt, der so gerichtet ist, daß die Schräglage des Fahrzeugrades verringert wird. Erfindungsgemäß wird der Lenkmotor mit einem elektrischen Strom einer Größe versorgt, die der Schräglage bzw. Neigung (im folgenden Deklination genannt) des Fahrzeugrades entspricht, um - während der lenkungsfreie Zustand erkannt oder ermittelt wird - die Deklination des Fahrzeugrades zu verringern. Es ist insbesondere gewährleistet, daß ein Fahrer trotz des mit dem Lenkrad verbundenen Lenkmotors keine von normaler reversibler Fahrzeuglenkung abweichende Lenkung bemerkt.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Anordnung eines Lenkkraftsensors in schematischer Darstellung,

Fig. 3 ein Wirkungsprinzip eines Spaltsensors in schematischer Darstellung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Raddeklination-Sensor,

Fig. 5A bis 5F jeweils Zeitdiagramme von Ausgangssignalen aus dem Raddeklination-Sensor gemäß Fig. 4,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Eingangs-/Ausgangscharakteristik eines Spannungskonverters,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Eingangs-/Ausgangscharakteristik eines Absolutwertkonverters,

Fig. 8A-8D jeweils graphische Darstellungen der Eingangs-/Ausgangscharakteristiken von Muster-/Schemaspeichern,

Fig. 9A bis 9D jeweils Zeitdiagramme von Ausgangssignalen aus einem Taktsignalgenerator,

Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise für den Fall, daß die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung als Mikroprozessor ausgebildet ist,

Fig. 11 ein Schaltbild eines Differentialspannungsübertrages,

Fig. 12 eine graphische Darstellung von Charakteristiken bei Einsatz des Differentialspannungsübertragers als Raddeklination-Sensor,

Fig. 13 eine Teilansicht eines Aufbaus, in dem der Spaltsensor als Raddeklination-Sensor auf einem Säulenschaft angeordnet ist, und

Fig. 14 einen Schnitt durch den Spaltsensor entlang der Linie XIV-XIV.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

In Fig. 1 ist eine elektrische Servolenkungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Ein als Sensor vorgesehener Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor ist mit 1 bezeichnet. Er umfaßt eine drehbar mit einer Radachse angeordnete Magnetplatte oder -scheibe 1a und einen Leitungs-/Führungsschalter (lead switch) 1b. Weiter sind ein Lenkmomentdetektor als Lenkkraftsensor 2 zum Erkennen eines Lenkungsdrehmoments, ein Raddeklination-Sensor 3 als Einrichtung zum Erkennen oder Feststellen eines Neigungs- oder Abweichungswinkels (Deklinationswinkels) eines Rades, entsprechend mit 4a bis 4d sowie 5a bis 5d bezeichnete Transistoren, mit jeweiligen Bezugszeichen 6a bis 6d versehene Widerstände, ein Motor M, entsprechend mit 8a bis 8d bezeichnete Dioden und eine der Steuerung dienende Regeleinrichtung 10 vorgesehen. Die Regeleinrichtung 10 steuert einen durch den Motor M fließenden Strom in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkkraft und dem Deklinationswinkel.

Die Regeleinrichtung 10 umfaßt einen Wellenformer 11, Referenz- oder Vergleichsspannungsgeneratoren 12a und 12b, Komparatoren 13a bis 13c, einen Spannungskonverter 14, einen Absolutwertkonverter 15, einen Analog-/Digital-(A/D)-Konverter 16 sowie eine Regelschaltung 20. Diese Schaltung 20 umfaßt einen eine mittlere oder Durchschnittsgeschwindigkeit berechnenden Schaltkreis 21, einen Taktsignalgeber oder -generator 22, Dekodierer 23a und 23b, Muster- oder Schemaspeicher 24a bis 24d, Takt- oder Zeitgeber 25a bis 25d, Verzögerungsschaltungen 26a und 26b, UND-Gatter 27a bis 27t, ODER-Gatter 28a bis 28e und einen Inverter 29.

Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt der Lenkkraftsensor 2 einen zusammen mit einem Lenk- oder Steuerrad 50 drehbar angeordneten Sensor 51 sowie ein aus magnetischem Material bestehendes Eisenteil 52, das zusammen mit einer Säulenwelle oder einem Säulenschaft drehbar ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt der Spaltsensor 51 einen Eisenkern 51a sowie eine um den Eisenkern 51a gewickelte Spule oder Wicklung 51b. Bei einer Drehung des Lenkrades 50 gelangt der Eisenkern 51a in die Nähe des auf dem Säulenschaft angeordneten Eisenteils 52, oder er wird von diesem entfernt oder weiter getrennt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird auf diese Weise ein Spalt zwischen dem Eisenstück 52 und dem Eisenkern 51a erkannt oder ermittelt.

Der in Fig. 4 dargestellte Raddeklination-Sensor 3 umfaßt eine Elektrode 3b, die auf eine Schaltplatte oder gedruckte Schaltung 3a aufgebracht oder gedruckt ist, sowie sieben entlang der Elektrode 3b bewegbare Schieber oder Reibungskontakte 3c. Die sieben Schieber 3c gleiten zusammen auf der Elektrode 3b entlang der Rechts- und Linksrichtung. Die Elektrode 3b weist Schlitze 3d auf, die entlang der Gleit- oder Schieberbahn des mit einer Klemme B verbundenen Schiebers ausgerichtet sind. Zudem umfaßt die Elektrode 3b Aussparungen oder unbeschaltete Stellen 3e, die an Stellen oder Abschnitten gebildet sind, die mit den an Klemmen C bis G geschalteten Schiebern in Kontakt treten oder diese berühren. Die Schaltplatte 3a ist an einem Fahrzeugkörper befestigt, und die Schieber 3c werden zum Steuern oder Regeln der Deklinationsrichtung zusammen mit einer Zugstange oder einem Zugglied bewegt. Die Leitungszustände der Klemmen A und B bis G ändern sich (s. Fig. 5A bis 5F) in Übereinstimmung mit oder infolge der Bewegung des Zuggliedes.

Auf diese Weise kann die Position des Zuggliedes, d. h. eines Deklinationswinkels des Rades, durch die Ausgangssignale an den genannten Klemmen erkannt werden.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, setzt der Spannungskonverter 14 eine Änderung in der Reluktanzkraft des Spaltsensors 51 in dem Lenkkraftsensor 2 in eine Spannungsänderung um. Punkt x=a auf der Abszisse entspricht einer oder stellt eine Geradeausfahrtposition dar. Punkt x=0 repräsentiert eine Position, bei der das Lenkrad mit maximalem Drehmoment nach links gedreht wird. Punkt x=b repräsentiert eine Position, bei der das Lenkrad mit maximalem Drehmoment nach rechts gedreht wird. Wie in Fig. 7 dargestellt, bringt der Absolutwertkonverter 15 ein V-förmiges Signal hervor, dessen Null-Spannungspegel die Geradeausfahrtposition des Lenkrades repräsentiert. Eine positive Verschiebung oder Verstellung entspricht einem Rechtslenkungsdrehmoment. Eine negative Verschiebung oder Verstellung entspricht einem Linkslenkungsdrehmoment. Wenn eine Größe eines von dem Absolutwertkonverter 15 gelieferten Signals kleiner als die eines von dem Vergleichsspannungsgenerator 12b gelieferten Signals ist, bringt der Komparator 13c ein Signal mit logisch "1" hervor, das einen Nichtlenkzustand darstellt. Die beschriebene Anordnung und Ausbildung eröffnet und umfaßt einen Weg zum Erkennen eines Nichtlenkzustandes.

Die Muster-/Schemaspeicher 24a bis 24d umfassen jeweils Speicher zum Speichern von Leistungs- oder Arbeitsverhältnissen (duty-ratios) von Strömen, mit denen der Motor M entsprechend zu Lenkdrehmomenten selektiv beaufschlagt wird. Wie in Fig. 8A bis 8D dargestellt, speichern die Muster-/Schemaspeicher 24a bis 24d vier verschiedene Charakteristiken. In Fig. 8 ist das Lenkdrehmoment auf der Abszisse und das Leistungsverhältnis des durch den Motor 7 fließenden Stroms auf der Ordinate aufgetragen. Im einzelnen zeigt Fig. 8A eine Charakteristik bei geringer Geschwindigkeit, in der das Leistungsverhältnis vergrößert wird und das Drehmoment von dem Motor M zunimmt. Wie in Fig. 8B bis 8D dargestellt, nimmt das Leistungsverhältnis allmählich oder fortschreitend ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert wird. Dadurch wird das von dem Motor M erzeugte Drehmoment verkleinert.

Ein Taktsignal CL2 wird an einige der Zeitgeber 25a bis 25d gegeben, die durch den Dekodierer 23a gewählt werden. Für einen vorbestimmten Zeitabschnitt bringen die gewählten Zeitgeber ein Signal mit logisch "1" hervor. Wenn der vorbestimmte Zeitabschnitt, der durch ein aus einem der zugeordneten Muster-/Schemaspeicher 24a bis 24d ausgelesenes Signal bestimmt ist, vergangen ist, wird der entsprechende Zeitgeber zurückgesetzt, und sein Ausgangspegel wird auf den Pegel "0" zurückgesetzt. Der Dekodierer 23b dekodiert an seine Klemmen a bis e geführte Signale. Ein Dekodierungsergebnis fällt an einer der Klemmen f bis i an. Wenn die Klemme j auf den Pegel "0" gesetzt ist, wird das zur Zeit erzeugte dekodierte Ergebnis gespeichert und ungeachtet des an den Klemmen a bis e anliegenden Signals hervorgebracht. Wenn dagegen die Klemme j den Pegel "1" annimmt, wird das den Klemmen a bis e zugeführte Signal dekodiert. Der Taktsignalgeber 22 bringt das in Fig. 9 dargestellte Taktsignal hervor.

In der elektrischen Servolenkungsvorrichtung mit dem beschriebenen Aufbau wird eine Drehung im Uhrzeigersinn (Rechtsdrehung) beschrieben. Wenn ein Fahrer das Lenkrad im Uhrzeigersinn dreht, wird ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 hervorgebracht und durch den Wellenformer 11 geformt. Ein wellengeformtes Signal wird durch den Rechenschaltkreis 21 für die mittlere Geschwindigkeit in ein Durchschnittsgeschwindigkeitssignal konvertiert. Das Durchschnittsgeschwindigkeitssignal wird durch den Dekodierer 23a dekodiert. Es ist zu beachten, daß der Dekodierer 23a selektiv vier Ausgangssignale hervorbringt, die von einer hohen Geschwindigkeit zu einer niedrigen Geschwindigkeit vier Geschwindigkeiten repräsentieren. An einer der Klemmen des Dekodierers 23a tritt ein Signal mit logisch "1" auf, das einer der vier Geschwindigkeiten entspricht.

In diesem Fall wird, da der Fahrer das Lenkrad dreht, ein durch den Lenkkraftsensor 2 erkanntes Lenkdrehmoment durch den Spannungskonverter 14 in eine Spannung konvertiert. Dieses Spannungssignal wird dem A/D-Konverter 16 durch den Absolutwertkonverter 15 zugeführt. An die UND-Gatter 27c bis 27f wird ein Digitalsignal aus dem A/D-Konverter 16 gegeben. In der Praxis wird das Signal mit logisch "1" von dem Dekodierer 23a an die UND-Gatter 27c bis 27f gegeben. Das von dem A/D-Konverter 16 hervorgebrachte Signal wird durch das durch den Dekodierer 23a gewählte UND-Gatter an einen der Muster-/Schemaspeicher 24a bis 24d geliefert. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in diesem Fall einen Minimumgeschwindigkeitsbereich repräsentiert, wird der die Charakteristik der Fig. 8A speichernde Muster-/Schemaspeicher 24a gewählt. Wenn die Geschwindigkeit dagegen einen Maximumgeschwindigkeitsbereich repräsentiert, wird der die Charakteristik der Fig. 8D speichernde Muster-/Schemaspeicher 24d gewählt.

Wenn einer der Muster-/Schemaspeicher 24a bis 24 gewählt worden ist, wird das Lenkdrehmomentsignal aus dem gewählten Muster-/Schemaspeicher ausgelesen. Das Auslesesignal wird dem zugeordneten Zeitgeber zugeführt. Deshalb bringt der durch den Dekodierer 23a gewählte Zeitgeber ein Ausgangssignal hervor, wenn er das Taktsignal CL2 empfängt. Darauf wird der Zeitgeber gestoppt, wenn der Zeitabschnitt, der durch das aus dem Muster-/Schemaspeicher erzeugte Signal bestimmt ist, abgelaufen ist. Dieser Vorgang wird wiederholt, so daß der gewählte Zeitgeber ein einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenkdrehmoment entsprechendes Signal hervorbringt.

Der Ausgang aus dem Spannungskonverter 14 wird den Komparatoren 13a und 13b zugeführt und mit dem Signal verglichen, das von dem Referenzspannungsgenerator 12a erzeugt wird. Wenn der Ausgangspegel des Referenzspannungsgenerators 12a der Verschiebung oder Verstellung x=a in Fig. 6 entspricht, wird bei Rechtsdrehung des Lenkrades ein Signal mit Pegel "1" von dem Komparator 13a hervorgerufen. In diesem Fall erzeugt der Komparator 13c das Signal mit logisch "0", das dann durch den Inverter 29 in ein Signal mit Pegel "1" invertiert wird. Dieses Signal mit logisch "1" wird an die UND-Gatter 27a und 27b gegeben. Auf diese Weise bringt das UND-Gatter 27a bei Rechtsdrehung des Lenkrades ein Signal mit Pegel "1" hervor. Das Signal mit Pegel "1" wird durch das ODER-Gatter 28b erzeugt, um die Transistoren 4a und 5a einzuschalten, und es wird für einen vorbestimmten Zeitabschnitt durch die Verzögerungsschaltung 26a verzögert. Das verzögerte Signal wird an das UND-Gatter 27s gegeben. Der Ausgang von dem UND-Gatter 27a wird an das UND-Gatter 27g geführt, so daß das von dem ODER-Gatter 28a erzeugte Signal durch das UND-Gatter 27g und das ODER-Gatter 28d an das UND-Gatter 27s geliefert wird. Aus diesem Grund befinden sich die Transistoren 4b und 5d im eingeschalteten Zustand, und durch den in Fig. 1 dargestellten Motor M fließt von links nach rechts ein Strom. Der Deklinationsvorgang wird durch ein durch den Motor M erzeugtes Drehmoment ausgeführt. Das Leistungsverhältnis, das durch das aus einem der Muster-/Schemaspeicher 24a bis 24d ausgelesenen Signal bestimmt ist, ist dem Lenkdrehmoment proportional. Wenn das Lenkdrehmoment vergrößert wird, weist ein in dem Motor M fließender Strom einen größeren Durchschnittswert auf, wodurch das Drehmoment des Motors 7 vergrößert wird.

Wenn der Fahrer das Lenkrad vollständig nach rechts dreht und ein auf das Lenkrad wirkendes Drehmoment beseitigt wird, bringt der Komparator 13c ein Signal mit dem Pegel "1" hervor. Dieses Signal wird durch den Inverter 29 invertiert. Ein invertiertes Signal wird dem UND-Gatter 27a zugeführt. Das Ausgangssignal von dem UND-Gatter 27a geht von dem Pegel "1" auf den Pegel "0". Das von dem ODER-Gatter 28b und dem UND-Gatter 27s erzeugte Signal mit dem Pegel "1" geht auch von dem Pegel "1" auf den Pegel "0". Im Ergebnis fließt kein Strom durch den Motor M.

In diesem Zustand fährt das Fahrzeug geradeaus, und das Lenkrad wird entsprechend in die neutrale Position gedreht. Das Lenkrad kehrt in die Position zurück, bei der das Lenkdrehmoment nicht auf das Lenkrad wirkt. Dagegen kann das Lenkrad nicht vollständig in die neutrale Position zurückgedreht werden, wenn die Raddeklination unter Verwendung der Drehkraft des Motors durchgeführt wird. Dieses Problem wird in der folgenden Weise gelöst.

Während das Fahrzeug unter Drehung gelenkt wird, bringt der Raddeklination-Sensor 3 an den Klemmen B bis G ein der Raddeklination entsprechendes Signal hervor. Das Signal aus dem Raddeklination-Sensor 3 wird durch den Dekodierer 23b dekodiert. Während einer Rechtsdrehung wird das Signal mit dem Pegel "1" an der Klemme f oder g hervorgebracht. Während einer Linksdrehung wird dagegen an der Klemme h oder i das Signal mit dem Pegel "1" hervorgebracht. Der Raddeklinationsbereich wird in einen Teilbereich mit großer Raddeklination und einen Teilbereich mit kleiner Raddeklination aufgeteilt. Für den Bereich mit großer Raddeklination tritt an der Klemme f oder i ein Ausgangssignal auf. Dagegen ist für den Teilbereich mit kleiner Raddeklination ein Ausgangssignal an der Klemme g oder h vorhanden.

Wenn die Lenkung während normaler Fahrt durchgeführt wird, stellt das Raddeklination-Signal den Teilbereich mit kleiner Deklination dar. Wenn ein Rechtslenkzustand in einen Nichtlenkzustand geändert wird und das Raddeklinationswinkelsignal den Teilbereich mit kleiner Deklination repräsentiert, tritt an der Klemme g des Dekodierers 23b ein Signal mit logisch "1" auf. Da der Nichtlenkzustand gesetzt oder gegeben ist, bringt der Komparator 13c ein Signal mit logisch "1" hervor. Das von dem Dekodierer 23b erzeugte Signal wird durch das UND-Gatter 27k hervorgebracht. Das Signal wird durch das ODER-Gatter 28c hervorgebracht, um die Transistoren 4c und 5c einzuschalten, und es wird durch die Verzögerungsschaltung 26b für einen vorbestimmten Zeitabschnitt verzögert. Ein verzögertes Signal wird dem UND-Gatter 27t zugeführt. Das von dem UND-Gatter 27k erzeugte Signal wird auch an das UND-Gatter 27p gegeben, so daß ein Taktsignal CL3 durch das UND-Gatter 27p und das ODER-Gatter 28e an das UND-Gatter 27t geliefert wird. Da das UND-Gatter 27t von der verzögernden Schaltung 26b ein Signal empfängt, gibt das UND-Gatter 27t das Signal aus dem ODER-Gatter 28e an den Transistor 6d, so daß die Transistoren 6d und 5b eingeschaltet werden. Aus diesem Grund fließt durch den Motor M von rechts nach links ein Strom in einer zur Rechtslenkung entgegengesetzten Weise. Daher wird der Motor M in eine zu der während Rechtssteuerung vorhandenen entgegengesetzte Richtung gedreht.

In diesem Fall muß eine von dem Motor M erzeugte Größe des Drehmoments nur eine gegen das sich selbst einstellende Drehmoment wirkende Kraft löschen, und sie kann ausreichend kleiner als die für Drehung geforderte sein. Ein den Motor M beaufschlagender Mittelwert des Stroms kann klein sein, und das während Rückwärtsdrehung des Motors M bestehende Leistungsverhältnis (duty ratio) des Taktsignals CL3 kann in genügendem Maß kleiner sein als das während einer Drehung erforderliche.

Wenn ein Rückwärtsstrom durch den Motor fließt, kann die gegen das sich selbst einstellende Drehmoment wirkende Kraft, verursacht durch Verwendung eines Motors, gelöscht oder ausgeglichen werden, und der Lenk- oder Drehzustand kann weich in den Geradeausfahrtzustand geändert werden. Folglich bemerkt ein Fahrer die vom Normalzustand abweichende Lenkung nicht.

In Fig. 4 ist dargestellt, daß der Raddeklination-Sensor 3 derart angeordnet ist, daß ein Kontaktgabezustand zwischen einer der Klemmen C bis G und der Klemme A in Übereinstimmung mit der Binärdarstellung oder -bezeichnung geändert wird. In den Fig. 5A bis 5F sind Ausgangssignale dargestellt, die entsprechend an den Klemmen B bis G hervorgebracht werden und die entsprechend mit 20 bis 26 gewichtet oder stellenbewertet werden. Wenn die Schieber 3c an den Rändern oder Bereichsgrenzen zwischen den leitenden und nichtleitenden Bereichen in Stellung gebracht werden, erhält man undefinierte Ausgänge. Wenn das Fahrzeug vibriert, variieren die Ausgangswerte des Ausgangssignals, und die resultierenden Ausgänge werden instabil. Wenn der an die Klemme B geschaltete Schieber den Schlitz 3d erreicht und an der Ausgangsklemme B kein Ausgangssignal auftritt, hält der Dekodierer 23b sofort den vorhergehenden Zustand fest. Wenn an dem mit der Klemme B verbundenen Schieber ein Signal hervorgebracht wird, wird dieses Signal dekodiert. Folglich kann von dem Dekodierer ein stabiler Ausgang erzeugt werden.

Das sich selbst einstellende Drehmoment bewirkt eine Wiederherstellung des Geradeausfahrtzustandes, und der Dekodierer 23b bringt an seinen Klemmen f bis i keine Signale hervor. Die UND-Gatter 27i bis 27m, 27n bis 27r, die ODER-Gatter 28d und 28e sowie die UND-Gatter 27s und 27t werden auf den Pegel "0" gesetzt. Deshalb wird der an den Motor M gelieferte Strom unterbrochen.

Der beschriebene Vorgang bzw. Ablauf findet statt, wenn der Fahrer das Lenkrad nach rechts dreht. Dagegen kann, auch wenn der Fahrer das Lenkrad nach links dreht, der Vorgang in der gleichen beschriebenen Weise durchgeführt werden. In diesem Fall ist die Richtung des durch den Motor M fließenden Stroms umgekehrt.

Wenn das Raddeklination-Signal den Teilbereich für große Deklination darstellt, d. h., wenn die Raddeklination groß ist, ist eine Fahrzeuggeschwindigkeit üblicherweise klein. Aus diesem Grund ist auch das sich selbst einstellende Drehmoment klein, so daß ein Mangel des sich selbst einstellenden Drehmoments kompensiert werden muß. Wenn der Detektor 23b erkennt, daß das Raddeklination-Signal die große Deklination darstellt, wird in Übereinstimmung mit dem an der Klemme f oder i erzeugten Signal ein Signal mit einem Pegel "1" an dem UND-Gatter 27i oder 27m hervorgebracht. Das UND-Gatter 27n oder 27r erzeugt ein Taktsignal CL4. Ein Leistungsverhältnis (duty ratio) des Taktsignals CL4 ist größer als das eines Taktsignals CL3, so daß ein von dem Motor 7 erzeugter Ausgang auf einen großen Wert gesetzt wird.

In Fig. 10 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Arbeitsweise eines Mikroprozessors dargestellt, der als in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient. Die Entsprechung zwischen den Hauptteilen der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und der entsprechenden Schritte des Mikroprozessors werden im folgenden beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig. 10 ist rechts mit R, links mit L und eine Mitteneinstellung mit C bezeichnet.

Schritt
Entsprechende Teile der Fig. 1
100
Komparator 13c
101	Durchschnittsgeschwindigkeit-Berechnungsschaltung 21
102	Dekodierer 23a
103	Muster-/Schemaspeicher 24a bis 24d
104	Zeitgeber 25a bis 25d
105	Komparatoren 13a und 13b
106, 107	UND-Gatter 27g und 27h
108	Dekodierer 23b
109, 110, 111	UND-Gatter 27i bis 27m

Der Mikroprozessor baut derart und ist so geschaltet, daß bei 100 geprüft wird, ob ein Lenkzustand vorliegt. Wenn dies der Fall ist, wird bei 101 die mittlere Geschwindigkeit gelesen, bei 102 werden die gelesenen Daten dekodiert, bei 103 erfolgt der Zugriff auf Musterspeicher, bei 104 werden die Zeitgeber gesteuert und bei 105 wird die Lenkungsrichtung geprüft. Für den Fall der Linksdrehung L erfolgt bei 106 eine Drehung des Motors in Rückwärtsrichtung, während im Fall der Rechtsdrehung R bei 107 eine Drehung des Motors in Vorwärtsrichtung stattfindet. Die Signale sind auf den Eingang zurückgegeben. Für den Fall des Nichtlenkzustandes wird die Deklinationsrichtung bei 108 festgestellt. Im Fall der Linksrichtung bewirkt 109 eine Drehung des Motors in Vorwärtsrichtung, während im Fall der Rechtsrichtung durch 111 eine Drehung des Motors in Rückwärtsrichtung hervorgebracht wird. Wenn die Zentrum- oder Mittenrichtung vorliegt, wird der Motor durch 110 gestoppt. Die Signale sind auf den Eingang zurückgegeben.

Der Raddeklination-Sensor 3 umfaßt einen Kontaktsensor der in Fig. 4 dargestellten Bauart. Allerdings kann anstelle des Kontaktbauart-Sensors ein Nichtkontaktbauart-Sensor unter Verwendung eines in Fig. 11 dargestellten Differentialspannungsübertragers eingesetzt werden. Der Differentialspannungsübertrager umfaßt eine an einem Fahrzeugkörper angeordnete Spule sowie einen auf einer Zug- oder Verbindungsstange angeordneten Kern. Die in Fig. 12 dargestellte Charakteristik kann aus einer Verstellung des bewegbaren Kerns abgeleitet werden. In Fig. 13 ist ein weiterer Nichtkontakttyp-Sensor dargestellt. Eine Drehkraft eines Säulenschafts 60 wird durch Getriebe 61 und 62 in eine vertikale lineare Antriebskraft eines Magnetgliedes 63 umgesetzt. Durch einen Spaltsensor 64 wird eine Positionsänderung des Magnetgliedes 63 erkannt. Fig. 14 stellt eine Teilansicht des Nichtkontakttyp-Sensors der Fig. 13 entlang einer Linie XIV-XIV dar. Wie in Fig. 14 dargestellt, wird das Magnetglied 63 durch einen insbesondere runden Vorsprung 65 geführt.

Wenn das Rad zurückgedreht wird, um nach Durchführung einer Drehung wieder Geradeausfahrt herzustellen, fließt gemäß der Erfindung in dem Motor in einer zu der Richtung eines für Drehung erforderlichen Stroms entgegengesetzten Richtung ein Strom, der einen Motorwiderstand beseitigt. Infolgedessen nimmt der Fahrzeugführer eine unregelmäßige oder vom Normalzustand abweichende Lenkung oder Steuerung nicht wahr.

Claims (11)

1. Elektrische Servolenkungsvorrichtung für eine reversible Fahrzeuglenkung mit
einem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor (1) zum Erkennen einer Fahrzeuggeschwindigkeit,
einem Lenkmomentdetektor (2) zum Ermitteln eines am Fahrzeuglenkrad aufgebrachten Lenkmomentes,
einem Lenkrichtungsdetektor (12a, 13a, 13b) zum Ermitteln der Lenkrichtung des Lenkrades,
einem elektrischen Lenkmotor (M) und einer Treiberschaltung zum Aufbringen der Hilfskraft für die Lenkung,
einer Regeleinrichtung (10) für die Treiberschaltung, um das von dem Lenkmotor abgegebene Drehmoment in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkmoment zu steuern, und
einer Einrichtung (12b, 13c, 15) zum Ermitteln eines Nichtlenkzustandes,
dadurch gekennzeichnet, daß die Servolenkungsvorrichtung eine weitere Einrichtung (3) zum Ermitteln der Schräglage (Deklination) eines Fahrzeugrades umfaßt und daß die Regeleinrichtung (10) eine mit der weiteren Einrichtung (3) verbundene elektrische Schaltung umfaßt, die den Lenkmotor (M) während des Nichtlenkzustandes mit einem der Schräglage des Fahrzeugrades entsprechenden Strom beaufschlagt, der so gerichtet ist, daß die Schräglage des Fahrzeugrades verringert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zum Ermitteln der Fahrzeugradschräglage eine gemusterte und/oder ein Schema aufweisende Elektrode (3b) auf einer Schaltplatte oder gedruckten Schaltung (3a) sowie ein entlang der Elektrode (3b) schiebbares bewegliches Element (3c) umfaßt, wobei die Elektrode (3b) eine Mehrzahl Schlitze (3d) und eine Mehrzahl unbeschalteter oder ausgesparter Stellen und/oder Bereiche (3e) aufweist, um ein der Radschräglage entsprechendes Binärsignal hervorzubringen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zum Ermitteln der Fahrzeugradschräglage einen an einem Fahrzeugkörper angeordneten Differentialübertrager sowie einen an einer Verbindungsstange angeordneten bewegbaren Kern umfaßt, wobei der bewegbare Kern zur Ermittlung der Radschräglage verstellbar oder verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zum Ermitteln der Fahrzeugradschräglage ein Magnetelement (63), das infolge Drehung eines Säulenschafts (60) durch Getriebe (61, 62) linear bewegbar ist, sowie einen Spaltsensor (64) zum Ermitteln einer Lageänderung bei dem durch einen Vorsprung (65) geführten Magnetelement (63) umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ermitteln eines Nichtlenkzustands
einen Absolutwertkonverter (15), der mit dem Lenkmomentdetektor (2) verbunden ist, zum Empfangen eines Lenkmomentsignals von dem Lenkmomentdetektor (2) und zum Hervorbringen eines Absolutwertsignals sowie
einen Komparator (13c) zum Empfangen des Absolutwertsignals sowie eines Vergleichswertes und zum Hervorbringen eines Nichtlenkzustandsignals, wenn die Größe des Absolutwertsignals kleiner als der Vergleichswert ist,
umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (10)
eine Geschwindigkeit-Unterscheidungseinrichtung (23a, 27c-27f) zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor (1) und zum Hervorbringen eines Geschwindigkeitsmodussignals, das eine von hohen bis niedrigen Geschwindigkeiten repräsentiert,
eine Lenkrichtung-Unterscheidungseinrichtung (27a, 27b, 29) zum Empfangen des Erkennungssignals von dem Lenkrichtungsdetektor (12a, 13a, 13b) und des Nichtlenkzustandsignals von der Einrichtung (12b, 13c, 15) zum Ermitteln eines Nichtlenkzustandes und zum Hervorbringen eines Lenkrichtungssignals, das eine von rechts und links betreffende Lenkrichtung repräsentiert,
eine Stromleistungsverhältnis-Speichereinrichtung (24a-24d, 25a-25d, 28a) zum Empfangen des Geschwindigkeitsmodussignals und zum Hervorbringen eines entsprechenden Leistungsverhältnisses eines den Motor versorgenden Stroms,
eine Schräglage-Unterscheidungseinrichtung (23b) zum Empfangen eines Binärsignals von der Einrichtung (3) zum Ermitteln der Schräglage und zum Hervorbringen eines Schräglage-Unterscheidungssignals, das einer Stromabweichung entspricht, und
eine Motor-Vorwärts-/Rückwärtsdrehung-Unterscheidungseinrichtung (26a, 26b, 27g-27m, 28b, 28c) zum Empfangen des Schräglage-Unterscheidungssignals, des Stromleistungsverhältnisses sowie des Lenkrichtung-Unterscheidungssignals und zum Ermitteln einer Drehrichtung des Motors
umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit-Unterscheidungseinrichtung
einen Dekodierer (23a) zum Empfangen des Geschwindigkeitssignals und zum Hervorbringen des Geschwindigkeitsmodussignals und
UND-Gatter (27c-27f), von denen eins das Geschwindigkeitssignal und das Lenkerkennungssignal von dem Lenkmomentdetektor (2) empfängt und ein entsprechendes Geschwindigkeit-Unterscheidungssignal hervorbringt,
umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkrichtung-Unterscheidungseinrichtung
einen Inverter (29) zum Empfangen eines Nichtlenkzustandsignals und zum Hervorbringen eines invertierten Signals sowie
UND-Gatter (27a, 27b) zum gemeinsamen Empfangen des invertierten Signals und von Lenkrichtungssignalen von dem Lenkrichtungsdetektor (12a, 13a, 13b) und zum Hervorbringen eines Lenkrichtung-Unterscheidungssignals
umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleistungsverhältnis-Speichereinrichtung
eine Mehrzahl Musterspeicher (24a-24d) zum entsprechenden Speichern verschiedener Stromleistungssignale und zum Hervorbringen eines entsprechenden Stromleistungsverhältnissignals infolge des Geschwindigkeit-Unterscheidungssignals aus entsprechend einem der UND-Gatter (27c-27f),
eine Mehrzahl Zeitgeber (25a-25d), die mit den Musterspeichern (24a-24d) verbunden sind, wobei entsprechend sowie ein jeder von ihnen ein Zeitintervall des zugeordneten Stromleistungsverhältnissignals bestimmt und
ein ODER-Gatter (28a) zum Empfangen eines Zeitintervallsignals aus einem der Zeitgeber (25a-25d) und zum Abgeben eines Stromleistungssignals
umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräglage-Unterscheidungseinrichtung einen Dekodierer (23b) zum Hervorbringen des Schräglage-Unterscheidungssignals umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor-Vorwärts-/ Rückwärtsdrehung-Unterscheidungseinrichtung
erste UND-Gatter (27i-27m), von denen jedes das Schräglage-Unterscheidungssignal aus der Schräglage-Unterscheidungseinrichtung (23b) empfängt und von denen eins ein Schräglagemodussignal hervorbringt,
ein erstes ODER-Gatter (28b, 28c) zum Empfangen des Lenkrichtung-Unterscheidungssignals sowie des Schräglage-Unterscheidungssignals und zum Hervorbringen eines ersten ODER-Signals, um ein Schaltelement der Motortreiberschaltung zu steuern,
einen Verzögerungsschaltkreis (26a, 26b) zum Empfangen des ersten ODER-Signals von dem ersten ODER-Gatter (28b, 28c) und zum Hervorbringen verzögerter Signale,
zweite UND-Gatter (27g, 27h), die im allgemeinen das Stromleistungssignal empfangen und von denen jedes das Lenkrichtungssignal empfängt, um ein erstes UND-Signal hervorzubringen,
ein zweites ODER-Gatter (28d, 28e) zum Empfangen des ersten UND-Signals sowie des Schräglage-Unterscheidungssignals und zum Hervorbringen eines zweiten ODER-Signals und ein
drittes UND-Gatter (27s, 27t) zum Empfangen des verzögerten Signals aus dem Verzögerungsschaltkreis (26a, 26b) sowie des ersten oder zweiten ODER-Signals
umfaßt,
wodurch der Lenkmotor (M) während des Nichtlenkzustandes mit einem der Schräglage des Fahrzeugrades entsprechenden Strom beaufschlagt wird.