DE3643150A1 - Hilfskraft-steuereinrichtung fuer eine automobilservolenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraft-Steuereinrichtung zur Steuerung der Hilfskraft, welche in einer Servolenkeinrichtung eines Automobils erzeugt wird, und zwar in Abhängigkeit vom Fahrtstatus des Kraftfahrzeugs.

Bei einem bekannten Servolenksystem eines Kraftfahrzeuges wird die Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs durch einen Fahrtgeschwindigkeitssensor erfaßt und die von der Servolenkeinrichtung erzeugte Hilfskraft wird in Abhängigkeit von der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert, dergestalt, daß im Bereich niedriger Geschwindigkeit das Lenkrad leichtgängig ist und im Bereich hoher Geschwindigkeit schwergängig.

Der Fahrtstatus des Kraftfahrzeugs ändert sich jedoch auch anhand der Straßenbedingungen, nämlich je nachdem, ob das Fahrzeug eine Stadtfahrt macht oder auf einer Bergstrecke fährt. Ferner betätigt der Fahrer das Fahrzeug je nach seiner momentanen Stimmung oder je nach persönlicher Neigung heftig, ungeduldig oder sanft. Das bekannte Servolenksystem ist nicht in der Lage, Änderungen des Fahrtstatus aufgrund dieser verschiedenen Faktoren zu erfassen, so daß keine zweckentsprechende Hilfskraft erhalten wird, welche die verschiedensten Fahrtstatus- Bedingungen in Rechnung stellt.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hilfskraft-Steuereinrichtung für ein Servolenksystem zu schaffen, welche dazu befähigt ist, die vom Servolenksystem erzeugte Hilfskraft in Abhängigkeit nicht nur von den Straßenbedingungen, sondern auch von der Art der Manövrierung durch den Fahrer zu steuern.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Einrichtung zur Steuerung einer Hilfskraft eines Servolenksystems zu schaffen, bei dem die vom Servolenksystem erzeugte Hilfskraft bestimmt wird in Abhängigkeit von den jeweiligen Trends bezüglich der innerhalb einer begrenzten Zeitspanne auftretenden Lenkraddrehungen und Fahrtgeschwindigkeitsänderungen.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Einrichtung zur Steuerung der Hilfskraft einer Servolenkeinrichtung zu schaffen, bei der das Lenkrad bei grobem oder heftigem Manövrierverhalten des Fahrers schwergängig wird, während es bei sanftem Manövrierverhalten des Fahrers leichtgängig wird.

Erfindungsgemäß wird eine Hilfskraft-Steuereinrichtung für eine Fahrzeugservoeinrichtung geschaffen, welche eine erste Rechnereinheit umfaßt zur Berechnung eines ersten Fahrtindex, welcher den Straßenzustand aufgrund einer Vielzahl von Lenkwinkelsignalen repräsentiert, die wiederum von einer Lenkwinkel-Detektoreinrichtung erzeugt werden; sowie eine zweite Rechnereinheit zur Berechnung eines zweiten Fahrtindex, der das Fahrverhalten des Fahrers des Fahrzeugs repräsentiert aufgrund einer Vielzahl von zur Fahrtgeschwindigkeit in Relation stehenden Informationen, welche wiederum gebildet werden von einer Detektoreinrichtung zur Erfassung der verschiedenen, mit der Fahrtgeschwindigkeit in Relation stehenden Informationen. Eine den Steuerstrom bestimmende Einrichtung entscheidet aufgrund des ersten und zweiten Fahrtindex einen Steuerstrom, welcher verwendet wird, um die in der Servolenkeinrichtung erzeugte Hilfskraft zu steuern.

Mit dieser Konfiguration wird zusätzlich zum Straßenzustand auch das Fahrverhalten des Fahrers bei der Berechnung des Steuerstroms in Betracht gezogen, so daß die Hilfskraft des Servolenksystems in zweckentsprechender Weise im Sinne einer Berücksichtigung des Straßenzustands und des Fahrverhaltens des Fahrers gesteuert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder sich entsprechende Bauteile bezeichnen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Servolenksystems mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Steuerung einer Hilfskraft;

Fig. 2 einen Schnitt eines elektromagnetischen Strömungsregelventils, welches mit dem Servozylinder der Fig. 1 verbunden ist;

Fig. 3 ein Histogramm der Häufigkeiten der Drehung des Lenkrads des Fahrzeugs um jeweile Winkelintervalle beim Fahren auf einer Bergstrecke;

Fig. 4 ein anderes Histogramm der Häufigkeiten der Drehung des Lenkrads um jeweilige Winkelintervalle bei Stadtfahrt;

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Steuermusters des elektrischen Stroms in Abhängigkeit von den Straßenbedingungen;

Fig. 6(A1) bis (6A3) und 6(B1) bis 6(B3) graphische Darstellungen der Veränderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Beschleunigung und des absoluten Wertes der Beschleunigung bei zwei verschiedenen Bedingungen des Fahrverhaltens;

Fig. 7 eine graphische Darstellung einer die Fahrzeuggeschwindigkeit modifizierenden Karte;

Fig. 8 eine graphische Darstellung einer die Beschleunigung modifizieren Karte;

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Steuermuster, ausgewählt nach verschiedenen Fahrverhaltensbedingungen;

Fig. 10 ein Fließdiagramm eines Steuerprogramms für einen Mikroprozessor gemäß Fig. 1 zur Steuerung der Hilfskraft des Servozylinders;

Fig. 11 bis 14 Fließdiagramme von Details der Datenverarbeitungen im Mikroprozessor gemäß den Stufen i bis iv der Fig. 10;

Fig. 15 eine graphische Darstellung der Veränderung des Steuerstroms für ein elektromagnetisches Durchflußregelventil; und

Fig. 16 eine schematische Darstellung der Speicherbereich- Zuordnung eines RAM der Fig. 1.

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Diese zeigt ein Servolenksystem mit einem allgemein mit 10 bezeichneten Servolenkgetriebemechanismus, einer Pumpeneinheit 30 und einem Hilfskraftregler 50 zur Steuerung der im Lenkgetriebemechanismus 10 erzeugten Hilfskraft.

Der Lenkgetriebemechanismus 10 umfaßt ein Servoventil 11 und einen Servozylinder 12. Das Servoventil 11 ist mit einem Lenkrad 18 über eine Lenkwelle 18 a verbunden, während der Servozylinder 12 mit einem Paar lenkbarer Vorderräder 13 über einen Lenkmechanismus 14 verbunden ist. Wenn auf das Lenkrad 18 ein Lenkdrehmoment manuell ausgeübt wird, so wird das Ausgangs-Lenkdrehmoment durch den Servozylinder 12 erhöht und auf die lenkbaren Räder 13 übertragen. Das Servoventil 11 wird mit einem Druckmedium durch eine Pumpe 15 der Pumpeneinheit 30 versorgt, welch letztere in Antriebsverbindung mit dem Motor 31 des Fahrzeugs steht. Die Drehenergie des Motors 31 wird zu den Hinterrädern 32 über eine Transmission 33 und eine Ausgangswelle 34 sowie ein Differentialgetriebe 35 usw. übertragen.

Ein elektromagnetisches Durchflußregelventil 20 ist vorgesehen zur Steuerung der Bypass-Strömung zwischen entgegengesetzten Kammern des Servozylinders 12, welche selektiv mit Druckmedium von der Pumpe 15 über das Servoventil 11 beaufschlagt werden, so daß die durch den Servozylinder 12 erzeugte Hilfskraft gesteuert werden kann. Gemäß Fig. 2 umfaßt das Ventil 20 einen Ventilkörper 23, welcher verschiebbar in einer Ausnehmung 22 eines Ventilgehäuses 21 untergebracht ist, sowie ein Solenoid 24. Der Ventilkörper 23 wird normalerweise durch eine Feder 25 am unteren Hubende gehalten, so daß die strömungsmäßige Verbindung der Kanäle 26, 27, welche zu den jeweils entgegengesetzten Kammern des Servozylinders 12 führen, unterbunden ist. Wenn jedoch das Solenoid 24 betätigt wird und den Ventilkörper 23 anzieht, so wird dieser gegen die Kraft der Feder 25 nach oben verschoben, so daß die Kanäle 26, 27 über einen Schlitz 28 in Verbindung miteinander treten, so daß die durch den Servozylinder 12 erzeugte Hilfskraft verringert wird.

Im folgenden wird wiederum auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Steuereinrichtung 50 für die Hilfskraft umfaßt in der Hauptsache einen Mikrocomputer (CPU) 51, ein RAM 52 und ein ROM 53. Das CPU ist über ein Interface 60 mit einer Solenoid-Treiberschaltung 61 zur Steuerung des elektrischen Stroms (I) des Solenoids 24 des Durchflußregelventils 20 verbunden. Das CPU 51 ist ferner über ein Interface 47 mit einem Lenkwinkelsensor 40 verbunden, und zwar über einen reversiblen Zähler 46 und eine Phasendiskriminierschaltung 45. Der Lenkwinkelsensor 40 umfaßt eine drehbare Scheibe 41, welche mit der Lenkwelle 18 a verbunden ist, sowie zwei Photounterbrecher 42, 43. Sie erfaßt den Lenkwinkel aufgrund der Signale der Photounterbrecher 42, 43. Der reversible Zähler 46 speichert die Winkelposition des Lenkrades 18 durch Inkrementierung des Inhalts, ansprechend auf jeden Rechtsdrehungsimpuls der Phasendiskriminierschaltung 45, und durch Inkrementierung des Inhalts, ansprechend auf jeden Linksdrehungsimpuls der Phasendiskriminierschaltung 45.

Ferner ist das CPU 51 über das Interface 47 mit einem Fahrtgeschwindigkeitsensor 48 verbunden, welcher in Antriebsverbindung mit der Ausgangswelle 34 zum Zwecke der Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) steht.

Beispielsweise kann der Fahrtgeschwindigkeitssensor 48 aus einem Impulsgenerator bestehen, welcher durch die Ausgangswelle 34 angetrieben wird, sowie einem Zähler, welcher auf die Impulse des Impulsgenerators anspricht und nach einem vorbestimmten Zeitintervall jeweils zurückstellbar ist, sowie einem Register, welches mit dem Zählwert vor der jeweiligen Rückstelloperation des Zählers beladen wird. Die Daten im Register stellen die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) dar, welche in das CPU 51 über das Interface 47 eingegeben werden. Der Impulsgenerator ist dazu befähigt, ein Unterbrechungssignal INT zu bilden, und zwar jedesmal, wenn das Fahrzeug sich um eine vorbestimmte Strecke weiterbewegt hat (z. B. 10 Meter), so daß das Unterbrechungssignal INT in das CPU 51 eingegeben wird.

Im folgenden soll die Berücksichtigung des Fahrtstatus des Fahrzeugs erläutert werden. Zu den Faktoren, welche den Fahrtstatus des Fahrzeugs ändern, gehören die Straßenbedingungen, je nachdem, ob das Fahrzeug auf einer Bergstrecke fährt oder in einer Stadt, sowie auch das Fahrverhalten, je nachdem, ob der Fahrer das Fahrzeug heftig oder sanft bedient.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Verteilungen der Häufigkeiten der Drehungen des Lenkrades 18 um jeweilige Winkelintervalle (z. B. 0-ϑ 1, j 1-ϑ 2, ϑ 2-ϑ 3, ϑ 3-ϑ 4, . . . ). Die Fig. 3 zeigt die Häufigkeitsverteilung bei einer Bergstrecke, da häufig Kurven gefahren werden müssen, jedoch weniger häufig Richtungsänderungen um einen rechten Winkel auftreten. Fig. 4 zeigt eine andere Häufigkeitsverteilung bei einer Stadtfahrt, wobei häufig Geradeausfahrt stattfindet und relativ häufig Richtungsänderungen um einen rechten Winkel stattfinden, z. B. bei Kreuzungen. Demzufolge kann die Straßenbedingung erfaßt werden, indem man einen ersten Fahrtindex (K ϑ) berechnet, welcher die Verteilung der Lenkwinkelsignale (ϑ) anzeigt.

Das ROM 53 enthält ein Steuerprogramm für die Berechnung des ersten Fahrindex (K ϑ), der den Straßenzustand anzeigt, und für die Berechnung des elektrischen Stroms, welcher das elektromagnetische Ventil 20 in Abhängigkeit vom Index (K ϑ) beaufschlagt.

Wie weiter unten näher erläutert wird, hat der erste Fahrtindex (K ϑ), welcher bei Ausführung des Steuerprogramms erhalten wird, bei Bergfahrten einen größeren Wert als bei Stadtfahrten.

Ferner enthält das ROM 53 zwei Arten von Steuermustern in Form von charakteristischen Kurven. Gemäß Fig. 5 umfaßt das Steuermuster ein erstes Steuermuster MA für Stadtfahrt und ein zweiten Steuermuster MB für Bergfahrt. Das erste Steuermuster MA zeigt die Charakteristik der Änderung des elektrischen Stroms (I ϑ) für das Solenoid 24, und zwar abhängig vom Lenkwinkel (ϑ). In ähnlicher Weise stellt das zweite Steuermuster MB eine andere Charakteristik der Änderung des elektrischen Stroms (I ϑ) für das Solenoid 24 in Abhängigkeit vom Lenkwinkel (ϑ) dar. Die Änderungscharakteristika des elektrischen Stroms (I ϑ) werden so festgelegt, daß grundsätzlich der elektrische Strom (ϑ) größer wird, wenn der Lenkwinkel (ϑ) erhöht wird. Der Unterschied zwischen den beiden Steuermustern besteht darin, daß das zweite Steuermuster MB für Bergfahrt höhere Werte des elektrischen Stroms (I ϑ) liefert als das erste Steuermuster MA für Stadtfahrt, und zwar auch dann, wenn der Lenkwinkel (ϑ) Null ist, d. h. das Lenkrad 18 sich in seiner Neutralposition befindet. Ferner zeigt das zweite Steuermuster MB eine größere Abhängigkeit des elektrischen Stroms (I j) vom Lenkwinkel (ϑ) als das erste Steuermuster MA.

Bei einer Stadtfahrt gilt das erste Steuermuster MA und die Änderung des erforderlichen manuellen Lenkdrehmoments ist relativ klein, auch wenn der Lenkwinkel (ϑ) um einen großen Betrag erhöht wird. Somit erhält man eine Lenkcharakteristik, welche für Stadtfahrbedingungen geeignet ist. Unter diesen Bedingungen kommen große Drehungen des Lenkrades 18 mit relativ großer Häufigkeit vor. Bei einer Bergstrecke gilt das zweite Steuermuster MB. Dabei erhält man eine andere Lenkcharakteristik, bei der das Lenkrad 18 im allgemeinen schwerergängig ist, um ein übermäßiges Drehen des Lenkrades 18 zu verhindern, und wobei das manuelle Lenkdrehmoment in einem größeren Maße vom Lenkwinkel (ϑ) abhängig ist.

Der Fahrtstatus des Fahrzeugs variiert erheblich in Abhängigkeit von dem Fahrverhalten des Fahrers. Fig. 6 zeigt den Unterschied zwischen zwei Fahrverhalten des Fahrers. Bei einem relativ sanften Fahrverhalten ist die Häufigkeit der Beschleunigungen und Verlangsamungen klein, wie dies in Fig. 6(A1) gezeigt ist. Bei einem anderen Fahrtstatus mit einem großen oder heftigen Fahrverhalten treten Beschleunigungen oder Verlangsamungen mit einer großen Häufigkeit auf, wie dies in Fig. 6(B1) gezeigt ist. Somit kann das Fahrverhalten des Fahrers erfaßt werden unter Berechnung eines zweiten Fahrtindex (Kv), bei dem es sich um die Kumulierung der Beschleunigungen und Verlangsamungen während einer vorbestimmten Zeitspanne handelt. Zu diesem Zweck enthält das ROM 53 Steuerprogramme für die Berechnung des zweiten Fahrtindex (Kv), welcher das Fahrverhalten aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) anzeigt, und zur Berechnung des elektrischen Stroms (Iv), welcher dem Index (Kv) entspricht und dem elektromagnetischen Ventil 20 zugeführt wird.

Unter der Steuerung durch diese Programme werden Berechnungen zunächst für die Beschleunigungen ( ) durchgeführt gemäß den Fig. 6(A2) und 6(B2) und sodann für den Absolutwert (| |) der berechneten Beschleunigung ( ) gemäß den Fig. 6(A3) und 6(B3). Dies führt zu einer Berechnung der Häufigkeit der Beschleunigungen und Verlangsamungen, wobei man den zweiten Fahrtindex (Kv) erhält.

Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Fahrzeugeschwindigkeit (V) und die berechneten Beschleunigungswerte ( ) nicht so verwendet, wie sie sind, um den elektrischen Strom für das Solenoid 24 zu berechnen. Sie werden vielmehr modifiziert, wobei man eine modifizierte Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) und eine modifizierte Beschleunigung (s) erhält, welche sodann für die Berechnung des elektrischen Stroms verwendet werden.

Die Gründe für die Berechnung der modifizierten Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) sind z. B. darin zu sehen, zu verhindern, daß der zweite Fahrtindex (Kv) stärker als erforderlich erhöht wird bei der Fahrt auf einer Autobahn, und ferner zu verhindern, daß der zweite Fahrtindex (Kv) im Falle eines Verkehrsstaus in einer Stadt, wobei die Häufigkeit der Beschleunigungen und Verlangsamungen im allgemeinen gering ist, zu groß wird. Die Gründe für die Berechnung der modifizierten Beschleunigungswerte (s) bestehen darin, den zweiten Fahrtindex (Kv) nicht auf solche Änderungen ansprechen zu lassen, welche bei üblichem Fahrtstatus bei geringfügigen Beschleunigungen auftreten. Es wird verhindert, daß der zweite Fahrtindex (Kv) übermäßig rasch ansteigt im Falle einer raschen Änderung des Beschleunigungswertes, welche beim raschen Bremsen oder beim raschen Beschleunigen auftritt. Auf diese Weise erhält man einen zweiten Fahrtindex (Kv), welcher optimal ist und kaum Fehler enthält. Für die Modifizierung der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und der Beschleunigung ( ) enthält das ROM 53 Modifizierungskurven gemäß den Fig. 7 und 8. Anhand dieser Kurven werden die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und der Beschleunigungswert ( ) modifiziert, um den zweiten Fahrtindex (Kv) korrekt zu berechnen.

Fig. 7 zeigt die Funktion Vs = f · (V) für die Berechnung einer modifizierten Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (V). Man erkennt aus der Figur, daß die modifizierte Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) sich proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) in einem mittleren Geschwindigkeitsbereich ändert, jedoch im niedrigen und hohen Geschwindigkeitsbereich nicht geändert wird. Fig. 8 zeigt eine weitere Funktion s = f · ( ) für die Berechnung eines modifizierten Beschleunigungswertes (s) aus dem Beschleunigungswert ( ). Der modifizierte Beschleunigungswert (s) ändert sich im niedrigen Bereich und im hohen Bereich wiederum nicht. Man erkennt, daß der zweite Fahrtindex (Kv), welcher unter Ausführung der vorerwähnten Steuerprogramme berechnet wird, bei einer heftigen oder ungeduldigen Fahrweise größer ist als bei einem sanften und geduldigen Fahrverhalten.

Ferne enthält das ROM 53 eine charakteristische Kurve gemäß Fig. 9. Gemäß dieser Figur wird der elektrische Strom (Iv) für das elektromagnetische Ventil 20 so festgelegt, daß er zunächst allmählich ansteigt, sodann konstant bleibt und schließlich allmählich abfällt, und zwar mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit (V). Ferner steigt der Strom mit einer Erhöhung des zweiten Fahrtindex (Kv). Daher wird im Falle eines Anwachsens des zweiten Fahrtindex (Kv) der elektrische Strom (Iv) erhöht, wodurch auch das Lenkdrehmoment erhöht wird. Auf diese Weise erhält man eine Lenkcharakteristik, welche einem heftigen Fahrverhalten angepaßt ist. Falls der zweite Fahrindex (Kv) klein ist, so ist andererseits auch der elektrische Strom (Iv) klein, wodurch das Lenkdrehmoment verringert wird. Auf diese Weise erhält man eine andere Lenkcharakteristik, welche einer sanften Fahrweise angepaßt ist.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Hilfskraft-Steuereinrichtung 50 beschrieben werden. Die Bearbeitungsstufen des CPU 51 sind gemäß Fig. 10 aufgeteilt in eine Stufe (i) zur Berechnung des ersten Fahrtindex (K ϑ), welcher den Straßenbedingungen entspricht, eine zweite Stufe (ii) zur Berechnung des elektrischen Stroms (I ϑ) entsprechend dem ersten Fahrtindex (K ϑ), eine dritte Stufe (iii) zur Berechnung des zweiten Fahrtindex (Kv), welcher der Fahrweise entspricht, eine vierte Stufe (iv) zur Ermittlung eines elektrischen Stroms (Iv), welcher dem zweiten Fahrtindex (Kv) entspricht, eine fünfte Stufe (v) zur Berechnung des elektrischen Gesamtstroms (I) aufgrund der elektrischen Stromwerte (I ϑ) und (Iv), und eine sechste Stufe (vi) zur Ausgabe des elektrischen Gesamtstromwertes (I). Diese Stufen (i) bis (vi) werden wie folgt ausgeführt.

(i) Berechnung des ersten Fahrtindex K ϑ)

Während der Fahrt des Fahrzeugs wird das Lenkwinkelsignal (ϑ), welches ständig variiert, durch den Lenkwinkelsensor 40 erfaßt und durch die Phasendiskriminierschaltung 45 in den reversiblen Zähler 46 eingegeben. Die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) wird anhand des Fahrtgeschwindigkeitssensors 48 erfaßt und in einem nichtgezeigten Register gespeichert.

Die vorerwähnte Stufe (i) dient zur Berechnung des ersten Fahrtindex (K j) aufgrund der erfaßten Lenkwinkelsignale (ϑ). Jedesmal, nachdem das Fahrzeug eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, gibt der nichtgezeigte Impulsgenerator im Geschwindigkeitssensor 48 ein Unterbrechungssignal INT an das CPU 51. Das CPU 51 führt die Stufen gemäß Fig. 11, ansprechend auf das Unterbrechungssignal INT, durch. Das Lenkwinkelsignal (ϑ) im reversiblen Zähler 46 wird in Stufe 100 gelesen und der Wert (i) eines Probeziffernzählers SNC, welches im RAM 52 gemäß Fig. 16 bereitgestellt wird, wird in Stufe 101 mit einer voreingestellten Zahl (N) verglichen. Unmittelbar nach Beginn der Fahrt ist die Probezahl klein und es gilt i≦ωτN. Die Routine schreitet zur Stufe 102 voran, und es wird "1" zum Wert (i) des Zählers SNC addiert. In der Stufe 103 wird sodann der Absolutwert (|ϑ|) des Lenkwinkels (ϑ) bei der (i)-ten Adresse des RAM 52 gespeichert.

Wenn die Zahl (i) steigt und die voreingestellte Zahl (N) erreicht, so schreitet die Routine von Stufe 101 zu Stufe 104 voran, so der gespeicherte Inhalt in solcher Weise aufgefrischt wird, daß ein Wert der Adresse M 2 zur Adresse M 1 verschoben wird, ein Wert bei der Adresse M 3 zur Adresse M 2, . . . . ., und wobei schließlich der Absolutwert des neuesten (i)-ten Wertes (ϑ) bei der letzten Adresse MN gespeichert wird. In dieser Situation bleibt der Zählwert erhalten und somit gilt (i = N).

Auf die Stufen 103 und 104 folgt die Stufe 105. In dieser wird der Auslesezähler ROC des RAM 52 mit dem Probeziffern- Zählwert (i) voreingestellt, und der Vergleich des Wertes (MH) bei der H-ten Adresse mit den beiden voreingestellten Werten (B und C) erfolgt in Stufe 106. Diese eingestellten Werte (B und C) stellen untere und obere Grenzwerte des mittleren Lenkwinkelbereichs (L) dar, was einer sanften Kurvenfahrt entspricht, und zwar gemäß den Fig. 3 und 4. Die Stufe 108 wird erreicht, falls B ≦ MH ≦ C in Stufe 106 nicht gilt, während sie erreicht wird nach Addition einer "1" zum Wert (D) (welcher jedesmal zurückgesetzt wird, wenn das Programm ausgeführt wird) des Häufigkeitszählers FQC des RAM 52 in Stufe 107, wenn B ≦ MH ≦ C in Stufe 106 gilt. In Stufe 108 wird "1" vom Wert (H) des Auslesezählers ROC subtrahiert. In Stufe 109 wird der Wert (H) des Auslesezählers ROC mit einer Ziffer "0" verglichen und die oben erläuterten Stufen 106-108 werden wiederholt ausgeführt, bis der Wert (H) den Wert 0 (Null) erreicht, unter Fortschreitung zur Stufe 110 nach Bestätigung der Bedingung H = 0. Die Wiederholung der vorerwähnten Stufen 106-108 führt dazu, daß der Wert (D) im Häufigkeitszähler FQC die Zahl der gespeicherten Werte (Mi) anzeigt, deren jeder die Bedingung B ≦ MH ≦ C erfüllt.

Sodann folgt Stufe 110 zur Berechnung des Index (K j) aufgrund der folgenden Gleichung

Der erste Fahrtindex (K ϑ), welcher so errechnet wurde, hat bei einer Stadtfahrt einen kleinen Wert, da Lenkraddrehungen mit mittlerem Lenkwinkelbereich (L) mit geringer Häufigkeit auftreten. Umgekehrt hat der Index (K ϑ) einen großen Wert bei Bergfahrten, da Lenkwinkeldrehungen mit mittlerem Lenkbereich (L) mit großer Häufigkeit auftreten. Dies hat zur Folge, daß der Fahrtstatus in Abhängigkeit von der Größe des ersten Fahrtindex (K ϑ) ermittelt werden kann.

(ii) Berechnung des elektrischen Stroms (I ϑ) entsprechend dem ersten Fahrtindex (K ϑ)

Diese Stufe (ii) ist in Fig. 12 im einzelnen gezeigt und dient der Berechnung eines elektrischen Stroms (I ϑ), welcher dem ersten Fahrtindex (K ϑ) entspricht. Zunächst wird Stufe 200 zur Abtastung ausgeführt, wobei ein Lenkwinkel (ϑ) gelesen wird. Sodann wird Stufe 201 ausgeführt, wodurch die beiden Arten von Steuermustern MA und MB im ROM 503 ausgewählt werden, und zwar für die elektrischen Ströme (IA, IB), welche dem Lenkwinkel (ϑ) entsprechen. Der erste Fahrtindex (K ϑ) wird in Stufe 202 gelesen, und es wird sodann in Stufe 203 ermittelt, ob der erste Fahrtindex (K ϑ) kleiner ist oder gleich dem unteren Grenzwert (Kmin) oder nicht, und in Stufe 204 wird ermittelt, ob er größer ist oder gleich dem oberen Grenzwert (Kmax) oder nicht. Wenn der Index (K ϑ) kleiner oder gleich dem unteren voreingestellten Grenzwert (Kmin) ist, so folgt die Stufe 205, in der der elektrische Strom (I ϑ) den in Stufe 201 ermittelten Wert IA annimmt. Wenn der Index (K ϑ) größer oder gleich dem oberen Grenzwert (Kmax) ist, so folgt die Stufe 206 und der elektrische Strom (I ϑ) wird in Stufe 201 auf IB eingestellt. Wenn jedoch der erste Fahrtindex (K ϑ) zwischen dem unteren und dem oberen Wert (Kmin und Kmax) liegt, so folgt Stufe 207 und der elektrische Strom (I ϑ) wird auf den Wert IC eingestellt, welcher gemäß folgender Gleichung errechnet wird

Gemäß Fig. 5 stellt der berechnete elektrische Strom (IC) den Wert (Ix) dar, welcher als Schnittpunkt zwischen dem berechneten ersten Fahrtindex (K ϑ) (für die Zwecke der Erläuterung als Kx angegeben) mit einer Linie, welche die elektrischen Ströme (IA) und (IB) verbindet, die bei dem ermittelten Lenkwinkel (ϑ) bei den beiden Arten von Steuermustern MA und MB vorliegen, erhalten wird.

Im Falle einer typischen Stadtfahrt ist der erste Fahrtindex (K ϑ) gleich oder kleiner als der niedrigere voreingestellte Wert (Kmin) und die Hilfskraft wird gemäß dem Steuermuster MA für Stadtfahrt gesteuert. Bei einer typischen Bergstrecke wird der erste Fahrtindex (K ϑ) gleich oder größer als der obere Grenzwert (Kmax), und somit wird die Hilfskraft gemäß dem Steuermuster MB für Bergfahrtbedingungen gesteuert. Falls der erste Fahrtindex (K ϑ) zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert (Kmin und Kmax) liegt, so wird der elektrische Strom (IC) errechnet, welcher dem ersten Fahrtindex (K ϑ) entspricht, und zwar aufgrund der Zwischencharakteristik, welche durch Interpolation der Steuermuster MA und MB erhalten werden kann, und die Hilfskraft wird gemäß dem berechneten Wert (IC) gesteuert.

(iii) Berechnung des zweiten Fahrtindex (Kv)

In dieser Stufe (iii) wird der zweite Fahrtindex (Kv) aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) ermittelt. Das CPU 51 führt nach Beendigung der obigen Stufe (ii) die Datenverarbeitungen für den zweiten Fahrtindex (Kv) gemäß dem Fließdiagramm der Fig. 13 durch.

Zunächst führt das CPU 51 die Stufe 300 durch unter Ermittlung der Fahrtzeuggeschwindigkeit (V), welche im nichtgezeigten Register des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 48 gespeichert ist, und dann wird die Stufe 301 ausgeführt zum Zwecke der Berechnung einer modifizierten Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) als Ergebnis einer Modifizierungsverarbeitung gemäß der Gleichung Vs = f · (V). Die modifizierte Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs) wird sodan in Stufe 302 differenziert, wobei eine Beschleunigung ( ) erhalten wird. Dieser Wert wird sodann wiederum in Stufe 303 modifiziert unter Verwendung der Gleichung s = f · ( ), wobei man die modifizierte Beschleunigung (s) erhält.

Sodann folgt Stufe 304, so daß eine "1" zu einem Geschwindigkeitszähler SSC im RAM 52 addiert wird, und der gebildete Inhalt (n) des Geschwindigkeitszählers SSC wird in Stufe 305 mit der Zahl (L) in den Pufferregistern D 1-DL im RAM 52 verglichen. Falls (n) den Wert (L) nicht erreicht, so wird die Stufe 307 erreicht, in der der Absolutwert (|s|) der modifizierten Beschleunigung (s) im n-ten Pufferregister D 1-DL gespeichert wird. Fall n = L gilt, wird andererseits die Zahl (n) in Stufe 306 auf Null zurückgestellt und danach schreitet das Programm zur Stufe 307 vor. Die Ausführung der Stufen 300-306 befähigt das CPU 51, die Absolutwerte (|s|) der modifizierten Beschleunigungen (s) in einer vorbestimmten Anzahl (L) der Pufferregister (D 1-DL) zu speichern. Der Speicherinhalt wird wiederum vom ersten Pufferregister D 1 erneuert, nachdem alle Pufferregister D 1-DL voll geworden sind.

In der nachfolgenden Stufe 308 werden die gespeicherten Daten (|s|) in allen Pufferregistern D 1-DL ausgelesen und der zweite Fahrtindex (Kv) wird gemäß folgender Gleichung errechnet:

(iv) Ermittlung des elektrischen Stroms (Iv) gemäß dem zweiten Fahrtindex (Kv)

In dieser Stufe (iv) wird ein elektrischer Stromwert (Iv) ermittelt, welcher dem zweiten Fahrtindex (Kv) entspricht. Gemäß Fig. 14 liest das CPU 51 die im Register des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 48 gespeicherte Fahrzeuggeschwindigkeit (V) in Stufe 400, und in Stufe 401 wird der zweite Fahrtindex (Kv) gelesen, welcher bereits errechnet wurde. Sodann führt das CPU 51 die Stufe 402 durch unter Ermittlung der Kurve der Fig. 9 für einen elektrischen Strom (Iv), welcher der gelesenen Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und dem zweiten Fahrtindex (Kv) entspricht.

Nach Ausführung der vorerwähnten Stufen (i) bis (iv) schreitet das CPU 51 zur Stufe (v) gemäß Fig. 10 voran, in der die errechneten elektrischen Ströme (I j) und (Iv) addiert werden, und sodann zur Stufe (vi) unter Ausgabe des elektrischen Gesamtstroms (I), der in Fig. 15 als Steuerstrom für die Solenoid-Treiberschaltung 61 gezeigt ist.

Das Solenoid 24 des vorerwähnten elektromagnetischen Durchflußregelventilis 20 wird mit dem elektrischen Gesamtstrom (I) beaufschlagt, welcher aufgrund er (I) beaufschlagt, welcher aufgrund der ersten und zweiten Fahrtindices (K ϑ) und (Kv) errechnet wurde. Hierdurch erzeugt der Servozylinder 12 eine Hilfskraft, welche durch die entsprechende Öffnung eines Drosselventils eingestellt wird, je nach dem zugeführten elektrischen Strom (I). Wenn somit das Fahrzeug auf einer Bergstrecke fährt, so erzielt man ein schwerer gängiges Lenkgefühl als Ergebnis der Straßenbedingungen, welche anhand der Änderung des ersten Fahrtindex (K ϑ) ermittelt werden. Ferner wird das Fahrverhalten des Fahreres berücksichtigt anhand einer Änderung des zweiten Fahrtindex (Kv), so daß man bei der Fahrt auf einer Bergstrecke ein noch schwerer gängiges Lenkgefühl erhält, falls der Fahrer heftig reagiert, oder ein leichter gängiges Lenkgefühl bei sanftem Fahrverhalten.

Bei obiger Ausführungsform wird der erste Fahrtindex (K ϑ), welcher die Straßenbedingungen wiedergibt, aufgrund des Verhältnisses der Häufigkeiten jeweiliger Winkelintervalle, um die das Lenkrad gedreht wird, errechnet. Alternativ kann die Berechnung auch auf dem Gesamtstatus der Änderungen der Lenkwinkel oder auf dem Durchschnittswert der Lenkwinkel beruhen.

Bei obiger Ausführungsform wird die Hilfskraft anhand eines Bypass für das Druckmedium des Servozylinders 12 gesteuert. Man kann auch verschiedene andere Methoden zur Steuerung der Hilfskraft anwenden. Man kann z. B. die Reaktionskraft steuern oder das Volumen des aus der Pumpe austretenden Strömungsmediums oder dergl.

Ferner ist gemäß obiger Ausführungsform der Fahrtgeschwindigkeitssensor 48 mit der Ausgangswelle 34 der Transmission 31 verbunden und dient als Mittel zur Erfassung der Information, welche sich auf die Fahrtgeschwindigkeit bezieht. Man kann auch verschiedene andere Informationen, welche sich mit der Fahrtgeschwindigkeit ändern, heranziehen. Beispielsweise kann man eine der Fahrtgeschwindigkeit entsprechende Information gewinnen, indem man die Drehzahl des Motors anhand der Zündeinrichtung ermittelt oder indem man den Öffnungsgrad eines Drosselventils des Motors ermittelt oder das Luftvolumen des Motors oder dergl.

Bei obiger Ausführungsform dienen die durch Addition der Absolutwerte der Beschleunigungen erhaltenen Werte zur Erfassung eines bestimmten Fahrverhaltens, bei dem Beschleunigungen und Verlangsamungen häufig in kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgen. Der durch solche Additionen erhaltene Wert dient auch der Erfassung eines anderen Typs heftigen Fahrverhaltens, bei dem es zu abrupten großen Änderungen der Beschleunigung von einer niedrigen Geschwindigkeit auf eine hohe Geschwindigkeit oder umgekehrt kommt. Der ermittelte Wert ändert sich, ansprechend auf eine solche abrupte große Beschleunigung oder Verlangsamung.

Claims (10)

1. Hilfskraft-Steuereinrichtung für eine Servolenkung eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch
eine erste Detektoreinrichtung zur Erfassung des Drehwinkels eines Lenkrades des Kraftfahrzeugs unter Erzeugung eines Lenkwinkelsignals;
eine erste Rechnereinrichtung zur Berechnung eines ersten Fahrtindex aufgrund einer Vielzahl von Lenkwinkeldaten, welche aufeinanderfolgend durch Ermittlung der Lenkwinkelsignale der ersten Detektoreinrichtung erhalten werden, wobei der erste Fahrtindex den Bedingungen der Straße entspricht, auf der das Fahrzeug fährt;
eine zweite Detektoreinrichtung zur Ermittlung einer auf die Fahrzeuggeschwindigkeit bezogenen Information;
eine zweite Rechnereinrichtung zur Berechnung eines zweiten Fahrtindex aufgrund einer Vielzahl von geschwindigkeitsbezogenen Daten, welche erhalten wurden durch aufeinanderfolgende Ermittlung der geschwindigkeitsbezogenen Information durch die zweite Detektoreinrichtung, wobei der zweite Fahrtindex dem Fahrverhalten des Fahrers des Kraftfahrzeugs entspricht;
eine Einrichtung zur Festlegung des Steuerstroms aufgrund des ersten und zweiten Fahrtindex, welche durch die erste und zweite Rechnereinrichtungen ermittelt wurden; und
eine Steuereinrichtung, welche auf den Steuerstrom anspricht im Sinne einer Steuerung der Hilfskraft der Servolenkeinrichtung.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rechnereinrichtung einen ersten Speicherbereich zur Speicherung der Vielzahl von Lenkwinkeldaten umfaßt und den ersten Fahrtindex aufgrund der Vielzahl der Lenkwinkeldaten im ersten Speicherbereich berechnet;
daß die zweite Rechnereinrichtung einen zweiten Speicherbereich umfaßt zur Speicherung der Vielzahl von geschwindigkeitsbezogenen Daten und dazu befähigt ist, den zweiten Fahrtindex aufgrund der Vielzahl der geschwindigkeitsbezogenen Daten im zweiten Speicherbereich zu berechnen; und
eine Datenerneuerungseinrichtung zur Erneuerung der gespeicherten Daten des ersten und zweiten Speicherbereiches zur Befähigung derselben zur jeweiligen Speicherung einer Vielzahl der jeweils aktuellsten Lenkwinkeldaten und einer Vielzahl der jeweils aktuellsten geschwindigkeitsbezogenen Daten.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrom-Ermittlungseinrichtung folgendes umfaßt:
eine erste Entscheidungseinrichtung zur Festlegung des ersten elektrischen Stroms aufgrund des Lenkwinkelsignals der ersten Detektoreinrichtung und aufgrund des ersten Fahrtindex, welcher mit der ersten Rechnereinrichtung ermittelt wurde;
eine zweite Entscheidungseinrichtung zur Festlegung des zweiten elektrischen Stroms aufgrund der geschwindigkeitsbezogenen Information der zweiten Detektoreinrichtung und aufgrund des zweiten Fahrtindex, der mit der zweiten Rechnereinrichtung ermittelt wurde; und
eine dritte Entscheidungseinrichtung, welche auf die ersten und zweiten Stromwerte der ersten und zweiten Entscheidungseinrichtung anspricht unter Bildung eines Steuerstroms für die Steuereinrichtung.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Entscheidungseinrichtung folgendes umfaßt:
eine Leseeinrichtung zum Ablesen des Lenkwinkelsignals der ersten Detektoreinrichtung und des ersten Fahrtindex, welcher durch die erste Rechnereinrichtung ermittelt wurde, in vorbestimmten Intervallen;
eine Kurvenspeichereinrichtung zur Speicherung mindestens zweier charakteristischer Kurven, deren jede verschiedene erste elektrische Stromwerte in Verbindung mit verschiedenen Lenkwinkeln definiert, wobei diese mindestens zwei charakteristische Kurven sich unterscheiden hinsichtlich der Änderung der Charakteristik des ersten elektrischen Stroms in Abhängigkeit vom Lenkwinkel; und
eine Sucheinrichtung zur Ermittlung dieser beiden charakteristischen Kurve für den ersten elektrischen Strom unter Bezugnahme auf das Lenkwinkelsignal und den ersten Fahrtindex, welche durch die Leseeinrichtung gelesen wurden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Entscheidungseinrichtung folgendes umfaßt:
eine Einrichtung zur Feststellung, ob der erste Fahrtindex, welcher durch die Leseeinrichtung gelesen wurde, zwischen oberen und unteren Grenzwerten liegt oder nicht; und
eine Rechnereinrichtung, welche arbeitet, wenn der erste Fahrtindex zwischen den oberen und unteren Grenzen liegt im Sinne der Errechnung des ersten elektrischen Stroms aufgrund der mindestens zwei charakteristischen Kurven und einer vorbestimmten Gleichung.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Entscheidungseinrichtung folgendes umfaßt:
eine Leseeinrichtung zum Lesen einer geschwindigkeitsbezogenen Information der zweiten Detektoreinrichtung und des zweiten Fahrtindex aufgrund der zweiten Rechnereinrichtung in vorbestimmten Intervallen;
eine Kurvenspeichereinrichtung zum Speichern einer charakteristischen Kurve, welche verschiedene zweite elektrische Stromwerte in Abhängigkeit von verschiedenen geschwindigkeitsbezogenen Informationen speichert; und
eine Sucheinrichtung, welche auf die geschwindigkeitsbezogenen Informationen anspricht sowie auf den zweiten Fahrtindex, welcher durch die Leseeinrichtung gelesen wurde zum Heraussuchen der charakteristischen Kurve für den zweiten elektrischen Stromwert.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rechnereinrichtung folgendes umfaßt:
eine Tasteinrichtung zum Lesen des Lenkwinkelsignals der ersten Detektoreinrichtung in einem vorbestimmten Intervall;
Datenspeichereinrichtungen zum Speichern einer Vielzahl der Lenkwinkeldaten in solcher Weise, daß die gespeicherten Lenkwinkeldaten jeweils auf den neuesten Stand gebracht werden;
eine Auswahleinrichtung zur Auswahl aus der Vielzahl der Lenkwinkeldaten, welche in der Datenspeichereinrichtung gespeichert sind, diejenigen, welche zwischen den oberen und unteren Grenzwerten liegen; und
eine Index-Berechnungseinrichtung zur Berechnung des ersten Fahrtindex aufgrund der in der Auswahleinrichtung ausgewählten Lenkwinkeldaten.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Index-Berechnungseinrichtung den ersten Fahrtindex berechnet, indem sie die Zahl der Lenkwinkeldaten durch die Zahl der Vielzahl der Lenkwinkeldaten in der Datenspeichereinrichtung dividiert.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rechnereinrichtung folgendes umfaßt:
eine Tasteinrichtung zum Lesen der geschwindigkeitsbezogenen Information von der zweiten Detektoreinrichtung in einem vorbestimmten Intervall;
eine Beschleunigungsrechnereinrichtung zum Berechnen einer Beschleunigung aufgrund der geschwindigkeitsbezogenen Information;
eine Datenspeichereinrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Absolutwerten der Beschleunigungen, welche jeweils durch die Beschleunigungsrechnereinrichtung errechnet wurden; und
eine Integrationseinrichtung zum Integrieren der Vielzahl der Absolutwerte der Beschleunigungen unter Ermittlung des zweiten Fahrtindex.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstrom-Entscheidungseinrichtung den Steuerstrom so festlegt, daß die durch die Servolenkeinrichtung erzeugte Hilfskraft bei heftigem Fahrverhalten verringert und bei sanftem Fahrverhalten erhöht wird.