DE3732864A1

DE3732864A1 - Motorisch angetriebene servolenkanlage

Info

Publication number: DE3732864A1
Application number: DE19873732864
Authority: DE
Inventors: Noboru Sugiura; Sadahiro Takahashi; Masato Fukino
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1988-06-09
Also published as: US4972320A; FR2604408A1; JPS6382875A; GB2196913A; KR910006524B1; DE3732864C2; GB2196913B; KR880003798A; GB8722314D0

Description

Die Erfindung betrifft eine motorisch angetriebene Servo lenkanlage mit einer motorisch angetriebenen Stelleinheit zur Erzeugung einer Lenkhilfskraft, insbesondere zum Einbau in Kraftfahrzeuge.

Konventionell werden bisher hauptsächlich Öldruck-Servo lenkungen für Kraftfahrzeuge verwendet. Vor einiger Zeit wurde eine motorisch angetriebene Servolenkung vorgeschla gen, da hiermit verschiedene Einheiten in einfacher Weise regelbar sind und die Fahrzeugausrüstung damit vereinfacht wird. Zum Beispiel ist eine motorisch angetriebene Servolenkanlage in den Fig. 2 und 4 der offengelegten JP-Patentanmeldung 59 70 257 (offengelegt 20. April 1984) angegeben.

Der übliche Aufbau einer motorisch angetriebenen Servolenk anlage ist beispielsweise in Fig. 18 dargestellt.

Fig. 18 zeigt ein Lenkrad 1, einen Drehmomentfühler 2, der das die Lenksäule beaufschlagende Drehmoment erfaßt, ein Lenkgetriebe 3, ein angetriebenes Rad 4, einen Gleichstrom motor 5, der eine Lenkhilfskraft erzeugt, eine Kupplung 6, die die Betätigungskraft des Lenkrads 1 unterbricht, ein Untersetzungsgetriebe 7, eine Regeleinheit 8, Schalttran sistoren 9 und 10, einen Stromfühler 11, der den durch den Gleichstrommotor 5 fließenden Strom erfaßt, eine Batterie 12, eine Lichtmaschine 13, Schwungraddioden 14 und 15, einen Anker 50 sowie Magnetspulen 51 und 52.

Bei einem normalen Lenkvorgang wird ein das Lenkrad 1 beaufschlagendes Drehmoment vom Drehmomentfühler 2 erfaßt und in die Regeleinheit 8 eingeleitet. Diese liefert Aus gangsimpulse, die je nach den vom Drehmomentfühler 2 gelie ferten Meßsignalen verschiedene Tastverhältnisse haben, an den Transistor 9 oder 10 zur Taktimpulsregelung des Motors 5, so daß der Motor 5 das Laufrad 4 über die Kupplung 6 und das Untersetzungsgetriebe 7 mit einem für die Unterstützung der Lenkkraft des Lenkrads 1 erforderlichen Drehmoment beaufschlagt.

Der Motor 5 ist ein Gleichstrom-Reihenschlußmotor mit einer Erregerwicklung 51 für Rechtsdrehung und einer Erreger wicklung 52 für Linksdrehung. Eine Stromversorgung zum Antrieb des Motors ist eine in einem Kraftfahrzeug ange ordnete Batterie 12, die von der Lichtmaschine 13 aufge laden wird.

Bei dieser Konstruktion wird ein Radeinschlag bzw. Lenk winkel des Laufrads 4 durch eine zusammengesetzte Lenkkraft aus einer vom Lenkrad 1 über das Lenkgetriebe 3 übertra genen Betriebskraft und einer vom Motor 5 durch das Unter setzungsgetriebe 7 übertragenen Lenkhilfskraft erhalten. Infolgedessen erzeugt der Motor 5 die Lenkhilfskraft ent sprechend einem Betriebsdrehmoment T, so daß eine Servo lenkfunktion erhalten wird. Zu diesem Zeitpunkt führt die Regeleinheit 8 ein Signal I _M ein, das einen Strom I be zeichnet, der durch den Stromfühler 11 zum Motor 5 fließt, so daß eine Rückkopplungsregelung in der Weise durchführbar ist, daß dem Motor 5 ordnungsgemäß ein vorbestimmter Strom I, der dem Drehmoment T entspricht, zugeführt wird.

Eine derartige bekannte Servolenkung wird jedoch in bezug auf Unterstützung nicht in Betracht gezogen, wenn im Dreh momentfühler ein Fehler auftritt, denn sie unterbricht die Servolenkfunktion, indem sie die Kupplung 6 vom Motor 5 trennt.

Wenn also, wie erwähnt, in einem Drehmomentfühler ein Feh ler auftritt, wird die Funktion der konventionellen Servo lenkanlage sofort unterbrochen. Somit ist diese bekannte Servolenkanlage nicht besonders geeignet, und hinsichtlich Betriebszuverlässigkeit ist sie unbefriedigend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer motorisch angetriebenen Servolenkanlage, die unter Aufrechterhaltung hoher Betriebszuverlässigkeit zu jeder Zeit eine Lenkhilfskraft regeln kann.

Gemäß der Erfindung ist ein Detektor zur Erfassung einer Lenkkraft, mit der eine Servolenkung ein Lenkrad beauf schlagt, also ein Drehmomentfühler, wenigstens zweifach vorgesehen; jeweils ein Drehmomentfühler der Mehrzahl Dreh momentfühler wird mittels einer noch zu erläuternden Metho de ausgewählt, und die Lenkhilfseinrichtung steuert eine motorgetriebene Stelleinheit auf der Grundlage eines Aus gangssignals des jeweils ausgewählten Drehmomentfühlers; dabei wird die Lenkhilfskraft der Lenkhilfseinrichtung geregelt.

Da die motorisch angetriebene Servolenkung von einem aus einer Mehrzahl solcher Drehmomentfühler ausgewählten Dreh momentfühler regelbar ist, kann die Lenkhilfskraft bei Ausfall eines Drehmomentfühlers kontinuierlich von dem bzw. den verbliebenen Drehmomentfühler(n) geregelt werden, so daß die Unterstützung für die Servolenkfunktion erhalten werden kann.

Die motorisch angetriebene Servolenkanlage nach der Erfin dung, bei der eine auf ein Lenkgetriebe eines angetriebenen Fahrzeugrads von einem Lenkrad übertragene Lenkkraft er faßt und eine Lenkhilfskraft von einer motorisch angetrie benen Stelleinheit entsprechend dem erfaßten Wert der Lenk kraft geregelt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektoreinheit zur Erfassung der Lenkkraft wenigstens zweifach ausgebildet ist, und daß Einheiten zum Regeln der Lenkhilfskraft auf der Grundlage eines unter den beiden Detektoren ausgewählten erfaßten Lenkkraftwerts vorgesehen sind.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1A und 1B eine Darstellung des Gesamtaufbaus einer Aus führungsform einer motorgetriebenen Servolenk anlage nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Lenkfühlers;

Fig. 3 Draufsichten, die ein Substrat eines Lenkfüh lerelements erläutern, wobei Fig. 3A eine Draufsicht auf einen Drehmomentfühler und Fig. 3B eine Draufsicht auf einen Lenkwinkelfühler ist;

Fig. 4A und 4B ein Anschlußdiagramm des Lenkwinkelfühlers bzw. ein Ersatzschaltbild von Fig. 4A;

Fig. 5A und 5B Kennlinien eines Drehmomentfühlers;

Fig. 6A und 6B Kennlinien von Lenkwinkelfühlern;

Fig. 7A und 7B Logikschaltbilder, die die Funktionsweise der Erfindung erläutern;

Fig. 8A und 8B ein Diagramm zur Erläuterung einer peripheren Schaltung einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Lenkwinkelfühler- Signalverarbeitungsschaltung;

Fig. 10 ein Schaltbild eines beispielsweisen Differen zierglieds;

Fig. 11 ein Kennliniendiagramm des Differenzierglieds von Fig. 10;

Fig. 12 ein Kennliniendiagramm des Motorstroms und -drehmoments entsprechend einem Strombefehls signal;

Fig. 13 ein Diagramm des Gesamtaufbaus, wobei die Regelfunktion der Erfindung gezeigt ist;

Fig. 14 ein Ablaufdiagramm einer Rückstell-Verarbei tungsroutine;

Fig. 15 ein Ablaufdiagramm einer Ausfall-Verarbei tungsroutine;

Fig. 16A bis 16C Ablaufdiagramme zur Erläuterung eines Ver arbeitungsvorgangs mittels einer Aufgabe der Stufe 0;

Fig. 17A und 17B Ablaufdiagramme zur Erläuterung einer Verar beitungsroutine mittels einer Aufgabe der Stufe Eins; und

Fig. 18 ein Blockdiagramm, das eine konventionelle motorgetriebene Servolenkanlage zeigt.

Gemäß Fig. 1 unterscheidet sich die motorisch angetriebene Servolenkanlage von derjenigen nach Fig. 18 wie folgt. Die Servolenkanlage nach Fig. 1 umfaßt eine Lenkfühlereinheit 20, die aus zwei Drehmomentfühlern 201, 202 sowie zwei Lenkwinkelfühlern 210, 220 besteht, und die Regelfunktion durch die Regeleinheit 8 nach der Erfindung ist von der jenigen nach dem Stand der Technik vollständig verschieden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 werden die Lenkwinkel fühler 210, 220 für die Durchführung einer Trägheitsaus gleichsregelung verwendet. Da bei einer solchen Servolen kung der Motor 5 zur Erzeugung der Lenkhilfskraft mit relativ hoher Drehzahl umläuft, darf die Trägheit des Motors bei der Beschleunigung oder beim Verlangsamen nicht vernachlässigt werden, da dann zur Betätigung des Lenkrads eine Zusatzkraft benötigt wird. Die Servolenkung nach Fig. 1 führt zum Ausgleich der Trägheit in einem System, in dem die Lenkhilfskraft vom Motor 5 etc. erhalten wird, eine Trägheitsausgleichsregelung in das System ein.

Nach Fig. 2 verwendet die Lenkfühlereinheit 20 als Fühler element einen als Gleitwiderstand ausgebildeten Meßgrößen umformer. 1 A bezeichnet eine Eingangsachse, auf der das Lenkrad 1 (Fig. 1) angebracht ist. 1 B ist eine Ausgangs achse, die mit einem Lenkgetriebe 3 verbunden ist. 1 A und 1 B sind über ein Nadellager 1 C koaxial angeordnet, jeweils frei drehbar und über ein Kugellager 1 D an einem festen Abschnitt 1 E gehalten. Die Eingangsachse 1 A und die Aus gangsachse 1 B sind über ein elastisch gekoppeltes Element, z. B. eine Torsionsfeder 13, miteinander verbunden, durch das die Lenkkraft (Drehkraft) vom Lenkrad 1 an die Ein gangsachse 1 A angelegt wird. Wenn sich die Lenkkraft in dem Zustand zur Übertragung auf die Ausgangsachse 1 B befindet, wird eine der Lenkkraft zu diesem Zeitpunkt entsprechende Verdrehung zu dem elastisch gekoppelten Element, also der genannten Torsionsfeder, erzeugt, so daß zwischen der Ein gangsachse 1 A und der Ausgangsachse 1 B eine Winkelverschie bung proportional der Lenkkraft T (Drehkraft) zwischen der Eingangsachse 1 A und der Ausgangsachse 1 B auftritt.

20 A ist ein scheibenförmiges Isoliersubstrat, das auf die Eingangsachse 1 A aufgebracht ist. Auf beiden Seiten des Isoliersubstrats ist ein Schaltungsmuster ausgebildet, wie die Fig. 3A und 3B zeigen. Fig. 3A ist eine Draufsicht von der linken Seite in Fig. 2, während Fig. 3B eine Draufsicht von der rechten Seite in Fig. 2 ist. Auf der linksseitigen Oberfläche des Substrats 20 A sind gemäß Fig. 3A Wider standsmuster 201 a, 201 b, die als Fühlerelemente der Dreh momentfühler 201, 202 (Fig. 1) wirken, ferner Leitermuster 201 c, 201 c zum Verbinden der Widerstandsmuster 201 a, 201 b mit der Stromversorgung und Leitermuster 201 e, 201 f zur Bildung der Gleitfläche für die Gleiter der Widerstands muster 201 a, 201 b ausgebildet. Auf der rechtsseitigen Ober fläche des Isoliersubstrats 20 A sind ein Widerstandsmuster 200, das als Fühlerelemente der Lenkwinkelfühler 210, 230 wirkt, Leitermuster 200 a, 200 b, die als Schleifringe zum Ver binden des Widerstandsmusters 200 mit der Stromversorgung wirken, sowie Leitermuster 200 c, 200 d, die als Schleifringe zum Anschluß der Leitermuster 201 e, 201 f nach außen dienen, aufgebracht (Fig. 3B). Niete r 1, r 2, r 3, r 4 und r 5 (Fig. 3A) und 3B) sind Nietkontakte. Der Niet r 1 verbindet das Leiter muster 200 a auf der rechten Seite mit dem Leitermuster 201 c auf der linken Seite. Der Niet r 2 verbindet das Leitermuster 200 b der rechten Seite mit dem Leitermuster 201 d der linken Seite. Die Niete r 3, r 4 verbinden die Muster 201 e und 200 c. Der Niet r 5 verbindet die Muster 201 f und 200 d.

20 B ist ein Isoliersubstrat, das auf die Ausgangsachse 1 B aufgebracht ist. Auf der Oberfläche des Isoliersubstrats 20 B sind angebracht: ein Paar Bürsten 20 D, die durch Gleitkontakt eine Überbrückung zwischen dem Widerstandsmuster 201 a auf der linken Seite des Substrats 20 A und dem Leitermuster 201 e bewirken, und ein Paar Bürsten 20 D′, die in bezug auf die Mittenachse L der Eingangsachse 1 A ungefähr symmetrisch ange ordnet sind und durch Gleitkontakt eine Überbrückung zwischen dem Widerstandsmuster 201 b und dem Leitermuster 201 f bewir ken.

20 C ist ein Isoliersubstrat, das an dem festen Abschnitt 1 E angebracht ist. Fünf Bürsten 20 F ₁-20 F ₅ sind auf dem Substrat 20 C angeordnet und kontaktieren das Widerstandsmuster 200 und jedes Leitermuster 200 a, 200 b, 200 c und 200 d und gleiten darauf. Entgegengesetzt zu einer Bürste 20 F ₄, die das Wider standsmuster 200 gleitend kontaktiert, ist unter fünf Bürsten 20 F ₁′-20 F ₅′ etwa symmetrisch in bezug auf die Mittenachse L eine Bürste 20 F ₄′ so angeordnet, daß sie auf dem Widerstands muster kontaktierend gleitet.

Wenn somit das Lenkrad 1 betätigt und von der Eingangsachse 1 A auf die Ausgangsachse 1 B ein Drehmoment übertragen wird, tritt zwischen den Substraten 20 A und 20 B eine Winkelver schiebung proportional dem angelegten Drehmoment auf, so daß die Bürsten 20 D und 20 E entgegengesetzt zueinander verschoben werden, wie ein Pfeil in Fig. 4A zeigt, und die Kontaktstel lungen der Widerstandsmuster 201 a und 201 b geändert werden. Dann werden die der Gleitlage der Bürste 201 a entsprechende Ausgangsspannung und die der Gleitlage der Bürste 201 b ent sprechende Ausgangsspannung erhalten. Diese Ausgangsspan nungswerte dienen als Drehmoment-Meßwerte. In Verbindung mit der Umdrehung der Eingangsachse 1 A läuft das Substrat 20 A an dem ortsfesten Substrat 20 C um. Infolgedessen gleiten die Bürsten 20 F ₄, 20 F ₄′ auf dem Widerstandsmuster 200 gemäß dem in Fig. 4A gezeigten Pfeil. Die der Gleitlage der Bürste 20 F ₄ entsprechende Ausgangsspannung und die der Gleitlage der Bürste 20 F ₄′ entsprechende Ausgangsspannung werden dadurch erhalten. Diese Ausgangsspannungen werden als Lenkwinkel- Meßwerte genützt. Im übrigen sind mit den Bürsten 20 D, 20 D′, 20 F ₁-20 F ₅ und 20 F ₁′-20 F ₅′ Zuleitungen (nicht gezeigt) ver bunden.

Die Erfassung der Drehmomente und der Lenkwinkel erfolgt mit der Schaltung, die über die äußeren Widerstände 21 und 22 an eine Gleichspannungsversorgung von 5 V angeschlossen ist. Infolgedessen werden die Drehmomente T ₁ und T ₂ von den Dreh momentfühlern 201 und 202 gemäß dem Kennliniendiagramm von Fig. 5A erfaßt. Die Lenkwinkel R ₁ und R ₂ werden jeweils von den Lenkwinkelfühlern 210 und 220 entsprechend dem Kenn liniendiagramm von Fig. 6A und 6B erfaßt.

Für die Drehmomente T ₁ und T ₂ wird durch Analog-Digital- Umsetzung eine Pegelumsetzung durchgeführt, um eine Dynamik erweiterung und bessere Auflösung zu erzielen. Nach Fig. 5B werden die Drehmomente T ₁ und T ₂ in ein Rechtsdrehmoment T _s (R) und ein Linksdrehmoment T _s (L) getrennt, wobei das Rechtsdrehmoment T _s (R) entsprechend der Vollinie und das Linksdrehmoment T _s (L) entsprechend der Strichlinie zur Rege lung als Signale mit zweifachem Dynamikbereich verwendet werden.

In Fig. 1 ist ein Mikrorechner 80 dargestellt, der einen Analog-Digital-Umsetzer bzw. ADU enthält. Nachstehend wird die Steuerung der Servolenkung durch den Mikrorechner 80 erläutert.

Wie bereits erwähnt, wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ein Trägheitsausgleich durch die Lenkwinkelfühler 210, 220 durchgeführt. Die motorisch angetriebene Servolenkung nach Fig. 1 hat einen Raddrehzahlfühler 230, mit dem der Wert der Lenkhilfskraft änderbar ist, also ein sogenannter Raddreh zahlausgleich erfolgen kann. Nachstehend wird unter Bezug nahme auf die Fig. 7A und 7B die Servolenkung einschließlich des Trägheitsausgleichs beschrieben.

Wie in Fig. 1 erläutert, wird das von zwei Drehmomentfühlern 201, 202 erfaßte Drehmoment T ₁, T ₂ von Schaltern SW ₁, SW ₂ gewählt. Normalerweise wird das Drehmoment T ₁ zur Eingabe in den Mikrorechner 80 gewählt. Wenn es bei der Erfassung des Drehmoments T ₁ durch den Drehmomentfühler 201 Schwierigkeiten gibt, wird das Drehmoment T ₂ in den Mikrorechner 80 einge geben, wie noch erläutert wird.

Die Signale T ₁, T ₂ der Drehmomentfühler 201, 202 werden in eine Lenksignal-Verarbeitungsstufe 84 eingegeben (Fig. 1). Nachdem eines der Signale T ₁ oder T ₂ ausgewählt wurde, um von dem Pegelumsetzer 841 zu dem Signal T _s (R) oder T _s (L) von Fig. 5B invertiert zu werden, wird es einer Bearbeitungsrou tine 801 (Fig. 7A und 7B) unterworfen und zu einem Grund hilfsstrom I _MO entsprechend dem Drehmoment T invertiert.

Dann wird der Grundhilfsstrom I _MO einer differentiellen Bearbeitungsroutine 802 bzw. einer Fahrzeuggeschwindigkeits routine 803 unterzogen.

Es wird zuerst die differentielle Bearbeitung 802 durchge führt zum Erhalt eines Ausgleichsstroms I _D, der zur Erhöhung der Empfindlichkeit notwendig ist. Die Differenzierung 802 erfolgt mit einem Digitalverfahren unter Anwendung einer Wiederholbearbeitung im Mikrorechner 80 und liefert einen Differenzwert I _D durch eine Subtraktion zwischen dem Momen tanwert I _MO (n) und dem aus der vorhergehenden Bearbeitung stammenden Wert I _MO (n - 1).

Die Bearbeitung 803 für den Fahrzeuggeschwindigkeitsausgleich ist eine Multiplikation, bei der ein Fahrzeuggeschwindigkeitsausgleichs-Koeffizient K _V, der bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit den Wert 1,0 hat und ent sprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit unter 1,0 liegt, wenn diese im Hochdrehzahlbereich ansteigt, mit dem Grundhilfsstrom I _MO multipliziert wird. Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Koeffizient K _V wird durch eine Koeffizient-Rechenroutine der Fahrzeuggeschwindigkeits faktorbearbeitung 804 aufgrund des Signals vom Fahrzeuggeschwindigkeits fühler 230 erhalten.

Dann werden die Signale R ₁ bzw. R ₂ der beiden Lenkwinkel fühler 210 bzw. 220 in die Differenzierglieder 231 bzw. 232 eingeführt. In den Differenziergliedern 231 und 232 werden die Signale R ₁ und R ₂ analog differenziert, zur Lenkwin kelgeschwindigkeit R′₁ und R ₂′ invertiert und in den Mikrorechner 80 eingeführt, in einer digitalisierten Diffe renzbearbeitung 806 zu einer Lenkwinkelbeschleunigung R′′_S invertiert und in einem Schritt 807 zu einem Trägheitsaus gleichsstrom I R′′_S invertiert.

Der dem Motor 5 zugeführte Strom I _M zur Bildung der Lenk hilfskraft wird durch Addition dieser Ausgleichswerte wie folgt erhalten:

I _{M _{= I _MV + I _D + I R′′_S.
Hinsichtlich der Lenkwinkel R ₁ und R ₂ von den Lenkwinkel
fühlern 210 und 220 ist folgendes zu sagen. Da das Wider
standsmuster 200 nicht über 360° verläuft und, wie Fig. 3B
zeigt, teilweise geschlitzt ist, weisen die Lenkwinkel R ₁
und R ₂Verzögerungen von 180° und erfassungsfreie Bereiche
bzw. Totwinkel von ca. 5° für jeweils 360° auf, wie die Fig.
6A und 6B zeigen. Zum Ausgleich dieser Konstruktion werden
die Lenkwinkel R ₁ und R ₂ einer Lenkwinkelbearbeitung 805
unterzogen, bei der das Signal innerhalb eines vorbestimmten
Spannungsbereichs, z. B. von 1,5-3,5 V, als R _S erfaßt wird
und dadurch eine der Lenkwinkelgeschwindigkeiten R′₁ oder
R′₂ entsprechend der Lenkwinkeländerung für die Bearbeitung
806 ausgewählt wird.
In Fig. 1 ist ein Motorsteuerkreis 81 gezeigt. Ein Wellen
former 82 dient der Bildung eines Signalverlaufs, der zur
Eingabe des Signals des Fahrzeuggeschwindigkeitsfühlers 230 in den Mikro
rechner 80 erforderlich ist. 83 ist ein Fehlererfassungskreis
für das Leistungselement 814 (entsprechend den Transistoren 9
und 10 von Fig. 18). 84 ist ein Bearbeitungskreis für das
Lenkfühlersignal. 85 ist ein Analogmultiplexer bzw. Analog-
MPX zur Umschaltung und Einführung eines von mehreren Signa
len (des zum Motor 5 fließenden Stroms I _M, eines Signals
PTEMP, das die Temperatur des Leistungselements 814 bezeich
net, eines Kupplungssignals, das ein Betriebssignal der Kupp
lung 6 bezeichnet) in den Mikrorechner 80 zu einem vorbestimmten
Zeitpunkt rücksetzt. 87 ist ein Ausgangskreis zur Erregung
eines Spannungsversorgungsrelais 18 . 88 ist ein Ausgangskreis
zum Einschalten einer Warnleuchte 19. 89 ist ein Ausgangs
kreis zur Betätigung der Kupplung 6.
Fig. 8 ist eine Detaildarstellung des Wellenformers 82, das
Analog-MPX 85, des Selbstrückstellkreises 86 und der Aus
gangskreise 87-89. 90 ist ein Spannungsversorgungs-Fehler
erfassungskreis.
Der Wellenformer 82 enthält Schmitt-Triggerschaltungen IC ₁₀
und Z-Dioden Z ₁-Z ₆. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und das Kurbelwin
kelsignal werden von den Z-Dioden und den Schmitt-Trigger
schaltungen geformt, das Lichtmaschinensignal wird von den
Z-Dioden geformt.
Der Analog-MPX 85 verwendet eine IC ₉ (die als Typ HD 14 051
bekannt ist) und wählt mittels der Wählsignale CS ₁ und CS ₂,
die von den Ausgangsports P 6 und P 7 ausgegeben werden, ein
Signal.
Der Selbstrücksetzkreis 86 verwendet eine unter der Typen
bezeichnung HA 1835 bekannte IS. Wenn ein Signal V _ig, das
durch Aktivieren des Zündschalters eines Kraftfahrzeugs
erzeugt wird, ansteigt und ein Signal PRUN, das intermittie
rend am Ausgangsport P 10 des Mikrorechners 80 erzeugt wird,
während einer vorbestimmten Zeit unterbrochen sind, wird ein
Signal RES zum Rücksetzen des Mikrorechners 80 erzeugt.
Der Spannungsversorgungs-Fehlererfassungskreis 90 enthält
zwei Vergleicher 901, 902 . Wenn die Spannungsversorgung V _cc
des Mikrorechners 80 außerhalb eines vorbestimmten Bereichs
liegt, z. B. 5 ± 0,5 V, wird ein Transistor T ₁₄ abgeschaltet,
so daß die Kupplung 6 und das Spannungsversorgungsrelais ab
geschaltet werden und außerdem die Warnleuchte 19 eingeschal
tet wird. Das heißt, wenn die Versorgungsspannung V _cc des Mikro
rechners 80 von einem vorbestimmten Bereich abweicht, besteht
die Gefahr, daß der Mikrorechner 80 nicht normal bzw. fehler
haft arbeitet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Servolenkfunk
tion unterbrochen, und dieser Zustand wird angezeigt. Gleich
zeitig wird die Kollektorspannung des Transistors 14 in den
Motorsteuerkreis 81 eingeführt. Wenn der Transistor T ₁₄ abge
schaltet wird, wird der Motorstrom I _M auf Null geregelt.
Der Mikrorechner 80 führt die Spannung der Lichtmaschine 13
und das beim Einschalten des Zündschalters erzeugte Signal
von den Eingangsports P 4 und P 5 durch eine vorbestimmte Bear
beitungsstufe ein. Wenn durch dieses Vorgehen die Ausgangs
spannung der Lichtmaschine 13 auf weniger als eine vorbe
stimmte Spannung von z. B. 5 V vermindert wird und wenn der
Anlasser arbeitet, wird der Strom I _M des Motors 5 zu Null
gemacht, so daß eine Fehloperation der Servolenkung verhin
dert wird.
Gemäß Fig. 9 werden die Drehmomentsignale T ₁ und T ₂ durch
Puffer eingeführt, die Rechenverstärker 90, 91 aufweisen,
deren Verstärkungsfaktoren mit 1 eingestellt sind. Nachdem
die eingeführten Signale vom Analogschalter 92 gewählt sind,
werden die Signale von einem Pegelumsetzer, umfassend Rechen
verstärker 93, 94, bearbeitet unter Lieferung von Signalen
T _s (R) und T}s} (L) an die Analogeingänge AN ₁ und AN ₂ des Mikro rechners 80.

Andererseits werden, nachdem die Lenkwinkel R ₁ und R ₂ in Puffer eingeleitet sind, die Rechenverstärker 95, 96 aufwei sen, die Winkel dem Mikrorechner 80 direkt von den Analog eingängen AN ₄ und AN ₆ zugeführt, und gleichzeitig werden die Winkel in den Differenziergliedern 231 und 232 bearbeitet unter Bildung der Lenkwinkelgeschwindigkeit ₁ und ₂, so daß die Lenkwinkelgeschwindigkeit dem Mikrorechner 80 von den Analogeingängen AN ₅ und AN ₇ zugeführt wird.

Nach Fig. 10 ist der negative Eingang des Differenzierglieds mit einem Widerstand R ₁ und einem Kondensator C und außerdem mit einem Rückkopplungswiderstand R ₂ verbunden. Der positive Eingang ist mit einer Bezugsspannung Vref von 2,5 V verbun den. Die Kennlinie des Differenzierglieds von Fig. 10 ist durch die dort angegebene Gleichung angegeben. Infolgedessen kann in Fig. 11 der Verlauf des Ausgangssignals V ent sprechend der Lenkwinkelgeschwindigkeit gezeigt werden.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird das dem Motor 5 zur Lieferung der Lenkhilfskraft zugeführte Strombefehlssignal I _M in Form von Digitalsignalen mit 8 Bits von den Ausgangsports P 11-P 18 des Mikrorechners 80 ausgegeben. Das Strombefehlssignal wird dem Digital-Analog-Umsetzer 810 des Motorsteuerkreises 81 zugeführt und in Analogsignale umgesetzt. Die Analogsignale werden in Impulssignale umgesetzt zur Taktsteuerung mittels eines Impulsdauermodulations- bzw. PDM-Kreises 811. Die Im pulssignale werden dem Leistungselement 814 durch die UND- Glieder 812 und 813 zugeführt zur Steuerung einer Drehrich tung des Motors 5. Das Leistungselement liefert an den Motor 5 entweder ein Rechtsdrehsignal FR oder ein Linksdrehsignal FL.

Zu diesem Zeitpunkt hat der dem Strombefehlssignal I _M ent sprechende Motorstrom I einen linearen Verlauf nach Fig. 12. Dementsprechend enthält der Mikrorechner 80 Umsetzungstabel len etc. zum Ausgleich des nichtlinearen Verlaufs. Ein Wider stand R ₁₁ in Fig. 1 hat die gleiche Aufgabe wie der Strom detektor 11 (Fig. 18). Mit Hilfe des Widerstands R ₁₁ wird der zum Motor 5 fließende Strom I tatsächlich erfaßt und zum PDM -Kreis 811 rückgeführt.

Nachstehend wird die Steuerungsoperation durch den Mikro rechner 80 erläutert.

Fig. 13 zeigt die Aufteilung der Steueroperation durch den Mikrorechner 80. Grob kann diese Operation in eine Rücksetz routine 130, die beim Einschalten eines Zündschalters durch geführt wird, und eine Unterbrechungsroutine 131 unterteilt werden. Dabei wird die Unterbrechungsroutine wiederum in eine Intervallunterbrechungs-Routine 132, die alle 2 ms von einem Taktgeber aktiviert wird, und eine Eingangserfassungsunter brechungs-Routine 133 unterteilt.

Die Rücksetzroutine 130 läuft ab, wenn der Zündschalter ein geschaltet, der Selbstrücksetzkreis 86 durch den Anstieg des Signals V _ig des Zündschalters aktiviert und das Signal des Selbstrücksetzkreises an den Rücksetzeingang des Mikrorech ners 80 angelegt wird. Gemäß Fig. 14 werden zuerst in Schritt 1301 jeder Widerstand und jeder Port im Mikrorechner initi alisiert. In Schritt 1302 werden RAM und ROM geprüft. Die RAM-Prüfung erfolgt, indem ein Wert einer bestimmten Größe eingegeben und festgestellt wird, ob das Resultat der Addi tion des Ausgangswerts einen vorbestimmten Wert annimmt. Die ROM-Prüfung erfolgt durch Feststellung, ob das Ergebnis der Addition sämtlicher Ausgänge einen vorbestimmten Wert an nimmt, wobei es sich um eine sogenannte Summenprüfung handelt.

Das Ergebnis von Schritt 1302 wird im nächsten Schritt 1303 festgestellt. Wenn das Ergebnis von Schritt 1303 NEIN ist, geht die Routine von Schritt 1303 zur Fehlerroutine in Schritt 1304. Wenn das Ergebnis von Schritt 1302 JA ist, geht die Abarbeitung von Schritt 1303 zu Schritt 1305 weiter, in dem der Schalter SW ₁ (Fig. 1) vom Ausgangs des Ports P 1 ge schlossen wird, wodurch das Drehmoment T ₁ gewählt wird. Im nächsten Schritt 1306 wird ein Lenkwinkelwählkennzeichen rückgesetzt (wird noch erläutert), und schließlich wird die Abarbeitung beendet durch Starten eines Taktgebers der Unter brechungsroutine 132 (Fig. 13) in Schritt 1307. Wenn dagegen das Ergebnis von Schritt 1303 NEIN ist, geht die Abarbeitung von Schritt 1303 zu der Fehlerroutine von Schritt 1304. Schritt 1304 umfaßt den in Fig. 15 gezeigten Ablauf. In Schritt 041 wird das Motorbefehlssignal I _M auf Null gesetzt. In den folgenden Schritten 042, 043 und 044 werden die Si gnale zu den Ausgangskreisen 87, 88 und 89 geregelt, und das Relais 18 wird entregt, so daß der Strom des Motors 5 abge schaltet wird, die Kupplung 6 wird abgeschaltet und trennt die Rotationsachse des Motors 5 vom Lenkgetriebe 3, und die Warnleuchte 19 wird eingeschaltet.

Nachdem der Zündschalter aktiviert ist, wird das Ergebnis des Schritts 1303 JA, indem die Rücksetzroutine 130 durchgeführt wird, und das Setzen des Taktgebers wird in Schritt 1307 durchgeführt; dann wird die Unterbrechungsroutine 131 durch geführt.

Die Unterbrechungsroutine 131 ist weiter in die Intervall unterbrechungs-Routine 132 und die Eingangserfassungsunter brechungs-Routine 133 unterteilt. Zuerst wird die Eingangs erfassungsunterbrechungs-Routine 133 beschrieben. Diese beginnt jedesmal, wenn der Raddrehzahlimpuls eingegeben wird, und ein Zähler wird jedesmal aufwärtsgezählt, wenn sowohl die Vorder- als auch die Hinterflanke des Raddrehzahlimpulses erzeugt werden, wie bereits erläutert wurde. Infolgedessen wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V erhalten, indem der Zählerstand des Zählers ausgelesen und dieser mit konstanter Periode (z. B. 640 ms durch eine Raddrehzahlbearbeitung, die noch erläutert wird) gelöscht wird. Die Frequenz (Hz) des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpul ses vom Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 230 ist z. B. nach JIS D 5601 (japanische Industrienorm) mit f = 0,354 × V (km/h) vorgegeben. Wenn also die Fahrzeuggeschwindigkeit V 10 (km/h) ist, ist die Frequenz 284 ms, und die Periode ist 284 ms und wird zur Startperiode der Eingangserfassungsunterbrechungs-Routine 133.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 13 aktiviert dann der in Schritt 1307 der Rücksetzbearbeitung 130 gesetzte Taktgeber die Intervallunterbrechungs-Routine 132.

Wenn die Intervallunterbrechungs-Routine beginnt, wird zu jedem Zeitpunkt eine Aufgabensteuerungsroutine 132 aktiviert, und beim Unterbrechungsstart wird jedesmal entschieden, ob der Unterbrechungsstart einer Aufgabe der Stufe 0, die alle 2 ms zu starten ist, einer Aufgabe der Stufe 1, die alle 10 ms zu starten ist, einer Aufgabe der Stufe 2, die alle 20 ms zu starten ist, oder einer Aufgabe der Stufe 3, die alle 640 ms zu starten ist, entspricht. Aufgrund dieser Ent scheidung wird entweder die Aufgabe 135 der Stufe 0, die Auf gabe 136 der Stufe 1, die Aufgabe 137 der Stufe 2 oder die Aufgabe 138 der Stufe 3 gestartet.

Die Fig. 16A, 16B und 16C zeigen die Aufgabe 135 der Stufe 0. Wenn die Aufgabe 135 gestartet wird, werden NG-Kennzeichen der Drehmomente (1) und (2) daraufhin geprüft, ob sie in Schritt 500 gesetzt wurden. Wenn das Ergebnis von Schritt 500 JA ist, geht die Abarbeitung von Schritt 500 zu Schritt 1304 der Fehlerroutine von Fig. 15, weil eine normale Aufrecht erhaltung der Servolenkfunktion nicht möglich ist, wenn die Drehmomente (1) und (2) den Zustand NG haben.

In Schritt 502 und Schritt 504 werden die Analogsignale T _s (R) und T _s (L) durch die Analogports AN ₁ bis AN ₂ von der Lenk fühlersignal-Bearbeitungsschaltung 84 (Fig. 9) eingeführt. Dabei bezeichnet V _TR das Signal T _s (R), und V _TL bezeichnet das Signal T _s (L).

Im nächsten Schritt 506 wird entschieden, ob der Drehmoment fühler (1) gewählt ist. Wenn das Ergebnis von Schritt 506 NEIN ist, werden die Werte von V _TR und V _TL im nächsten Schritt 508 gegeneinander ausgetauscht. Wie bereits in Ver bindung mit den Fig. 2-5 erläutert wurde, ist die Polarität des Links- oder des Rechtsdrehsignals in den Drehmomentfüh lern (1) und (2) entgegengesetzt.

In Schritt 510 wird entschieden, ob beide Signale V _TR und V _TL kleiner als 4,5 V sind. Wenn das Ergebnis von Schritt 510 NEIN ist, geht die Bearbeitung von Schritt 510 zu Schritt 512. In Schritt 512 wird wiederum entschieden, ob der Dreh momentfühler (1) gewählt ist. Wenn das Ergebnis von Schritt 512 NEIN ist, d. h. wenn zu diesem Zeitpunkt der Drehmoment fühler (2) gewählt ist, erfolgt sofort ein Sprung zu Schritt 1304, also der Fehlerroutine von Fig. 14. Wie in Verbindung mit den Fig. 4 und 5 erläutert wurde, wird angenommen, daß die Ausgänge der Fühler höchstens 4 V betragen, wenn die Fühler normal arbeiten.

Wenn also das Ergebnis von Schritt 510 NEIN ist, bedeutet dies, daß der gewählte Drehmomentfühler fehlerhaft ist. Andererseits ist durch Schritt 1305 der Rücksetzbearbeitung in Fig. 14 die beschriebene Ausführungsform so eingerichtet, daß der Drehmomentfühler (1) zuerst gewählt wird. Wenn also das Ergebnis von Schritt 512 NEIN ist, bedeutet das, daß der Drehmomentfühler (1) bereits fehlerhaft ist, und gleichzeitig wird der Drehmomentfühler (2) gewählt. Wenn dann das Ergebnis von Schritt 512 NEIN ist, bedeutet dies, daß beide Drehmo mentfühler (1) und (2) fehlerhaft sind, so daß der Ablauf sofort zur Fehlerbearbeitungsroutine 1304 geht.

Wenn das Ergebnis von Schritt 512 JA ist, bedeutet dies, daß noch Spielraum für die Wahl des Drehmomentfühlers (2) vor handen ist, so daß die Bearbeitung dadurch beendet wird, daß das Signal des Ausgangsports P 1 im nächsten Schritt 514 umge kehrt, das Drehmoment (2) durch Aktivieren des Schalters SW ₂ gewählt und das Strombefehlssignal, das bei der vorhergehen den Bearbeitung (2 ms früher) errechnet wurde, im nächsten Schritt 516 wieder verwendet wird.

Wenn andererseits der gewählte Drehmomentfühler fehlerfrei ist, ist das Ergebnis von Schritt 510 JA. Zu diesem Zeitpunkt wird entschieden, ob das Signal des Drehmomentfühlers das Rechts- oder das Linksdrehsignal ist. Je nach dem Ergebnis von Schritt 518 werden die Bearbeitungen der Schritte 520 und 522 ausgeführt. Die Entscheidung bezüglich des Rechts- oder des Linksdrehsignals erfolgt durch Vergleich der Größen der Signale V _TR und V _TL. Dies ist leicht verständlich unter Bezugnahme auf die Verläufe der Signale V _TR (= T _s (R)) und VTL (= T _s (L)) von Fig. 5B.

Im nächsten Schritt 524 wird auf der Grundlage des Drehmo ments V _TR oder V _TL der Grundhilfsstrom I _MO errechnet. Die Bearbeitung von Schritt 524 entspricht der Bearbeitung 801 in Fig. 7 und erfolgt mittels Durchführung einer Map-Abfrage.

Die nächsten Schritte 526 und 528 entsprechen den Bearbei tungen 802 von Fig. 7. Diese Schritte erfolgen unter digi taler Differenzierung des Grundhilfsstroms und durch Vorgeben des differentiellen Ausgleichsstroms I _D aus der Map-Abfrage.

Der nächste Schritt 530 entspricht den Routinen 803 und 804 von Fig. 7. Der Schritt 530 wird durchgeführt mittels einer Map-Abfrage entsprechend der durch die Aufgabe 138 der Stufe 3 in Fig. 13 erhaltenen Radgeschwindigkeit, Auslesen des den Verstärkungsfaktor K _V bezeichnenden Koeffizienten und Vor geben des Raddrehzahl-Ausgleichsstroms I _MV durch den Koeffi zienten.

Im nächsten Schritt 532 wird der Hilfsstrom I _BASE, der ein Grundregelstrom für die Lenkhilfskraft wird, errechnet.

Nachdem der Hilfsstrom I _BASE erhalten ist, wird in den näch sten Schritten 534 und 536 entschieden, ob die Einführung des Lenkwinkelsignals möglich ist. Wenn das Lenkwinkelwähl- Kennzeichen rückgesetzt ist oder das Lenkwinkel-NG-Kennzei chen gesetzt ist, geht der Ablauf von Schritt 534 zu Schritt 538, so daß der Hilfsstrom I _BASE als der dem Motor 5 zuzu führende Motor I _M (= I _TOTAL) vorgegeben wird.

Wenn dagegen das Signal des Lenkwinkelfühlers in Ordnung ist, wenn also die Ergebnisse beider Schritte 534 und 536 NEIN sind, geht der Ablauf von diesen Schritten zur Trägheitsaus gleichs-Routine durch die Schritte 540-548 weiter, es wird der der Lenkwinkelbeschleunigung R′′_s entsprechende Träg heitsausgleichsstrom I R′′_s vorgegeben, und schließlich wird der erforderliche Gesamthilfsstrom I _TOTAL (= I _M) durch Addi tion des Stroms I R′′_s und des Hilfsstroms I _BASE errechnet. Diese Schritte 540-548 entsprechen den Bearbeitungsroutinen 805-807 in Fig. 7.

Nachdem der Hilfsstrom I _M in Schritt 538 oder 548 erhalten ist, wird in Schritt 550 die zu unterstützende Richtung be stimmt, und es wird entweder ein Richtungsbefehlssignal REV (R) oder REV (L) am Ausgangsport P 19 oder P 20 (Fig. 1 und 8) ausgegeben. Im nächsten Schritt 552 wird an den Ausgangs ports P 11-P 18 die 8-Bit-Information,l die den Endhilfsstrom I _M bezeichnet, erzeugt und beendet die Aufgabe der Stufe 0 nach den Fig. 6A und 6B.

Unter Bezugnahme auf Fig. 17 wird nun die Routine der Aufgabe 136 (Fig. 13) der Stufe 1 erläutert.

Die Aufgabe 136 beginnt nach jeweils 10 ms, wie bereits erläutert wurde. Wenn die Aufgabe durchgeführt wird, werden die Schritte 600 und 602 abgearbeitet, um das Rücksetzen des Mikrorechners zu verhindern. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal des Programms RUN am Ausgangsport P 10 des Mikrorechners 80 ausgegeben.

In Schritt 604 wird aufgrund des Vorliegens eines NG-Kenn zeichens entschieden, ob das Drehmoment ( 1) normal ist. Wenn das Ergebnis von Schritt 604 NEIN ist, wird in Schritt 606 das Drehmoment (2) gewählt, so daß die Ausgangssituation des Ausgangsports P 1 invertiert wird.

In Schritt 608 wird das Signal V _T ₂ (= T ₂) des Drehmoments (2) vom Analogeingangsport AN 3 ausgelesen. Im nächsten Schritt 610 wird entschieden, ob der Spannungswert des Signals V _{T 2} im Bereich zwischen 0,5 und 4,5 V liegt. Wenn das Ergebnis von Schritt 610 NEIN ist, wird Schritt 612 durchgeführt, dann erfolgt ein Sprung zu der Fehlerbearbeitung (1) in Fig. 15, womit die Aufgabe der Stufe 1 beendet ist. Wenn nämlich die Drehmomentfühler (1) und (2) normal sind, wird angenommen, daß die Ausgangsspannungen V _T ₁ und V _T ₂ der Drehmomentfühler im Bereich von 1-4 V liegen, denn wenn das Ergebnis von Schritt 610 NEIN ist, bedeutet das, daß beide Drehmoment fühler (1) und (2) fehlerhaft sind.

Wenn das Ergebnis des Schritts JA ist, wird im nächsten Schritt 614 entschieden, daß das Drehmoment (1) normal ist, und in Schritt 616 wird entschieden, ob das momentan ausge lesene Signal V _T ₂ ein Rechts- oder ein Linksdrehmoment ist. Da im vorliegenden Fall das Signal T ₂ (= V _T ₂) des Drehmoments (2) den Verlauf nach Fig. 5A hat, kann ohne weiteres ent schieden werden, ob das Signal V _T ₂ ein Rechts- oder ein Linksdrehmoment ist, indem bestimmt wird, ob das Signal V _T ₂ kleiner als 2,5 V ist.

Wenn das Entscheidungsergebnis bezüglich der Drehmoment richtung des Signals V _T ₂ ein Rechtsdrehmoment ist, wenn also das Ergebnis von Schritt 616 JA ist, wird Schritt 618 durch geführt, und es wird eine Drehmomentdifferenz dadurch erhal ten, daß ein Rechtsdrehmoment des Drehmoments (2) mittels des Signals V _T ₂ mit einem weiteren Rechtsdrehmoment des Dreh moments (1), das bereits durch Aufgabe 135 der Stufe 0 ausge lesen wurde, verglichen wird. Wenn das Entscheidungsergebnis der Drehmomentrichtung des Signals V _T ₂ ein Linksdrehmoment ist, wenn also das Ergebnis von Schritt 616 NEIN ist, wird Schritt 620 ausgeführt zum Erhalt einer Drehmomentdifferenz durch Vergleich eines Linksdrehmoments des Drehmoments (2) mit einem weiteren Linksdrehmoment des Drehmoments (1).

Danach wird in Schritt 622 bestimmt, ob diese Drehmoment differenzen kleine Werte innerhalb vorbestimmter Bereiche einhalten. Wenn das Ergebnis von Schritt 622 JA ist, wird bestimmt, daß beide Drehmomentfühler (1) und (2) normal sind, und Schritt 624 wird ausgeführt, um das Signal am Ausgangs port PI in dem Zustand zu halten, in dem das Drehmoment (1) gewählt ist. Das heißt, die Werte der Drehmomente (1) und (2) sollten ursprünglich gleich sein. Wenn also die Drehmoment differenzen klein sind, kann entschieden werden, daß nach der Wahrscheinlichkeit beide Drehmomentfühler (1) und (2) normal sind, so daß der gewählte Zustand des Drehmoments (1) beibe halten werden kann.

Wenn dagegen das Ergebnis von Schritt 622 NEIN ist, zeigt dies, daß zwischen dem Drehmoment (1) und dem Drehmoment (2) Differenzen gebildet sind, die ursprünglich gleich sein soll ten, und es wird angenommen, daß einer der Drehmomentfühler (1) oder (2) fehlerhaft ist. Zu diesem Zeitpunkt geht der Ablauf von Schritt 622 zu Schritt 626. In Schritt 626 wird entschieden, ob einer der Drehmomentfühler (1) oder (2) feh lerhaft ist. Die Entscheidungstheorie von Schritt 626 ist wie folgt: Das Lenkdrehmoment ist ein sich normalerweise ändern des Objekt. Wenn erfaßt wird, daß sich das Lenkdrehmoment nicht ändert, wird entschieden, daß das Erfassungsergebnis durch irgendeinen Fehler zustande gekommen ist. Aufgrund dieser Erkenntnis wird entschieden, daß der einen kleinen Änderungswert aufweisende Drehmomentfühler fehlerhaft ist.

Wenn dagegen das Ergebnis von Schritt 614 NEIN ist, wird die Abarbeitung des Schritts 616 oder des Schritts 628 übersprun gen, und der Ablauf geht zum nächsten Schritt 630 A weiter. Die Schritte 630 A und 630 B dienen der Wahl einer richtigen Drehmomentinformation in folgender Weise: Der Gesamtwert der beiden Daten der zwei Drehmomentfühler sollte der zwischen 4,5 und 5,5 V liegende Wert sein. Wenn somit in Schritt 630 B der Wert unter 4,5 V oder über 5,5 V liegt, springt die Abarbeitung zu Schritt 612. Wenn der Wert innerhalb des Bereichs liegt, geht die Routine weiter zu Schritt 630 A. Die Bearbeitungsvorgänge der Schritt 630 A bis 640 dienen der Wahl eines der Eingänge der Analogeingangsports AN ₅ oder AN ₇ als Lenkwinkelgeschwindigkeit R′_s, die als Trägheitsaus gleichsroutine der Schritte 534 oder 548 bei der Aufgabe 135 (Fig. 16) der Stufe 0 verwendet werden. Diese Schritte 630-640 sind vorgesehen, weil es notwendig ist, die beiden Fühler entsprechend dem Lenkwinkel umzuschalten, da die Lenk winkelfühler der Ausführungsform den Lenkwinkel nicht kon tinuierlich mit einem Fühler erfassen können, wie in Fig. 6A und 6B erläutert wurde.

Aus diesem Grunde führt Schritt 630 das Signal V R ₁ vom Ana logeingangsport AN ₄ ein, und im nächsten Schritt 632 wird entschieden, ob das Signal V R ₁ in dem Bereich von 1,5-3,5 V liegt. Wenn das Ergebnis von Schritt 623 JA ist, zeigt dies, daß das Signal V R ₁ innerhalb des Bereichs liegt und somit den Rechtslenkwinkel zeigt; und in Schritt 634 wird ein Kenn zeichen zur Wahl des Lenkwinkels (1 ) gesetzt.

Wenn das Ergebnis von Schritt 632 NEIN ist, wird von dem Ein gangsport AN ₆ das Signal V R ₂ eingeführt. Dann entscheidet Schritt 638, ob das Signal V R ₂ innerhalb des Bereichs von 1,5-3,5 V liegt. Wenn das Ergebnis von Schritt 638 JA ist, wird in der Bearbeitung von Schritt 640 ein Kennzeichen zur Wahl des Lenkwinkels (2) gesetzt.

Im übrigen ist aus den Signalverläufen nach den Fig. 6A und 6B ersichtlich, daß, wenn beide Lenkwinkelfühler (1) und (2) normal sind, beide Signale V R ₁ und V R ₂ im Bereich von 1,5-3,5 V liegen. Infolgedessen wird das Ergebnis von Schritt 638 nicht als NEIN angenommen. Wenn dann das Ergebnis von Schritt 638 NEIN ist, wird entschieden, daß einer der Lenk winkelfühler (1) oder (2) fehlerhaft arbeitet. In Schritt 642 wird entschieden, ob beide Signale V R ₁ und V R ₂ größer als 0,5 V sind. Im nächsten Schritt 644 wird entschieden, ob die Signale V R ₁ und V R ₂kleiner als 4,5 V sind. Wenn eines der Ergebnisse dieser Schritte 642 oder 644 NEIN ist, wird die Bearbeitung von Schritt 646 durchgeführt, und das Lenkwinkel- NG-Kennzeichen wird gesetzt, so daß anschließend kein Träg heitsausgleich erfolgt.

Wenn dagegen die Ergebnisse beider Schritte 642 und 644 JA sind, wird entschieden, daß an einem der Signale V R ₁ oder V R ₂ des Lenkwinkelfühlers eine Änderung in Form eines Über gangszustands erzeugt wird, daß jedoch kein Fehler am Lenk winkelfühler vorhanden ist. In Schritt 648 wird wie vorher das Lenkwinkelwahl-Kennzeichen aufrechterhalten, und eine Fehlerentscheidung bleibt für den nächsten Schritt vorbehal ten.

Nachdem die Bearbeitung hinsichtlich des Lenkwinkelfühlers beendet ist, geht der Ablauf zu Schritt 650, und eine Fehler entscheidung des Leistungselements 814 wird auf der Grundlage der Signale V _CE (R) und V _CE (L) durchgeführt, die von den Ein gangsports P 8 und P 9 eingeführt werden. Wenn ein Fehler erfaßt wird, springen die Schritte zur Fehler-(1)-Routine 1304. Wenn kein Fehler erfaßt wird, ist die Routine beendet.

Gemäß Fig. 13 erfaßt die Aufgabe 137 der Stufe 2, die alle 20 ms gestartet wird, eine Temperatur von zwei Leistungs transistoren (entsprechend den Transistoren 9 und 10 von Fig. 18), die im Leistungselement 814 vorgesehen sind. Wenn die Temperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird der dem Motor 5 zugeführte Strom verringert. Zur Durchführung dieser Funktion wird das Signal PREMP von einem Temperaturfühler eines Thermistors, der an einem Leistungstransistor im Lei stungselement 814 vorgesehen ist, eingeführt.

Die Aufgabe 138 der Stufe 3, die alle 640 ms gestartet wird, führt die Daten des Zählers ein, der in der Eingangserfas sungs-Unterbrechungsbearbeitung 133 aufwärts gezählt wird, errechnet die Raddrehzahl in der erläuterten Weise, und die so erhaltene Raddrehzahlinformation wird für den erläuterten Raddrehzahlausgleich genützt, etc.

Die Ausführungsform umfaßt zwei Drehmomentfühler 201 und 202 für die Drehmomente (1) und (2), überwacht die Funktion der beiden Drehmomentfühler und führt die Servolenkfunktion nor malerweise mittels des erfaßten Signals des Drehmomentfühlers (1) durch. Wenn für den Drehmomentfühler (1) ein Fehlerzu stand erzeugt wird, wird die Servolenkfunktion von dem Dreh momentfühler (2) weiter durchgeführt. Wenn beide Drehmoment fühler fehlerhaft sind, wird die Servolenkfunktion zum ersten Mal unterbrochen. Mit der angegebenen Ausführungsform kann also eine ausreichende Unterstützung und hohe Sicherheit der Servolenkfunktion erzielt werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Fehlerer fassung der Drehmomentfühler, indem entschieden wird, ob die erfaßten Spannungen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, und wenn zwischen den erfaßten Spannungen beider Fühler eine Differenz auftritt, wird entschieden, daß an einem Fühler, bei dem die Änderungsrate der erfaßten Spannung klein ist, ein Fehler vorliegt; dann kann die Ausführungsform die Fehlererfassung der Drehmomentfühler normalerweise sicher durchführen.

Da ferner der Raddrehzahlausgleich und der Trägheitsausgleich zur Regelung der Lenkhilfskraft durchgeführt werden, kann das Lenkrad ohne eine zusätzliche Beschleunigungs- oder Verlang samungskraft des Fahrzeugs leicht betätigt werden.

Bei der erläuterten Ausführungsform werden zwar zwei Dreh momentfühler eingesetzt; die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, denn die Servolenkfunktion kann auch dann vollständig erhalten werden, wenn mehr als drei Drehmoment fühler verwendet werden und einige davon ausfallen.

Claims

1. Motorisch angetriebene Servolenkanlage, bei der eine auf ein Lenkgetriebe eines angetriebenen Fahrzeugrads (4) von einem Lenkrad (1) übertragene Lenkkraft erfaßt und eine Lenkhilfskraft von einer motorisch angetriebenen Stellein heit entsprechend dem erfaßten Wert der Lenkkraft geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektoreinheit ( 201, 202) zur Erfassung der Lenk kraft wenigstens zweifach ausgebildet ist, und daß Ein heiten (84, 80, 81, 89) zum Regeln der Lenkhilfskraft auf der Grundlage eines unter den beiden Detektoren ausgewähl ten erfaßten Lenkkraftwerts vorgesehen sind.

2. Motorisch angetriebene Servolenkanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Mikrorechner (80), der den erfaßten Betriebszustand der beiden Detektoren überwacht, und Schalter (SW ₁, SW ₂) zum Wählen eines Detektors auf der Grundlage des Überwa chungsergebnisses des Mikrorechners (80).

3. Motorisch angetriebene Servolenkanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen Fühler (210, 220), der einen Drehwinkel des Rads erfaßt,
Mittel (806, 807), die einen Trägheitsausgleich regeln, der einem Lenkwinkelbeschleunigungswert entspricht, der auf der Grundlage des Erfassungssignals des Fühlers errechnet ist, und
eine Addiereinheit, die einen ersten Regelwert der Lenk hilfskraft auf der Grundlage des erfaßten Lenkwinkelwerts und einen zweiten Trägheitsausgleichs-Regelwert addiert.

4. Motorisch angetriebene Servolenkanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinheit Mittel (500-508) zur Erfassung einer Änderungsrate der Erfassungswerte der beiden Detekto ren aufweist, wobei diese Mittel (500-508) entscheiden, daß derjenige Detektor fehlerhaft ist, der eine minimale Ände rungsrate aufweist, wenn beide Detektoren jeweils verschie dene Änderungsraten haben.

5. Motorisch angetriebene Servolenkanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinheit Mittel (510-516) aufweist, die bestimmen, ob die erfaßten Werte der beiden Detektoren innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegen, und die den über dem vorbestimmten Wert liegenden Detektor als fehlerhaft einstufen.

6. Motorisch angetriebene Servolenkanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinheit über ein Relais (18) ein Be fehlssignal an den Motor (5) zur Unterbrechung der Lenk hilfskraft ausgibt, wenn der Additionswert der Detektoren außerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt.

7. Motorisch angetriebene Servolenkanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit zwei Fühler umfaßt, die bei Erfas sung der Rotationswinkel des Rads Totwinkel aufweisen, und daß Mittel ( 636-648) zum Ausgleich der Totwinkel durch Ändern des Ausgangs der beiden Fühler entsprechend der Änderung des Rotationswinkel des Rads vorgesehen sind.