DE3780516T2

DE3780516T2 - Motorbetriebene servolenkung fuer fahrzeuge.

Info

Publication number: DE3780516T2
Application number: DE8787304708T
Authority: DE
Inventors: Shinichi C O Himeji Seis Kohge; Mitsuhara C O Himeji Morishita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2007-05-28
Also published as: US4862366A; EP0247863A3; KR870010995A; EP0247863A2; KR900008031B1; DE3780516D1; EP0247863B1

Description

1. Technisches Gebiet der Erfindung

Motorbetriebene Servolenkanlage für ein Fahrzeug zur Unterstützung des vom Fahrer ausgelösten Steuervorgangs unter Nutzung der Drehkraft eines Motors.

2. Stand der Technik

In der Vergangenheit war eine herkömmliche Servolenkanlage dieser Art, wie sie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, bisher bekannt, bei der ein Lenkrad 1 betriebsmäßig über eine Lenkwelle 2 mit einem oberen Abschnitt 2a und einem unteren Abschnitt 2b sowie über einen ersten Zahnstangentrieb T&sub1; mit einem ersten Ritzel 5 und einer ersten Zahnstangenzähnung 6a mit einer Lenkzahnstange 6 verbunden ist, die an ihren beiden Enden über ein Paar Spurstangen 8a, 8b mit einem Paar (nicht dargestellter) lenkbarer Räder so verbunden ist, daß beim Einschlagen des Lenkrads 1 durch einen Fahrer die (nicht dargestellten) lenkbaren Räder entsprechend der vom Fahrer vorgenommenen Lenkbewegung des Lenkrads 1 entsprechend gelenkt werden. Andererseits ist die Lenkzahnstange 6 betriebsmäßig über einen zweiten Zahnstangentrieb T&sub2; mit einer zweiten Zahnstangenzähnung 6b und einem zweiten Ritzel 17, über ein Untersetzungsgetriebe R und eine Schaltkupplung 16 so mit einem Motor 13 verbunden, daß die Antriebskraft des Motors 13 über das Untersetzungsgetriebe R, die Schaltkupplung 16 und den zweiten Zahnstangentrieb T&sub2; in der Weise mit der Zahnstange 6 verbunden ist, daß der vom Fahrer am Lenkrad 1 vorgenommene Lenkvorgang unterstützt wird. Der Motor 13 ist über eine Steuereinheit 9 und einen Schlüssel- bzw. Zündschalter 12 elektrisch mit einer Batterie 11 in der Weise verbunden, daß er unter Steuerung durch die Steuereinheit 9 von der Batterie 11 mit Strom versorgt wird. Die Steuereinheit 9 empfängt Steuersignale von einem Lenkmomentsensor 3 und einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 10, um den Betrieb des Motors 13 und der Schaltkupplung 17 anhand des erfaßten Lenkmoments und der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend zu steuern.
Bei einer Servolenkanlage mit dem vorstehend erläuterten Aufbau ergeben sich jedoch die folgenden Probleme. Steigt insbesondere die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs über einen bestimmten Wert hinaus an bzw. sinkt sie unter einen bestimmten Wert, so steuert die Steuereinheit 9 die Schaltkupplung 17 entsprechend mit Abschalten oder Zuschalten der Stromversorgung an, um die Übertragung der Hilfskraft vom Motor 13 auf die Zahnstange 6 zu unterbrechen oder zu ermöglichen, und so die Lenkanlage auf manuelle Lenkung ohne Servounterstützung bzw. in Servolenkbetrieb mit Servounterstützung umzuschalten. In diesem Fall wird, wenn der Geschwindigkeitssensor 10 ausfällt bzw. eine Stromleitung bzw. eine Leitungsführung zwischen dem Geschwindigkeitssensor und der Steuereinheit 9 aus irgendwelchen Gründen unterbrochen ist, der Steuereinheit 9 kein Ausgangssignal zugeführt, so daß der Motor 13 weiterhin mit zugeschalteter Kupplung 16 arbeitet. Folglich wird die Lenkanlage kontinuierlich auf Servolenkbetrieb auch dann gehalten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorgegebenen Geschwindigkeitswert übersteigt. Unter dem Gesichtspunkt der Fahrsicherheit des Fahrzeugs ist eine solche Situation ungünstig.
In der JP-PS A-60 209 365 gemäß der Zusammenfassung unter Nr. 62 in Band 10 Patent Abstracts of Japan bezieht sich auf eine Servolenkanlage für ein Fahrzeug, die einen Motor zur Übertragung einer Servohilfskraft auf die Räder des Fahrzeugs aufweist. Eine Steuereinrichtung steuert die Übertragung der Servolenkkraft in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Vorgesehen ist auch eine Störungsauswerteschaltung, die ein Störungssignal erzeugt, wenn in der Anlage eine Störung erfaßt wird. Die Steuereinrichtung funktioniert in der Weise, daß sie die Übertragung der Servolenkkraft in Abhängigkeit von dem Störungssignal sperrt.
In der JP-PS A-6 154 363 gemäß der Zusammenfassung unter Nr. 223, Band 9 Patent Abstracts of Japan bezieht sich auf ein Verfahren zur Beurteilung eines Fehlers in einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor einer elektronischen Steuerung für eine elektronische Steuerung der Servolenkanlage. Die Anlage weist eine Steuerung auf, welche die Servolenkkraft sperrt, wenn die Steuereinrichtung keine Geschwindigkeitssignale erhält. Liegt eine Störung am oder im Geschwindigkeitssensor vor, wird die der Servolenkvorrichtung zugeführte Ölmenge verringert, um so die Lenkkraft zu erhöhen.
Angesichts der vorstehenden Umstände soll nun die Erfindung das vorbeschriebene Problem, das bei den bekannten Anlagen auftritt, umgehen und die Aufgabe erfüllen, eine motorbetriebene Servolenkanlage für ein Fahrzeug zu schaffen, die auch bei Fahrzeugbetrieb im oberen Geschwindigkeitsbereich sogar bei Ausfall des Geschwindigkeitssensor bzw. einer Störung in der Leitungsführung zwischen dem Geschwindigkeitssensor und der Steuereinheit die Sicherheit gewährleisten kann.
Erfindungsgemäß ist eine Servolenkanlage für ein Fahrzeug vorgesehen, die Einrichtungen mit einem Motor aufweist, welche zur Übertragung einer Servolenkkraft auf die Räder des Fahrzeugs vorgesehen ist, um dadurch die Lenkbewegung des Fahrzeugs zu Unterstützung, sowie eine Steuereinrichtung, um die Übertragung der Servolenkkraft in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern, wobei die Steuereinrichtung so arbeitet, daß sie die Übertragung der Servolenkkraft sperrt, wenn in der Anlage eine Störung erfaßt wird; diese Anlage ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegungsbestimmungseinrichtung vorgesehen ist, um in Abhängigkeit von dem von einer Drosselklappenöffnungs-Meßeinrichtung gemessenen Öffnungsgrad einer Drosselklappe und/oder von Änderungen der von einem Fahrzeughöhensensor gemessenen Fahrzeughöhe zu bestimmen, ob das Fahrzeug in Bewegung ist; wobei in der Anlage eine Störung erfaßt wird, wenn die Bewegungsbestimmungseinrichtung bestimmt, daß sich das Fahrzeug in Bewegung befindet und die Steuereinrichtung keine Geschwindigkeitssignale empfängt, die ein Hinweis auf die Fahrzeuggeschwindigkeit sind.
In den Unteransprüchen werden nach Bedarf und Wunsch einsetzbare, allerdings bevorzugte Merkmale der Erfindung beschrieben.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung einiger weniger Ausführungsbeispiele der Erfindung, die derzeit bevorzugt werden, in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der allgemeinen Anordnung einer motorbetriebenen Servolenkanlage für ein Fahrzeug mit herkömmlicher Steuereinheit;
Fig. 2 bis 5 beziehen sich auf eine motorbetriebene Lenkanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit und der ihr zugeordneten Teile ist;
Fig. 3 eine Charakteristik zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Motorstrom und dem Lenkmoment ist;
Fig. 4 eine Charakteristik zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Motorstrom und zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Kupplungsspannung zeigt; und
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm mit der Darstellung des Ablaufs der Steuerungsvorgänge der Servolenkanlage nach Fig. 2 ist.
Fig. 6 und 7 beziehen sich auf eine motorbetriebene Servolenkanlage gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei:
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit und der ihr zugeordneten Teile ist, und
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zeigt, welches den Ablauf der Steuerungsvorgänge der Servolenkanlage gemäß Fig. 6 veranschaulicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Im folgenden wird nun die Erfindung anhand einiger weniger, derzeit allerdings bevorzugten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben, die in der beiliegenden Zeichnung dargestellt sind. Im folgenden werden gleiche Teile oder Elemente der Ausführungsbeispiele mit denselben Bezugszeichen und Buchstaben wie in Fig. 1 angegeben.
Aus der Zeichnung ist zunächst aus Fig. 2 eine motorbetriebene Servolenkanlage mit einer Steuereinheit 109 ersichtlich, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist. Wie schematisch in Fig. 2 dargestellt kann die Steuereinheit 109 die Ausgangssignale von einem Drehmomentsensor 3, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 und einem Fahrzeughöhensensor 18 empfangen, um den Betrieb eines als Gleichstrommotor ausgelegten Motors 13 und einer in Form einer elektromagnetischen Schaltkupplung ausgelegten Kupplungseinrichtung 16 in der Weise zu steuern, daß die vom Motor 13 auf die (nicht dargestellten) lenkbaren Laufräder übertragene Servohilfskraft entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und dem im normalen Betriebszustand des Fahrzeugsensors 10 vom Fahrer auf das Lenkrad 1 ausgeübten Lenkmoment gesteuert wird, allerdings bei Störung des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 10 und/oder bei Unterbrechung oder Bruch in der Stromleitung bzw. Verkabelung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 109 und der Steuereinheit 109 auf Null verringert wird.
Insbesondere weist, wie Fig. 2 zeigt, die Steuereinheit 109 folgendes auf: eine Lenkmoment-Meßeinrichtung 109a, die das Ausgangssignal des Drehmomentsensors 3 empfängt und das vom Fahrer aufgebrachte Lenkdrehmoment mißt; eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung 109b, die das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 10 empfangen kann und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs mißt; eine Fahrzeughöhen- Meßeinrichtung 109c, die das Ausgangssignal vom Fahrzeughöhensensor 18 empfangen und ein Ausgangssignal erzeugen kann, das eine Änderungsfrequenz und eine Änderungsamplitude aufweist, die der gemessenen Fahrzeughöhe entsprechen; eine Fahrzeugfahrt-Beurteilungseinrichtung 109d, die das Ausgangssignal der Fahrzeughöhen-Meßeinrichtung 109c empfangen und beurteilen kann, ob das Fahrzeug fährt, wenn die Änderungsfrequenz und die Änderungsamplitude des Ausgangssignals der Fahrzeughöhen-Meßeinrichtung 109c über einen Zeitraum, der eine vorgegebene Dauer überschreitet, größer als die jeweils vorgegebenen Bezugswerte sind; eine Geschwindigkeitssensor- Ausfallbestimmungseinrichtung 109e, welche die Ausgangssignale der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung 109b und der Fahrzeugfahrt-Beurteilungseinrichtung 109d empfangen und bestimmen kann, daß im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 eine Störung vorliegt und/oder Unterbrechungen in der Leitungsverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 und der Steuereinheit 109 aufgetreten sind, wenn das Ausgangssignal der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung 109b Null ist und die Fahrzeugfahrt-Beurteilungseinrichtung 109d feststellt, daß das Fahrzeug fährt; eine Motorstrom-Bestimmungseinrichtung 109f, die einen geeigneten Pegelwert des dem Motor 13 zugeführten Stroms in der Weise bestimmen kann, daß der Motorstrom auf der Grundlage der Ausgangssignale der Lenkdrehmoment-Meßeinrichtung 109a und der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung 109b im Normalbetriebszustand des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 10 bestimmt wird, jedoch auf Null gesetzt wird, wenn die Geschwindigkeitssensor-Ausfallbestimmungseinrichtung 109e feststellt, daß im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 eine Störung vorliegt und/oder daß Unterbrechungen in der Leitungsverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 und der Steuereinheit 109 aufgetreten sind; eine Motorstrom-Steuereinrichtung 109g zum Steuern des der elektromagnetischen Schaltkupplung 16 zugeführten Stroms nach Maßgabe des Ausgangssignals von der Motorstrom-Bestimmungseinrichtung 109f; und eine Kupplungs- Steuereinrichtung 109h zum Steuern des Betriebs der elektromagnetischen Schaltkupplung 16 in der Weise, daß die Kupplung abgeschaltet wird, wenn die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit über einem vorgegebenen Wert liegt, bzw. wenn die Geschwindigkeitssensor-Ausfallbestimmungseinrichtung 109e feststellt, daß im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 eine Störung aufgetreten ist und/oder Unterbrechungen in der Leitungsverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 und der Steuereinheit 109 vorliegen, und die Kupplung wieder eingeschaltet wird, wenn die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit unter dem vorgegebenen Wert liegt.
Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 die Funktionsweise der Steuereinheit 109 im einzelnen erläutert. Zunächst wird auf den Fall Bezug genommen, daß das Fahrzeug geparkt ist oder stillsteht. In diesem Fall wird als erstes ein (nicht dargestellter) Schlüssel- bzw. Zündschalter betätigt, um den Motor anzulassen, worauf die elektromagnetische Schaltkupplung 16 automatisch so angesteuert wird, daß sie das zweite Ritzel 17 in mechanischen Eingriff mit dem Schneckenrad 15 bringt. Wird in diesem Zustand das Lenkrad 1 vom Fahrer betätigt, so wird die Steuereinheit 109 in der Weise wirksam, daß sie den Betrieb des Motors 13, der in Form eines Gleichstrommotors ausgeführt ist, in der in Fig. 3 veranschaulichten Weise steuert. Insbesondere wird der Motor 13 angelassen und ihm ein Reststrom auf einem bestimmten niedrigen Pegelwert IOF (beispielsweise 2 bis 10 A) zugeführt, wenn sich das Lenkdrehmoment bei Drehung nach rechts zum Punkt a in Fig. 3 erhöht, um so den Trägheitseinfluß vom Motor 13 und der mechanischen Teile zu verringern. Je stärker das Lenkmoment ansteigt, desto mehr beginnt der dem Motor 13 zugeführte Strom am Punkt b linear direkt proportional zur Intensität des Lenkmoments zuzunehmen, bis er am Punkt c die Stromstärke zu 100% erreicht. Je stärker andererseits das Lenkdrehmoment abnimmt, desto mehr beginnt der den Motor 13 durchfließende Strom am Punkt c abzunehmen und hat am Punkt b den Wert des Reststrompegels IOF erreicht, worauf die Stromzufuhr zum Motor 13 auf Null verringert und der Motor 13 abgeschaltet wird. In ähnlicher Weise wird der Motor 13 ebenso gesteuert, wenn sich das Lenkdrehmoment in Drehrichtung nach links erhöht oder verringert. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß das vom Motor 13 erzeugte Lenkhilfs- Drehmoment direkt proportional zu dem ihm zugeführten Strom ist.
Dementsprechend wird, wie Fig. 3 zeigt, bei Anstieg des Lenkdrehmoments dem Motor 13 am Punkt a der Reststrom IOF zugeführt bzw. dieser angelassen. Je stärker das Lenkdrehmoment weiter ansteigt, desto mehr beginnt der dem Motor 13 zugeführte Strom allmählich am Punkt b so anzusteigen, daß das auf das Schneckenrad 14 zu übertragende Ausgangsdrehmoment des Motors 13 dementsprechend allmählich größer wird. Folglich wird auf den zweiten Zahnstangen-Zähnungsabschnitt 6b auf der Lenkzahnstange 6 über das zwischengeschaltete Schnekkenrad 15, die elektromagnetische Schaltkupplung 16 und das zweite Ritzel 17 das Hilfsdrehmoment übertragen, dessen Stärke der vom Fahrer auf das Lenkrad 1 aufgebrachten Lenkkraft entspricht, wodurch für den Fahrer die Lenkbewegung erleichtert wird.
Es wird nun der Fall angesprochen, in dem das Fahrzeug fährt. Hierbei steuert, wie sich aus Fig. 4 ergibt, die Steuereinheit 109 den Betriebsablauf des Motors 13 und der elektromagnetischen Schaltkupplung 16 folgendermaßen. Der dem Motor 13 zugeführte Strom wird am Punkt d in Fig. 4, an dem die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vorgegebenen zweiten Bezugswert V&sub2; ansteigt, auf einen Reststrompegel IOF (ca. 2-10 A) verringert, dann auf dem Reststrompegel IOF so lange konstant gehalten, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit am Punkt e in Fig. 4 auf einen vorgegebenen ersten Bezugswert V&sub1; weiter ansteigt, und wird dann am Punkt e auf Null abgesenkt. Außerdem wird die an die Kupplung 16 angelegte Spannung so lange auf dem 100%-Pegelwert konstant gehalten, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit am Punkt e auf den ersten Bezugspegelwert V&sub1; ansteigt, und wird dann bei Erreichen desselben auf Null zurückgeschaltet, so daß die Kupplung 16 abgeschaltet wird und dabei die mechanische Verbindung zwischen dem Schneckenrad 15 und dem zweiten Ritzel 17 löst, wodurch der Steuervorgang für den Fahrer ohne Servounterstützung schwerer wird.
Tritt bei der bereits bekannten motorbetriebenen Servolenkanlage, auf die vorstehend bereits Bezug genommen wurde, eine Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 oder eine Unterbrechung in der Leitungsverbindung zwischen dem Geschwindigkeitssensor 10 und der Steuereinheit 109 auf, so wird es unmöglich, die Servolenkanlage nach Maßgabe der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern, so daß die Lenkanlage kontinuierlich auf Servolenkbetrieb gehalten wird, auch wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt. Infolgedessen wird der Lenkvorgang für den Fahrer zu stark erleichtert, wodurch die Fahrsicherheit bei hoher Geschwindigkeit abnimmt.
Gemäß der Erfindung wird dagegen in einem solchen Fall die Servolenkanlage auf manuellen Lenkbetrieb umgeschaltet, so daß die vorstehend erläuterte Situation vermieden wird. Zu diesem Zweck ist bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß eine Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 und/oder Unterbrechungen in der Leitungsverbindung zwischen dem Geschwindigkeitssensor 10 und der Steuereinheit 109 wie folgt zuerst erfaßt werden. Wie Fig. 2 veranschaulicht, wird das Ausgangssignal des Fahrzeughöhensensors 18 an die Fahrzeughöhen-Meßeinrichtung (109c) angelegt wird, die ihrerseits an die Fahrzeugfahrt-Beurteilungseinrichtung 109d ein Fahrzeughöhensignal mit einer Änderungsfrequenz fH und einer Änderungsamplitude AH übermittelt, die der gemessenen Fahrzeughöhe H entsprechen. Die Fahrzeugfahrt-Beurteilungseinrichtung 109d beurteilt anhand des Fahrzeughöhensignals aus der Fahrzeughöhen-Meßeinrichtung 109c, ob das Fahrzeug fährt oder nicht. Sind die Änderungsfrequenz Art und die Änderungsamplitude AH des Fahrzeughöhensignals weiterhin über eine vorgegebene Zeitspanne (beispielsweise 5 Sekunden) größer als der jeweilige vorgegebene Bezugswert (beispielsweise 0,5 Hz und ± 1cm), so wird der Fahrzustand des Fahrzeugs festgestellt. Ist in diesem Zustand die von der Fahrzeuggeschwindigkeits- Meßeinrichtung 109b erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit V Null, ist also das Ausgangssignal der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung 109b Null, so stellt die Geschwindigkeitssensor- Ausfallbestimmungseinrichtung 109e fest, daß in dem Geschwindigkeitssensor 18 eine Störung vorliegt und/oder daß die Leitungsverbindung zwischen dem Geschwindigkeitssensor 18 und der Steuereinheit 109 unterbrochen ist; wird diese Bedingung festgestellt, so wird diese Einrichtung in der Weise wirksam, daß der dem Motor 13 zugeführte Strom und die an der elektromagnetischen Schaltkupplung 16 anliegende Spannung auf Null zurückgenommen werden, um so die Lenkanlage auf manuellen Lenkbetrieb ohne Servounterstützung umzuschalten.
Aus dem Ablaufdiagramm in Fig. 5 ergibt sich insbesondere, daß die Steuereinheit 109 nach dem Starten mit Zündschlüssel oder Zündschalter initialisiert wird, worauf im Schritt S1 die Lenkmoment-Meßeinrichtung 109a das Lenkdrehmoment anhand des Ausgangssignals des Lenkmomentsensors 3 mißt, das der Fahrer auf das Lenkrad 1 ausübt. Im Schritt S2 mißt die Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung 109b anhand des Ausgangssignals vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs und erzeugt ein Ausgangssignal, das für die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit V repräsentativ ist, und anschließend mißt in Schritt S3 die Fahrzeughöhen- Meßeinrichtung 109c anhand des Ausgangssignals des Fahrzeughöhensensors 18 die Höhe H des Fahrzeugs vom Boden und erzeugt ein Fahrzeughöhensignal mit einer Änderungsfrequenz Art und einer Änderungsamplitude AS entsprechend der gemessenen Fahrzeughöhe. Im Schritt S4 wird ermittelt, ob die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich Null ist oder nicht; im letzteren Fall wird zu Schritt S5 weitergeschaltet, in dem ein dem gemessenen Lenkdrehmoment TS entsprechender Motorstrom ausgelesen wird. Anschließend wird in Schritt S6 ermittelt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als ein erster Geschwindigkeits-Bezugswert V&sub1; ist oder nicht; ist V > V&sub1;, wird zum Schritt S15 weitergeschaltet, ist dagegen V ≤ V&sub1;, wird zu Schritt S7 weitergeschaltet, wo dann anschließend bestimmt wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als ein zweiter Geschwindigkeits-Bezugswert V&sub2; ist, der kleiner als der erste Bezugswert V&sub1; ist. Wenn V > V&sub2;, wird der Motorstrom auf einen Reststrompegel IOP (beispielsweise 2-10 A) verringert, woraufhin im Schritt S9 die Kupplung 16 zugeschaltet wird. Ergibt sich dagegen in Schritt S7, daß V ≤ V&sub2;, so wird zu Schritt S10 weitergeschaltet, in dem der dem gemessenen Lenkdrehmoment TS entsprechende Motorstrom IM ausgegeben wird, woraufhin zu Schritt S9 weitergeschaltet wird.
Wird andererseits in Schritt S4 festgestellt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null ist, wird direkt zu Schritt S11 weitergeschaltet, um die Änderungsfrequenz fH und die Änderungsamplitude AH des Fahrzeughöhensignals H zu berechnen. Anschließend wird in Schritt S12 bestimmt, ob die berechnete Änderungsfrequenz fH des Fahrzeughöhensignals größer ist als ein vorgegebener Frequenz-Bezugswert fS oder nicht, und im letzteren Fall wird dann zu Schritt S5 weitergeschaltet, während im ersteren Fall in Schritt S13 anschließend bestimmt wird, ob die berechnete Änderungsamplitude AH des Fahrzeughöhensignals H größer ist als ein vorgegebener Amplituden-Bezugswert AS oder nicht. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt S5 weitergearbeitet, doch ist dies der Fall, so wird in Schritt 14 bestimmt, ob der Zeitraum tD, über den die Bedingungen fH > fS und AH > AS vorliegen, länger als ein Bezugszeitraum tS ist. Ist tD ≤ tS, so wird zu Schritt S5' geschaltet, doch ist tD > ts, so wird zu Schritt S15 weitergeschaltet, in dem der dem Motor 13 zugeführte Strom auf Null verringert wird, worauf in Schritt S16 die an der elektromagnetischen Schaltkupplung 16 angelegte Spannung ebenfalls auf Null gesenkt wird, um so die Kupplung 16 wegzuschalten. Im Anschluß an die Schritte S9 und S16 wird zu Schritt S1 zurückgeschaltet, worauf die vorstehend beschriebenen Arbeitsschritte wiederholt durchlaufen werden.
Fig. 6 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches eine andere Steuereinheit 109' aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist anstelle des Fahrzeughöhensensors 18 aus dem ersten Beispiel ein Drosselklappenöffnungssensor 18' vorgesehen, welcher den Öffnungsgrad einer nicht dargestellten Drosselklappe in einem ebenfalls nicht dargestellten Ansaugkanal eines Motors erfaßt und ein Ausgangssignal erzeugt, das für den erfaßten Drosselöffnungsgrad repräsentativ ist; neben den gleichen Elementen wie beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, die mit den Bezugszeichen 109a, 109b, sowie 109d bis 109h angegeben sind, weist die Steuereinheit 109' außerdem anstelle der Fahrzeughöhen-Meßeinrichtung 109c und der Fahrzeugfahrt-Beurteilungseinrichtung 109d eine Drosselklappen-Öffnungsmeßeinrichtung 109i auf. Diese Drosselklappen-Öffnungsmeßeinrichtung 109i kann das Ausgangssignal vom Drosselklappenöffnungssensor 18' empfangen und den Öffnungsgrad SO der Drosselklappe messen. Die Geschwindigkeitssensor-Ausfallbestimmungseinrichtung 109e kann die Ausgangssignale der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung 109b und der Drosselklappen-Öffnungsmeßeinrichtung 109i empfangen und daraus bestimmen, ob eine Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 oder Bruchstellen in der Leitungsverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 und der Steuereinheit 109' vorliegen. Ist in dieser Hinsicht der gemessene Öffnungsgrad SO der Drosselklappe größer als ein vorgegebener Drosselöffnungs-Bezugswert SS (beispielsweise 5-80% der vollständigen Öffnung der Drosselklappe), und ist das Ausgangssignal Null der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung 109b über eine Zeitdauer tD' anhaltend größer als ein Bezugswert tS' (beispielsweise 10 bis 20 Sekunden), so bestimmt die Geschwindigkeitssensor-Ausfallbestimmungseinrichtung 109e, daß im Geschwindigkeitssensor 10 eine Störung aufgetreten ist und/oder daß Unterbrechungen in der Leitungsverbindung zwischen dem Geschwindigkeitssensor 10 und der Steuereinheit 109' vorliegen, worauf sie in der Weise wirksam wird, daß sowohl der Motorstrom als auch die Kupplungsspannung auf Null gesetzt werden, um so die Lenkanlage auf manuellen Lenkbetrieb ohne Servounterstützung umzuschalten.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Steuervorgänge bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6. Dieses Ablaufdiagramm ist im wesentlichen dem Ablaufdiagramm gemäß Fig. 5 ähnlich, allerdings liegen die folgenden Unterschiede vor. Bei diesem Ablaufdiagramm wird anstelle des Schritts S3 aus Fig. 5 ein Schritt S3' ausgeführt, während statt der Schritt S11 bis S14 gemäß Fig. 5 die Schritte S17 und S18 durchlaufen werden. Im Schritt S3' mißt die Drosselklappen-Öffnungsmeßeinrichtung 109i anhand des Ausgangssignals des Drosselklappen-Öffnungssensors 18' den Öffnungsgrad SO einer nicht dargestellten Drosselklappe. Im Schritt 4 wird dann bestimmt, ob die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich Null ist oder nicht, wobei im letzteren Fall zu Schritt S5 weitergeschaltet wird. Ist andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich Null, so wird zu Schritt S17 weitergeschaltet, in dem der gemessene Öffnungsgrad SO der Drosselklappe mit einem Drosselöffnungs-Bezugswert SS verglichen wird. Ist SO ≤ SS, so wird zu Schritt S5 weitergeschaltet, während bei SO > SS, anschließend in Schritt S18 der Zeitraum tD', über den das Ausgangssignal der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung 109b kontinuierlich Null ist, mit einem Bezugszeitraum tS' verglichen wird. Ist tD' ≤ tS', wird zu Schritt S5 weitergeschaltet, ist dagegen tD' > tS', so wird mit Schritt S15 weitergearbeitet. Da der Steuerungsablauf gemäß diesem Ablaufdiagramm in allen anderen als den vorstehend beschriebenen Schritten mit dem Ablauf gemäß Fig. 5 identisch ist, ist eine weitere ausführliche Beschreibung desselben hier nicht erforderlich.

Claims

1. Servolenkanlage für ein Fahrzeug, die aufweist: Einrichtungen (13, 14, 15, 17) mit einem Motor (13), die vorgesehen sind, um eine Hilfslenkkraft auf die Räder des Fahrzeugs zu übertragen, um dadurch die Lenkbewegung des Fahrzeugs zu unterstützen, und eine Steuereinrichtung (109), um die Übertragung der Hilfslenkkraft in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern, wobei die Steuereinrichtung (109) wirksam ist, um die Übertragung der Hilfslenkkraft zu sperren, wenn in der Anlage eine Störung detektiert wird; dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegungsbestimmungseinrichtung (109) vorgesehen ist, um in Abhängigkeit von dem von einer Drosselklappenöffnungs-Meßeinrichtung (109i) gemessenen Öffnungsgrad einer Drosselklappe und/oder Änderungen der von einem Fahrzeughöhensensor (18) gemessenen Fahrzeughöhe zu bestimmen, ob das Fahrzeug in Bewegung ist; wobei in der Anlage eine Störung detektiert wird, wenn die Bewegungsbestimmungseinrichtung (109) bestimmt, daß das Fahrzeug in Bewegung ist und die Steuereinrichtung (109) keine Geschwindigkeitssignale empfängt, die die Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnen.

2. Servolenkanlage nach Anspruch 1, wobei die Anlage für ein Fahrzeug mit einem Lenkrad (1) ist, das betriebsmäßig mit lenkbaren Laufrädern verbunden ist, so daß das Lenkrad (1) von einem Fahrer eingeschlagen wird, um die lenkbaren Laufräder geeignet zu lenken, wobei die Servolenkanlage aufweist:

einen Drehmomentsensor (3) zum Aufnehmen einer von einem Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachten Lenkkraft, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die aufgenommene Lenkkraft repräsentiert;

einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) zum Aufnehmen der Fahrzeuggeschwindigkeit, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die aufgenommene Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert;

eine Stromversorgung (11) zum Aktivieren des Motors (13) zur Servounterstützung der von dem Fahrer durch das Lenkrad verursachten Lenkbewegung; und

eine Kupplung (16), die abschaltbar ist, um die Übertragung der Hilfslenkkraft von dem Motor auf die Räder zu unterbrechen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet, und einschaltbar ist, um die Übertragung der Hilfslenkkraft herbeizuführen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert unterschreitet;

wobei die Steuereinrichtung (109) durch Leiter mit dem Drehmomentsensor (3) und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) verbunden und wirksam ist, um den Betrieb des Motors und der Kupplung auf der Basis ihrer Ausgangssignale derart zu steuern, daß die von dem Motor auf die Räder übertragene Hilfslenkkraft nach Maßgabe der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und des vom Fahrer im Normalbetriebszustand des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors auf das Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments gesteuert wird, aber auf Null verringert wird, wenn die Bewegungsbestimmungseinrichtung (109) bestimmt, daß das Fahrzeug in Bewegung ist und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ausgefallen ist und/oder die Leiterverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und der Steuereinheit gebrochen ist.

3. Servolenkanlage nach Anspruch 2, wobei der von der Stromversorgung (11) dem Motor (13) zugeführte Strom von der Steuereinrichtung (109) im Fall einer Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und/oder Bruchstellen in der Leiterverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und der Steuereinrichtung (109) auf Null verringert wird.

4. Servolenkanlage nach Anspruch 2, wobei die Kupplung (16) von der Steuereinrichtung (109) im Fall einer Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und/oder Bruchstellen in der Leiterverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und der Steuereinrichtung (109) abgeschaltet wird.

5. Servolenkanlage nach Anspruch 2, 3 oder 4, die ferner einen Fahrzeughöhensensor (18) zum Aufnehmen der Höhe des Fahrzeugs vom Boden und zum Erzeugen eines die aufgenommene Fahrzeughöhe repräsentierenden Ausgangssignals aufweist, und wobei die Steuereinrichtung (109) aufweist:

eine Lenkdrehmoment-Meßeinrichtung (109a) zum Empfang des Ausgangssignals des Drehmomentsensors (3), um das vom Fahrer induzierte Lenkdrehmoment zu messen;

eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung (109b) zum Empfang des Ausgangssignals des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (10), um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu messen;

eine Fahrzeughöhen-Meßeinrichtung (109c) zum Empfang des Ausgangssignals des Fahrzeughöhensensors (18) und zum Erzeugen eines Ausgangssignals mit einer Änderungsfrequenz und einer Änderungsamplitude, die der gemessenen Fahrzeughöhe entsprechen;

eine Fahrzeugfahrt-Beurteilungseinrichtung (109d) für die Bewegungsbestimmungseinrichtung (109) zum Empfang des Ausgangssignals der Fahrzeughöhen-Meßeinrichtung (109c) und zum Beurteilen, daß das Fahrzeug fährt, wenn für eine Zeitdauer, die eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet, die Änderungsfrequenz und die Änderungsamplitude des Ausgangssignals der Fahrzeughöhen-Meßeinrichtung kontinuierlich größer als jeweilige vorgegebene Bezugswerte sind;

eine Geschwindigkeitssensorausfall-Bestimmungseinrichtung (109e) zum Empfang der Ausgangssignale der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung (109b) und der Fahrzeugfahrt- Beurteilungseinrichtung (109d) und zum Bestimmen, daß eine Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und/oder Bruchstellen in der Leiterverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und der Steuereinrichtung (109) vorliegen, wenn das Ausgangssignal der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung (109b) Null ist und wenn die Fahrzeugfahrt-Beurteilungseinrichtung (109d) beurteilt, daß das Fahrzeug fährt;

eine Motorstrom-Bestimmungseinrichtung (109f) zum Bestimmen eines geeigneten Werts des dem Motor (13) zugeführten Stroms derart, daß der Motorstrom auf der Basis der Ausgangssignale der Lenkdrehmoment-Meßeinrichtung (109a) und der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung (109b) im Normalbetriebszustand des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors bestimmt wird, aber zu Null gemacht wird, wenn die Geschwindigkeitssensorausfall-Bestimmungseinrichtung (109e) bestimmt, daß eine Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und/oder Bruchstellen in der Leiterverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und der Steuereinrichtung (109) vorliegen;

eine Motorstrom-Steuereinrichtung (109g), um den dem Motor (13) zugeführten Strom nach Maßgabe des Ausgangssignals der Motorstrom-Bestimmungseinrichtung (109g) zu steuern; und

eine Kupplungs-Steuereinrichtung (109h), um den Betrieb der Kupplung (16) derart zu steuern, daß die Kupplung (16) abgeschaltet wird, wenn die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert überschreitet oder wenn die Geschwindigkeitssensorausfall-Bestimmungseinrichtung (109e) bestimmt, daß eine Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und/oder Bruchstellen in der Leiterverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und der Steuereinrichtung (109) vorliegen, und eingeschaltet wird, wenn die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert unterschreitet.

6. Servolenkanlage nach Anspruch 2, 3 oder 4, die ferner aufweist:

eine Drosselklappe, die in einem Saugkanal der Brennkraftmaschine angeordnet ist, um die Durchflußmenge von in die Maschine angesaugter Luft einzustellen; und

einen Drosselklappenöffnungssensor (18) zum Aufnehmen des Öffnungsgrads der Drosselklappe und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das den aufgenommenen Drosselklappenöffnungsgrad repräsentiert;

und wobei die Steuereinrichtung (109) aufweist:

eine Drosselklappenöffnungs-Meßeinrichtung (109i) zum Empfang des Ausgangssignals des Drosselklappenöffnungssensors (18'), um den Öffnungsgrad der Drosselklappe zu messen;

eine Fahrgeschwindigkeitssensorausfall-Bestimmungseinrichtung (109d) zum Empfang der Ausgangssignale der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung (109b) und der Drosselklappenöffnungs-Meßeinrichtung (109i) und zum Bestimmen, daß eine Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und/oder Bruchstellen in der Leiterverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und der Steuereinrichtung (109) vorliegen, wenn der von der Drosselklappenöffnungs-Meßeinrichtung (109i) gemessene Öffnungsgrad der Drosselklappe größer als ein vorgegebener Bezugswert ist, wodurch angezeigt wird, daß das Fahrzeug in Bewegung ist, und wenn das Ausgangssignal Null der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung (109b) für eine Zeitdauer andauert, die eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet;

eine Motorstrom-Bestimmungseinrichtung (109f) zum Bestimmen eines geeigneten Werts des dem Motor (13) zugeführten Stroms derart, daß der Motorstrom auf der Basis der Ausgangssignale der Lenkdrehmoment-Meßeinrichtung (109a) und der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung (109b) im Normalbetriebszustand des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (10) bestimmt wird, aber zu Null gemacht wird, wenn die Geschwindigkeitssensorausfall-Bestimmungseinrichtung (109d) bestimmt, daß eine Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und/oder Bruchstellen in der Leiterverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und der Steuereinrichtung (109') vorliegen;

eine Motorstrom-Steuereinrichtung (109g), um den dem Motor zugeführten Strom nach Maßgabe des Ausgangssignals der Motorstrom-Bestimmungseinrichtung (109f) zu steuern; und

eine Kupplungs-Steuereinrichtung (109h), um den Betrieb der Kupplung (16) derart zu steuern, daß die Kupplung abgeschaltet wird, wenn die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert überschreitet oder wenn die Geschwindigkeitssensorausfall-Bestimmungseinrichtung (109d) bestimmt, daß eine Störung im Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und/oder Bruchstellen in der Leiterverbindung zwischen dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) und der Steuereinrichtung (109') vorliegen, und eingeschaltet wird, wenn die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert unterschreitet.