DE3821789C2 - Motorgetriebene Servolenkungseinheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorgetriebene Servolenkungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine motorgetriebene Servolenkungseinheit erteilt einem Lenk­ kraftübertragungssystem eine motorerzeugte Hilfslenkkraft. Diese Einheit steuert einen dem Elektromotor zugeführten elektrischen Strom auf der Basis einer Lenkinformation, wie beispielsweise einem Winkel, um den ein Lenkrad gedreht wird oder der Lenkgeschwindigkeit und der Lenkkraft oder der Ge­ schwindigkeit des Fahrzeugs. Sowohl eine von dem Motor er­ zeugte Hilfslenkkraft als auch eine auf das Rad ausgeübte manuelle Lenkkraft kann über eine Übertragungseinrichtung, beispielsweise einen Lenkgetriebemechanismus, auf Fahrzeug­ räder wirken, um die Fahrzeugräder zu lenken. Im Fall einer Zahnstangen- und Ritzel- bzw. Zahnstangentrieb-Servolenkungs­ einheit können die manuelle Lenkkraft und die Hilfslenkkraft auf die Zahnstange wirken, um diese aus ihrer neutralen Po­ sition in der axialen Richtung entweder nach rechts oder nach links zu bewegen, und diese Bewegung der Zahnstange wird über eine Übertragungseinrichtung, beispielsweise eine Verbindungs­ stange, auf Fahrzeugräder übertragen, wobei die Fahrzeugräder gelenkt werden.

Bei der oben generell beschriebenen motorgetriebenen Servo­ lenkungseinheit ist entweder die am weitesten rechts oder am weitestens links liegende Position, bis zu welcher die Zahn­ stange sich bewegen kann (diese Position wird im folgenden als Maximallenkwinkelposition bezeichnet) dadurch begrenzt, daß die Zahnstange in Kontakt mit einem fixierten Bezugs­ teil, beispielsweise einem Getriebegehäuse, gebracht wird, um sicherzustellen, daß sich die Zahnstange nicht über ihre Maximallenkwinkelposition hinausbewegt und daß das Lenkrad nicht in einer Richtung gedreht wird, um zu bewirken, daß die Zahnstange über ihre Maximallenkwinkelposition hinausbewegt wird. Wenn sich deshalb die Zahnstange in ihrer Maximallenk­ winkelposition befindet (oder einfacher ausgedrückt, wenn sie sich beim Maximallenkwinkel befindet) besteht keine Notwendig­ keit, die motorerzeugte Hilfslenkkraft auf die Zahnstange auszuüben. Es ist im Gegenteil erwünscht, die von dem Motor erzeugte Hilfslenkkraft zu begrenzen, um dessen Leistungs­ verbrauch zu reduzieren.

Zur Erfüllung dieser Forderung wurde eine wie oben beschriebene verbesserte, motorgetriebene Servolenkungs­ einheit vorgeschlagen, die aus er japanischen Gebrauchs­ muster-Offenlegungsschrift, 60-193868 hervorgeht. Diese Lenkungseinheit weist einen in einem Getriebegehäuse be­ festigten Mikroschalter zum Erfassen der Maximallenkwinkel­ position der Zahnstange auf, und die von dem Motor erzeugte Hilfslenkkraft wird vermindert, wenn auf der Basis eines Aus­ gangssignals aus diesem Mikroschalter gefunden wird, daß sich die Zahnstange bei der Maximallenkwinkelposition befindet.

Die oben beschriebene motorgetriebene Servolenkungseinheit nach dem Stand der Technik weist die Unzulänglichkeit auf, daß zwischen dem Mikroschalter in dem Getriebegehäuse und der im weiten Abstand von dem Schalter befindlichen Steuerein­ heit ein Drahtwerk oder eine Verdrahtung vorgesehen werden muß und daß ihre installierte Verdrahtung oder die verlegten Drähte verwirrt werden, was zur Komplexität des ganzen Designs der Lenkungseinheit beiträgt. Darüberhinaus erfordert die Installierung eines Mikroschalters bei der motorgetrie­ benen Servolenkungseinheit nach dem Stand der Technik ein beträchtliches Maß an Präzision hinsichtlich der Installa­ tionsposition und die Zahl der bei dem Ver- oder Bearbeiten und Zusammensetzungstätigkeiten beteiligten Schritte wird unvermeidlich erhöht, was zu höheren Herstellungskosten führt.

Aus dem gattungsbildenden Stand der Technik gemäß der DE 36 04 396 A1 ist eine motorgetriebene Servolenkungseinheit bekannt, bei der einerseits bei anwachsendem Lenkdrehmoment die Unterstützungskraft des Elektromotors vergrößert wird und andererseits bei Überschreiten eines vorbestimmten Lenkwinkels das erfaßte Lenkdrehmoment so stark verringert wird, daß auch der dem Elektromotor zugeführte Strom und somit das durch diesen erzeugte Hilfsdrehmoment verringert wird. Ferner wird bei diesem System die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle, d. h. die Lenkgeschwindigkeit erfaßt. Bei der Servolenkungseinheit gemäß diesem Stand der Technik wird der dem Elektromotor zuzuführende Strom in Abhängigkeit von dem erfaßten Lenkdrehmoment derart gesteuert, daß mit zunehmenden Drehmoment auch der Strom zunimmt. Dies kann beim Durchfahren eines Schlaglochs oder beim Einparken, wenn ein gelenktes Rad durch Anlage an einem Randstein in seiner Bewegungsfreiheit eingeschränkt ist, zu einer unerwünschten Veränderung des Lenkverhaltens oder zu einer Überlastung des Elektromotors führen. Ferner wird bei dieser Lenkungseinheit dann, wenn der Lenkwinkel einen bestimmten Wert überschreitet, durch Verringern des erfaßten Lenkdrehmoments auch der dem Elektromotor zuzuführende Strom abgesenkt. Darüber hinaus wird die Differenz zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Eingangswelle, d. h. der Lenkgeschwindigkeit, und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors erfaßt und in Abhängigkeit von einer erfaßten Abweichung der dem Motor zuzuführende Elektromotorstrom so verändert, daß diese beiden Drehgeschwindigkeiten zur Übereinstimmung gebracht werden.

Eine mit der vorstehenden vergleichbare motorgetriebene Servolenkungseinheit ist weiter aus der DE 36 01 851 A1 bekannt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine motorgetriebene Servolenkungseinheit zu schaffen, die wegen ihres einfachen Aufbaus mit niedrigen Kosten herstellbar ist und welche die Lenkung nicht erschwert, wobei eine Reduzierung des Leistungsverbrauchs sichergestellt ist, wenn das Rad bis zum Maximallenkwinkel gedreht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine motorgetriebene Servolenkungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 (s. auch Fig. 1(a)) gelöst.

Wenn eine Lenkkraft einen vorbestimmten Wert in dem Fall überschreitet, in welchem der Fahrer das Rad in einer Rich­ tung über eine Maximallenkwinkelposition hinaus dreht, wobei sich eine Zahnstange bereits beim Maximallenkwinkel befindet, oder indem ein gewisses Hindernis auf einer Straße die Len­ kung der Fahrzeugräder verhindert, reduziert eine motorge­ triebene Servolenkungseinheit gemäß dem ersten Lösungsweg nach der vorliegenden Erfindung, einen dem Motor zugeführ­ ten elektrischen Strom und hindert einen Strom daran, in den Motor in einem mehr als notwendigen Betrag zu fließen, wobei eine Reduzierung des Leistungsverbrauchs erzielt wird. Da die meisten motorgetriebenen Servolenkungseinheiten mit einer Einrichtung zum Erfassen der Lenkkraft versehen sind, die eine unerläßliche Lenkinformation zum Zweck der Steuerung des Motors ist, kann die Lenkungseinheit gemäß dem ersten Lösungs­ weg nach der vorliegenden Erfindung mit niedrigen Kosten her­ gestellt werden, indem Gebrauch von einer schon verfügbaren Lenkkraft-Erfassungseinrichtung gemacht wird. Außerdem ist die Lenkkraft-Erfassungseinrichtung an einer Stelle nahe bei Steuereinheiten installiert, beispielsweise einer Lenkwelle, so daß eine Verdrahtung in ungestörter oder entwirrter Weise installiert werden kann, wobei eine vereinfachte Schaltkreis­ konfiguration realisiert wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine motorgetriebene Servolenkungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 2 (s. auch Fig. 1(b)).

Bei einer motorgetriebenen Servolenkungseinheit gemäß dem zweiten Lösungsweg nach der vorliegenden Erfindung wird der dem Motor zugeführte Strom reduziert, wenn die Lenkkraft einen vorbestimmten Wert überschreitet, während die Lenk­ geschwindigkeit in einem der oben beschriebenen Fälle, in denen die Lenkung der Fahrzeugräder unmöglich wird, unter einen vorbestimmten Wert gefallen ist. Dies ermöglicht eine zuverlässigere und schnelle Erfassung der Situation, in welcher die Lenkung unmöglich ist, wodurch eine weitere Reduzierung des Leistungsverbrauchs vollbracht wird.

Die Erfindung wird anhand der Figuren in der folgenden Be­ schreibung beispielhaft näher erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1(a) ein Blockschaltbild, welches die Zusammensetzung der motorgetriebenen Servolenkungseinheit gemäß dem ersten Lösungsweg nach der vorliegenden Er­ findung zeigt,

Fig. 1(b) ein Blockschaltbild, welches die Zusammensetzung der motorgetriebenen Servolenkungseinheit gemäß dem zweiten Lösungsweg der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 bis 4 eine motorgetriebene Servolenkungseinheit gemäß einer Ausführungsform nach dem ersten Lö­ sungsweg der vorliegenden Erfindung, in denen Fig. 2 einen Längsschnitt durch den körperlichen Mechanismus der Lenkungseinheit, Fig. 3 ein Blockschaltbild eines elektrischen Schaltkreises für die Lenkungseinheit, Fig. 4 ein die Arbeits­ weise der Einheit zeigendes Flußdiagramm dar­ stellt,

Fig. 5 bis 7 motorgetriebene Servolenkungseinheiten gemäß vier Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen Fig. 5 die erste Ausführungsform, Fig. 6 die zweite Ausführungsform und Fig. 7 die dritte Ausführungsform zeigen, und

Fig. 8 bis 17 graphische Darstellungen, welche die Ar­ beitskonzepte zeigen, die bei der Ausführung von Steuer- und Verarbeitungsoperationen in den vier Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfin­ dung angewendet werden.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine motorgetriebene Servolen­ kungseinheit gemäß einer Ausführungsform des ersten Lösungs­ wegs nach der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch den körperlichen Mechanismus der Einheit. Die Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines zugeordneten elek­ trischen Schaltkreises und die Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches die Arbeitsweise der Einheit zeigt.

In der Fig. 2 ist ein an den Körper eines nicht dargestell­ ten Fahrzeugs befestigtes Getriebegehäuse mit 11 bezeichnet. Das Getriebegehäuse 11 besteht aus einem generell zylindri­ schen Zentralgehäuse 11c, das mit zwei Seitengehäusen 11L und 11R zusammengepaßt ist. Das Getriebegehäuse 11 hält eine sich in Richtung der Breite des Fahrzeugs erstreckende Zahnstange 12 mittels einer am linken Ende des Getriebegehäuses 11 vor­ gesehenen Buchse 13 so, daß sie in der axialen Richtung ver­ schiebbar ist. Im rechten Seitengehäuse 11R ist eine Ritzel­ welle 14 durch Lager 15a, 15b und 15c drehbar gelagert. Die linke Seite des rechten Abschnittes der Zahnstange 12 ist mit Zähnen versehen, die sich über eine Verschiebedistanz er­ strecken, die dem Winkelbereich entspricht, in dem die Fahr­ zeugräder gelenkt werden können. An den vorstehenden Enden des Getriebegehäuses 11 sind geflanschte Anschläge 16L und 16R derart vorgesehen, daß sie die Außenfläche des Getriebe­ gehäuses 11 berühren können. Diese Anschläge 16L und 16R bestimmen durch Berühren der Enden des Getriebegehäuses 11 eine Maximallenkwinkelposition. Wie es wohlbekannt ist, ist die Zahnstange 12 an ihren entgegengesetzten Enden durch ein Lenkgestänge, beispielsweise eine Spurstange, an Achsel­ schenkel von Fahrzeugrädern gekuppelt. Die Ritzelwelle 14 ist aus einer oberen Welle 14U und einer unteren Welle 14L zusammengesetzt, die mittels eines nicht dargestellten Tor­ sionsstabes derart koaxial zusammengekoppelt sind, daß sie eine vorbestimmte relative Drehverschiebung ausführen können. Die obere Welle 14U ist durch eine Verbindungseinrichtung, beispielsweise eine Lenkwelle, an das Lenkrad gekoppelt. Die untere Welle 14L ist mit einem fixierten Ritzelzahnrad 17 versehen, das in die Zähne der Zahnstange 12 eingreift. Das Bezugszeichen 26 in Fig. 2 bezeichnet eine Staubdichtung.

Das Seitengehäuse 11R des Getriebegehäuses 11 enthält in seinem Inneren eine Lenkkraft-Erfassungseinrichtung 19 in Form eines Lenkdrehmomentsensors, eine Lenkgeschwindigkeits- Erfassungseinrichtung 20 in Form eines Tachogenerators und einen später beschriebenen Steuerschaltkreis 21, die alle um die Ritzelwelle 14 herum angeordnet sind. Unter der Ritzel­ welle 14 ist ein später beschriebener Antriebsschaltkreis 22 installiert. Der Lenkdrehmomentsensor 19 weist einen generell zylindrischen, bewegbaren Eisenkern 23 auf, durch welchen die Ritzelwelle 14 hindurchgeht, und einen Differentialwandler 24, der um den Eisenkern 23 herum angeordnet ist. Der Eisen­ kern 23 ist durch einen Nockenmechanismus an die obere Welle 14U und die untere Welle 14L der Ritzelwelle 14 gekoppelt und erfährt eine axiale Verschiebung proportional zur relativen Drehverschiebung der oberen und unteren Welle 14U und 14L, die durch eine elastische Torsionsverformung des Torsions­ stabes verursacht wird. Die Hauptkomponenten des Differen­ tialwandlers 24 sind eine Primärspule, zwei Sekundärspulen und eine kompensierende Tertiärspule. Diese Spulen sind mit dem Steuerschaltkreis 21 verbunden. Wenn von dem Steuers­ schaltkreis 21 ein Wechselstromsignal oder pulsierendes Signal an die Primärspule angelegt wird, wird der bewegliche Eisenkern 23 verschoben und das in den zwei Sekundärspulen in Übereinstimmung mit dieser Verschiebung induzierte Wechsel­ stromsignal oder pulsierende Signal wird dem Steuerschalt­ kreis 21 als ein Lenkdrehmoment-Erfassungssignal zugeführt. Der Tachogenerator 20 weist ein an dessen Drehwelle fixiertes Zahnrad 25a auf. Ein an der Ritzelwelle 14 fixiertes Zahnrad 25b kämmt mit dem Zahnrad 25a über ein Leerlaufzahnrad 25c, das in dem Gehäuse 11 gelagert ist. Der Tachogenerator 20 ist ein Generator, der mit dem Steuerschaltkreis 21 verbunden ist und führt diesem ein Signal zu, das ein Potential und eine Polarität (Richtung) aufweist, die von der Drehgeschwindig­ keit (oder Lenkgeschwindigkeit) der Ritzelwelle 14 abhängen. Das Getriebegehäuse 11 enthält in dem zentralen Gehäuse 11c einen Elektromotor 27, der koaxial zur Zahnstange 12 ange­ ordnet ist. Der Elektromotor 27 weist einen in dem zentralen Gehäuse 11c fixierten Feldmagneten 28 und einen Rotor 29 auf, der koaxial zur Zahnstange 12 zwischen dem Feldmagneten 28 und der Zahnstange 12 angeordnet ist. Der Rotor 29 weist eine bei den Lagern 30a und 30b drehbar gelagerte zylindrische Abtriebswelle 31, und ein laminierter Eisenkern 32 mit abge­ schrägten oder verklemmten Nuten und eine Läuferwicklung 33 in vielen Spulenwindungen sind koaxial um die Abtriebswelle 31 herum fixiert, um einen einheitlichen Aufbau zu bilden. Die Läuferwicklung 33 ist über einen an der Abtriebswelle 31 fixierten Kommutator 34 und einer Bürste 36 durch eine Lei­ tung oder Verdrahtung 37 mit dem Antriebsschaltkreis 22 ver­ bunden. Die Bürste 36 ist in einem Halter 35 aufgenommen und steht in elastischem Kontakt mit dem Kommutator 34. Der Motor 27 hat eins Zahnrad 38a kleinen Durchmessers, das am Umfang des linken Endes der Abtriebswelle 31 fixiert ist. Dieses Zahnrad 38a kämmt mit einem Zahnrad 38b großen Durchmessers, das an einer Gewindewelle 40 in einem Kugelgewindemechanis­ mus 39 fixiert ist.

Die Gewindewelle 40 ist in dem linken Seitengehäuse 11L mittels Lagern 41a und 41b derart drehbar gelagert, daß sie sich parallel zur Zahnstange 12 erstreckt, wobei das Zahn­ rad 38b großen Durchmessers an ihrem rechten Ende fixiert ist. Die Gewindewelle 40 hat spiralförmig bzw. schraubenför­ mig verlaufende Nuten 40a, die an ihrer Außenfläche ausge­ bildet sind und sich über die gleiche Distanz erstrecken, wie der Bewegungsweg der Zahnstange 12. Die schraubenförmigen Nuten 40a stehen mit einer Kugelmutter 42 durch eine Anzahl von nicht dargestellten Kugeln in Gewindeeingriff, die in der Kugelmutter zirkulieren können. Die Kugelmutter 42 weist ein Paar auf beiden Seiten der Zahnstange 12 nach abwärts sich erstreckende Ansätze 42a auf. Jeder Ansatz 42a ist an der Zahnstange 12 über eine elastische Buchse 43 mittels einer nicht dargestellten Schraube so befestigt, daß ein einheit­ licher Aufbau gebildet ist. Die elastische Buchse 43 weist auf beiden Seiten Löcher 43a in einer Richtung senkrecht zur Richtung auf, in der sich die Zahnstange 12 erstreckt, so daß die Buchse 43 eine kleine Federkonstante in dieser senkrech­ ten Richtung hat und in dieser Richtung eine auftretende Schwingungsübertragung reduziert. Die Kugelmutter 42 kann sich nur in Kombination mit der Zahnstange 12 in ihrer axialen Richtung bewegen, wenn sich die Spindel bzw. Gewinde­ welle 40 dreht. Ein die Zirkulation von Kugeln ermöglichendes Kugelrohr ist in der Fig. 2 mit 42b bezeichnet.

Nach Fig. 3 sind die Hauptkomponenten des Steuerschaltkrei­ ses 21 ein Schnittstellenschaltkreis 44, ein Mikrocomputer­ schaltkreis 45, ein Nebenschaltkreis 46 und ein Aushilfs­ schaltkreis 47, die miteinander verbunden sind. Der Schnitt­ stellenschaltkreis 44 weist Komponenten, wie z. B. einen Filterschaltkreis, einen A/D-Wandler und einen Ausgabeschalt­ kreis zum Ausgeben eines pulsierenden Signals oder Wechsel­ stromsignals, auf und ist mit verschiedenen Sensoren ver­ bunden, beispielsweise dem schon erwähnten Lenkdrehmoment­ sensor 19 und dem Tachogenerator 20 sowie mit einem Strom­ detektor 49, der später beschrieben wird. Der Schnittstellen­ schaltkreis 44 führt der Primärspule des Lenkdrehmomentsen­ sors 19 ein pulsierendes Signal oder Wechselstromsignal zu und empfängt die pulsierenden Signale oder Wechselstromsigna­ le, die von den zwei Sekundärspulen erzeugt werden. Auf der Basis des empfangenen pulsierenden Signals oder Wechselstrom­ signals gibt der Schnittstellenschaltkreis Signale S1 und S2, die das Lenkdrehmoment repräsentieren, an den Mikrocomputer­ schaltkreis 45 und den Aushilfsschaltkreis 47 aus. Auf der Basis des Ausgangssignals aus dem Tachogenerator 20 gibt der Schnittstellenschaltkreis 44 auch Signale S3 und S4, welche die Lenkgeschwindigkeit repräsentieren, an den Mikrocomputer­ schaltkreis 45 und den Aushilfsschaltkreis 47 aus. Auf der Basis des Ausgangssignals aus dem Stromdetektor 49 gibt der Schnittstellenschaltkreis 44 auch ein Signal S5 aus, das den Pegel des elektrischen Stromes repräsentiert, der dem Motor 27 zugeführt wird. Der Nebenschaltkreis 46 umfaßt einen Konstantspannungsschaltkreis und einen Kristalloszillator­ schaltkreis oder dergleichen. Der Konstantspannungsschalt­ kreis versorgt jeden Schaltkreis mit einer Konstantspannungs­ leistung und der Kristalloszillatorschaltkreis führt dem Mikrocomputerschaltkreis 45 ein Referenztaktimpulssignal zu.

Der Mikrocomputerschaltkreis 45 verarbeitet die Signale S1, S2, S3 und S4 aus dem Schnittstellenschaltkreis 44 entspre­ chend einem Programm, das in einem Speicher, beispielsweise einem ROM, gespeichert ist, und gibt impulsbreitenmodulierte Signale (PWM-Signale) h, i, j und k an den Antriebsschalt­ kreis 22 aus. Der Aushilfsschaltkreis 47 ist mit dem An­ triebsschaltkreis 22 verbunden und wenn der Mikrocomputer­ schaltkreis 45 aus irgendeinem Grund nicht arbeitet, ver­ sorgt anstelle des Mikrocomputerschaltkreises 45 der Aus­ hilfsschaltkreis 47 den Antriebsschaltkreis 22 mit Signalen in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen S1, S2, S3 und S4 aus dem Lenkdrehmomentsensor und dem Tachogenerator 20, wobei die Ausgangsleistung des Motors 27 nachgelassen wird, bis dieser anhält.

Die Hauptkomponenten des Antriebsschaltkreises 22 sind ein Schalterkreis 48 und der Stromdetektor 49, wobei der Schal­ terkreis 48 aus vier Feldeffekttransistoren (FET) Q1, Q2, Q3 und Q4 zusammengesetzt ist, die in Form eines Brückenschalt­ kreises verbunden sind. Der Gates der vier Feldeffekttran­ sistoren Q1, Q2, Q3 und Q4 sind mit dem Mikrocomputer 45 ver­ bunden. Der Schalterkreis 48 ist durch die Drainanschlüsse der Feldeffekttransistoren Q1 und Q2 an eine Leistungsver­ sorgungsbatterie angeschlossen, und die Sourceanschlüsse der Feldeffekttransistoren Q3 und Q4 sind geerdet. Die Source­ anschlüsse der Feldeffekttransistoren Q1 und Q2 sind mit den Drainanschlüssen der Transistoren Q3 bzw. Q4 verbunden, und der Motor 27 ist zwischen die Verbindung des Sourceanschlus­ ses des Transistors Q1 mit dem Drainanschluß des Transistors Q3 und die Verbindung des Sourceanschlusses des Transistors Q2 mit dem Drainanschluß des Transistors Q4 geschaltet. Den Gates der Transistoren Q1, Q2, Q3 und Q4 sind die PWM-Signale h, i, j bzw. k derart zugeführt, daß entweder die Transisto­ ren Q1/Q4 oder Q2/Q3 wahlweise miteinander betrieben werden, um die Richtung und das Tastverhältnis (Stromwert) des dem Motor 27 zuzuführenden Stromes zu steuern. Der Bequemlich­ keit halber wird bei der folgenden Erklärung angenommen, daß die durch die PWM-Signale h bzw. k gesteuerten Transistoren Q1 bzw Q4 den Motor 27 mit einem elektrischen Strom versor­ gen, der bewirkt, daß sich die Abtriebswelle 31 im Uhrzeiger­ sinn dreht, wo hingegen die Transistoren Q2 und Q3 den Motor 27 mit einem Strom versorgen, der bewirkt, daß sich die Ab­ triebswelle 31 im Gegenuhrzeigersinn dreht.

Der Betrieb der motorgetriebenen Servolenkungseinheit gemäß dieser Ausführungsform wird im folgenden unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 4 beschrieben.

Wenn ein Zündschloßschalter eingeschaltet wird, beginnt der Mikrocomputerschaltkreis 45 in der Lenkungseinheit mit der Steuerung des Antriebs des Motors 27, in dem wiederholt eine Datenverarbeitung gemäß der Schrittfolge ausgeführt wird, die in dem Flußdiagramm nach Fig. 4 gezeigt ist.

Beim Schritt P1 wird der Mikrocomputer 45 initialisiert, um Operationen wie das Löschen und Adressieren von in dem inter­ nen Register gespeicherten Daten auszuführen. Dann wird beim Schritt P2 jeder beliebige anfängliche Ausfall im Mikrocom­ puterschaltkreis 45 und den anderen Schaltkreisen entspre­ chend einer vorbestimmten Subroutine diagnostiziert. Wenn bei diesem Schritt P2 eine gewisse Einrichtung, beispielsweise der Mikrocomputerschaltkreis 45, als inoperabel vorgefunden wird, gibt der Aushilfsschaltkreis 47 Ersatzsignale an den Antriebsschaltkreis 22, welche die Ausgangsleistung des Motors 27 vermindern, bis dieser anhält.

Beim nächsten Schritt P3 liest der Mikrocomputerschaltkreis 45 die Ausgangssignale S1 und S2 aus den zwei Sekundärspulen des Differentialwandlers 24 in dem Lenkdrehmomentsensor 19. In einem folgenden Schritt P4 wird irgendein Ausfall im Lenk­ drehmomentsensor 19 entsprechend einer vorbestimmten Sub­ routine diagnostiziert. Nur wenn beim Schritt P4 der Sensor 19 als normal funktionierend gefunden wird, geht die Folge zum nächsten Schritt PS. Beim Schritt PS werden die Ausgangs­ signale S1 und S2 entgegengesetzter Polarität, die von den zwei Sekundärspulen im Drehmomentsensor 19 kommen, einer arithmetischen Verarbeitung unterworfen, um ein das Lenk­ drehmoment repräsentierendes Signal T zu erzeugen, das im folgenden kurz als Lenkdrehmoment T bezeichnet wird. Das Lenkdrehmoment T ist entweder positiv oder negativ, wobei dies von der Richtung abhängt, in welcher das Drehmoment wirkt, und der absolute Wert dieses Signals signifiziert die Größe des Lenkdrehmoments. Beim Schritt P6 wird eine Ent­ scheidung darüber getroffen, ob das Lenkdrehmoment T positiv oder negativ ist, und wenn es positiv oder "0" ist, wird beim Schritt P7 der Merker F auf "0" gesetzt. Wenn das Lenkdreh­ moment T negativ ist, wird das Lenkdrehmoment T einem Vor­ zeichenumkehrprozeß, d. h. einer Umwandlung in den Absolut­ wert unterworfen (Schritt P8) und der Merker F wird auf "1" gesetzt (Schritt P9). Der Merker F zeigt die Richtung an, in welcher das Lenkdrehmoment T wirkt, beispielsweise im Uhr­ zeigersinn, wenn er auf "0" und im Uhrzeigersinn, wenn er auf "1" gesetzt ist. Danach wird beim Schritt P10 ein Bezugshilfs­ lenkdrehmoment D1 in einer Datentabelle 1 (siehe Fig. 8) herausgesucht, wobei der absolute Wert des Lenkdrehmoments T als eine Adresse benutzt wird, und ein internes Signal, welches dieses Bezugshilfslenkdrehmoment repräsentiert und das im folgenden der Einfachheit halber als Bezugshilfs­ lenkdrehmoment D1 bezeichnet wird, wird erzeugt. Dieses Bezugshilfslenkdrehmoment D1 repräsentiert das Tastverhält­ nis des dem Motor 27 zugeführten Stromes oder das Dreh­ moment (Hilfslenkkraft), das von dem Motor 27 zu erzeugen ist. Wie deutlich aus der Fig. 8 hervorgeht, nimmt das Bezugshilfslenkdrehmoment D1 in dem Bereich graduell ab, in welchem das Lenkdrehmoment T einen gewissen Wert C über­ schreitet. Deshalb nimmt das Tastverhältnis oder der Pegel des dem Motor 27 zugeführten Stromes ab, wenn das Lenkdreh­ moment T den vorbestimmten Wert C überschreitet, was eine Folge der später beschriebenen Ausgangssignalverarbeitung in den Schritten P12 bis 16 ist. Dies hat die folgenden Vor­ teile: Wenn das Lenkdrehmoment erhöht wird, als Folge eines Drehens des Rades in einer Richtung über die Maximallenk­ winkelposition hinaus, trotz der Tatsache, daß die Anschläge 16L und 16R an der Zahnstange 12 die Enden des Getriebege­ häuses 11 berührt haben, um die Zahnstange 12 in ihre Maxi­ mallenkwinkelposition zu bringen, oder in dem Fall, in dem das Lenkdrehmoment erhöht wird, als Folge eines Drehens des Rades trotz der Tatsache, daß Fahrzeugräder wegen eines Kontaktes mit einem Hindernis auf der Straße nicht gelenkt werden können, wird der Leistungsverbrauch des Motors 27 reduziert und gleichzeitig kann der Betrag der vom Motor 27 oder anderen Einrichtungen erzeugten Wärme minimiert werden. Danach wird beim Schritt P11 entschieden, ob das Bezugshilfs­ lenkdrehmoment D1 "0" ist oder nicht "0". Wenn das Bezugs­ hilfslenkdrehmoment D1 "0" ist, wird das Tastverhältnis aller PWM-Signale h, i, j und k beim Schritt P12 auf "0" gesetzt. Wenn das Bezugshilfslenkdrehmoment D1 nicht "0" ist, wird beim Schritt P13 der Wert des Merkers F bestimmt. Wenn der Wert des Merkers F beim Schritt P13 als "0" vorgefunden wird, werden die PWM-Signale h, i, j und k beim Schritt P14 auf die Werte 1, 0, 0 bzw. D gesetzt. Wenn der Wert des Merkers F als "1" vorgefunden wird, werden die PWM-Signale h, i, j und k auf die Werte 0, 1, D bzw. 0 beim Schritt P15 gesetzt. Beim nächsten Schritt P16 werden die so verarbeiteten PWM-Signale h, i, j und k an den Antriebsschaltkreis 22 aus­ gegeben. Danach wird beim Schritt P17 der Wert des dem Motor 27 zugeführten Stromes gelesen und beim Schritt P18 wird ent­ sprechend einer vorbestimmten Subroutine eine Ausfalldiagnose ausgeführt. Danach kehrt die Folge zum Schritt P3 zurück und die oben beschriebenen Verarbeitungsschritte werden wieder­ holt. Deshalb gibt der Motor 27 ein Hilfsdrehmoment ab, das von dem Bezugshilfslenkdrehmoment D1 abhängt, und dieses Hilfsdrehmoment wird über den Kugelgewindemechanismus 39 auf die Zahnstange 12 übertragen. Das übertragene Drehmoment wird mit der manuellen Lenkkraft kombiniert, die auf das Rad aus­ geübt wird und das kombinierte Drehmoment wirkt auf die Fahr­ zeugräder, um diese zu lenken.

Wie schon erwähnt, wird, wenn das Lenkdrehmoment erhöht wird, als Folge eines Drehens des Rades in einer Richtung über die Maximallenkwinkelposition hinaus, trotz der Tatsache, daß die Zahnstange 12 ihre Maximallenkwinkelposition erreicht hat oder in dem Fall, in dem das Lenkdrehmoment erhöht wird, als Folge eines Drehens des Rades, trotz der Tatsache, daß die Fahrzeugräder nicht gelenkt werden können, der Wert des den Motor 27 zugeführten Stromes bei dem motorgetriebenen Servo­ lenksystem gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform be­ grenzt. Dies hat zur Folge, daß der Leistungsverbrauch des Motors 27 reduziert und die von dem Motor 27 erzeugte Wärme ebenfalls vermindert wird. Anders als bei der in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift 60-193868 beschriebenen Lenkeinheit muß bei der Lenkeinheit nach dieser Ausführungsform kein separater Mikroschalter installiert werden, so daß elektrische Leitungen oder Verdrahtungen und damit der ganze Aufbau vereinfacht werden können. Ein weite­ rer Vorteil liegt darin, daß diese Lenkeinheit billig her­ stellbar ist, indem schon vorhandene Einrichtungen, wie beispielsweise ein Lenkdrehmomentsensor 16 und andere Kom­ ponenten benutzt werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Betrag des dem Motor 27 zugeführten Stromes in dem Bereich, in dem das Lenkdrehmoment T den vorbestimmten Wert überschreitet, vermindert. Wenn gewünscht, können Einrichtungen mit Hysterese in der Weise vorgesehen sein, daß der Pegel des dem Motor 27 zugeführten Stromes begrenzt wird, wenn das Lenkdrehmoment T einen vergleichsweise großen Wert C1 überschreitet, und daß die normale Steuerung wieder herge­ stellt wird, wenn der Strompegel unter einen gewissen Wert C2 fällt, der kleiner als C1 ist. Alternativ dazu kann eine zeitbezogene Steuerung in der Weise ausgeführt werden, daß der Betrag des dem Motor 27 zugeführten Stromes erniedrigt wird, wenn das Lenkdrehmoment T eine vorbestimmte Zeit­ periode lang höher als ein vorbestimmter Wert C3 ist.

Im folgenden werden drei Ausführungsformen des zweiten Lö­ sungsweges nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, welches eine motorgetrie­ bene Servolenkungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform des zweiten Lösungsweges nach der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Fig. 5 ist die Verarbeitung in den Schritten P1 bis P9 und in den Schritten P20 und P27 gleich der Ver­ arbeitung in den Schritten P1 bis P9 und in den Schritten P11 bis P18 beim Diagramm nach Fig. 4 und diese Verarbeitung wird im folgenden nicht erklärt.

Beim Schritt P10 wird aus einer Datentabelle 2 (siehe Fig. 9) ein Bezugshilfslenkdrehmoment D1 herausgesucht, wobei das Lenkdrehmoment T als eine Adresse benutzt wird. Nach Fig. 9 wird das Bezugshilfslenkdrehmoment D1 so bestimmt, daß es ein von dem Lenkdrehmoment T abhängiges optimales Gefühl bei der Lenkung erzeugt, und anders als das in der Fig. 8 charakte­ risierte Bezugshilfslenkdrehmoment D1 behält es im Bereich hohen Lenkdrehmomentes einen konstanten Pegel bei.

Danach liest beim Schritt P11 der Mikrocomputerschaltkreis 45 zwei Ausgangssignale S3 und S4 aus dem Tachogenerator 20 aus und diagnostiziert einen Ausfall im Tachogenerator 20 ent­ sprechend einer vorbestimmten Subroutine. Nur wenn der Tacho­ generator 20 beim Schritt P12 als normal funktionierend vor­ gefunden wird, geht die Folge zum Schritt P13 weiter. Beim Schritt P13 werden die zwei Ausgangssignale aus dem Tacho­ generator 20 einer Subtraktionsoperation unterworfen, um ein Signal zu erzeugen, das die Lenkgeschwindigkeit N repräsen­ tiert. Dieses Signal wird im folgenden der Einfachheit halber als Lenkgeschwindigkeit N bezeichnet. Die Lenkgeschwindigkeit N ist entweder positiv oder negativ, abhängig von der Lenk­ richtung oder der Richtung, in welcher sich die Ritzelwelle 14 dreht und der absolute Wert dieses Signals signifiziert die Größe der Lenkgeschwindigkeit. Danach wird beim Schritt P15 eine Entscheidung getroffen, ob die Lenkgeschwindigkeit N positiv oder negativ ist, und wenn sie negativ ist, wird sie beim Schritt P15 in einen positiven Wert umgewandelt, d. h. ihr Absolutwert genommen, und die Folge geht zum Schritt P16. Beim Schritt P16 wird der Absolutwert der Lenkgeschwindig­ keit N mit einem vorbestimmten Wert A verglichen, und wenn die Lenkgeschwindigkeit als gleich oder größer als der vor­ bestimmte Wert A vorgefunden wird, geht die Folge zum Schritt P20, der später beschrieben wird. Wenn die Lenkgeschwindig­ keit N kleiner als der vorbestimmte Wert A ist, geht die Folge zum Schritt P17. Beim Schritt P17 wird eine Entschei­ dung darüber getroffen, ob das Lenkdrehmoment T größer als ein vorbestimmter Wert B ist. Wenn das Lenkdrehmoment T gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert B ist, geht die Folge zum Schritt P20. Andernfalls, d. h. wenn das Lenkdreh­ moment T größer als der Wert B ist, geht die Folge zum Schritt P18. Beim Schritt P18 wird aus der Datentabelle 2 (siehe Fig. 10) ein kompensierendes Hilfslenkdrehmoment D2 herausgesucht, wobei das Lenkdrehmoment T als eine Adresse benutzt wird, und ein internes Signal, welches dieses kom­ pensierende Bezugshilfslenkdrehmoment repräsentiert, wird erzeugt. Dieses Signal wird im folgenden der Einfachheit halber als kompensierendes Hilfslenkdrehmoment D2 bezeich­ net. Danach wird beim Schritt P19 das kompensierende Hilfs­ lenkdrehmoment D2 von dem Bezugshilfslenkdrehmoment D1 sub­ trahiert, um das letztere D1 zu kompensieren. Nach Fig. 11 weist das kompensierende Bezugshilfslenkdrehmoment D1 eine Charakteristik auf, nach der es graduell abnimmt, wenn die Lenkgeschwindigkeit N kleiner als der vorbestimmte Wert A ist und wenn das Lenkdrehmoment T größer als der vorbestimmte Wert B ist. Deshalb wird als Ergebnis der Ausgabeverarbei­ tung in den aufeinanderfolgenden Schritten P21 bis P25, wenn die Lenkgeschwindigkeit N gleich oder größer als ein vorbe­ stimmter Wert A wird, und wenn das Lenkdrehmoment T den vor­ bestimmten Wert B überschreitet, das Tastverhältnis des den Motor 27 zugeführten Stromes vermindert, wobei im Lenkdreh­ moment T eine Zunahme auftritt. Dies hat den Vorteil der richtigen Identifizierung von Situationen, die keine Unter­ stützung der Lenkoperationen erfordern, wie es beispiels­ weise der Fall ist, wenn das Rad in einer Richtung über die Maximallenkwinkelposition hinaus gedreht wird, obwohl einer der Anschläge 16L oder 16R an dem betreffenden Ende des Ge­ triebegehäuses 11 anliegt, um die Zahnstange 12 in ihre Maximallenkwinkelposition zu bringen, oder es der Fall ist, wenn ein Fahrzeugrad unlenkbar geworden ist, da es in eine Furche der Straßenoberfläche gekommen ist und darin steckt. In diesen Fällen reduziert die Lenkeinheit der unter Dis­ kussion stehenden Ausführungsform den Leistungsverbrauch des Motors 27 und vermindert die vom Motor erzeugte Wärme ebenso effektiv wie die früher beschriebene Ausführungsform.

Wie oben beschrieben, kann die motorgetriebene Servolenkungs­ einheit gemäß der ersten Ausführungsform des zweiten Lösungs­ wegs nach der vorliegenden Erfindung die Situation richtig identifizieren, die keine Unterstützung der Lenkoperationen erfordert, wie es der Fall ist, bei dem das Rad in einer Richtung über die Maximallenkwinkelposition hinaus gedreht wird, die von der Zahnstange 12 schon erreicht worden ist, oder es der Fall ist, in dem das Rad gedreht wird, obwohl ein Fahrzeugrad nicht gelenkt werden kann. In diesen Fällen wird der Betrag des dem Motor 27 zugeführten Stromes vermindert wie in der früheren Ausführungsform und dies ist nicht nur bei der Reduzierung des Leistungsverbrauchs des Motors 27 effektiv, sondern auch beim Verhindern anderer Mängel, bei­ spielsweise der vom Motor erzeugten Wärme.

Die Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, welches eine motorge­ triebene Servolenkungseinheit gemäß der zweiten Ausführungs­ form des zweiten Lösungsweges nach der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Fig. 6 sind die Schritte P1 bis P9, die Schritte P11 bis P13 und die Schritte P33 bis P35 jeweils gleich den Schritten P1 bis P9, den Schritten P12 bis P14 bzw. den Schritten P25 bis P27 in Fig. 5 und werden im folgenden nicht erklärt.

Im Schritt P10 wird aus der Datentabelle 4 (siehe Fig. 12) ein Bezugshilfslenkdrehmoment D3 herausgesucht, wobei das Lenkdrehmoment T als Adresse benutzt wird. Dieses Bezugs­ hilfslenkdrehmoment D3 hat eine Charakteristik, nach der es in dem Bereich hohen Lenkdrehmoments einen kleineren Wert annimmt als das Bezugshilfslenkdrehmoment D1 in der in der Fig. 9 gezeigten Datentabelle 2. Danach wird beim Schritt P11 ein Überlast kompensierendes Hilfslenkdrehmoment D43 aus einer Datentabelle 5 (siehe Fig. 13) herausgesucht bzw. in der Tabelle aufgefunden, wobei das Lenkdrehmoment T als eine Adresse benutzt wird. Nach Fig. 13 hat dieses Überlast kom­ pensierende Hilfslenkdrehmoment D4 eine Charakteristik, nach der es in dem Bereich, in dem das Lenkdrehmoment T einen vor­ bestimmten Wert B überschreitet, von null an graduell zu­ nimmt.

Beim Schritt P15 wird eine Entscheidung darüber getroffen, ob die Lenkgeschwindigkeit N positiv oder negativ ist. Wenn N positiv oder "0" ist, wird beim Schritt P16 eine "0" in den Merker G gesetzt. Wenn N negativ ist, wird beim Schritt P17 eine "1" in den Merker G gesetzt und gleichzeitig wird das Vorzeichen der Lenkgeschwindigkeit N beim Schritt P18 inver­ tiert, um einen positiven Wert, den Absolutwert, zu erhalten. Der Merker G zeigt die Lenkrichtung an und sein Wert ent­ spricht dem Wert des Merkers F. Danach wird beim Schritt P19 ein Lenkgeschwindigkeit kompensierendes Hilfslenkdrehmoment D5 aus einer Tabelle 6 (siehe Fig. 14) herausgesucht, wobei die Lenkgeschwindigkeit N als eine Adresse benutzt wird. Beim Schritt P20 wird aus einer Datentabelle 7 (siehe Fig. 15) ein Lenkgeschwindigkeit-Kompensationskoeffizient K heraus­ gelesen, wobei die Lenkgeschwindigkeit N als eine Adresse benutzt wird. Der Lenkgeschwindigkeit-Kompensationskoeffi­ zient K hat eine Charakteristik, nach der er den Wert "1" annimmt, wenn die Lenkgeschwindigkeit nicht größer als ein vorbestimmter Wert N₀ ist, und den Wert "0" annimmt, wenn N nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert N₂ ist. Zwischen den zwei vorbestimmten Wert N₀ und N₂, beispielsweise bei N₁, nimmt K graduell ab.

Danach wird beim Schritt P21 eine Entscheidung darüber ge­ troffen, ob das Bezugshilfslenkdrehmoment D3 null ist oder nicht null. Wenn D3 null ist, werden die Tastverhältnisse aller PWM-Signale h, i, j und k beim Schritt P22 auf null gesetzt. Wenn D3 nicht null ist, wird beim Schritt P23 eine Entscheidung darüber getroffen, ob die Merker F und G den gleichen Wert haben. Wenn beim Schritt P23 gefunden wird, daß die Merker F und G den gleichen Wert haben, wird die Verar­ beitung durch die Schritte P24 bis P27 ausgeführt. Wenn ge­ funden wird, daß die Merker F und G verschiedene Werte haben, wird die Verarbeitung durch die Schritte P28 bis P32 ausge­ führt. Beim Schritt P24 wird ein Zielhilfslenkdrehmoment D_D auf der Basis des Bezugshilfslenkdrehmoments D3, des Lenk­ geschwindigkeit-Kompensationskoeffizienten K, des Überlast kompensierenden Hilfslenkdrehmoments D4 und des Lenkge­ schwindigkeit kompensierenden Hilfslenkdrehmomentes D5 be­ rechnet, und in einem darauffolgenden Schritt P25 wird der Wert des Merkers F identifiziert. Wenn beim Schritt P25 gefunden wird, daß der Merker F "0" ist, werden beim Schritt P26 die Tastverhältnisse bzw. Tastverhältnisfaktoren der PWM-Signale h, i, j und k jeweils auf die Werte 1, 0, 0 bzw. D_D gesetzt. Wenn gefunden wird, daß der Merker F auf "1" steht, werden beim Schritt P27 die Tastverhältnisse bzw. Tastverhältnisfaktoren der PWM-Signale h, i, j und k jeweils auf die Werte 0, 1, D_D bzw. 0 gesetzt.

Beim Schritt P28 wird ein einstellendes Hilfsdrehmoment D_U auf der Basis des Lenkgeschwindigkeit kompensierenden Hilfs­ lenkdrehmomentes D5 gesetzt. Beim Schritt P29 wird ein Ziel­ hilfslenkdrehmoment D_D auf der Basis des Bezugshilfslenk­ drehmomentes D3, des Lenkgeschwindigkeit-Kompensationskoeffi­ zienten K und des Überlast kompensierenden Hilfslenkdreh­ momentes D4 berechnet. Nach Fig. 16 ändert sich die Charak­ teristik des beim Schritt P29 und in dem schon beschriebenen Schritt P24 berechneten Zielhilfslenkdrehmomentes D_D in dem Bereich hohen Lenkdrehmomentes, in dem das Lenkdrehmoment T größer als B ist, entsprechend der Lenkgeschwindigkeit N und nimmt ab, wenn die Lenkgeschwindigkeit N kleiner wird. Des­ halb reduziert diese Geschwindigkeitsausführungsform wie die schon beschriebene erste Ausführungsform das Tastverhältnis bzw. den Tastverhältnisfaktor des dem Motor 27 in einer Situation zugeführten Stromes, in der Lenkoperationen keine Unterstützung brauchen, wie beispielsweise in dem Fall, in dem das Rad gedreht wird, obwohl ein Fahrzeugrad unlenk­ bar ist. Dies hat zur Folge, daß der Leistungsverbrauch des Motors 27 reduziert und gleichzeitig die Wärmeerzeugung des Motors unterdrückt wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Lenkungseinheit nach der zweiten Ausführungs­ form den Fall richtig identifizieren kann, in welchem keine Notwendigkeit für eine Unterstützung von Lenkoperationen besteht.

In einem folgenden Schritt 30 wird der Wert des Merkers F wie bei dem schon beschriebenen Schritt P25 identifiziert. Wenn der Merker F "0" ist, werden die Tastverhältnisse bzw. Tast­ verhältnisfaktoren der PWM-Signale h, i, j bzw. k. beim Schritt P31 auf zugeordnete Werte D_U, 0, 0 bzw. D_D gesetzt. Wenn der Wert des Merkers F "1" ist, werden beim Schritt P32 die PWM-Signale h, i, j bzw. k auf zugeordnete Tastverhält­ nisse bzw. Tastverhältnisfaktoren von 0, D_U, D_D bzw. 0 gesetzt.

Wie oben beschrieben, wird auch bei der motorgetriebenen Servolenkungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform des zweiten Lösungsweges nach der vorliegenden Erfindung der Fall, in welchem keine Notwendigkeit einer Unterstützung von Lenkoperationen besteht, korrekt detektiert, und das Tast­ verhältnis bzw. der Tastverhältnisfaktor des dem Motor 27 zugeführten Stromes wird in diesem Fall reduziert. Dies rea­ lisiert einen kleineren Leistungsverbrauch und eine befrie­ digendere Unterdrückung der Wärmeerzeugung des Motors 27 und anderer Einrichtungen. Ein besonderer Vorteil dieser zweiten Ausführungsform liegt darin, daß während einer Rücklenkung, bei der die Richtung, in welcher das Lenkdrehmoment wirkt, von der Lenkrichtung differiert (beispielsweise in dem Fall, in dem die Merker F und G verschiedene Werte annehmen), der Feldeffekttransistor Q1 oder Q2 in Abhängigkeit von dem PWM- Signal D_U angesteuert oder betrieben und die Ausgangsleistung des Motors 27 reduziert wird. Dies hilft bei der Erzeugung eines guten Gefühls beim Lenken.

Die Fig. 7 ist ein Flußdiagramm einer motorgetriebenen Servolenkungseinheit gemäß der dritten Ausführungsform des zweiten Lösungsweges nach der vorliegenden Erfindung. Das in der Fig. 7 gezeigte Flußdiagramm ist bis auf die Schritte P24, P31, P32, P36 und P37 mit dem in Fig. 6 gezeigten Fluß­ diagramm identisch.

Wenn beim Schritt P23 gefunden wird, daß die Merker F und G den gleichen Wert haben, wird beim Schritt P24 eine Entschei­ dung darüber getroffen, ob das Lenkdrehmoment T gleich oder größer als das Lenkdrehmoment T_P ist, das während der Ausfüh­ rung der vorausgegangenen Routine ist. Dieses Drehmoment T_P wird im folgenden als das vorausgegangene Lenkdrehmoment T_P bezeichnet. Wenn das Ergebnis bejahend ist, d. h. das Dreh­ moment T größer oder gleich dem vorausgegangenen Lenkdreh­ moment T_P ist, wird beim Schritt P25 das Zielhilfslenkdreh­ moment D_D berechnet. Wenn das Lenkdrehmoment T kleiner als das vorausgegangene Lenkdrehmoment T_P ist, wird die Verar­ beitung durch die Schritte P29 bis P35 ausgeführt, so wie in dem Fall, in dem die Merker F und G verschiedene Werte haben. Beim Schritt P31 wird eine Entscheidung darüber getroffen, ob das Zielhilfslenkdrehmoment D_D kleiner als die Ziellenkkraft D_P ist, die während der Ausführung der vorausgegangenen Routine berechnet worden ist. Diese Lenkkraft wird im fol­ genden als die vorausgegangene Ziellenkkraft D_P bezeichnet. Wenn das Ergebnis bejahend ist, d. h. die Zielhilfslenkkraft D_D kleiner als die vorausgegangene Lenkkraft D_P ist, wird eine Verarbeitung durch den Schritt P33 und die folgenden Schritte durchgeführt, so wie bei der vorherigen Ausführungs­ form. Wenn die Zielhilfslenkkraft D_D größer als die voraus­ gegangene Ziellenkkraft D_P ist, wird beim Schritt P32 das Zielhilfslenkdrehmoment D_D auf die vorausgegangene Ziel­ lenkkraft D_P eingestellt.

Nachdem bei den Schritten P27 und P28 sowie in den Schritten P34 und P35 die Tastverhältnisse der PWM-Signale h, i, j, und k eingestellt worden sind, wird das durch die laufend ausge­ führte Routine erfaßte Lenkdrehmoment T auf das frühere bzw. vorausgegangene Lenkdrehmoment T_P eingestellt, das bei der Präparation für die Ausführung der nächsten Routine ge­ speichert wird. Danach wird beim Schritt P37 das Ziellenk­ drehmoment D_P auf der Basis des Referenzhilfslenkdrehoments D3, des Lenkgeschwindigkeit-Kompensationskoeffizienten K und 1 des Überlast kompensierenden Hilfslenkdrehmomentes D4 be­ rechnet. Das berechnete Ziellenkdrehmoment D_P wird als das frühere bzw. vorausgegangene Zielhilfslenkdrehmoment bei der Vorbereitung für die Ausführung der nächsten Routine ge­ speichert.

Die motorgetriebe Servolenkungseinheit gemäß der dritten Ausführungsform des zweiten Lösungsweges nach der vorliegen­ den Erfindung hat folgende Eigenschaften. Wenn gefunden wird, daß das erfaßte Lenkdrehmoment T kleiner als ein vorher er­ faßter Wert ist, wird eine Steuerung für Rücklenkung in den Schritten P29 bis P35 ausgeführt, um die Ausgangsleistung des Motors 27 zu reduzieren.

Bei der Rücklenkung wird das Tastverhältnis des dem Motor 27 zuzuführenden Stromes auf der Basis des kleineren von den beiden Werten bestimmt, d. h. des Zielhilfslenkdrehmomentes D_D, das durch die laufend ausgeführte bzw. laufende Routine berechnet wird, und des vorausgegangenen Zielhilfslenkdreh­ momentes D, das bei der Ausführung der vorausgegangenen Routine berechnet worden ist. Wenn deshalb das Lenkdrehmo­ ment T abnimmt, nimmt die Ausgangsleistung des Motors 27 wie in dem Fall der Rücklenkung ebenfalls ab. Wenn das Lenkdreh­ moment T während der Rücklenkung zunimmt, wird das Ziel­ hilfslenkdrehmoment D_D im wesentlichen konstant gehalten, so wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 17 angedeutet ist, wobei ein besseres Gefühl bei der Lenkung erzeugt wird. Es braucht nicht gesagt zu werden, daß die hier beschriebene Lenkungseinheit ebenfalls den Leistungsverbrauch des Motors 27 reduzieren und die Wärmeerzeugung des Motors und anderer Einrichtungen in jeder Situation unterdrücken kann, in der eine Unterstützung von Lenkoperationen nicht erforderlich ist.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der dem Motor 27 zugeführte elektrische Strom reduziert, wenn keine Notwendigkeit einer Unterstützung von Lenkoperationen besteht. Es ist natürlich möglich, die Stromzufuhr zum Motor 27 zu unterbrechen und ihn vollständig zum Anhalten zu bringen.

Die Erfindung weist folgende Vorteile auf: Wie oben beschrieben kann die motorgetriebene Servolenkungs­ einheit gemäß dem ersten Lösungsweg nach der vorliegenden Erfindung den Betrag des dem Motor zugeführten Stromes er­ niedrigen, wenn die Lenkkraft einen vorbestimmten Pegel überschreitet. Die Lenkungseinheit kann billig und mit ein­ facher Zusammensetzung hergestellt werden, indem Gebrauch von schon vorhandenen Einrichtungen gemacht wird und sie kann sogar den Leistungsverbrauch und die Wärmeerzeugung eines Elektromotors und anderer Einrichtungen in Situationen redu­ zieren, in denen keine Notwendigkeit für eine Unterstützung von Lenkoperationen besteht, wie dies der Fall ist, in dem die Lenkkraft erhöht wird, weil das Rad gedreht wird, obwohl ein Fahrzeugrad unlenkbar ist.

Neben diesen Vorteilen kann die motorgetriebene Servolenkungs­ einheit gemäß dem zweiten Lösungsweg nach der vorliegenden Erfindung den Betrag des dem Motor zugeführten Stromes herab­ setzen, wenn die Lenkkraft einen vorbestimmten Pegel über­ schreitet und wenn die Lenkgeschwindigkeit kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist. Dies hat den zusätzlichen Vorteil der höheren Zuverlässigkeit, weil der Fall, in welchem keine Notwendigkeit einer Unterstützung von Lenkoperationen besteht, genauer identifiziert werden kann.

Claims (2)

1. Motorgetriebene Servolenkungseinheit mit einem Elektromotor (27) zum Erzeugen einer Hilfslenkkraft in einem Lenksystem, welches ein Lenkrad mit Fahrzeugrädern koppelt, wobei die Servolenkungseinheit die Drehung des Lenkrads durch Steue­ rung eines dem Motor (27) zuzuführenden elektrischen Stroms auf der Basis einer Lenkinformation unterstützt, umfassend

• 1. eine Lenkkraft-Erfassungseinrichtung (19) zum Erfassen der in dem Lenksystem erzeugten Lenkkraft und
• 2. eine Überlast-Schutzeinrichtung (Mikrocomputerschaltkreis 45) zum Herabsetzen des dem Motor (27) zugeführten elektrischen Stroms,

dadurch gekennzeichnet, daß die Überlast-Schutzeinrichtung (Mikrocomputerschaltkreis 45) den dem Motor (27) zuzuführenden elektrischen Strom dann herabsetzt, wenn die erfaßte Lenkkraft einen vorbe­ stimmten Wert (C) überschreitet.

2. Motorgetriebene Servolenkungseinheit mit einem Elektromotor (27) zum Erzeugen einer Hilfslenkkraft in einem Lenksystem, welches ein Lenkrad mit Fahrzeugrädern koppelt, wobei die Servolenkungseinheit die Drehung des Lenkrads durch Steue­ rung eines dem Motor (27) zuzuführenden elektrischen Stroms auf der Basis einer Lenkinformation unterstützt, umfassend

• 1. eine Lenkkraft-Erfassungseinrichtung (19) zum Erfassen der in dem Lenksystem erzeugten Lenkkraft,
• 2. eine Überlast-Schutzeinrichtung (Mikrocomputerschaltkreis 45) zum Herabsetzen des dem Motor (27) zugeführten elektrischen Stroms und
• 3. eine Lenkgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung (20) zum Erfassen der in dem Lenksystem erzeugten Lenkge­ schwindigkeit,

dadurch gekennzeichnet, daß die Überlast-Schutzeinrichtung (Mikrocomputerschaltkreis 45) den dem Motor (27) zuzuführenden elektrischen Strom dann herabsetzt, wenn die erfaßte Lenkkraft einen vorbe­ stimmten Wert (C) überschreitet und wenn die erfaßte Lenkge­ schwindigkeit nicht größer als ein vorbestimmter Wert (A) ist.