DE3917053A1

DE3917053A1 - Motorsteuergeraet fuer eine elektrische servolenkeinrichtung eines motorfahrzeugs

Info

Publication number: DE3917053A1
Application number: DE3917053A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Takahashi; Shinji Ito; Saiichiro Oshita; Toyohiko Mouri
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1988-05-28
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1989-12-07
Also published as: US5053966A; GB2220627A; GB8912234D0; JPH01301463A; JPH0629033B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Motorsteuergeräte für elektrische Servolenkeinrichtungen eines Motorfahr zeugs, wobei durch dieses Gerät eine motorgetriebene Lenkhilfe (Hilfslenkkraft) der Lenkeinrichtung eines Fahrzeuges verliehen wird.

Ein Motorsteuergerät für eine elektrische Servolenk einrichtung dieser Art ist bereits von der vorliegenden Anmelderin in der japanischen Offenlegungsschrift 61-98 675 vorgeschlagen worden. Das dort vorgeschlagene Motorsteuergerät weist einen Drehmomentsensor auf, durch den ein Torsionsmoment oder Drehmoment der Lenk einrichtung erfaßt wird. Ferner sind ein Fahrzeugge schwindigkeitssensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwin digkeit und ein Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Lenk winkels vorgesehen. Ein Befehls- oder Steuersignal, das vom Drehmomentsensor als Ausgangssignal geliefert wird, nimmt ab, wenn die gelieferte Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Das Befehlssignal wird einem Rückführungssignal hinzuaddiert, das ansteigt, wenn der als Ausgangssignal von dem Lenkwinkelsensor gelieferte Lenkwinkel zunimmt. Das Additionssignal wird dazu verwendet, die Drehrichtung und das Hilfsdrehmoment des elektrischen Motors der Servo lenkeinrichtung zu steuern.

Bei diesem vorgeschlagenen Motorsteuergerät für die elektrische Servolenkeinrichtung wurde die Lenkunter stützung während der Geradeausfahrt des Fahrzeugs als unnötig angesehen (vernachlässigt). So wurde in diesem System ein toter Bereich oder eine Totzone innerhalb eines Bereichs mit geringem Drehmoment vorgesehen. Infolgedessen wurde keine Lenkhilfe geliefert, wenn der Fahrer das Lenk rad zur Fahrt in eine weiche Kurve lenkte oder wenn der Fahrer das Lenkrad nach dessen Drehung korrigierte, wobei die Lenkhilfsfunktion unbefriedigend blieb.

Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund der oben erläuterten Probleme entwickelt. Der vorlie genden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Motorsteuergerät für eine elektrische Servolenkein richtung anzugeben, mit dem eine geeignete, ausreichende Lenkhilfe auch dann vorliegt, während ein Lenkrad zur Erzielung eines geringen Drehmoments gehalten wird und während das Lenkrad korrigiert wird.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird eine elektrische Servolenkeinrichtung zur Steuerung der Dreh richtung und des Moments eines elektrischen Motors mit tels einer Antriebssteuereinheit, die ein Steuer- oder Befehlssignal auf der Grundlage des Ausgangssignals von einem Drehmomentsensor empfängt, angegeben, welche Ein richtung umfaßt: eine Lenkkorrekturbefehlseinheit oder -steuereinheit zum Erzeugen eines Unterstützungs- oder Hilfskorrektursignals in Übereinstimmung mit den Ausgangs signalen vom Drehmomentsensor und von einer Lenkgeschwin digkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Lenkge schwindigkeit, wobei das Hilfskorrektursignal eine solche Charakteristik aufweist, daß ein Absolutwert des Hilfs korrektursignals in Übereinstimmung mit dem erzeugten Drehmoment innerhalb eines Lenkradhaltebereichs mit einer geringen Lenkgeschwindigkeit und innerhalb eines Lenk radkorrekturbereichs bis auf einen vorbestimmten Wert ansteigt und graduell abnimmt, sowie die Lenkgeschwin digkeit diesen Lenkkorrekturbereich übersteigt.

Die Lenkkorrekturbefehlseinheit ist so ausgelegt, daß das Hilfskorrektursignal abfällt, sowie die Fahr zeuggeschwindigkeit zunimmt, wobei die Fahrzeuggeschwin digkeit durch ein Ausgangssignal vom Fahrzeuggeschwindig keitssensor dargestellt wird.

Das Hilfskorrektursignal weist eine solche Charakte ristik auf, daß der Absolutwert dieses Signals bis auf einen vorbestimmten Wert zunimmt. Das Hilfskorrektur signal wird von der Lenkkorrektureinheit ausgegeben, wenn sich das Lenkrad in einem Haltebereich befindet und wenn das Lenkrad sich im Korrekturbereich befindet, so daß Hilfskraft oder ein Hilfsdrehmoment zum Halten oder Korrigieren des Lenkrades geliefert werden können.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das ein Ausführungs beispiel des erfindungsgemäßen Motorsteuergeräts darstellt;

Fig. 1A eine perspektivische Ansicht, die eine Servolenkeinrichtung zeigt, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Charakte ristik oder Kennlinie eines Drehmomentsensors, wie er in der Erfindung verwendet wird;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der grundsätz lichen Charakteristik oder Kennlinie eines Hilfssignals, wie es in der Erfindung verwendet wird;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Charakteri stik eines zusätzlichen konstanten Signals;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die eine Än derung der Charakteristik des Hilfssignals zeigt;

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die Charakteristik eines konstanten Multiplikationssignals zeigt;

Fig. 7 eine graphische Darstellung, die die Charakteristik eines Rückführungssignals zeigt;

Fig. 8 eine graphische Darstellung, die die Charakteristik eines Ergänzungshilfssignals zeigt;

Fig. 9 eine graphische Darstellung, die die Charakteristik eines Schwächungssignals oder Dämpfungs signals zeigt;

Fig. 10a und 10b graphische Darstellungen, die jeweils den Verlauf der ausgegebenen Drehmomentwert signale gegenüber der Lenkgeschwindigkeit und dem Drehmoment darstellen;

Fig. 11 eine graphische Darstellung, die die Charakteristik eines Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur faktors zeigt;

Fig. 12 und 13 graphische Darstellungen, die die Auflösungsfaktoren der ausgegebenen Drehmomentwerte darstellen, und

Fig. 14 eine graphische Darstellung, die die Charakteristik einer Hilfsdrehmomentwertänderung zeigt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

Wie aus den Fig. 1 und 1A ersichtlich, ist ein Hilfs kraftmotor 1 an die Ritzelwelle eines Zahnstangen/Ritzel mechanismus einer Lenkeinrichtung angeschlossen, um hierauf Hilfskraft oder ein Hilfsmoment über eine Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung (Reduktions getriebe) und eine Verbindung (Gelenk) zu übertragen.

Die in Fig. 1A gezeigte Lenkeinrichtung 101 ist eine Zahnstangen/Ritzellenkeinrichtung und umfaßt ein Lenkrad 102, eine Lenksäule 103, ein Gelenk 104, einen Getriebekasten 105, ein nichtdargestelltes Ritzel und eine Zahnstange 106, wobei diese Teile funktionswirk sam miteinander verknüpft sind. Eine weitere Zahnstangen/ Ritzeleinrichtung 111 ist für eine elektrische Servo lenkung vorgesehen. Ein Ritzel dieser Einrichtung 111 ist mit der Zahnstange 106 in Eingriff. Dieses Ritzel ist funktionswirksam mit einer Ausgangswelle 109 einer Reduktionsgetriebeeinrichtung 108 verbunden, die am Motor 1 befestigt ist. Ein Sensor zur Erfassung eines Verdrehmoments oder Torsionsmoments 31 ist am Getriebe kasten 105 befestigt und mißt das Verdrehmoment oder kurz Drehmoment der Lenksäule 103. Ferner ist ein Lenk winkelsensor 41 anliegend an der Zahnstange 106 vorge sehen und dient dazu, die Axialbewegung der Zahnstange 106 entsprechend einem Lenkwinkel der Räder eines Fahr zeugs (nicht gezeigt) zu messen. Die Ausgangssignale der Sensoren 31 und 41 werden einer Steuereinheit 2 zugeführt.

Die Rotations- oder Drehrichtung und das Moment des elektrischen Motors 1 werden durch die Steuereinheit 2 in Übereinstimmung mit einem ihr zugeführten Steuer- oder Befehlssignal ausgeführt. Dieses Signal wird weiter unten näher erläutert. Die Steuereinheit 2 umfaßt einen Plus/ Minus-Diskriminator 21, einen Absolutwertumsetzer 22, eine Auslastungs- oder Einschaltdauersteuereinheit 23, einen Ankerstromdetektor 24 und einen Elektromotoran trieb 25. Das Steuersignal wird dem Plus/Minus-Diskrimina tor 21 und dem Absolutwertumsetzer 22 zugeführt. Ein Diskriminatorsignal vom Plus/Minus-Diskriminator 21 wird dem Elektromotorantrieb 25 zugeführt, so daß die Rich tung des Motorstroms entsprechend dem Steuersignal ge ändert wird. Das Ausgangssignal vom Absolutwertumsetzer 22 wird ferner der Auslastungssteuereinheit 23 zugeführt, um das Auslastungsverhältnis, d.h. die relative Einschalt dauer, festzulegen, die dem Elektromotorantrieb 25 zu geführt wird, um ein Drehmoment in Übereinstimmung mit der Amplitude des Steuersignals einzustellen. Das Dreh moment des elektrischen Motors 1 wird so gesteuert, daß es einen konstanten vorbestimmten Wert aufweist, wobei hierzu der Ankerstromdetektor 24 den Ankerstrom des Elektromotors 1 erfaßt und den erfaßten Wert zur Aus lastungssteuereinheit 23 zurückführt, die entsprechend das Auslastungsverhältnis (duty ratio), d.h. das Betriebs stromverhältnis für den Motorantrieb regelt.

Das der Antriebssteuereinheit 2 zugeführte Steuer signal wird von einer Hilfssteuer- oder Hilfsbefehls einheit 3, einer Rückführsteuereinheit 4, einer Phasen kompensationssteuereinheit 5, einer Lenkwinkelphasenkom pensationssteuereinheit 6 und einer Lenkkorrektursteuer einheit 7 erzeugt.

Die Hilfssteuereinheit 3 erzeugt ein Hilfssignal ent sprechend der Größe und Richtung des Drehmoments oder Torsionsmoments von der Lenkeinrichtung. Die Hilfssteuer einheit 3 umfaßt den Drehmomentsensor 31 und einen Ab schnitt 32 zum Bestimmen oder Benennen der Hilfsmoment wertfunktion. Der Drehmomentsensor 31 ist beispielsweise auf dem Getriebekasten 105 der Lenkeinrichtung angebracht und dient dazu, die Größe und Richtung des Drehmoments zu erfassen. Der Abschnitt 32 zum Bestimmen der Hilfsmoment wertfunktion gibt das Hilfssignal auf der Grundlage eines Ausgangsspannungssignals (Fig. 2) vom Drehmomentsensor 31 aus. Dabei weist das Hilfssignal die grundsätzliche Cha rakteristik auf, die in Fig. 3 durch die durchgezogene Linie dargestellt ist. Dabei wird das Hilfssignal nicht ausgegeben, wenn die Größe des Drehmoments kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wird jedoch ausge geben, wenn dieser vorbestimmte Wert überschritten wird, während seine Amplitude in Übereinstimmung mit der Pola rität und Größe des Drehmoments ansteigt oder abfällt.

Ferner ist die Hilfssteuereinheit 3 mit einem Fahr zeuggeschwindigkeitssensor 33 zum Erfassen der Geschwin digkeit des Fahrzeugs, einem Abschnitt 34 für eine zu sätzliche konstante Funktion und einem Abschnitt 35 für eine Additions-Funktion versehen. Der Abschnitt für eine zusätzliche konstante Funktion 34 erzeugt ein weiteres konstantes Signal Sv in Übereinstimmung mit dem Ausgangsspannungssignal vom Fahrzeuggeschwindigkeits sensor 33, wobei dieses zusätzliche konstante Signal Sv (Fig. 4) einen solchen Verlauf aufweist, daß seine Ampli tude mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt. Der Abschnitt 35 für eine Additions-Funktion empfängt das zusätzliche konstante Signal Sv und das Ausgangssignal vom Drehmomentsensor 31 und gibt die Summe dieser beiden Signale zum Abschnitt 32 zum Bestimmen der Hilfsmoment wertfunktion aus. Der Abschnitt 35 für eine Additions- Funktion führt den Vorgang einer Addition/Subtraktion des zusätzlichen konstanten Signals Sv zum bzw. vom Ausgangssignal des Drehmomentsensors 31 in Übereinstim mung mit der Polarität des Ausgangssignals durch. In der im graphischen Verlauf aus Fig. 3 ersichtlichen Charak teristik wird das Hilfssignal so gesteuert, daß es sich in X-Achsenrichtung mit Änderung der Fahrzeuggeschwindig keit ändert. Ein Ausgangssignal des Abschnitts 32 zum Bestimmen der Hilfsmomentwertfunktion, wie es in Fig. 5 durch die durchgezogene Linie angezeigt ist und hierbei beispielhalber eine Rechtskurve wiedergibt, nimmt bezüg lich seines Absolutwerts mit anwachsender Fahrzeugge schwindigkeit unter der Bedingung desselben Drehmoment werts ab und nimmt im Hinblick auf seinen Absolutwert zu, sowie der Absolutwert des Drehmoments unter der Bedingung derselben Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Um die Ausgangs charakteristik auf die durch die gestrichelte Linie in Fig. 5 angezeigte in Übereinstimmung mit der Fahrzeug geschwindigkeit zu ändern, sind ein Abschnitt 36 für eine konstante Multiplikationsfunktion und ein Abschnitt 37 für einen Multiplikationsvorgang vorgesehen. Der Abschnitt 36 für eine konstante Multiplikationsfunktion gibt ein konstantes Multiplikationssignal, das den in Fig. 6 gezeigten Verlauf aufweist, in Übereinstimmung mit dem Ausgangsspannungssignal vom Fahrzeugsensor 33 aus. Das konstante Multiplikationssignal nimmt den Wert 1 an, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 ist und einen Wert, der auf 0 hin abnimmt, sowie die Fahrzeug geschwindigkeit ansteigt. Der Abschnitt 37 für einen Multiplikationsvorgang führt den Vorgang der Multiplika tion des Ausgangssignals vom Abschnitt 32 zum Bestimmen der Hilfsmomentwertfunktion mit dem konstanten Multi plikationssignal aus. Das Hilfssignal it vom Abschnitt 37 für den Multiplikationsvorgang weist einen Wert auf, der sich gemäß der gestrichelten Linie in Fig. 5 ent sprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert.

Die Rückführungssteuereinheit 4 erzeugt ein Rückfüh rungssignal, um den Lenkwinkel in die neutrale (geradeaus gerichtete) Stellung in Übereinstimmung mit dem Winkel der Lenkeinrichtung zurückzuführen. Die Rückführungs steuereinheit 4 ist mit dem Lenkwinkelsensor 41 zum Er fassen des Lenkwinkels auf der Grundlage der Bewegung z.B. der Zahnstange des Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus der Lenkeinrichtung und einem Abschnitt 42 für eine Rückführungsmomentbestimmungsfunktion versehen, die ein Rückführungssignal i R, das den in Fig. 7 gezeigten Funktionsverlauf aufweist, in Übereinstimmung mit dem Ausgangsspannungssignal des Lenkwinkels vom Lenkwinkel sensor 41 ausgibt.

Die Phasenkompensationssteuereinheit 5 weist einen Phasenkompensationsabschnitt 51 und einen Phasenkompensationswertbestimmungsabschnitt 52 auf. Der Phasenkompensationsabschnitt 51 empfängt das Ausgangssignal vom Drehmomentsensor 31 und gibt ein Signal proportional zu einem differenzierten Wert dieses Eingangssignals aus. Der Phasenkompensations wertbestimmungsabschnitt 52 gibt ein Ergänzungshilfs signal ia, das den in Fig. 8 gezeigten graphischen Verlauf aufweist, entsprechend dem Ausgangssignal vom Phasenkompensationsabschnitt 51 aus. In diesem Ausfüh rungsbeispiel wird ein Ausgangssignal vom Phasenkom pensationsabschnitt 51 zum Ausgangssignal vom Drehmomentsensor 31 hinzuaddiert, um das Eingangssignal des Abschnitts 32 zum Bestimmen des Hilfsmomentwerts zu ändern.

Die Lenkwinkelphasenkompensationssteuereinheit 6 erzeugt ein Schwächungs- oder Dämpfungssignal in eine der Lenkrichtung entgegengesetzten Richtung in Übereinstimmung mit der Lenkfunktionsgeschwindigkeit. Die Lenkwinkelphasenkompensationssteuereinheit 6 weist einen Lenkwinkelphasenkompensationsabschnitt 61 und einen Abschnitt 62 für eine Lenkwinkelphasenkompensa tionswert-Bestimmungsfunktion auf. Der Lenkwinkelphasen kompensationsabschnitt 61 empfängt das Ausgangssignal vom Lenkwinkelsensor 41 und erzeugt ein Signal propor tional zum differenzierten Wert des eingegebenen Si gnals. Der Abschnitt 62 für die Lenkwinkelphasenkom pensationswert-Bestimmungsfunktion gibt ein Dämpfungs signal i, das den in Fig. 9 gezeigten Funktionsverlauf aufweist, in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal vom Lenkwinkelphasenkompensationsabschnitt 61 aus.

Die Lenkkorrektursteuereinheit 7 erzeugt ein Hilfs korrektursignal, das dazu verwendet wird, das Lenkrad bei einer geringen Lenkgeschwindigkeit und einer Lenk radkorrektursituation nach Drehung des Lenkrades zu unterstützen. Die Lenkkorrektursteuereinheit 7 weist einen Lenkgeschwindigkeitskorrekturfunktionsabschnitt 71, einen Drehmomentkorrekturfunktionsabschnitt 72, einen Vergleichfunktionsabschnitt 73, einen Fahrzeugkorrektur faktorbestimmungsabschnitt 74, einen Multiplikations vorgangsabschnitt 75 und einen Primärverzögerungsein stellabschnitt (oder Mittelungsabschnitt) 76 auf. Der Lenkgeschwindigkeitskorrekturfunktionsabschnitt 71 empfängt das Ausgangsspannungssignal vom Lenkwinkel phasenkompensationsabschnitt 71. Der Drehmomentkorrektur funktionsabschnitt 72 empfängt das Ausgangsspannungs signal vom Drehmomentsensor 31. Der Vergleichsfunktions abschnitt 73 empfängt die Ausgangsspannungssignale von den Korrekturfunktionsabschnitten 71 und 72. Der Fahr zeuggeschwindigkeitskorrekturfaktorbestimmungsabschnitt 74 empfängt das Ausgangssignal vom Fahrzeuggeschwindig keitssensor 33. Der Multiplikationsvorgangsabschnitt 75 empfängt Signale vom Fahrzeuggeschwindigkeitskorrektur faktorbestimmungsabschnitt 74 und vom Vergleichsfunk tionsabschnitt 73. Der Primärverzögerungseinstellab schnitt 76 empfängt ein Signal vom Multiplikationsvor gangsabschnitt 75. Der Primärverzögerungseinstellab schnitt 76 ist vor oder nach dem Vergleichsfunktions abschnitt 73 oder dem Drehmomentkorrekturfunktions abschnitt 72 vorgesehen.

Der Lenkgeschwindigkeitskorrekturfunktionsabschnitt 71 gibt ein Signal aus, das einen Ausgangsmomentwert aufweist, dessen Absolutwert sich wie in der graphischen Darstellung aus Fig. 10a mit der Lenkgeschwindigkeit ändert. Der Ausgangsmomentwert nimmt einen vorbestimmten konstanten Wert innerhalb eines Lenkwinkelhaltebereichs an, der eine geringe Lenkgeschwindigkeit aufweist, und innerhalb eines Lenkwinkelkorrekturbereichs und nimmt graduell ab, wenn die Lenkgeschwindigkeit den Lenkwinkel korrekturbereich übersteigt. Der Drehmomentkorrektur funktionsabschnitt 72 gibt ein Signal aus, dessen Cha rakteristik in Fig. 10b in Abhängigkeit vom Drehmoment dargestellt ist. Dabei gibt der Abschnitt 72 kein Signal aus, wenn das Drehmoment des Lenkrades gleich oder klei ner als das von einigen Naston (einigen hundert gf) ist und nimmt schnell bezüglich seines Ausgangswerts zu, wenn das Drehmoment einen solchen Grenzwert übersteigt, bis der Ausgangswert dann einen konstanten Wert annimmt. Der Vergleichsfunktionsabschnitt 73 vergleicht die Lenk geschwindigkeit mit dem Drehmoment und gibt den Wert aus, der einen geringeren Absolutwert als ein Hilfs korrektursignal it′ aufweist.

Der Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturfaktorbestim mungsabschnitt 74 gibt ein Signal aus, das einen Fahr zeuggeschwindigkeitskorrekturfaktor darstellt, der eine in Fig. 11 dargestellte Charakteristik aufweist. Dieses Signal nimmt den Wert 1 innerhalb des Bereichs vom Nullwert der Fahrzeuggeschwindigkeit oder bei sehr ge ringer Geschwindigkeit (z.B. einigen km/h) bis zu un gefähr 60 km/h an und nimmt allmählich bis auf 0 ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit diese Grenze überschrei tet. Der Multiplikationsvorgangsabschnitt 75 multipli ziert das Ausgangssignal vom Vergleichsfunktionsabschnitt 73 mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitskorrekturfaktor. Das Hilfskorrektursignal it′ von der Multiplikations vorgangseinheit 75 nimmt während einer Hochgeschwin digkeitsfahrt mit wachsender Fahrzeuggeschwindigkeit ab.

Der Primärverzögerungseinstellabschnitt 76 wird jeweils für eine geringe Auflösung, eine kurze Abtast zeit und ein pulsierendes Eingangssignal des Lenkwinkel sensors 41 verwendet. Der Abschnitt 76 wird nicht benö tigt, wenn eine hohe Auflösung sichergestellt ist. Ist beispielsweise die Auflösung des Lenkwinkels R vom Lenk winkelsensor 41 gering, so wird die Auflösung der Lenk geschwindigkeit , die Δ R/Δt entspricht, gering, so daß die Auflösung des Ausgangsmomentwerts ebenfalls gering wird, wie in Fig. 12 dargestellt ist, wobei der weiche Übergang bei einer Änderung der Hilfskraft verlorengeht. In einem solchen Fall ist, wenn die Abtastzeit Δt einer Lenkwinkeländerung Δ R groß ist, beispielsweise von 0,1 s bis zu 1 s, eine berechnete Auflösung der Lenkgeschwindigkeit hoch. Jedoch wird der Betrag der Ausgangsmomentwertänderung groß, wie in Fig. 13 dargestellt ist, wodurch die weiche Einstellung der Hilfskraft verlorengeht. Infolgedessen wirkt der Primärverzögerungseinstellabschnitt 76 so, daß die Primärverzögerungszeit wie in Fig. 13 darge stellt in Übereinstimmung mit den folgenden Beziehun gen konstant festgesetzt wird, wodurch die Hilfskraft weich und ohne abrupte Änderungen verändert wird.

(T/τ) < (Δ T/Δ t) τ < (T/ Δ T) Δ t.

Im Ausführungsbeispiel ist auch ein Fahrzeug geschwindigkeitsdiskriminator 8 vorgesehen, um die Ausgabe der Summe des Rückführungssignals i R von der Rückführungssteuereinheit 4 und des Dämpfungs signals i von der Lenkwinkelphasenkompensations steuereinheit 6 einzuschränken. Der Fahrzeuggeschwin digkeitsdiskriminator 8 empfängt die Summe des Rück führungssignals i R und Dämpfungssignals i und gibt die Summe dann aus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher oder gleich z.B. 5 km/h ist, wobei die Einheit Bezug auf das Ausgangssignal des Fahrzeugsensors 33 nimmt, und beschränkt die Ausgabe der Summe, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als 5 km/h ist.

Unter solcher Einschränkung oder Beschränkung durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsdiskriminator 8 wird der Antriebssteuereinheit 2 als Steuer- oder Befehlssignal die Summe des Hilfssignals it von der Hilfssteuerein heit 3, eines Ergänzungshilfssignals ia von der Pha senkompensationssteuereinheit 5, des Rückführungs signals i R von der Rückführungssteuereinheit 7, des Dämpfungssignals i von der Lenkphasenkompensations steuereinheit 6 und des Hilfskorrektursignals it′ von der Lenkkorrektursteuereinheit 7 ausgegeben. Ein weiteres Additionssignal des Hilfssignals it und des Hilfskorrektursignals it′ weist denselben Code (positiv/negativ) wie den des Hilfssignals it und die Größe | it |+it auf.

Im Betrieb des oben erläuterten Motorsteuergeräts erfaßt der Drehmomentsensor 31 das Moment und liefert ein entsprechendes Signal bei Erzeugung eines Drehmo ments am Lenksystem infolge einer Lenkausübung. In diesem Fall wird das zu gewinnende Hilfssignal it, das auf dem Drehmoment beruht, in Übereinstimmung mit einer Information vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 und dem Lenkwinkelsensor 41 eingestellt. Das Hilfs signal it wird einer Plus/Minus-Diskrimination und der Auslastungsverhältnissteuerung auf der Grundlage des Absolutwerts unterzogen, um hierdurch die Rotations richtung und das Moment des Elektromotors 1 zu steuern. Die Beziehung zwischen dem Drehmoment und dem Hilfs signal it entspricht grundsätzlich der in der graphi schen Darstellung aus Fig. 3 gezeigten Verlaufsform. Beispielsweise wird ein positives Hilfssignal für eine Rechtskurve ausgegeben, wobei die Amplitude dieses Si gnals mit wachsendem Drehmoment ansteigt. Infolgedessen dreht sich der Elektromotor 1 in die Richtung der Unter stützung der Rechtskurve mit einem dem Drehmoment ent sprechenden Ausgangsmoment, woraus eine Verminderung der Lenkkraft zum Drehen nach rechts resultiert. Bei einer Linkskurve wird dem Elektromotor ein negatives Hilfssignal in der Richtung der Unterstützung der Links kurve in ähnlicher Weise wie im Fall der Rechtskurve zugeführt.

Die Funktionscharakteristik zwischen dem Dreh moment oder Torsionsmoment und dem Hilfssignal ändert sich in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal vom Fahrzeugsensor 33. Aus dem Funktionsverlauf in Fig. 5, der die Charakteristik des Hilfssignals in Abhängigkeit von einem Rechtskurvendrehmoment zeigt, geht hervor, daß, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit von 0, angezeigt durch das M 0 Hilfssignal, auf V 1 und V 2, angezeigt durch M 1 und M 2 Hilfssignale, ansteigt, die Hilfssignale M 1 und M 2 mit dem zusätz lichen konstanten Signal Sv vom Abschnitt 34 für die konstante zusätzliche Funktion parallel bezüglich M0 0 X-Achsenrichtung in Fig. 5 verschoben werden. Dabei werden die Hilfssignale M 1 und M 2 zu Hilfssi gnalen m 1 und m 2 mit einer geringeren Steigung mit Hilfe des konstanten Multiplikationssignals geändert. Infolgedessen nimmt die Amplitude des Hilfssignals mit wachsender Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Bedingung desselben Drehmoments ab. Dies bedeutet, daß das Ausgangsmoment des Elektromotors 1 mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Bedingung desselben Drehmoments abnimmt. Während auf diese Weise eine aus reichende Kraftunterstützung bei Fahrzeugfahrt mit niedriger Geschwindigkeit aufrechterhalten wird, so wird aus diesem Grund die Lenkkraft bei hoher Fahrzeug geschwindigkeit nicht exzessiv hoch, wodurch die durch eine sehr leichte Betätigung des Lenkrades be dingte Unruhe eliminiert wird.

In der Zwischenzeit erfaßt der Lenkwinkelsensor 41 den Lenkwinkel infolge des Lenkvorgangs. In Überein stimmung mit dem erfaßten Lenkwinkel wird das Rückfüh rungssignal i R ausgegeben, das den in Fig. 7 gezeigten Verlauf aufweist. Dabei wird dieses Rückführungssi gnal i R nicht nahe der neutralen Stellung des Lenk winkels 0 ausgegeben, nimmt innerhalb der bei rechten und linken Lenkwinkeln angegebenen Bereiche plus/minus R ₀ proportional zu und nimmt außerhalb der angegebenen Bereiche bei plus/minus R₀ einen konstanten Wert an, wobei das Rückführungssignal einen negativen Wert (Linksdrehrichtung) innerhalb des Bereichs der Rechts drehung und einen positiven Wert (Rechtsdrehungsrich tung) innerhalb des Bereichs der Linksdrehung annimmt.

Der Lenkphasenkompensationsabschnitt 61 erfaßt eine rapide Änderung des Lenkwinkels R, der durch eine schnelle Lenkung bei einem geringen Kurvenradius her vorgerufen wird. In Übereinstimmung mit dem erfaßten Signal wird ein Dämpfungssignal i von dem Abschnitt 62 für die Lenkwinkelphasenwertbestimmungsfunktion ausgegeben, wobei der Verlauf dieses Dämpfungssignals in Fig. 9 gezeigt ist.

Bei höheren Geschwindigkeiten als oder gleich der Geschwindigkeit 5 km/h werden das Rückführungssignal i R und das Dämpfungssignal i addiert, um auf diese Weise das Hilfssignal it unter der Wirkung des Fahrzeugge schwindigkeitsdiskriminators 8 herabzusetzen, wodurch eine Unruhe aufgrund einer zu leichten Handhabung wäh rend des rapiden Lenkvorgangs eliminiert wird. Während die Lenkung beispielsweise auf einem Rechts drehungslenkwinkel R ₁ gehalten wird, so wird das positive Hilfssignal it, das auf der Grundlage des Ausgangssignals vom Drehmomentsensor 31 gewonnen wird, zum negativen Rückführungssignal i R ₁ hinzuaddiert, das auf der Grundlage des Ausgangssignals vom Lenkwinkel sensor 41 gewonnen wird, um auf diese Weise den Elektro motor 1 in Übereinstimmung mit dem Additionssignal zu steuern. In Fig. 3 ist das Hilfssignal it durch eine durchgezogene Linie angezeigt, während das Additions signal durch die gestrichelte Linie angezeigt ist. Wird folglich das Lenkrad beim Rechtsdrehungslenkwinkel R ₁ losgelassen, so nimmt infolgedessen das Drehmoment T beträchtlich ab, so daß das Additionssignal augenblick lich den negativen Wert (Linksdrehungsrichtung) der gestrichelten Linie in Fig. 3 folgend annimmt. Infolge dessen wird ein Moment in Linksdrehrichtung auf den Elektromotor 1 erzeugt, so daß Reibungskräfte am Reduk tionsmechanismus und das Trägheitsmoment des Motors 1 überwunden und beseitigt werden, um (bei Fahrt mit 5 km/h oder mehr) die Geradeausrichtung der Lenkein richtung 101 weich und ohne abrupte Änderungen wieder herzustellen, woraus eine gute Wiederherstellung und Rückführung des Lenkrades 102 resultiert. Die Amplitude des Rückführungssignals i R nimmt auf 0 ab, sowie der Lenkwinkel R abnimmt, so daß, wenn der Lenkwinkel R in die neutrale Stellung zurückkehrt, das Moment des Elektromotors 1 verschwindet.

Wird das Lenkrad 102 nach einer rapiden Drehung (Drehung mit hohem g-Wert) in die neutrale Stellung zurückgedreht, so kam das Lenkrad 102 manchmal in folge des Trägheitsmoments vom Elektromotor 1 über die neutrale Stellung hinausgehen. Jedoch verhindert das Dämpfungssignal i, das von der Lenkwinkelphasen kompensationssteuereinheit 6 ausgegeben wird, eine exzessive Rückführung des Lenkrades 102, weil das Dämpfungssignal i so wirkt, daß es ein Ausgangsmoment erzeugt, das der Drehrichtung des Lenkrades 102 ent gegengesetzt ist, wodurch die Funktion nach dem Los lassen des Lenkrades 102 beispielsweise während der Hochgeschwindigkeitsfahrt verbessert ist.

Im folgenden wird der Lenkvorgang während des An haltens vom Fahrzeug, d.h. ein Stopplenkvorgang er läutert. Da in diesem Fall der Untergrund- oder Straßen widerstand hoch ist, wird das Drehmoment während des Lenkvorgangs sehr hoch, so daß das Ausgangsspannungs signal vom Drehmomentsensor 31 ebenfalls entsprechend groß wird. Dieses Anwachsen des Drehmoments T wird von dem Phasenkompensationsabschnitt 51 der Phasenkompen sationssteuereinheit 5 erfaßt, so daß ein Ausgangssi gnal, das einem derartigen Ansteigen des Drehmoments T entspricht, zum Ausgangssignal vom Drehmomentsensor 31 hinzuaddiert wird. Auch wenn also in einem Zustand, bei dem das Drehmoment T gering ist und das entsprechende Hilfssignal it noch nicht erzeugt wird, ein solches Anwachsen des Drehmoments T groß ist, so wird das Hilfs signal it augenblicklich ausgegeben, so daß der Elektro motor 1 ohne irgendeine Ansprechverzögerung auf den Stopplenkvorgang wirkt, wobei darüber hinaus verhindert wird, daß selbsterregte Vibrationen entstehen. Während des Stopplenkvorgangs bei Fahrzeuggeschwindigkeiten gleich oder geringer als 5 km/h werden die Ausgangssi gnale vom Rückführungssignal i R von der Rückführungs steuereinheit 4 und vom Dämpfungssignal i von der Lenkwinkelphasenkompensationssteuereinheit 6 durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsdiskriminator 8 eingeschränkt, der die Ausgabe der Summe dieser Signale auf Werte ober halb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereichs be schränkt. Infolgedessen tritt keine Energievergeudung auf, so daß eine weiche Lenkung realisierbar ist.

Bei Lieferung des Ausgangssignals vom Phasenkompen sationsabschnitt 51 wird das Ergänzungshilfssignal ia mit der in Fig. 8 gezeigten Charakteristik augenblicklich vom Phasenkompensationswertbestimmungsfunktionsab schnitt 52 ausgegeben und zwar jeweils entsprechend der Richtung der Änderung des Drehmoments T. Das Ergänzungs hilfssignal ia nimmt entsprechend proportional innerhalb des vorgegebenen Wertbereichs der Änderung des Drehmo ments T ab oder zu und nimmt oberhalb dieses vorgegebenen Wertebereichs einen konstanten Wert an. So wird infolge dessen während aufeinanderfolgender Lenkbetätigungen mit Links- und Rechtsdrehungen das Ergänzungshilfssignal ia augenblicklich ausgegeben, um Trägheitsmomente am Start und Stopp des Elektromotors 1 zu absorbieren.

Im folgenden wird der Fall einer niedrigen Lenkge schwindigkeit während einem Zustand, in dem das Lenkrad gehalten wird, bei dem ein Fahrzeug eine große Kurve durchfährt, und während des Lenkradkorrekturzustands be schrieben, nachdem das Lenkrad gedreht worden ist. In diesem Fall liegen Ausgangssignale vom Lenkwinkelphasen kompensationsabschnitt 61 und Drehmomentsensor 31 vor, so daß der Lenkgeschwindigkeitkorrekturfunktionsab schnitt 71 und der Drehmomentkorrekturfunktionsab schnitt 72 Ausgangsmomentwerte erzeugen. Ein Momentwert mit einem geringeren Absolutwert wird als das Hilfskor rektursignal it′ vom Vergleichsfunktionsabschnitt 73 ausgegeben. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder geringer als 60 km/h, so ist in diesem Fall der Fahr zeuggeschwindigkeitskorrekturfaktor 1, so daß der Multiplikationsvorgangsabschnitt 75 das Hilfskorrektur signal it′ ausgibt, das als Steuer- oder Befehlssignal verwendet wird, um die Lenkkraft zum Halten oder Korri gieren des Lenkrades zu unterstützen. Übersteigt alter nativ die Fahrzeuggeschwindigkeit 60 km/h und nimmt weiterhin zu, so wird ein Fahrzeuggeschwindigkeitskor rekturfaktor entsprechend klein, so daß das Hilfskorrek tursignal it′ zum Multiplikationsvorgangsabschnitt 75 allmählich abnimmt. Infolgedessen wird die Lenkkraft während der Hochgeschwindigkeitsfahrt nicht exzessiv, wodurch die Stabilität des Lenkvorgangs erhalten bleibt.

Ist das Drehmoment T gleich oder kleiner als der vor bestimmte Wart während der Fahrt unter der Lenkradhalte- oder Korrekturbedingung, so wird das Hilfskorrektursi gnal it′ nicht ausgegeben, jedoch wird das Signal aus gegeben, wobei sein Wert allmählich erhöht wird, nachdem das Drehmoment T den vorbestimmten Wert überschritten hat. Infolgedessen kann die Lenkhilfe weich ohne ir gendeine abrupte Änderung bzw. Schockwirkung ausgeführt werden.

Wenn die Lenkgeschwindigkeit den Lenkradkorrektur bereich übersteigt und weiterhin ansteigt, nimmt der Absolutwert des Hilfskorrektursignals it′ allmählich ab. Infolgedessen wird bei gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit und Drehmomentbedingung der Hilfsmomentwert oder Hilfs drehkraftwert für eine geringere Lenkgeschwindigkeit ₀ als eine höhere Lenkgeschwindigkeit ₁ geringer, wie in Fig. 14 dargestellt ist. Infolgedessen tritt keine zu leichte Betätigung auf, und auch wiederholte Len kungen während der Geradeausfahrt vermitteln dem Fahrer ein geeignetes Gefühl für die Lenkung.

Die Ausgangscharakteristik des Drehmomentkorrektur funktionsabschnitts 72 wird so angewandt, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 10b angezeigt, wobei der Ausgangsmomentwert, d.h. der Ausgangsdrehkraftwert augenblicklich einen vorbestimmten Wert annimmt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Lenkgeschwindigkeit gering ist oder in einem kleinen Korrekturbereich, das zusätzliche oder Ergänzungshilfs signal ia ausgegeben und das Lenkrad 102 mit einer ge eigneten Hilfskraft beaufschlagt.

Wird die Lenkgeschwindigkeit höher als der vorbe stimmte Bereich, so nimmt der Absolutwert des Ergänzungs hilfssignals ia allmählich ab, so daß kein zu leichtes, jedoch ein bequemes Lenkgefühl für das Lenkrad 102 vor liegt, während das Fahrzeug mit wiederholten kleinen Korrekturen des Lenkwinkels geradeaus gesteuert wird.

Die vorliegende Erfindung wurde an einem Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert, es ist jedoch anzumer ken, daß die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbei spiel beschränkt ist, sondern zahlreiche Abänderungen und Modifikationen denkbar sind, ohne von der Erfindungs idee abzuweichen oder den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Motorsteuergerät für eine elektrische Servolenk einrichtung, aufweisend einen Drehmomentsensor zum Erfassen eines Drehmoments der Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs, eine Steuersignalerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Steuersignals in Übereinstimmung mit einem vom Drehmomentsensor erfaßten Drehmoment und eine Motorsteuereinheit zum Antreiben und Steuern eines Motors der elektrischen Servolenkeinrichtung in Übereinstimmung mit diesem Steuersignal, welches Motorsteuergerät dadurch gekennzeichnet ist, daß es aufweist:
eine Lenkgeschwindigkeitserfassungseinrichtung (41) zum Erfassen der Lenkgeschwindigkeit der Lenkeinrich tung (101),
eine Lenkgeschwindigkeitsbereichserfassungseinrich tung (6), die auf ein Ausgangssignal der Lenkgeschwin digkeitserfassungseinrichtung anspricht, um ein Lenk geschwindigkeitssignal zu erzeugen, wenn die Lenkge schwindigkeit kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und
eine Lenkkorrektursteuereinheit (7) zur Erzeugung eines Hilfskorrektursignals (it′), das so ausgelegt ist, daß sein Absolutwert einen vorbestimmten Wert anspre chend auf das Lenkgeschwindigkeitssignal von der Lenk geschwindigkeitsbereichserfassungseinrichtung und auf das Steuersignal vom Drehmomentsensor (31) annimmt und daß sein Absolutwert auf geringere Werte als diesen vor bestimmten Wert abnimmt, wenn von der Lenkgeschwindig keitsbereichserfassungseinrichtung kein Ausgangssignal geliefert wird,
wobei das Steuersignal in Übereinstimmung mit dem Hilfskorrektursignal, das der Motorsteuereinheit (2) zugeführt wird, geregelt wird.

2. Motorsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal herabgesetzt wird sowie die Fahr zeuggeschwindigkeit zunimmt.

3. Motorsteuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkkorrektursteuereinheit (7) ferner eine Korrekturfaktorerzeugungseinrichtung (71, 74) aufweist, die ein Korrekturfaktorsignal, das sich mit der Fahrzeug geschwindigkeit ändert, erzeugt, wobei das Steuersignal in Übereinstimmung mit dem Korrekturfaktorsignal ge steuert wird.

4. Motorsteuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkkorrektursteuereinheit (7) ferner eine Multi plikationseinrichtung (75) aufweist, die das Korrektur faktorsignal zur Steuerung des Befehlssignals mit diesem multipliziert.