DE4027217C2 - Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Kupplung für eine motorisch angetriebene Servolenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern einer Kupplung für eine motorisch angetriebene Servolenkeinrichtung, die einen motorischen Antrieb zur Unterstützung der Lenkkraft, einen von dem Antrieb getriebenen Lenkmechanismus zur Durchführung des Lenkvorganges, eine Kupplung zum Kuppeln bzw. Entkuppeln der von dem Antrieb an den Lenkmechanismus übertragenen Kraft und einen Lenkmoment-Sensor zum Ermitteln des Lenkmoments und der Lenkrichtung zum Betreiben des Lenkmechanismus unter Verwendung eines Lenkrades umfaßt. Um eine Fehlsteuerung zu vermeiden, wird die Kupplung im Falle einer Störung entkuppelt. Eine Einrichtung zur Steuerung der Kupplung umfaßt eine eine Kupplungsspule einer elektromagnetischen Kupplung aufweisende elektrische Schaltung, um entsprechend dem Vorhandensein bzw. Fehlen der Strom- bzw. Energiezufuhr an die Kupplungsspule die Kupplungs-Verbindung/-Nichtverbindung herzustellen.

Bei einer gemäß DE 37 23 205 A1 bekannten Servolenkvorrichtung erfolgt die Störerkennung in Abhängigkeit von dem Vorhandensein des Drehmoments eines Elektromotors in dem Antriebsstrang zwischen dem Elektromotor und einem Lenkgetriebe. Dieses Drehmoment sowie ein an einem Lenkrad ausgeübtes Drehmoment werden gemessen, und mittels einer elektrischen Schaltung wird eine elektromagnetische Kupplung geöffnet, wenn die beiden Drehmomente unterschiedliche Richtungen aufweisen. Eine relativ aufwendige Meßanordnung mit zwei Drehmoment-Meßeinrichtung ist erforderlich. Insbesondere ist es nicht möglich, im normalen Servolenkbetrieb ein Motormoment in entgegengesetzter Richtung zu einem Lenkmoment zu erzeugen, wie dies häufig wünschenswert ist, um eine gewünschte Lenkkraft während des Fahrzustandes beizubehalten. Eine aus DE 37 23 205 A1 bekannte Steuereinrichtungs-Sicherheitsschaltung schaltet die Kupplungsspule stromlos, wenn das Lenkrad-Drehmoment und das Motor-Drehmoment unterschiedliche Richtungen aufweisen. Stromfehler in bezug auf die Schaltung der Kupplungsspule und in oder an der Kupplungsspule können nicht erfaßt werden, wodurch beim Betrieb der Servolenkvorrichtung Gefahrensituationen entstehen.

Aus DE 39 09 472 C2 ist ein Verfahren mit einer Vorrichtung zum Prüfen des Betriebs eines Drehmomentsensors in einer elektrischen Servolenkanordnung bekannt. Danach wird ein Drehmomentsensor-Störzustand erkannt, wenn das Drehmomentsignal Null ist und in einer einzigen Lenkrichtung die Rate der Änderung des Lenkwinkels mehr als einen vorbestimmten Wert beträgt und der Lenkwinkel zunimmt. Diese Maßnahmen betreffen die Überwachung des regulären Betriebs des Drehmomentsensors; einen Not- oder Ausfallbetrieb bei einer Störung des Motorantriebs oder der Kupplung der Servolenkanordnung erlauben sie nicht.

Im übrigen sind Servolenkvorrichtungen zur Unterstützung der Lenkkraft eines Lenkrades mittels eines Antriebs allgemein derart bekannt, wie sie anhand der Fig. 5 bis 7 näher beschrieben werden.

Fig. 5 zeigt eine Ansicht einer Anordnung einer herkömmlichen, motorisch angetriebenen Servolenkvorrichtung, und Fig. 6 zeigt ein Schaltbild derselben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Signal-Steuergerät; 2 einen Zündschalter; 3 einen Motor; 4 einen von dem Motor getriebenen Generator; 4a einen L-Anschluß/ eine L-Klemme des Generators 4; 5 eine Batterie; 6 einen Moment-Sensor zum Ermitteln eines durch ein Lenkrad 33 erzielten Lenkmoments und der Lenkrichtung des Rades; 7 einen Lenkwinkel-Sensor zum Ermitteln des Lenkwinkels und der Winkelgeschwindigkeit eines Lenkmechanismus 34 zum Einschlagen/ Schwenken von Rädern; 8 einen Antrieb zur Unterstützung der Lenkkraft; und 9 eine elektromagnetische Kupplung. Die elektromagnetische Kupplung 9 erlaubt oder unterbricht den Stromfluß bezüg­ lich einer Kupplungsspule, um den Kupplungsbetrieb durch­ zuführen, wodurch das Moment des Antriebs 8 mit dem Lenk­ mechanismus 34 verbunden oder von diesem getrennt wird. Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Kraft- oder Energie­ steuereinrichtung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 bezeichnet Bezugszeichen 10 eine Warn- oder Meldelampe (Servolenkwarnlampe); 11 einen Signalprozessor; 12 eine Fahrzeuggeschwindigkeits­ impuls-Eingabeeinheit; 13 einen L-Anschluß-Spannungsde­ tektor zum Ermitteln der Spannung am L-Anschluß 4a des Generators 4; 14 eine Momentspannung-Eingabeeinheit; 15 eine Lenkwinkel-/Winkelgeschwindigkeit-Eingabeeinheit; 16 einen A/D-Konverter; 17 einen Kupplungstreiber zum Treiben der elektromagnetischen Kupplung 9; 18 einen Lam­ pentreiber zum Treiben der Servolenk-Warnlampe 10; 19 eine Energie- oder Stromquelle; 20 einen berührungsfrei­ en Antriebsdetektor; 21 eine PWM(Pulsbreitenmodulation)- Ausgangseinheit; 22 einen Richtungsschalter; 31 einen An­ triebstreiber; 32 einen Stromsensor.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 sei darauf hingewie­ sen, daß Antrieb 8 und elektromagnetische Kupplung 9 mit der vorliegenden Erfindung in Verbindung stehen. Der Antrieb 8 wird durch den Antriebstreiber 31 unter Steue­ rung eines PWM-Wert-Signals und eines Richtungssignals getrieben, die von der PWM-Ausgangseinheit 21 bzw. den Richtungsschalter 22 zur Verfügung gestellt werden, die ihrerseits von dem Signalprozessor 11 eine Bezeichnung bzw. einen Befehl erhalten. Die elektromagnetische Kupp­ lung 9 wird von dem Kupplungstreiber 17 getrieben, der von dem Signalprozessor 11 bezeichnet wird.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Kupplungstreibers 17. In dieser Fig. 7 bezeichnen die Be­ zugssymbole T1 und T2 die Ausgangs- bzw. Eingangsklemmen (-anschlüsse) des Signalprozessors 11; Q1 bis Q4 Transi­ storen; CP einen Komparator; 9a eine Kupplungsspule; und E die Erde.

Bei dieser Anordnung werden, wenn ein Signal des Pegels "L" von dem Anschluß T1 ausgegeben wird, die Transisto­ ren Q1, Q2 und Q3 eingeschaltet, so daß ein Strom durch die Kupplungsspule 9a fließt. Wenn ein Signal des Pegels "H" an dem Anschluß T1 ausgegeben wird, werden die Tran­ sistoren Q1, Q2 und Q3 ausgeschaltet, um den Strom der Kupplungsspule 9a abzuschalten. Das Emitter-Potential des Transistors Q3 beträgt normalerweise 0,24 V. In diesem Fall befindet sich das von dem Komparator CP an den Anschluß T2 ausgegebene Signal auf einem Pegel "L", um normalen Betrieb anzuzeigen.

Wenn jedoch aus einem bestimmten Grund ein Überstrom an den Transistor Q3 fließt, wird die Spannung V_CE des Tran­ sistors Q3 erhöht, und die Eingangsspannung des invertie­ renden Anschlusses des Komparators CP wird auf einen Wert < 0,24 V verringert. Daher gibt der Komparator CP ein Signal des Pegels "H" ab, um den Signalprozessor 11 von der Abnormalität auf der Seite des Kupplungstreibers 17 zu informieren. Außerdem wird in ähnlicher Weise, wenn die Kupplungsspule 9a getrennt oder eine Grundlei­ tung (eine Leitung an der Kollektorseite des Transistors Q3) und die Erde kurzgeschlossen sind, die Eingangsspan­ nung an den invertierenden Anschluß des Komparators CP verringert. Deshalb gibt der Komparator CP ein Signal des Pegels "H" ab, um den Signalprozessor 11 von der Abnormalität zu informieren.

Wenn jedoch die mechanische Rotation des Antriebs zur Unterstützung der Lenkkraft aufgrund beispielsweise des Ausfalls eines Feldmagneten außer Betrieb gesetzt wird, so wird die Lenkung eines Kraftfahrzeuges unterbrochen und setzt den Fahrer ernsthafter Gefahr aus.

Außerdem kann bei dem oben beschriebenen Kupplungstreiber selbst dann, wenn ein durch einen vereinzelten (seltenen) Kurzschluß der Kupplungsspule 9a hervorgerufener Überstrom ermittelt wird, eine Gegenmaßnahme, beispielsweise durch Trennen/Entkuppeln der elektromagnetischen Kupplung 9, nicht durchgeführt werden. Deshalb ist, da die elektromagnetische Kupplung 9 im Notfall nicht getrennt werden kann, der Fahrer einer ernsten Gefahr ausgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Steuerung einer Kupplung einer motorisch angetriebenen Servolenkvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß zur Durchführung eines Ausfallbetriebs die Ermittlung einer Störung des Kupplungsbetriebes besonders einfach und zuverlässig ohne Einschränkung für den normalen störungsfreien Kupplungsbetrieb ist, und es soll zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die eine elektrische Störung sowohl in der Schaltung der Steuereinrichtung als auch in oder an der Spule einer elektromagnetischen Kupplung ermittelt, um die Kupplungsspule im Fall einer Unregelmäßigkeit bzw. Störung stromlos zu schalten.

Hinsichtlich des Steuerungsverfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Ermittelung eines Unterbrechungs- oder Sperrzustandes der mechanischen Rotation des Antriebs und zur Durchführung eines Ausfallbetriebs die Kupplung entkuppelt wird, wenn in beiden Lenkrichtungen die durch einen Lenkwinkel- Sensor des Lenkmechanismus ermittelte Lenkwinkeländerung einen vorbestimmten Winkel nicht überschreitet und das vom Lenkmoment-Sensor ermittelte Lenkmoment nicht geringer als ein vorbestimmtes Moment ist. Hinsichtlich der Steuereinrichtung wird die Aufgabe in Kombination mit den Merkmalen der eingangs genannten Steuerungseinrichtung dadurch gelöst, daß die Schaltung zur Ermittlung einer elektrischen Störung in der Schaltung und/oder an der Kupplungsspule sowie im Störfall zur Trennung der Kupplung einen ersten Transistor, der zwischen den einen Anschluß der Kupplungsspule und eine Energiequelle geschaltet ist, und einen zweiten Transistor umfaßt, der zwischen den anderen Anschluß der Kupplungsspule und Erde geschaltet ist, wobei in Serie mit dem ersten oder zweiten Transistor ein Stromsensor zur Feststellung des Betriebs der Schaltung im Normal- bzw. Störzustand geschaltet ist.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nach Aktivierung der Servolenkung ein Versagen oder Ausfall des Antriebs festgestellt, wenn, in beiden Lenkrichtungen, die Lenkwinkeländerung einen vorbestimmten Winkel oder weniger beträgt und das Lenkmoment ein vorbestimmtes Moment oder mehr ist, wodurch die Kupplung getrennt bzw. ausgekuppelt wird.

Entsprechend dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Unregelmäßigkeit einer Kupplungsspule und eines Kupplungstreibers durch eine Kombination von EIN(ON)- und AUS(OFF)-Zuständen des ersten und des zweiten Transistors ermittelt werden.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen oder -möglichkei­ ten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeipiele hervor. Es zeigt

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Verfah­ rens zur Steuerung einer Kupplung für eine motorisch angetriebene Servolenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild einer Einrichtung zur Steue­ rung einer Kupplung für eine motorisch ange­ triebene Servolenkvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 3 ein Ablauf- oder Flußdiagramm zur Erläute­ rung des Betriebs des in Fig. 2 gezeigten Schaltkreises;

Fig. 4 ein Schaltbild einer praktischen Anordnung des in Fig. 2 gezeigten Schaltkreises;

Fig. 5 eine Ansicht einer herkömmlichen, motorisch getriebenen Servolenkvorrichtung;

Fig. 6 ein Blockdiagramm der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung und

Fig. 7 ein Schaltbild eines herkömmlichen elektro­ magnetischen Kupplungstreibers.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrie­ ben. In Fig. 1 werden durch einen Signalprozessor 11 (Schritt 41) Programme initialisiert. Der nächste Schritt 41a bedeutet ein Label oder eines Marke bzw. Ken­ nung. Ein Zeitüberwachungsimpuls wird ausgegeben, um ein Abstoppen des Systens zu verhindern (Schritt 42) und es wird geprüft (Schritt 43), ob ein Fehler-Kennzeichen (Fail Flag) "1" ist. Wenn dieses nicht "1" ist, liegt kein Versagen oder Fehler des Systems vor, und der Ab­ lauf geht zu Schritt 44 weiter. Wenn das Fehler-Kennzei­ chen "1" ist, liegt ein Versagen bzw. Fehler im System vor, und der Ablauf schreitet zu Schritt 58a fort. Da­ nach werden die Schritte 41a, 42, 43, 58a und 60 wieder­ holt ausgeführt.

Es wird ein Kupplungsverbindungsbefehl ausgegeben (Schritt 44), und das Lenkmoment und der Lenkwinkel werden ermittelt (Schritte 45 und 46). Die Größe des Lenkmoments und die Richtung des Moments werden in einem Speicher M1 gespeichert, und der momentane Lenkwinkel R₀ wird in einem Speicher M2 gespeichert (Schritt 47).

Danach wird geprüft (Schritt 48), ob ein Rechts-Kennzei­ chen (Right Flag) "1" ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in Schritt 49 geprüft, ob ein Links-Kennzeichen "1" ist. Ist dies nicht der Fall, so schreitet der Ablauf zu Schritt 50 weiter, um entsprechend Speicher M1 zu prü­ fen, ob ein rechtes (rechtsdrehendes) Lenkmoment einen vorbestimmten Moment oder mehr entspricht. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt 51 nach Maßgabe des Spei­ chers M1 geprüft, ob ein linkes (linksdrehendes) Lenkmo­ ment die vorbestimmte Momentgröße oder mehr hat. Ist dies nicht der Fall, wird eine übliche, also normale Steuerung ausgeführt, um zu Schritt 41a zurückzukehren (Schritt 52). Wenn das rechtsdrehende Lenkmoment das vorbestimmte Moment oder mehr ist, wird das Rechts-Kenn­ zeichen auf "1" gesetzt, der Inhalt des Speichers M2, d. h. der gegenwärtige Lenkwinkelwert R₀ in einem Spei­ cher M3 gespeichert und der Fluß zur normalen Steuerung weitergeführt (Schritte 53 und 52). Wenn das rechtsdre­ hende Lenkmoment das vorbestimmte Moment oder weniger und das linksdrehende Moment das vorbestimmte Moment oder mehr ist, so wird das Links-Kennzeichen auf "1" gesetzt, der Inhalt des Speichers M2, d. h. der gegenwär­ tige Lenkwinkel R₀ in dem Speicher M4 gespeichert und der Fluß zur normalen Steuerung weitergeführt (Schritte 54 und 52).

Wenn das Rechts-Kennzeichnen "1" ist, schreitet der Fluß zu Schritt 55 weiter, um entsprechend dem Speicher M1 zu prüfen, ob das rechtsdrehende Lenkmoment dem vorbestimm­ ten Moment oder mehr entspricht. Wenn dies zutrifft, wird der Inhalt des Speichers M2, d. h. der gegenwärtige Lenkwinkelwert R₀, in dem Speicher M3 gespeichert. Wenn das rechtsdrehende Lenkmoment dem vorbestimmten Moment oder weniger entspricht, schreitet der Fluß sofort zu Schritt 57 weiter. In Schritt 57 wird geprüft, ob der absolute Wert der Differenz zwischen dem Inhalt (M3) des Speichers M3 und dem Inhalt (M2) des Speichers M2, d. h. | (M3)-(M2) | ein vorbestimmter Wert (vorbestimmter Winkel) oder weniger ist. Wenn | (M3)-(M2) | der vorbestimmte Wert oder mehr ist, werden der Inhalt des Speichers M2 und das Rechts-Kennzeichen als "0" gesetzt, und der Ablauf schreitet zur normalen Steuerung weiter (Schritte 59 und 52). Wenn | (M3)-(M2) | der vorbe­ stimmte Wert (vorbestimmter Winkel) oder weniger ist, wird geprüft, ob das linksdrehende Lenkmoment dem vorbe­ stimmten Moment oder mehr entspricht. Ist dies der Fall, wird "Fehler" (Ausfall, Funktionsfähigkeitseinschrän­ kung, Versagen), wie in einem Label (Marke, Anzeige, Kennung) (Schritt 58a) gezeigt, bestimmt, das Trennen der Kupplung sowie das Abschalten des Antriebsausganges befohlen und das Fehler-Kennzeichen auf "1" gesetzt (Schritt 60). Danach kehrt der Ablauf auf "Main" (Haupt­ verlauf), wie durch das Label (Schritt 41a) gezeigt, zurück. Wenn das linksdrehende Lenkmoment dem vorbestimm­ ten Moment oder weniger in Schritt 58 entspricht, wird die normale Steuerung durchgeführt (Schritt 52), und der Ablauf kehrt auf "Main" in Schritt 41a, durch das Label angedeutet, zurück.

Wenn das Rechts-Kennzeichen "0" und das Links-Kennzei­ chen "1" ist, schreitet der Ablauf zu Schritt 61 weiter.

Betrieb bzw. Verlauf von Schritt 61 bis 65 sind jedoch die gleichen wie von Schritt 55 bis 59, und es kann daher auf eine detaillierte Beschreibung derselben ver­ zichtet werden.

Betrieb/Operation werden im folgenden unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 gezeigte Flußbild im Detail beschrie­ ben. Eine in normalem Zustand durchzuführende Operation wird als erstes beschrieben. In diesem Falle wird, außer bei Erfüllung der Bedingung "Lenkwinkeländerung < vor­ bestimmter Winkel", die Operation normal durchgeführt, und es wird ein Lenkmoment in rechter und linker Rich­ tung erzeugt. Deshalb wird die normale Steuerung in Schritt 52 von Schritt 47 über Schritte 48, 49 und 50 oder 51 durchgeführt, und der Ablauf kehrt in Schritt 41a zu "Main" zurück. Danach wird diese Operation wieder­ holt ausgeführt.

Ein in unnormalem bzw. gestörtem Zustand durchzuführende Operation wird im folgenden beschrieben, wobei zwei Fäl­ le als Beispiel genommen werden.

Im ersten Fall sei angenommen, daß das Lenkrad nach rechts und dann nach links gedreht wird, wenn eine An­ triebssperrung aufgrund der Entfernung des Feldmagneten des Antriebs 8 erfolgt. Im zweiten Fall sei im Gegensatz zu dem ersten Fall angenommen, daß das Lenkrad nach links und dann nach rechts gedreht wird, wenn die Blockierung des Motors eintritt.

Der erste Fall wird als erstes beschrieben. Wenn das Lenkrad nach rechts gedreht wird, überschreitet das rechtsdrehende Lenkmoment einen vorbestimmten Moment­ wert, aber es wird im Lenkwinkel fast keine Änderung her­ vorgerufen, da der Antrieb nicht rotiert. Deshalb schrei­ tet, da sowohl die Rechts- als auch Links-Kennzeichen im Anfangszustand "0" sind, der Ablauf über Schritte 48 und 49 zu Schritt 50 fort. In Schritt 50 wird, da Rechts- Lenkmoment < vorbestimmtes Moment ist, das Rechts-Kenn­ zeichen auf "1" gesetzt, und der erste gegenwärtige Lenk­ winkel R₀ wird im Speicher M3 gespeichert (Schritt 53). Darauf wird normale Steuerung durchgeführt, und der Fluß kehrt zu Schritt 41a zurück (Schritt 52). Beim zweiten Mal schreitet der Ablauf in ähnlicher Weise zu Schritt 48 fort, aber er geht dann zu Schritt 55 weiter, da das Rechts-Kennzeichen = "1" ist. In Schritt 55 wird, da die Bedingung "Rechts-Lenkmoment < vorbestimmtes Moment" besteht, der zweite momentane Lenkwinkel R₀ in dem Speicher M3 gespeichert. Deshalb sind der Inhalt (M3) des Speichers M3 gleich dem zweiten gegenwärtigen Lenkwinkel R₀ sowie | (M3)-(M2) | ein vorbestimmter Winkel oder weniger, und der Fluß schreitet von Schritt 57 zu 58 weiter. In Schritt 58 wird die Größe des linksdrehenden Lenkmoments geprüft. Da die Bedingung "linksdrehendes Lenkmoment < vorbestimmtes Moment" nicht erfüllt ist, kehrt der Fluß über die normale Steuerung (Schritte 52 und 41a) zu "Main" zurück. Es sei angenommen, daß die Bedingung linksdrehendes Lenkmoment < vorbestimmtes Moment in der dritten Operation des Flußdiagramms erfüllt ist. Das heißt, es sei angenommen, daß ein Fahrer das Lenkrad nach rechts und dann nach links zur Zeit der dritten Flußdiagramm-Operation dreht. In diesem Fall wird, obwohl der Ablauf in ähnlicher Weise zu Schritt 58 fortschreitet, ein Fehl-Zustand gesetzt, da die Bedingung linkes Lenkmoment < vorbestimm­ tes Lenkmoment erfüllt ist (Schritt 58a). Deshalb schrei­ tet der Fluß zum Fehler-Betrieb (Verfahren) in Schritt 60 weiter. Beim Fehler-Betrieb kann die Lenkradbedienung manuell durchgeführt werden, da die Kupplung getrennt ist. Außerdem wird, wie von Schritt 43 erkennbar, die Operation der Schritte 42, 43 und 60 wiederholt im Fehl-Zustand ausgeführt. Deshalb führt das Steuergerät 1 den Fehler-Betrieb wie in einem manuellen Zustand aus.

Der zweite Fall, bei dem eine Antriebssperre oder -bloc­ kierung eintritt, wenn ein Lenkrad nach links und dann nach rechts gedreht wird, wird im folgenden beschrieben. Wenn das Lenkrad nach links gedreht wird, überschreitet das linksdrehende Lenkmoment ein vorbestimmtes Moment. Das rechtsdrehende Lenkmoment ist jedoch das vorbestimm­ te oder weniger, und es wird fast keine Änderung im Lenk­ winkel verursacht. Deshalb schreitet, da die Rechts- und Links-Kennzeichen anfänglich "0" sind, der Fluß über Schritte 48, 49 und 50 zu Schritt 51 weiter. Bei Schritt 51 wird, da die Bedingung linksdrehendes Lenkmoment < vorbestimmtes Lenkmoment besteht, das Links-Kennzeichen auf "1" gesetzt, und der erste augenblickliche Lenkwin­ kel R₀ wird im Speicher M4 gespeichert (Schritt 54). Dann wird die normale Steuerung durchgeführt, und der Ablauf kehrt zu Schritt 41a zurück (Schritt 52). Zum zweiten Mal schreitet der Fluß in ähnlicher Weise zu Schritt 49 weiter, aber er schreitet dann zu Schritt 61 fort, da "Links-Kennzeichen = 1" erfüllt ist. In Schritt 61 wird, da "Links-Lenkmoment < vorbestimmtes Lenkmo­ ment" erfüllt ist, der zweite augenblickliche Lenkwinkel R₀ in dem Speicher M4 gespeichert. Deshalb ist der Inhalt (M4) in dem Speicher 4 gleich dem augenblick­ lichen Lenkwinkel R₀ sowie | (M4)-(M2) | ein vorbe­ stimmter Winkel oder weniger, und der Fluß schreitet von Schritt 63 zu 64 fort. In Schritt 64 wird die Größe des Rechts-Lenkmoments geprüft. Da die Bedingung rechts­ drehendes Lenkmoment < vorbestimmtes Moment nicht er­ füllt ist, kehrt der Fluß zu "Main" über die normale Steuerung zurück (Schritte 52 und 41a). Es sei angenom­ men, daß die Bedingung rechtsdrehendes Lenkmoment < vor­ bestimmtes Lenkmoment bei der dritten Operation des Fluß­ diagramms erfüllt ist. D. h., daß angenommen wird, daß ein Fahrer zur Zeit der dritten Flußdiagramm-Operation das Lenkrad nach links und dann nach rechts dreht. In diesem Fall wird, obwohl der Fluß in ähnlicher Weise nach Schritt 64 fortschreitet, ein Fehl-Zustand gesetzt, da die Bedingung rechtsdrehendes Lenkmoment < vorbestimm­ tes Moment erfüllt ist (Schritt 58a). Daher schreitet der Fluß zum Fehler-Betrieb in Schritt 60 fort. Bei dem Fehler-Betrieb kann eine Lenkradbedienung durchgeführt werden, da die Kupplung gelöst ist. Außerdem wird, wie aus Schritt 43 erkennbar, die Operation der Schritte 42, 43 und 60 im Fehl-Zustand wiederholt ausgeführt. Daher führt das Steuergerät 1 den Fehler-Betrieb wie in einem manuellen Zustand aus.

Fig. 2 ist ein Schaltbild, das die zweite Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung zeigt.

Mit Bezug auf Fig. 2 stellen die Bezugssymbole T10 bis T12 Anschlüsse eines Signalprozessors 11 dar. Es bezeich­ net Bezugszeichen 70a einen ersten Transistor, 70b einen zweiten Transistor und 9a eine Kupplungsspule. Weiter bezeichnen die Bezugssymbole CN1 und CN2 Verbinder, An­ schlußpunkte oder Übergangsstellen, R1 einen Widerstand als Stromsensor, E die Erde und B eine Stromversorgungs­ leitung (Netz).

Der Betrieb des in Fig. 2 gezeigten Schaltkreises wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das in Fig. 3 gezeigte Flußdiagramm beschrieben. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 stellen Schritte 81 bis 84 eine nach anfänglicher Diagno­ se auszuführende Operation, 85 bis 87 eine im Normalzu­ stand auszuführende Operation und 88 bis 90 eine in einem unnormalen bzw. gestörten Zustand auszuführende Operation dar. Zunächst wird der Transistor 70a ein- und der Transistor 70b ausgeschaltet, um zu prüfen, ob ein durch den Widerstand R1 fließender Strom IR 0 ist (Schritte 81 und 82). Wenn IR=0 ist, schreitet der Fluß zu Schritt 83 fort, und der Transistor 70a wird aus- sowie der Transistor 70b eingeschaltet, um zu prü­ fen, ob der durch den Widerstand fließende Strom IR 0 ist (Schritt 84). Wenn IR=0 ist, schreitet der Fluß zu Schritt 85 fort, und es werden beide Transistoren 70a und 70b eingeschaltet, um zu prüfen, ob die Bedingung I1 < IR < I2 erfüllt ist (Schritt 86). Ist dies der Fall, wird Normalzustand festgestellt, und die normale Steue­ rung wird durchgeführt (Schritt 87). Wenn die Normal­ steuerung beendet ist, kehrt der Fluß zu Schritt 85 zurück. Danach werden die Schritte 85 bis 87 wiederholt.

Wenn bei Fig. 3 alle Schritte 82, 84 und 86 erfüllt sind, tritt keiner der folgenden Fehler auf. Das heißt, Fehler sind ein Kurzschluß zwischen einer Anschlußseite der Kupplungsspule 9a, d.h. eine Leitung (nachfolgend als "Kupplungs-Stromversorgungsleistung" bezeichnet) 9b auf der Verbinder-Seite CN1 und der Erde, ein Kurzschluß zwischen der anderen Anschlußseite der Kupplungsspule 9a, d. h. eine Leitung (im folgenden als "Kupplung-Erd­ leitung" bezeichnet) 9c auf der Verbinderseite CN2 und der Erde E, ein Kurzschluß zwischen der Kupplungsspule 9a und der Erde E, ein einzelner (seltener) Kurzschluß zwischen Windungen der Kupplungsspule 9a, eine Unterbre­ chung der Kupplungs-Stromversorgungsleitung 9b oder der Kupplungs-Erdleitung 9c und eine Unterbrechung der Kupp­ lungsspule 9a. Wenn zwischen der Kupplungs-Stromver­ sorgungsleitung 9b und der Erde ein Kurzschluß eintritt, wird der von dem Widerstand R1 ermittelte Strom IR dauernd null, das heißt, Schritt 86 wird nicht erfüllt. Dies geschieht gleichermaßen, wenn ein Kurzschluß zwi­ schen der Kupplungs-Erdleitung 9c und der Erde E oder zwischen der Kupplungsspule 9a und der Erde eintritt. Wenn ein einzelner Kurzschluß zwischen den Spulen der Kupplungsspule 9a erfolgt, wird, I1 < IR < I2 in Schritt 86 nicht erfüllt. Wenn eine Unterbrechung der Leitung 9b oder 9c oder der Kupplungsspule 9a eintritt, wird IR = 0 erfüllt. Daher wird I1 < IR < I2 in Schritt 86 nicht erfüllt.

Wenn in Schritt 82 oder 84 IR = 0 nicht erfüllt ist, wird eine Abnormalität bzw. Störung festgestellt. Diese Situation tritt dann auf, wenn die Leitung 9b oder 9c mit der Stromversorgungsleitung B kurzgeschlossen ist. Wenn beispielsweise die Leitung 9a mit der Stromversor­ gungsleitung B kurzgeschlossen ist, fließt selbst dann, wenn der Transistor 70a ausgeschaltet ist, ein Strom durch den Widerstand R1. Wenn Leitung 9b und Stromversor­ gungsleitung B kurzgeschlossen sind, tritt ein ähnliches Symptom auf, obwohl der Stromwert verschieden ist. Diese Abnormalitäten können nicht in Schritt 86 ermittelt wer­ den, da der Widerstand der Kupplungsspule 9a viel klei­ ner als der des Widerstandes R1 ist. Daher wird die Prüf­ operation in den Schritten 81 bis 84 nach anfänglicher Diagnose durchgeführt, um zu bestätigen, daß keine der vorstehend beschriebenen Abnormalitäten eintritt, und dann schreitet der Fluß zur normalen Prüfoperation fort.

Wenn bei der Prüfoperation nach anfänglicher Diagnose oder bei der normalen Prüfoperation eine Störung festge­ stellt wird, werden die Transistoren 70a und 70b ausge­ schaltet, um die Stromversorgung an die Kupplungsspule 9a und den Hilfsantrieb 8 zu unterbinden, wodurch die Warnlampe 10 (Fig. 5) eingeschaltet wird (Schritte 88 bis 90).

Fig. 4 zeigt eine praktische Anordnung des in Fig. 2 ge­ zeigten Schaltkreises. Der in Fig. 2 gezeigte Transistor 70a wird von Transistoren 71a und 72a in dieser Fig. 4- Anordnung gebildet.

Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der Widerstand R1 als Stromsensor mit der Kollektorseite des zweiten Transistors geschaltet. Der gleiche Effekt kann jedoch erzielt werden, wenn der Widerstand R1 mit der Emitter­ seite des ersten Transistors geschaltet wird. Außerdem kann bei der obigen Ausführungsform die Ermittlungszeit des Wertes des Stromes IR eine bestimmte Breite haben, so daß der Schaltkreis nicht durch einen momentanen Überstrom betätigt wird. Weiterhin ist in dem obigen Aus­ führungsbeispiel eine motorisch betriebene Servolenkvor­ richtung für Vorderräder beispielsweise ausgeführt, jedoch kann die Erfindung in gleicher Weise auf eine entsprechende Vorrichtung für Hinterräder angewendet werden.

Wie oben beschrieben, wird bei der motorisch betriebenen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Kupplung zur Übertragung einer Kraft eines Antriebs an einen Lenkmechanismus unterbrochen, wenn eine Lenkwinkelände­ rungsbreite einen vorbestimmten Winkel oder weniger und ein Lenkmoment ein vorbestimmtes Moment oder mehr in Rechts- und Linksrichtung beträgt. Daher kann ein gefährlicher Fahrzustand, der hervorgerufen wird, wenn die mechanische Drehung des Antriebs nach Aktivierung der Servolenkvorrichtung außer Kraft gesetzt wird, in sehr wirksamer Weise verhindert werden.

Außerdem sind der erste und der zweite Transistor an Stromver­ sorgungs- und Erdseite der Kupplungsspule vorgesehen, und es ist ein Stromsensor in Reihe mit den beiden Transistoren angeordnet. Daher kann eine Störung der Kupplungsspule und eines Kupplungstreibers bzw. -an­ triebes entsprechend einer EIN/AUS-Operation des ersten oder zweiten Transistors ermittelt werden, und die Strom­ zufuhr zur Kupplungsspule kann durch Abschalten des ersten und zweiten Transistors unterbrochen werden, wenn eine Störung festgestellt wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Steuerung einer Kupplung für eine motorisch angetriebene Servolenkvorrichtung, umfassend einen motorischen Antrieb (8) zur Unterstützung der Lenkkraft, einen von dem Antrieb (8) getriebenen Lenkmechanismus (34) zur Durchführung des Lenkvorganges, eine Kupplung (9) zum Kuppeln bzw. Entkuppeln der von dem Antrieb (8) an den Lenkmechanismus (34) übertragenen Kraft und einen Lenkmoment-Sensor (6) zum Ermitteln des Lenkmoments und der Lenkrichtung zum Betreiben des Lenkmechanismus (34) unter Verwendung eines Lenkrades (33), wobei die Kupplung (9) im Falle einer Störung entkuppelt wird, um eine Fehlsteuerung zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittelung eines Unterbrechungs- oder Sperrzustandes der mechanischen Rotation des Antriebs (8) und zur Durchführung eines Ausfallbetriebs die Kupplung (9) entkuppelt wird, wenn in beiden Lenkrichtungen die durch einen Lenkwinkel-Sensor (7) des Lenkmechanismus (34) ermittelte Lenkwinkeländerung (|(M3)-(M2)| bzw. |(M4)-(M2)|) einen vorbestimmten Winkel nicht überschreitet und das von dem Lenkmoment-Sensor (6) ermittelte Lenkmoment nicht geringer als ein vorbestimmtes Moment ist.

2. Einrichtung zur Steuerung einer Kupplung für eine motorisch angetriebene Servolenkvorrichtung, umfassend einen motorischen Antrieb (8) zur Unterstützung der Lenkkraft, einen von dem Antrieb (8) getriebenen Lenkmechanismus (34) zur Durchführung des Lenkvorganges, einen Lenkmoment- Sensor (6) zum Ermitteln des Lenkmoments und der Lenkrichtung zum Betreiben des Lenkmechanismus (34) unter Verwendung eines Lenkrades (33), eine elektromagnetische Kupplung (9) zur Kraft-Verbindung bzw. -Nichtverbindung des Antriebs (8) mit dem Lenkmechanismus (34) und eine eine Kupplungsspule (9a) der Kupplung (9) umfassende elektrische Schaltung, um entsprechend dem Vorhandensein bzw. Fehlen der Strom- bzw. Energiezufuhr an die Kupplungsspule (9a) die Kupplunggs-Verbindung/-Nichtverbindung herzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Ermittlung einer elektrischen Störung in der Schaltung und/oder an der Kupplungsspule (9a) sowie im Störfall zur Trennung der Kupplung einen ersten Transistor (70a/71a), der zwischen den einen Anschluß der Kupplungsspule (9a) und eine Energiequelle (13) geschaltet ist, und einen zweiten Transistor (70b) umfaßt, der zwischen den anderen Anschluß der Kupplungsspule (9a) und Erde (E) geschaltet ist, wobei in Serie mit dem ersten oder zweiten Transistor ein Stromsensor (R1) zur Feststellung des Betriebs der Schaltung im Normal- bzw. Störzustand geschaltet ist.