DE4232250C2

DE4232250C2 - Motorbetriebene Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug und Steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE4232250C2
Application number: DE4232250A
Authority: DE
Inventors: Shunichi Wada; Tadayuki Hara; Yasuo Naito; Shinichi Kohge; Kazuhisa Nishino
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2012-09-26
Also published as: KR930005850A; KR960005849B1; FR2681828B1; JPH0585391A; US5341891A; DE4232250A1; JP2836766B2; FR2681828A1

Description

Die Erfindung betrifft eine motorbetriebene Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Steuerung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Bei derartigen Servolenkvorrichtungen ist ein Motor mit steuerbaren Straßenrädern des Fahrzeugs über eine Kupplungsvorrichtung zum Unterstützen der Lenkoperation des Fahrers betriebsmäßig verbunden. Die Servolenkvorrichtung umfaßt eine Kupplungsvorrichtung, die eingerückt wird, um den Motor mit den steuerbaren Straßenrädern sogar während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verbinden, außer wenn eine Abnormalität im Servolenkungsbetrieb erfaßt wird.

Aus der DE 40 23 812 C2 ist eine Vorrichtung zum Feststellen einer Fehlfunktion einer elektromotorischen Servolenkung eines Kraftfahrzeugs bekannt, welche insbesondere ein Geschwindigkeitsfeststelleinheit, eine Lenkkraftfeststelleinheit, eine Lenkwinkelmittelwert-Berechnungseinheit, und eine Lenkwinkeldifferenz-Feststelleinheit umfaßt. Eine Zustandsfeststelleinheit erzeugt in Abhängigkeit von den drei Ausgangssignalen dieser drei Einheiten ein Ausgangssignal, eine Zeitintegrationseinheit zeigt an, daß das Fahrzeug geradeaus fährt, und eine Lenkwinkelfeststelleinheit erzeugt ein Ausgangssignal, wenn der Lenkwinkel über einem vorbestimmten Wert liegt. Eine Unnormalitätsfeststelleinheit erzeugt hier ein Unnormalitätsausgangssignal in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Zeitintegrationseinheit und der Lenkwinkelfeststelleinheit.

Die DE 38 12 317 C2 offenbart ein von einem Elektromotor betätigtes Servolenkgerät, wobei eine Steuervorrichtung für die Servounterstützung eine erste Steuervorrichtung für die Servounterstützung und eine zweite Steuervorrichtung für die Servounterstützung beinhaltet und eine Umschaltvorrichtung für die Servounterstützung zwischen der ersten und zweiten Steuervorrichtung für die Servounterstützung angeordnet ist, so daß die Umschaltvorrichtung bei Ausfall der ersten Servosteuervorrichtung auf die zweite Steuervorrichtung umschaltet, welche die Steuerung der Servounterstützung fortsetzt.

Die US 4 961 474 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen eines Lenkwinkel-Mittelpunkts eines Steuermechanismus zum Umwandeln von Drehungen eines Lenkrades in eine Links- und Rechts-Bewegung zum Steuern eines Fahrzeuges, welche umfaßt: eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung, einen Drehmomentsensor, eine Lenkposition-Erfassungseinrichtung, eine Einrichtung zum Vergleichen eines Lenkdrehmoment-Setzwerts, der im voraus eingestellt wurde gemäß einer erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit, mit einem Lenkdrehmoment, das durch den Drehmomentsensor erfaßt wird, sowie eine Lenkwinkel-Mittelpunkt-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Mittelpunktes des Lenkwinkels unter Benutzung der Lenkposition des Lenkmechanismus, wie erfaßt durch die Lenkposition-Erfassungseinrichtung, wenn das erfaßte Lenkdrehmoment kleiner ist als der Lenkdrehmoment-Setzwert.

Zur weiteren Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung zeigt Fig. 5 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen motorbetriebenen Servolenkvorrichtung.

Mit Bezug auf diese Figur ist mit Bezugszeichen 1 ein Steuerrad bezeichnet, welches von dem Fahrer eines Fahrzeuges zur Lenkoperation gedreht wird. Eine Steuerwelle oder -säule, im allgemeinen mit 2 bezeichnet, dient dazu, das durch den Fahrer auf das Steuerrad 1 auferlegte Drehmoment auf steuerbare Straßenräder (nicht gezeigt) durch einen Zahnstangenmechanismus zu übertragen. Die Steuerwelle 2 beinhaltet einen ersten Wellenabschnitt 2a, welcher an seinem oberen Ende mit dem Steuerrad 1 verbunden ist, und einen zweiten Wellenabschnitt 2b, welcher an seinem oberen Ende über eine Universalverbindung 4a mit dem ersten Wellenabschnitt 2a verbunden ist. Ein Lenkdrehmomentsensor 3 ist auf der Steuerwelle 2 angebracht zum Erfassen des Lenkdrehmoments T des Lenkrades 1. Der Zahnstangenmechanismus beinhaltet eine erste Ritzelwelle 5, welche über eine Universalverbindung 4b mit einem unteren Ende des zweiten Wellenabschnitts 2b der Steuerwelle 2 verbunden ist und eine Zahnstange 6, welche an ihren gegenüberliegenden Enden mit den nicht gezeigten steuerbaren Straßenrädern verbunden ist und welche einen ersten Gewindeabschnitt 6a hat, der im Eingriff mit der ersten Ritzelwelle 5 steht und einen zweiten Gewindeabschnitt 6b. Die Elemente 1 bis 6 bilden zusammen ein Lenksystem.

Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 erfaßt die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs, mit der das Fahrzeug fahrt, und erzeugt ein entsprechendes Ausgabesignal für eine Steuereinheit 9. Die Steuereinheit 9 beinhaltet einen Mikrocomputer zum Steuern eines Motors 13 in Form eines Gleichstrommotors und eine Kupplungsvorrichtung 14 in Form einer elektromagnetischen Kupplung basierend auf dem Lenkdrehmoment T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, wie erfaßt durch den Lenkdrehmomentsensor 3 und den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10, um so in geeigneter Weise eine Servounterstützung zum Lenken durchzuführen. Eine Batterie 11, welche im Fahrzeug angebracht ist, ist direkt mit der Steuereinheit 9 zum Anlegen von Leistung daran verbunden und ist ebenfalls verbunden über einen Schlüsselschalter 12 und die Steuereinheit 9 mit dem Motor 13 und einer Kupplungsvorrichtung 14, welche später beschrieben werden wird, zur Energieversorgung davon, wobei der Schlüsselschalter 12 zwischen der Batterie 11 und der Steuereinheit 9 angeschlossen ist. Der Motor 13 hat eine nicht gezeigte rotierende Welle, welche über die Kupplungsvorrichtung 14 mit einer Schneckenwelle 15 verbunden ist, die in verzahntem Eingriff mit einem Schneckenrad 16 ist. Das Schneckenrad 16 ist mit einer zweiten Ritzelwelle 18 verbunden, welche in Eingriff steht mit dem zweiten Gewindeabschnitt 6b der Zahnstange 6. Die Schneckenwelle 15 und das Schneckenrad 16 zusammen stellen einen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus dar zum Übertragen des Ausgangsdrehmoments des Motors 13 auf die Zahnstange 6 mit einer reduzierten Geschwindigkeit zur Servounterstützung.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, welches den detaillierten Aufbau der Steuereinheit 9 der herkömmlichen Servolenkvorrichtung von Fig. 5 zeigt. Die Steuereinheit 9 beinhaltet eine Motorsteuereinrichtung 91 zum Berechnen eines Motorstroms IO, welcher dem Motor 13 basierend auf dem Lenkdrehmoment T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zuzuführen ist und zum Antreiben des Motors 13 dient, und eine Kupplungsvorrichtungs-Steuereinrichtung 92 zum Zuführen eines Kupplungssteuersignals oder Stroms C an die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14, um sie so zu steuern, daß die Kupplungsvorrichtung 14 ausgerückt wird in einen entkoppelten Zustand, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder größer einer vorbestimmten Geschwindigkeit V0 (zum Beispiel 50 km/h) ist und daß sie eingerückt wird in einen verbundenen Zustand, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter der vorbestimmten Geschwindigkeit V0 liegt, und eine Motorstromerfassungseinrichtung 93 in Form eines geerdeten Widerstands zum Erfassen eines tatsächlichen Motorstroms I, welcher durch den Motor 13 fließt und Einspeisen von Daten darüber zurück an die Motorsteuereinrichtung 91.

Die Motorsteuereinrichtung 91 legt eine Spannung an den Motor 13 an, so daß ein Strom entsprechend dem berechneten Motorstrom IO zugeführt wird von der Batterie 11 an den Motor 13 über die Steuereinheit 9, wobei der Motorstrom I, der durch den Stromerfassungswiderstand 93 erfaßt wird, zurückgeführt wird. Wenn die Kupplungsvorrichtungssteuereinheit 92 einen Ausfall oder eine Abnormalität in der Servolenkvorrichtung auf der Basis von Signalen bestimmt, die von den verschiedenen Sensoren ausgegeben werden, wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit kleiner als der vorbestimmte Wert V0 fährt, wird das Kupplungsvorrichtungssteuersignal oder der Strom C auf einen niedrigen Wert gesetzt, um die Kupplungsvorrichtung auszurücken.

Fig. 7 ist eine Darstellung, welche das Kupplungsvorrichtungssteuersignal C und den berechneten Motorstrom I0 zeigt. Wie bei (a) in Fig. 7 gezeigt, ist das Kupplungsvorrichtungssteuersignal C "Ein" oder auf hohem Niveau (zum Beispiel anzeigend einen Kupplungsvorrichtungsstrom von ungefähr 1 Amp.), wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 ist, und ist "Aus" oder auf einem niedrigen Wert (zum Beispiel anzeigend einen Kupplungsvorrichtungsstrom von 0 Amp.), wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit V0 oder darüber liegt.

Wie bei (b) in Fig. 7 gezeigt, steigt der berechnete Motorstromwert IO mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit und ebenfalls mit ansteigendem Lenkdrehmoment T, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 ist und ist gleich 0, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 oder darüber ist. Im allgemeinen ist das Lenkrad 1 schwer zu drehen (zum Beispiel ein größeres Lenkdrehmoment ist erforderlich, um das Steuerrad 1 zu drehen) während bei einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit, wohingegen es leicht (zum Beispiel ein kleineres Lenkdrehmoment ist erforderlich) ist während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit unabhängig von der Straße und anderen Bedingungen zu drehen ist. Dementsprechend sollte das Hilfsdrehmoment oder Servounterstützung durch den Motor 13 angehoben werden mit einer Abnahme in der Fahrzeuggeschwindigkeit V.

Der Betrieb der herkömmlichen motorbetriebenen Servorlenkvorrichtung, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, wird jetzt beschrieben werden mit Bezug auf Fig. 7.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 während einer Fahrt mit langsamer Geschwindigkeit ist, erzeugt die Kupplungsvorrichtungssteuereinrichtung 92 in der Steuereinheit 9 das Kupplungsvorrichtungssteuersignal 10 mit hohem Wert, um die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 in einen verbundenen Zustand einzurücken. Die Motorsteuereinrichtung 91 erzeugt ein Motorstromsignal I0 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 und dem Lenkdrehmoment T von dem Drehmomentsensor 3, um dadurch zu veranlassen, daß der Motor 13 ein notwendiges Drehmoment zur Servolenkung erzeugt.

Insbesondere wächst mit einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit V das erforderliche Lenkdrehmoment T, so daß der Motorstromwert I0 entsprechend dem Ausgabedrehmoment des Motors 13 so auf einen erhöhten Wert gesetzt wird in Übereinstimmung mit der abnehmenden Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn das erforderliche Lenkdrehmoment ansteigt aus irgendeinem Grund, wie zum Beispiel einer Änderung in den Straßenverhältnissen oder dergleichen, wird der Motorstromwert IO aufs einen Wert entsprechend dem erhöhten Wert des Lenkdrehmoments T gesetzt.

Somit kann die Größe des Lenkdrehmoments oder der Lenkkraft, die für den Fahrer erforderlich ist, im wesentlichen konstant gehalten werden unabhängig von der Fahrbedingung oder dergleichen.

Wenn ein Systemausfall oder eine Abnormalität erfaßt wird während einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit, setzt die Kupplungsvorrichtungssteuereinrichtung 92 das Kupplungsvorrichtungssteuersignal C auf einen niedrigen Wert, um die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 auszurücken, so daß der Motor 13 entkoppelt wird von der Schneckenwelle 15, um Sicherheit beim Lenken zu gewährleisten. Zum Beispiel wird ein Systemausfall oder eine Abnormalität in solch einem Fall bestimmt, wenn der Motorstromwert I0, wie berechnet durch die Motorsteuereinrichtung 91 oder der Motorstrom I wie erfaßt durch den Stromerfassungswiderstand 93 auf einem abnormal hohen Wert ist oder wenn die Ausgabe des Drehmomentsensors 3 zeigt, daß das Lenkrad 1 durch den Fahrer eine ungewöhnliche lange Zeit lang nicht betrieben worden ist.

Während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 ist, setzt die Kupplungsvorrichtungssteuereinrichtung 92 das Kupplungsvorrichtungssteuersignal C auf einen niedrigen Wert, um die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 auszurücken, und dadurch den Motor 13 von der Schneckenwelle 15 zu entkoppeln. Zur selben Zeit arbeitet die Motorsteuereinrichtung 19, um die Leistungsversorgung von der Batterie 11 an den Motor 13 über den Schlüsselschalter 12 zu stoppen oder zu unterbrechen und daher wird der Motor 13 gestoppt. In dieser Situation wird es, sogar falls ein Systemausfall, wie zum Beispiel eine Abnormalität oder Fehlfunktion im Motor 13, den Sensoren 3c oder dergleichen stattfindet während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit, wobei die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 ausgerückt wird, um den Motor 13 von der Zahnstange 6 zu entkoppeln, keine Probleme beim manuellen Lenkbetrieb des Fahrers geben.

Im folgenden wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter den vorbestimmten Wert V0 sinkt, das Kupplungsvorrichtungssteuersignal C von der Kupplungsvorrichtungssteuereinrichtung 92 wieder hoch, um dieelektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 einzurücken und die Motorsteuereinrichtung 91 steuert den Motorstrom I auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Lenkdrehmoments T, wie oben erwähnt.

Im allgemeinen kann im Fall eines Ausfalls der Steuereinheit 9 ein ungenügender Motorstromwert I0 an den Motor 13 zugeführt werden, wodurch eine unerwünschte erzwungene Rotation des Steuerrades 1 ohne Bezug auf die Lenkbemühung des Fahrers verursacht wird. Zusätzlich wird es im Fall eines mechanischen Ausfalls des Motors 13 mit der Kupplungsvorrichtung 14 im verbundenen Zustand schwierig für den Fahrer, das Lenkrad 1 zu drehen, das heißt, der Zustand der Unmöglichkeit zum Lenken tritt auf. Obwohl der Fahrer mit diesen Ausfällen fertig wird, durch Ausrücken der Kupplungsvorrichtung während einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit, ist es extrem schwer, mit ihnen gut fertig zu werden während der Fahrt mit hoher Geschwindigkeit, wodurch die Sicherheit beim Fahren gefährdet wird.

Dementsprechend wird, um die oben beschriebenen Situationen zu vermeiden, das Kupplungsvorrichtungssteuersignal C auf einen niedrigen Wert gesetzt, um für einen ausfallsicheren Betrieb und daher sicheres Fahren zu sorgen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 überschreitet.

Um das obige bei der oben erwähnten herkömmlichen motorbetriebenen Servolenkvorrichtung zusammenzufassen, ist die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 normalerweise eingerückt, während des Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit, solange kein Systemausfall erfaßt wird, wohingegen sie stets ausgerückt ist, während des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit, unabhängig von dem Vorliegen oder der Abwesenheit von einem Systemausfall.

Deshalb wird jedesmal wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 abfällt oder darüber ansteigt, die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 betrieben, um ein- oder auszurücken. Solche häufigen Ein/Ausoperationen in der Kupplungsvorrichtung 14 produzieren große Geräusche, was in erhöhtem Rauschpegel und unbequemer Fahrt resultiert. Zusätzlich wird dementsprechend die Beständigkeit der elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung 14 reduziert. Weiterhin ist beim Ein- und Ausrücken der elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung 14 der Fahrer, der das Lenkrad 1 in den Händen hat, häufig unerwünschten Lenkstößen unterworfen.

Aufgabe der Erfindung ist es,

- eine motorbetriebene Servorlenkvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die eine hohe Fahrsicherheit beim Betrieb der Servolenkvorrichtung gewährleisten, ohne Geräusche oder Stöße zu erzeugen, selbst wenn eine Anomalität in der Servolenkvorrichtung auftritt.

Diese Aufgabe wird durch eine motorbetriebene Servolenkvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Steuern einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den beigefügten Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuereinheit einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 einen Flußplan, der ein Verfahren oder einem Betrieb illustriert, welcher durch die Steuereinheit von Fig. 1 durchgeführt wird;

Fig. 3 eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Kupplungsstrom und der Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Kupplungsstrom und dem Lenkdrehmoment in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine schematische Ansicht, die die allgemeine Anordnung einer herkömmlichen motorbetriebenen Servolenkvorrichtung zeigt, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

Fig. 6 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer herkömmlichen Steuereinheit, wie gezeigt in Fig. 5, zeigt; und

Fig. 7 eine Darstellung, die den Betrieb der herkömmlichen Steuereinheit von Fig. 6 illustriert.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird jetzt beschrieben werden mit Bezug auf die Zeichnung. Eine motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung hat einen Aufbau, der im wesentlichen gleich dem der herkömmlichen Vorrichtung, wie gezeigt in Fig. 5, mit Ausnahme einer Steuereinheit 9A ist. Somit werden in der Zeichnung und in der folgenden Beschreibung die gleichen Elemente dieser Ausführungsform wie die in der oben beschriebenen Vorrichtung von Fig. 5 durch die gleichen Symbole gekennzeichnet.

Insbesondere, wie in Fig. 1 illustriert, beinhaltet die Steuereinheit 9A der Erfindung eine Motorsteuereinrichtung 191 zum Steuern eines Motorstroms I0, der an den Motor 13 (sh. Fig. 5) basierend auf einem Lenkdrehmoment T, welches durch den Drehmomentsensor 3 erfaßt wird, und einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, welche durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 erfaßt wird, in einer Rückkopplungsart angelegt wird, wie im Fall der Motorsteuerungseinrichtung 91 der herkömmlichen Steuereinrichtung 9, und eine Kupplungssteuereinrichtung 192 zum Steuern der elektromagnetischen Kupplunggsvorrichtung 14 basierend auf dem Lenkdrehmoment T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, um so in angepaßter Weise die Übertragung eines Hilfsdrehmoments von dem Motor 13 auf die Schneckenwelle 15 (sh. Fig. 5) des Lenksystems einzustellen.

Eine Motorstromerfassungseinrichtung 193 erfaßt einen Motorstrom, der tatsächlich durch den Motor 13 fließt und kuppelt ein entsprechendes Ausgabesignal I an die Motorsteuereinrichtung 191 zurück. Eine Kupplungsstromerfassungseinrichtung 196 erfaßt einen Kupplungsstrom, der durch die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 fließt, und koppelt ein entsprechendes Ausgabesignal Ic′ an die Kupplungssteuereinrichtung 192 zurück.

Wie illustriert in einer Darstellung von Fig. 3 steuert die Kupplungssteuereinrichtung 197 einen Kupplungsstrom Ic, der an die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 angelegt wird, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V in solch einer Art und Weise, daß sie den Kupplungsstrom Ic auf einen ersten vorbestimmten Kupplungsstromwert I(V) setzt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner als ein erster vorbestimmter Fahrzeuggeschwindigkeitswert V0 (zum Beispiel 50 km/h) ist, und auf einen zweiten vorbestimmten Kupplungsstromwert Icr, welcher kleiner als der erste vorbestimmte Wert I(V) ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder größer als der erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitswert V0 ist. Wie in Fig. 4 illustriert, setzt die Kupplungssteuereinrichtung 197 weiterhin den Kupplungsstrom Ic auf einen dritten oder minimalen vorbestimmten Kupplungsstromwert Ic0, welcher kleiner als der zweite vorbestimmte Kupplungsstromwert Icr ist, um das elektromagnetische Einrücken der Kupplungsvorrichtung 14 weiterhin in einen teilweise eingerückten Zustand oder Rutscheingriffszustand zu reduzieren, wenn das Lenkdrehmoment T, welches durch den Drehmomentsensor 3 erfaßt wird, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert T0 ist, während der Zeit, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder größer als die erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 ist. Diesbezüglich kann der erste vorbestimmte Kupplungsstromwert I(V) variabel in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V sein. Somit nimmt er zum Beispiel einen konstanten Wert (zum Beispiel etwa 1, 2 Amp.) solange an, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf einen zweiten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitswert V1 ansteigt, welcher kleiner als der erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitswert V0 ist, und nimmt dann schrittweise auf den zweiten vorbestimmten Kupplungsstromwert Icr ab, um dementsprechend die Übertragung eines Hilfsdrehmoments von dem Motor 13 auf die Schneckenwelle 15 (sh. Fig. 5) in umgekehrt proportional zur ansteigenden Fahrzeuggeschwindigkeit V zu reduzieren, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit V die erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 erreicht und umgekehrt, wie klar gezeigt in der Darstellung von Fig. 3. Nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit V die erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 überschreitet, wird der Kupplungsstrom Ic konstant auf dem zweiten vorbestimmten Kupplungsstromwert Icr gehalten. Vorzugsweise sind der zweite vorbestimmte Wert Icr und der dritte vorbestimmte Wert Ic0 jeweils konstante Werte (zum Beispiel etwa 0,5 und 0,2 Amp.).

Jetzt wird der Betrieb der obigen Ausführungsform nachstehend mit Bezug auf den Flußplan von Fig. 2 beschrieben werden.

Zunächst werden die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Lenkdrehmoment T in den Schritten S1 und S2 jeweils gemessen und dann in Schritt S3 wird eine Prüfung durchgeführt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder größer als die erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 ist (zum Beispiel wird bestimmt, ob das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt).

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger als der erste vorbestimmte Wert V0 ist (zum Beispiel V kleiner V0), dann geht der Steuerprozeß zu Schritt S4, wo die Kupplungssteuereinrichtung 197 den Kupplungsstromwert Ic, der an die Kupplungsvorrichtung 14 zugeführt wird, auf den ersten Wert I(V) setzt, welcher bestimmt wird basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V, wie in Fig. 3 gezeigt und oben beschrieben. Diesbezüglich wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter den zweiten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitswert V1 absinkt, der Motorstrom Ic auf einem maximalen konstanten Wert gehalten (zum Beispiel 1,2 Amp.), um so die elektromagnetische Verbindung oder den Eingriff der elektromagnetischen Kupplungsvorrichtung 14 zu maximieren, um den Motor 13 mit der Schneckenwelle 15 fest zu verbinden. Im folgenden berechnet in Schritt S5 die Motorsteuereinrichtung 191 einen Motorstromwert IO und dann in Schritt S6 führt sie einen Strom des so errechneten Werts IO von der Batterie 11 an den Motor 13 über die Steuereinheit 9A zu. Danach wird ein Rücksprung durchgeführt. Auf diese Art und Weise wird eine Hilfskraft geeigneten Betrages von dem Motor 13 auf die Zahnstange 6 durch die Kupplungsvorrichtung 14, die Schneckenwelle 15, das Schneckenrad 16 und die zweite Ritzelwelle 18 übertragen, um die Lenkoperation des Fahrers zu unterstützen.

Falls jedoch in Schritt S3 bestimmt wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder größer als der vorbestimmte Wert V0 ist, geht der Steuerprozeß zu Schritt S7, in dem die Motorsteuereinrichtung 109 den Motorstromwert I0 auf Null ändert, um die Energieversorgung des Motors zu unterbrechen.

Im folgenden setzt in Schritt 58 die Kupplungssteuereinrichtung 196 den Kupplungsstrom Ic auf den zweiten vorbestimmten Wert Icr, der kleiner als der erste vorbestimmte Wert I(V) ist. Gleichzeitig nimmt die elektromagnetische Eingriffskraft der Kupplungsvorrichtung 14 dementsprechend schrittweise ab, da der zuvor auf den ersten variablen Wert I(V) gesetzte Kupplungsstromwert Ic schrittweise mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit V abnimmt, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit V den ersten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitswert V0 (zum Beispiel 50 km/h) erreicht, so daß es im wesentlichen keine Stöße oder Geräusche geben wird, welche durch Ausrücken der Kupplungsvorrichtung 14 erzeugt werden.

Im allgemeinen könnte, wenn der Kupplungsstrom Ic kontinuierlich auf einem Wert gehalten wird, auf dem die Kupplung 14 teilweise oder rutschend eingerückt ist, die Kupplungsvorrichtung 14 in einen vollständig ausgerückten Zustand aufgrund von Hysterese beim Ändern der Eingriffskraft der Kupplungsvorrichtung 14 gebracht werden. Um dies zu vermeiden ist es vorzuziehen, daß der zweite vorbestimmte Kupplungsstromwert Icr auf 0,5 Amp. oder einen Wert in der Nähe davon gesetzt wird. Diese Einstellung ermöglicht, daß die Kupplungsvorrichtung 14 kontinuierlich in einem teilweise eingerückten Zustand mit einer etwas stärkeren Angriffskraft für einen längere Zeitspanne gehalten wird.

Darauffolgend wird in Schritt S9, um Ärger und widrige Effekte aufgrund eines Ausfalls oder einer Abnormalität im Motor 13 besonders während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit vom Fahrzeug (zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit gleich oder größer der ersten vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit V0) zu vermeiden, bestimmt, ob das Lenkdrehmoment T, wie erfaßt durch den Drehmomentsensor 3, gleich oder größer als ein erster vorbestimmter Wert T0 ist. Falls nicht (zum Beispiel T < T0), dann wird ein Rücksprung durchgeführt. Falls T < T0 (zum Beispiel ein Lenkdrehmoment wird, auf das Lenkrad durch den Fahrer angewendet), geht der Steuerprozeß jedoch zu Schritt S10, wo der Kupplungsstrom Ic auf den dritten oder minimalen vorbestimmten Wert Ic0 gesetzt wird, welcher kleiner als der zweite vorbestimmte Wert Ic ist.

Wenn beispielsweise der Fahrer das Lenkrad dreht, um ein Lenkdrehmoment T größer als der vorbestimmte Wert T0 während der Zeit zu erzeugen, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird der Kupplungsstrom Ic auf den vorbestimmten minimalen Wert Ic0 gesetzt, um weiter die Eingriffskraft der Kupplungsvorrichtung 14 zu reduzieren. Daraus resultierend wird die Kupplungsvorrichtung 14 in eine in einen schwächeren teilweisen Eingriff gebracht, um so widrige Effekte aufgrund eines Motorausfalls, wie zum Beispiel einem Motorblockieren oder dergleichen, zum verhindern, wobei die Fahrsicherheit gewährleistet wird.

Weiterhin wird in dem Fall, daß ein abnormales Drehmoment erzeugt wird durch dem Motor 13 bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit dies erfaßt durch den Drehmomentsensor 3 und der Kupplungsstrom Ic wird weiter reduziert auf den Minimalwert Ic0. Dementsprechend ist das Lenksystem einschließlich der Elemente 1, 2, 5 und 6 frei von irgendwelchen widrigen Einflüssen von solch einem abnormalen Lenkdrehmoment, sogar wenn die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung 14 nicht vollständig ausgerückt ist.

In diesem Zusammenhang kann während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit der Kupplungsstrom Ic stets auf den Minimalwert Ic0 gesteuert werden, unabhängig von der Gegenwart oder Abwesenheit eines Lenkdrehmoments. In diesem Fall jedoch kann die Kupplungsvorrichtung 14 in vollständig ausgerückten Zustand gebracht werden, wie oben erwähnt, so daß, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter den ersten vorbestimmten Wert V0 absinkt, die Kupplungsvorrichtung 14 eingerückt wird in einen verbundenen Zustand, was in unerwünschten Ein/Ausoperationen der Kupplungsvorrichtung 14 resultiert.

Falls jedoch der Kupplungsstrom Ic auf den Minimalwert Ic0 nur dann gesetzt wird, wenn ein Lenkdrehmoment T erfaßt wird durch den Drehmomentsensor 3 während Fahrt mit hoher Geschwindigkeit, bleibt die Kupplungsvorrichtung 14 kontinuierlich eingerückt, wenn das Fahrzeug von der Fahrt mit hoher Geschwindigkeit in eine Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit geändert wird, und somit werden Ein/Ausoperationen der Kupplungsvorrichtung vermieden.

Auf diese Art und Weise können einfach durch Reduzieren des Kupplungsstroms Ic zum Zulassen rutschenden Eingriffs der Kupplungsvorrichtung 14 und zum Absenken der Übertragung eines Drehmoments von dem Motor 13 auf das Lenksystem über die Kupplungsvorrichtung 14 während der Zeit, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V ansteigt, häufig Ein/Ausoperationen der Kupplungsvorrichtung 14 aufgrund wiederholten Wechsels der Fahrzeuggeschwindigkeit über und unter den vorbestimmten Wert V0 vermieden werden, und somit resultierende Unbequemlichkeiten wie häufige Erzeugung von Geräuschen und Stößen sowie unerwünschter Steuerbewegung oder Unfähigkeit des Steuerns vermieden werden, welche andererseits resultieren würden aus einem Ausfall oder einer Fehlfunktion der Motorsteuereinrichtung 191 einschließlich der Sensoren 3, 10 und des Motors 13.

Obwohl in der obigen Ausführungsform der erste vorbestimmte Kupplungsstromwert I(V) für die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner als der vorbestimmte Wert V0 variabel ist in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V, kann anstatt dessen auf einen konstanten Wert gesetzt werden, zum Beispiel 1 Amp. oder einen Wert in dieser Größenordnung.

Claims

1. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welche umfaßt:
ein Lenksystem (1-6; 15, 16, 18), welches eine Lenkkraft, die vom Fahrer des Fahrzeuges auf ein Lenkrad (1) aufgebracht wird, auf lenkbare Straßenräder des Fahrzeuges überträgt;
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (10) zum Erfassen der Geschwindigkeit (V) des Fahrzeuges, mit der das Fahrzeug fährt, und Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals;
einen Drehmomentsensor (3) zum Erfassen eines Lenkdrehmoments (T), das auf das Lenkrad durch den Fahrer aufgebracht wird, und Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals;
einen Motor (13), der über eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) mit dem Lenksystem (1-6; 15, 16, 18) verbunden ist, zum Erzeugen eines Hilfsdrehmoments, welches die vom Fahrer veranlaßte Lenkbewegung des Lenksystems (1-6; 15, 16, 18) unterstützt;
eine Motorsteuereinrichtung (191) zum Steuern eines Sollwertes (IO) des Motorstroms (I), der dem Motor zugeführt wird, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und dem Lenkdrehmoment (T); und
eine Kupplungssteuereinrichtung (197) zum Steuern eines Sollwertes (I_C) des Kupplungsstroms, der an die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) angelegt wird, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), in solch einer Art und Weise, daß die Kupplungssteuereinrichtung (197) den Sollwert (I_C) des Kupplungsstroms auf einen ersten vorbestimmten Kupplungsstromwert (I(V)) setzt, um so die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) in einen im wesentlichen eingerückten Zustand zu versetzen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) kleiner als ein erster vorbestimmter Fahrzeuggeschwindigkeitswert (V0) ist, und auf einen zweiten vorbestimmten Kupplungsstromwert (I_CR), welcher kleiner als der erste vorbestimmte Kupplungsstromwert (I(V)) ist, um die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) in einen teilweise eingerückten Zustand zu versetzen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als der erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitswert (V0) ist.

2. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs steuereinrichtung (197) den Sollwert (I_C) des Kupplungsstroms auf einen dritten vorbestimmten Kupplungsstromwert (I_C0) setzt, welcher kleiner ist als der zweite vorbestimmte Kupplungsstromwert (I_CR), um so im wesentlichen die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung auszurücken, wenn das Lenkdrehmoment (T) gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (T0) ist während der Zeit, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) gleich oder größer als der erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitswert (V0) ist.

3. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorbestimmte Kupplungsstromwert (I(V)) variabel in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) ist.

4. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorbestimmte Kupplungsstromwert (I(V)) auf einen konstanten Wert gesetzt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) gleich oder kleiner als eine zweite vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit (V1) ist, welche kleiner als die erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit (V0) ist, und schrittweise von dem konstanten Wert auf den zweiten vorbestimmten Kupplungsstromwert (I_CR) oder umgekehrt, und zwar umgekehrt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen der ersten (V0) und zweiten (V1) vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit liegt.

5. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorbestimmte Kupplungsstromwert (I(V)) konstant unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) ist.

6. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Motorstrom-Erfassungseinrichtung (193) zum Erfassen eines Motorstroms (I), der durch den Motor (13) fließt, und Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals für die Motorsteuereinrichtung (191); und
eine Kupplungsstrom-Erfassungseinrichtung (196) zum Erfassen eines Kupplungsstroms (I_C′), der durch die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) fließt, und Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals, für die Kupplungssteuereinrichtung (197).

7. Verfahren zum Steuern einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug, bei dem ein Motor (13) über eine elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) mit einem Lenksystem (1-6; 15, 16, 18) mit einem Lenkrad (1) verbunden ist, zum Erzeugen eines Hilfsdrehmoments, um eine Lenkbewegung des Lenksystems (1-6; 15, 16, 18), welche durch einen Fahrer des Fahrzeugs veranlaßt wird, zu unterstützen und bei dem ein Motorstrom (I), der dem Motor (1) zugeführt wird, gesteuert wird auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V), mit der das Fahrzeug fährt, und einem Lenkdrehmoment (T), das auf das Lenkrad (1) durch den Fahrer aufgebracht wird, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) gleich oder größer als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit (V0) ist;

i) falls ja, Setzen eines Sollwerts (I_C) des an die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) zugeführten Kupplungsstrom auf einen ersten vorbestimmten Kupplungsstromwert (I(V)), um so die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) in einen im wesentlichen eingerückten Zustand zu versetzen;
ii) falls nein, Setzen des Sollwerts (I_C) des an die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) zugeführten Kupplungsstrom auf einen zweiten vorbestimmten Kupplungsstromwert (I_CR), welcher kleiner als der erste vorbestimmte Kupplungsstromwert (I(V)) ist, um so die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) in einen teilweise eingerückten Zustand zu versetzen.

8. Verfahren zum Steuern einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7, weiterhin gekennzeichnet durch die Schritte:

Bestimmen, ob ein auf das Lenkrad (1) aufgebrachtes Lenkdrehmoment (T) gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (T0) ist, wenn die Fahrzeuggeschwindig keit gleich oder größer als die erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit (V0) ist; und
Setzen des Sollwerts (I_C) des Kupplungsstroms auf einen dritten vorbestimmten Kupplungsstromwert (I_C0), der kleiner als der zweite vorbestimmte Kupplungsstromwert (I_CR) ist, um so die elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (14) in einen im wesentlichen ausgerückten Zustand zu versetzen, wenn das Lenkdrehmoment (T) gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist während der Zeit, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) gleich oder größer als der erste vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitswert (V0) ist.

9. Verfahren zum Steuern einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7, weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt des Bestimmens des ersten vorbestimmten Kupplungsstromwerts (I(V)) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.

10. Verfahren zum Steuern einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin gekennzeichnet durch die Schritte:
Setzen eines ersten vorbestimmten Kupplungsstromwertes (I(V)) auf einen konstanten Wert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) gleich oder kleiner als eine zweite vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit (V1) ist, welcher kleiner als die erste vorbestimmte Fahrzeug geschwindigkeit (V0) ist; und
schrittweises Ändern des ersten vorbestimmten Kupplungsstromwertes (I(V)) von dem konstanten Wert auf den zweiten vorbestimmten Kupplungsstromwert (I_CR) oder umgekehrt, und zwar umgekehrt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit (V), wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) zwischen der ersten (V0) und zweiten (V1) vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit liegt.

11. Verfahren für eine motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7, weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt des Setzens des ersten vorbestimmten Wertes (I(V)) auf einen konstanten Wert unabhängig von der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit (V).