DE60113223T2

DE60113223T2 - Elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE60113223T2
Application number: DE60113223T
Authority: DE
Inventors: Seong Joo Ansan-si Kim; Seong Kyu Kim; Dai Jong Guri-si Chung; Wan Seop Poseung-Myun Kim
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: EP1211156A2; EP1211156A3; US6505704B2; JP2002178946A; DE60113223D1; EP1211156B1; US20020017422A1; KR20020043069A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Servolenkungssystem eines Kraftfahrzeugs und insbesondere ein elektrisches Servolenkungssystem in Verbindung mit einem Antiblockiersystem (ABS), das in der Lage sein soll, die Lenkcharakteristik eines Fahrzeugs während eines starken Bremsmanövers auf einer Straßenoberfläche, auf der die linken und die rechten Räder unterschiedlichen Reibungskräfte zur Strasse hin ausgesetzt sind, zu verbessern.
Die DE-A-43 34 260 beschreibt ein elektrisches Servolenkungssystem, das dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht.
Im Allgemeinen wird in einem gegenwirkenden elektrischen Servolenkungssystem der Lenkaufwand, der für den Fahrzeuglenker während des Steuerns seines Fahrzeugs entsteht, höher durch die Erhöhung des Drucks auf das Gegenwirkungsglied proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit. Folglich kann der Fahrzeuglenker das Lenkrad mit relativ wenig Lenkaufwand bewegen, während sich das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit bewegt. Jedoch, wenn das Fahrzeug sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, bedeutet das Steuern des Fahrzeugs einen vergleichsweise hohen Lenkaufwand für den Fahrer.
Ein elektronisches Antiblockiersystem-Steuergerät (ABS ECU), steuert die Bremsdrücke an den Rädern so, dass während eines starken Bremsmanövers das Blockieren der Räder und somit die Gefahr, die durch ein Blockieren der Räder entsteht, vermieden wird.
Wenn jedoch während eines starken Bremsvorgangs die Reibungskraft zwischen einem linken Rad und der Straßenoberfläche unterschiedlich zu der Reibungskraft zwischen einem rechten Rad und der Straßenoberfläche ist, könnte sich das Fahrzeug drehen, so dass der Fahrer hastig das Lenkrad drehen könnte. In solch einem Fall wird das Fahrzeug oft übersteuert. Dies setzt den Fahrer dem Risiko eines Verkehrsunfalls aus.
In einem herkömmlichen gegenwirkenden elektrischen Servolenkungssystem wird, wenn der Fahrzeuglenker das Fahrzeug plötzlich abbremst und das ABS-Steuergerät ein ABS-Aktivierungssignal gibt, die Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit als ein hoher Wert festgehalten und folglich der Druck auf das Gegenwirkungselement erhöht. Somit erhöht sich auch der Lenkaufwand. Deshalb wird die Lenkreaktion auf eine bestimmte Lenkaktion kleiner und die Stabilität des Fahrzeugverhaltens ist gesichert.
Diese Herangehensweise nach Stand der Technik hat jedoch bestimmte Nachteile. Es ist zum einen schwierig, eine Feinabstimmung zu vollziehen, zum anderen kann der Lenkaufwand auf rutschigem Untergrund nicht unbegrenzt erhöht werden. Um diese Nachteile zu überwinden, wird in der Regel ein zusätzliches Lenkgetriebe mit einem breiten Kontrollbereich benötigt. Des weiteren existiert ein hohes Risiko, dass das Lenkrad plötzlich durch einen Rückschlag der Räder bei einer scharfen Bremsung herumgerissen wird. Dies macht den ohnehin verwirrten Fahrer noch ängstlicher.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Motorsteuergerät zu schaffen, das in einem elektrischen Lenksystem verwendet werden kann und in der Lage ist, unnötige, durch Reibungen mit der Straßenoberfläche hervorgerufene Bewegungen des Lenkrads zu reduzieren, und zwar durch Kontrolle des Ansteuerstroms eines elektrischen Servolenkungsmotors abhängig von den Bremskraftunterschieden zwischen den linken und den rechten Rädern wenn ein Antiblockiersystem (ABS) verwendet wird.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wird ein elektrisches Servolenkungssystem beschrieben, welches folgendes beinhaltet:
Eine Drehmomentermittlungseinheit zur Erfassung eines manuellen Lenkmoments, welches auf ein Lenkrad eines Fahrzeugs aufgebracht wird, und zur Erfassung eines Bremskraftunterschieds, der einen Unterschied in den Bremskräften zwischen den rechten und den linken Rädern eines Fahrzeugs repräsentiert;
Ein Antiblockiersystemsteuergerät (ABS) zum Ausgeben eines ABS-Betriebssignals, welches Informationen bezüglich eines scharfen Bremsens des Fahrzeugs zur Verfügung stellt;
Eine elektrische Servolenkungssteuereinheit zum Erzeugen eines Motorstroms als Antwort auf das manuelle Lenkmoment, welches von der Drehmomentermittlungseinheit zur Verfügung gestellt wird und, wenn das ABS-Betriebssignal zur Verfügung gestellt wird, zum Ausgeben eines modulierten Motorstroms, der so beschaffen sein soll, dass dieser erhöht oder erniedrigt wird, abhängig vom Drehmoment des Bremskraftunterschieds;
und einen elektrischen Servolenkungsmotor, der in Abhängigkeit des modulierten Motorstroms arbeitet, der von dem Steuergerät für die elektrische Servolenkung geliefert wird, um unnötige Bewegungen des Lenkrads zu reduzieren, die durch einen Unterschied in den Strassen Haftreibungskräften der linken und rechten Räder des Fahrzeugs hervorgerufen werden.
Obige und andere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
1 eine schematische Zeichnung ist, um ein elektrisches Servolenkungssystem entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erklären;
2 die Beziehung zwischen einem Eingangsmoment, das von einer Lenkaktion des Fahrers erzeugt wird, und einem Ausgangsmoment zeigt, das dem Strom entspricht, der dem elektrischen Servolenkungsmotor zugeführt wird; und
3 die Beziehung erklärt zwischen einem Drehmoment, das von einer Lenkaktion des Fahrers erzeugt wird, und einem Strom, der dem Motor für die elektrische Servolenkung zugeführt wird.
Bezug nehmend auf 1 ist dort eine schematische Zeichnung eines elektrischen Servolenkungssystems entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das elektrische Servolenkungssystem beinhaltet eine Drehmomenterkennungseinheit 2, ein Antiblockiersystem-Steuergerät (ABS-ECU) 4, ein Steuergerät 6 für die elektrische Servolenkung, einen Motor für die elektrische Servolenkung 8, ein Kugelumlaufgetriebe 10 und ein Zahnstangengetriebe 12.
Die Drehmomenterkennungseinheit 2, die zwei Dinge erkennt, nämlich ein manuelles Lenkmoment, das aus einer Lenkaktion des Fahrers entsteht, und ein Drehmoment aus dem Bremskraftunterschied, der aus unterschiedlichen Bremskräften an den linken und rechten Rädern entsteht, sendet die gemessenen Informationen über das manuelle Lenkmoment und über das Moment aus dem Bremskraftunterschied an das Steuergerät 6 der elektrischen Servolenkung.
Das ABS-Steuergerät 4 dient zur Vermeidung eines Blockierens der Räder mittels Kontrolle des Bremsdrucks der linken und rechten Räder, wenn die Haftreibungskraft zwischen dem linken Rad und der Strasse sich von der des rechten Rads und der Strasse unterscheidet. Um genauer zu sein, während eines scharfen Bremsmanövers, erzeugt das ABS Steuergerät 4 ein ABS Betriebssignal und stellt dieses generierte Signal dem Steuergerät 6 für die elektrische Servolenkung zur Verfügung.
Das Steuergerät 6 für die elektrische Servolenkung generiert einen Motorstrom als Antwort auf das manuelle Lenkmoment, das von der Drehmomenterkennungseinheit 2 geliefert wird. Wenn das ABS-Betriebssignal von dem ABS-Steuergerät 4 zur Verfügung gestellt wird, erzeugt das Steuergerät 6 für die elektrische Servolenkung einen modulierten Motorstrom derart, dass der in Abhängigkeit des manuellen Steuerungsdrehmoments, das wiederum eine Antwort auf das Drehmoment resultierend aus dem Bremskraftunterschied ist, Motorstrom erhöht oder erniedrigt wird. Demnach wird der modulierte Motorstrom, das heißt der erhöhte oder der erniedrigte Motorstrom, als Antwort auf das Drehmoment resultierend aus dem Bremskraftunterschied an den Motor 8 der elektrischen Servolenkung weitergegeben.
Der Motor 8 der elektrischen Servolenkung arbeitet abhängig vom modulierten Motorstrom, der vom Steuergerät 6 des elektrischen Servolenkungssystems geliefert wird, um den Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs zu unterstützen.
Das Kugelumlaufgetriebe 10 ist ein Untersetzungsgetriebe, um ein Moment aus dem Motor der elektrischen Servolenkung 8 zu erzeugen. Bezugszeichen 12 bezieht sich auf ein Zahnstangengetriebe.
2 zeigt die Beziehung zwischen einem manuellen Eingangsdrehmoment entsprechend der Lenkaktion durch den Fahrer und einem Ausgangsdrehmoment proportional zum modulierten Motorstrom, der dem Motor 8 der elektrischen Servolenkung zugeführt wird. Im Fall, dass der Fahrer das Fahrzeug plötzlich bremst und ein ABS-Betriebssignal erzeugt wird, wird die Beziehung zwischen Eingangsdrehmoment und Ausgangsdrehmoment festgelegt abhängig davon, ob oder ob nicht das Moment aus dem Bremskraftunterschied 0 ist. Besonders dann, wenn das Drehmoment aus der Bremskraftdifferenz 0 ist, wird das Ausgangsdrehmoment 0 wenn das Eingangsdrehmoment 0 ist, so gezeigt in einer mittleren Linie in 2. Wenn jedoch das Drehmoment aus dem Bremskraftunterschied nicht 0 ist, wird das Ausgangsdrehmoment nicht auf 0 gestellt, obwohl das Eingangsdrehmoment 0 ist, so gezeigt in 2. Die Räder des Fahrzeugs werden nach links oder rechts gelenkt in Abhängigkeit von der Information der linken und rechten Straßenbedingungen, die abgeschätzt werden können aus dem Drehmoment aus der Bremskraftdifferenz, die im ABS-Steuergerät 4 erzeugt wird. Dementsprechend können dieselben Effekte erreicht werden, wenn ein genau bestimmter Motorstrom in der gegenwirkenden elektrischen Servolenkung erzeugt wird, obwohl das zeugt wird, obwohl das Fahrzeug eine scharfe Bremsung macht, bei der die linken und die rechten Räder unterschiedlichen Haftreibungskräften ausgesetzt sind (split-μ). Zum Beispiel soll angenommen werden, dass ungefähr 10A Motorstrom im reagierenden elektrischen Servolenkungssystem benötigt werden, um das Schleudern des Fahrzeugs auf Grund eines Gierens zu verhindern, und dass der Fahrer 40 kg Gewicht pro cm (40 Nm) manuelles Lenkmoment aufbringen muss, um den benötigten Motorstrom von ungefähr 10A in der gegenwirkenden elektrischen Servolenkung zu erhalten. Wenn jedoch eine vorher bestimmte Summe an Motorstrom, zum Beispiel 5A, gemäß der Erfindung schon von vorne herein bereitgestellt wird, muss der Fahrer nur noch 20 kg Gewicht pro cm (20 Nm) an manuellem Lenkmoment aufbringen, um den benötigten Motorstrom, zum Beispiel 5A, zu erzeugen. Das selbe Ergebnis wird erreicht, obwohl die Straßenoberfläche in einem anderen Zustand ist.
3 zeigt eine Beziehung zwischen einem manuellen Lenkmoment entsprechend einer Lenkbewegung durch den Fahrer und einen Motorstrom, der dem Motor des elektrischen Servolenkungssystems 8 zugeführt wird, in der eine obere Linie in 3 den Fall repräsentiert, wenn das Fahrzeug sich mit niedriger Geschwindigkeit fortbewegt, während eine untere Linie den anderen Fall repräsentiert, in dem das Fahrzeug sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt.
Wenn ein scharfes Bremsmanöver des Fahrzeugs beendet und deshalb kein ABS-Betriebssignal von dem ABS Steu ergerät 4 mehr generiert wird, kehrt die Ausgangscharakteristik des elektrischen Servolenkungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung auch wieder zu einem vorherigen Normalzustand zurück.
Wie oben beschrieben wird, obwohl sich die Bremskraft eines Fahrzeugs wegen eines Unterschieds in den Haftreibungskräften mit der Straßenoberfläche der linken und rechten Räder ändert und somit das Fahrzeug im Begriff ist, sich in die Richtung zu drehen, in der die hohe Bremskraft herrscht, ein Antiblockiersystem in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung benutzt, um das Fahrzeug am Drehen zu hindern und um unnötige Bewegungen am Lenkrad zu reduzieren, und deshalb dem Fahrer ein sicheres Lenken zu ermöglichen.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungen gezeigt und beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom eigentlichen Sinn der Erfindung abzukommen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Elektrisches Servolenkungssystem, welches folgendes aufweist: eine Drehmomentermittlungseinheit (2) zum Ermitteln eines manuellen Lenkmoments, welches auf ein Lenkrad eines Fahrzeugs aufgebracht wird; eine elektrische Steuereinheit eines Antiblockiersystems (ABS) zum Ausgeben eines ABS-Betriebsignals, welches Informationen bezüglich eines scharfen Bremsen des Fahrzeugs zur Verfügung stellt; eine elektrische Servolenkungs-Steuereinheit (6) zum Erzeugen eines Motorstroms als Antwort auf das manuelle Lenkmoment, welches von der Drehmomentermittlungseinheit (2) zur Verfügung gestellt wird; und einen elektrischen Servolenkungsmotor (8) dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentermittlungseinheit (2) ein Differenzmoment der Bremskraft ermittelt, welches ein Differenzmoment der Bremskräfte zwischen linken und rechten Antriebsrädern des Fahrzeugs darstellt; dass, falls das ABS-Betriebsignal zur Verfügung gestellt wird, die elektrische Servolenkungs-Steuereinheit (6) einen modulierten Motorstrom ausgibt, welcher durch Erhöhen oder Verringern des Motorstroms basierend auf dem Differenzmoment der Bremskräfte erreicht wird; und dass der elektrische Servolenkungsmotor (8) basierend auf dem modulierten Motorstrom, der von der elektrischen Servolenkungs-Steuereinheit (6) zur Verfügung gestellt wird, zum Verringern unnötiger Bewegungen des Lenkrads, welche durch Unterschiede der Reibungskraft der Straßenoberfläche der linken und rechten Räder des Fahrzeugs hervorgerufen werden, betrieben wird.