DE602005000734T2

DE602005000734T2 - Servolenksystem

Info

Publication number: DE602005000734T2
Application number: DE602005000734T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Tsuda; Hideyasu Ihira; Tsunefumi Arita; Naoto Shima; Noboru Shimizu
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-06-30
Also published as: KR20060049805A; ES2282954T3; US20060000209A1; JP2006015935A; EP1614607B1; US7159394B2; KR100597142B1; AU2005202645B2; JP4500604B2; CN1721252A; DE602005000734D1; CN100363221C; AU2005202645A1; EP1614607A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines Servolenksystems, das dazu angepasst ist, eine Durchflussmenge an Betriebsöl, das in einen Lenkungsausgangsabschnitt eingeleitet wird, in Übereinstimmung mit Fahrzuständen eines Fahrzeugs zu steuern.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Beispiel dieses Typs eines herkömmlichen Servolenksystems wurde in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2001-163233 A offenbart, das mit einer Pumpe versehen ist, die durch einen Motor angetrieben wird, um ein Betriebsöl zu fördern, und mit einem Strömungsventil versehen ist, das eine Durchflussmenge QP des Betriebsöls steuert, das von der Pumpe in den Lenkungsausgangsabschnitt eingeleitet wird.
Das Strömungsventil ist mit einem Magnetventil ausgestattet, das durch ein Steuergerät gesteuert wird, und einem Kolbenventil ausgestattet, um einen Teil des Betriebsöls zu einer Tankseite hin im Ansprechen auf einen Differenzdruck des Betriebsöls nach und vor dem Fließen durch das Magnetventil zurückzuführen, wobei das Strömungsventil die Durchflussmenge QP des Betriebsöls steuert, das dem Lenkungsausgangsabschnitt zugeführt wird. Das Steuern der Durchflussmenge QP des Betriebsöls, das dem Lenkungsausgangsabschnitt zugeführt wird, so dass es nahe an einer erforderlichen Soll-Durchflussmenge QM ist, verhindert, dass zusätzliches Betriebsöl dem Lenkungsausgangsabschnitt zugeführt wird, um somit einen Ausfall der Antriebskraft der Pumpe zu verringern.
Das Steuergerät empfängt ein Signal eines Lenkwinkels θ von einem Lenkwinkelsensor und ein Signal einer Fahrzeuggeschwindigkeit v von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, berechnet eine Lenkgeschwindigkeit ω durch Differenzieren des Lenkwinkels θ und Abschätzen einer erforderlichen Soll-Durchflussmenge QM, basierend auf dem Lenkwinkel θ, der Lenkgeschwindigkeit ω und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, um dadurch die Arbeitsweise des Strömungsventils zu steuern.
Da das Steuergerät so konfiguriert ist, dass es die Soll-Durchflussmenge QM ohne Verwendung eines ermittelten Wertes eines Lenkmoments abschätzt, ist ein Drehmomentsensor zum direkten Ermitteln des Lenkmoments nicht erforderlich, was daraus ergebend zu einer Verringerung der Kosten des Steuersystems führt.
Entsprechend dem herkömmlichen Servolenksystem wird die Lenkgeschwindigkeit ω, die von dem Lenkwinkel Θ berechnet wird, zur Berechnung der Soll-Durchflussmenge QM verwendet, und daher wird eine Welligkeit (ripple) in einer Signalwelle der Lenkgeschwindigkeit ω erzeugt, aufgrund der Lenkwinkelauflösung, die durch den Lenkwinkelsensor ermittelt wird. Wenn ein Lenkrad langsam gedreht wird, wird eine Ausgangsschwankung der Welligkeit erhöht, und die Schwankung der Lenkhilfskraft, die durch die Welligkeit bewirkt wird, macht es möglich, dass ein Fahrer sich unbehaglich fühlt.
Als eine Gegenmaßnahme kann ein Lenksensor mit einer kleinen Ausgangsschwankung oder einer hohen Auflösung verwendet werden, wobei aber ein solcher Sensor teurer ist.
Die US 5,749,431 A entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 offenbart ein Servolenksystem in einem Fahrzeug, das mit einem hydraulischen Unterstützungsbetätigungsorgan ausgestattet ist, das eine Lenkbetätigung eines Lenkrads in Übereinstimmung mit der Zuführmenge an Betriebsöl mit einer Hilfskraft unterstützt. Das System umfasst einen Lenkradwinkelkalkulator, um einen Lenkwinkel zu ermitteln, der zu einem Steuergerät mittels einer Leitung übertragen wird. Ein Lenkradgeschwindigkeitskalkulator ist vorgesehen, um ein Lenkgeschwindigkeitssignal desselben zu berechnen, wobei das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal durch Integrieren eines Lenkradpositionssignals oder durch Verwendung eines Lenkradgeschwindigkeitssensors ermittelt wird. Um Signalschwankungen zu verhindern, ist eine Tiefpassfilterung und/oder eine Pufferfunktion der Eingangssignale vorgesehen.
Wenn jedoch der Ausgang durch Beschneiden der Hochfrequenzkomponenten erzeugt wird, die in der Signalwellenform der Lenkgeschwindigkeit unter Verwendung des Tiefpassfilters erzeugt werden, tritt möglicherweise ein Problem der Verschlechterung der Steuerungsansprechempfindlichkeit aufgrund der Tiefpassfilterverstärkung zum Zeit punkt eines Hochgeschwindigkeits-Lenkzustandes auf, wenn das Lenkrad schnell gedreht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Hinsichtlich des obigen besteht ein Erfordernis für ein Servolenksystem, welches die oben erläuterten Probleme beim Stand der Technik überwindet. Die vorliegende Erfindung behandelt dieses Erfordernis beim Stand der Erfindung sowie andere Erfordernisse, welche für den Fachmann aus dieser Offenbarung offensichtlich werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Servolenksystem zu schaffen, das eine Welligkeitsempfindung ohne eine Erhöhung der Lenkwinkelauflösung eines Lenkwinkelsensors beseitigen kann, auch wenn das Lenkrad langsam gedreht wird, und auch die Steuerungsansprechempfindlichkeit vergrößert, wenn das Lenkrad schnell gedreht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen festgesetzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen entsprechend der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei:
1 eine Systemansicht ist, die ein Servolenksystem, basierend auf einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Blockschaltbild ist, das eine Konfiguration eines Steuergeräts, basierend auf derselben zeigt; und
3 ein Blockschaltbild ist, das eine Konfiguration eines Steuergeräts, basierend auf einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen)
Ausgewählte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es wird für den Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur zur Veranschaulichung vorgesehen ist und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung vorgesehen ist, wie sie durch die beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Servolenksystem mit einer Pumpe 1 versehen, die durch einen Motor 14, der in einem Fahrzeug installiert ist, angetrieben wird, und einem Strömungsventil 9 versehen, das eine Durchflussmenge QP an Betriebsöl steuert, das von der Pumpe 1 gefördert wird, und ist mit einem Lenkungsausgangsabschnitt 8 versehen, das durch das Betriebsöl betätigt wird, das von dem Strömungsventil 9 zugeführt wird.
Der Lenkungsausgangsabschnitt 8 besteht aus einem Lenkungsventil 15, das durch die Arbeitsweise eines Lenkrads (nicht gezeigt) umgeschaltet wird, einem Arbeitszylinder 16, der mit Hilfskraft einen Lenkmechanismus im Ansprechen auf die Zuführung des Betriebsöls, das durch das Lenkungsventil 15 gesteuert wird und dergleichen betätigt. Das Lenkungsventil 15 schaltet in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lenkrades um, und führt das Betriebsöl in eine der Arbeitszylinderkammern des Arbeitszylinders 16, um dadurch einen Lenkarm, der mit dem Arbeitszylinder 16 verbunden ist, mit einer Lenkhilfskraft auszustatten.
Das Strömungsventil 9 ist mit einem ersten Zuführkanal 5 versehen, der das Betriebsöl, das von der Pumpe 1 gefördert wird, dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 zuführt, und einem Magnetventil 60 versehen, das in der Mitte des ersten Zuführungskanals 5 als eine erste veränderbare Drosselstelle zwischengesetzt ist. Es ist auch ein zweiter Zuführkanal 6 vorgesehen, der von der Mitte des ersten Zuführkanals 5 abzweigt, das Magnetventil 60 überbrückt und sich wieder an den ersten Zuführkanal 5 annähert. In dem zweiten Zuführkanal 6 ist eine auf eine Drehung ansprechende Drosselstelle 3 als eine zweite veränderbare Drosselstelle vorgesehen.
Das Strömungsventil 9 ist mit einem Durchfluss-Steuerungsabschnitt 4 versehen, das einen Teil des Betriebsöls von einem Zuführkanal 2 zu einer Tankseite hin entsprechend einer Differenz im Druck vor der ersten veränderbaren Drosselstelle und nach der zweiten veränderbaren Drosselstelle rückführt, und ist mit einem Entlastungsventil 7 versehen, welches das Betriebsöl zu der Tankseite hin entlastet, wenn der Druck stromaufwärts der ersten und zweiten veränderbaren Drosselstellen einen spezifischen Wert überschreitet.
Das Strömungsventil 9 ist mit einem Ventilkörper 21 und einer Kappe 31 ausgestattet. Eine Kolbenbohrung 26 in den Ventilkörper 21 nimmt einen Ventilkolben 11 darin verschiebbar auf. Das Strömungsventil 9 ist auch mit einem Pumpenanschluss 22 in Verbindung stehend mit einer Förderseite der Pumpe 1 vorgesehen, ein Rückführungsanschluss 23 ist in Verbindung stehend mit der Tankseite vorgesehen und Überbrückungsanschlüsse 24, 25 sind vorgesehen, die den ersten Zuführkanal 5 definieren. Die Kappe 31 ist mit einem Zuführanschluss 34 ausgebildet, der einen Teil des zweiten Zuführkanals 6 begrenzt, einer stromabwärts angeordneten Kammer 32 ausgebildet, einem Überbrückungsanschluss 33 ausgebildet, der einen Teil des ersten Zuführkanals 5 begrenzt und dergleichen ausgebildet.
Der Ventilkolben 11 weist einen Stegabschnitt 10 auf, der an einem Außenumfang desselben so ausgebildet ist, dass wenn sich der Ventilkolben 11 zu der linken Seite in 1 gegen eine Feder 13 bewegt, eine Spitze des Stegabschnitts 10 zu dem Rückführungsanschluss 23 weist, um den Pumpenanschluss 22 mit dem Rückführungsanschluss 23 in Verbindung zu bringen, um somit die Durchflussmenge des Betriebsöls, das von dem Pumpenanschluss 22 zu dem Rückführungsanschluss 23 rückgeführt wird, in Übereinstimmung mit einer Verschiebeposition des Ventilkolbens 11 zu steuern.
Eine stromaufwärts angeordnete Vorsteuerdruckkammer 20 ist an einem Ende des Ventilkolbens 11 begrenzt und ist stromabwärts der ersten und zweiten veränderbaren Drosselstelle angeordnet. Eine stromabwärts angeordnete Vorsteuerdruckkammer 27 ist an dem anderen Ende des Ventilkolbens 11 begrenzt, um die Feder 13 aufzunehmen und ist mit einer stromabwärts angeordneten Seite der ersten und zweiten veränderbaren Drosselstellen über ein Durchgangsloch 28 in Verbindung.
Auf diese Weise wird der Druck vor der ersten veränderbaren Drosselstelle und der Druck hinter der zweiten variablen Drosselstelle jeweils an beide Enden des Ventilkolbens 11 eingeleitet, um dadurch den Ventilkolben 11 in eine Position zu bewegen, wo der Differenzdruck mit einer Federkraft der Feder 13 ausgeglichen wird, so dass ein Teil des Betriebsöls zu dem Rückführungsanschluss 23 rückgeführt wird, um eine erforderliche Durchflussmenge dem Servolenkungsausgangsabschnitt 8 zuzuführen. Somit definieren die Feder 13, der Ventilkolben 11 und der Rückführungsanschluss 23 den Durchflusssteuerungsabschnitt 4.
Die auf eine Drehung ansprechende Drosselstelle 3 als die zweite veränderbare Drosselstelle ist mit dem Zuführungsanschluss 34 versehen, und ein konischer Stab 12 verändert eine Öffnungsfläche des Zuführungsanschlusses 34.
Der konische Stab 12 ist mit einem Ende des Ventilkolbens 11 verbunden, um allmählich die Öffnungsfläche des Zuführungsanschlusses 34 in einer vorbestimmten Hubfläche zu verringern, wenn sich der konische Stab 12 zusammen mit dem Ventilkolben 11 bewegt. Wenn eine Drehzahl der Pumpe 1, die durch den Motor 14 angetrieben wird, erhöht wird, um eine Fördermenge von der Pumpe zu erhöhen, wird der Druck auf der stromaufwärtigen Seite der ersten und zweiten veränderbaren Drosselstellen erhöht, um den Kolben 11 zurück gegen die Feder 13 zu bewegen, wodurch das Betriebsöl, das wieder zu dem Rückführungsanschluss 23 rückgeführt wird, erhöht wird und die Öffnung der auf eine Drehung ansprechenden Drosselstelle 3 zu dem gleichen Zeitpunkt verringert wird.
Wenn die Pumpe 1 stoppt, sitzt der Ventilkolben 11 durch eine Druckkraft der Feder 13 auf einer Stirnfläche 38 der Kappe 31. Mit diesem Vorgang wird der Rückführungsanschluss 23 durch den Stegabschnitt 10 des Ventilkolbens 11 geschlossen, der Zuführungsanschluss 34 wird geschlossen und die auf eine Drehung ansprechende Drosselstelle 3 wird vollständig geöffnet.
Das Magnetventil 60 ist mit einem zylindrischen Gehäuse 61 versehen, das durch Einsetzen in den Ventilkörper 21 montiert ist, und eine Welle 62 ist verschiebbar in eine Wellenbohrung 59 auf der Seite des Gehäuses 61 eingesetzt. Das Gehäuse 61 ist mit einer stromaufwärts angeordneten Kammer 64 ausgebildet, die mit der Förderseite der Pumpe 1 in Verbindung steht, einer Ventilbohrung 66 ausgebildet, in welche ein Teil der Welle 62 eingesetzt ist, und einer stromabwärts angeordneten Kammer 67 ausgebildet, die mit dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 in Verbindung steht. Das Betriebsöl, das von der Pumpe 1 gefördert wird, fließt zu dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 durch die stromaufwärts angeordnete Kammer 64, die Ventilbohrung 66 und die stromabwärts angeordnete Kammer 67. Die Welle 62 wird durch eine elektromagnetische Kraft angetrieben, die in einer Spule 69 in der Ventilöffnungsrichtung (der Aufwärtsrichtung in 1) gegen eine Feder 68 erzeugt wird.
Die Welle 62 ist mit einem konischen Ventilabschnitt 63 an der Spitze desselben ausgebildet, der in die Ventilbohrung 66 eingesetzt ist, um die erste veränderbare Drosselstelle als eine kreisförmige Lücke zwischen den beiden zu bilden. Die veränderbare Drosselstelle 52 öffnet sich auf ein Minimum, wenn die Spule 69 in einem stromlosen Zustand ist, und öffnet sich zunehmend, verursacht durch die Welle 2, die sich in Aufwärtsrichtung in 1 verschiebt, wenn der Erregerstrom anwächst.
Andererseits ist in dem Magnetventil 60 der Ventilabschnitt 63 so eingerichtet, dass er leicht wegwärts von der Ventilbohrung 66 in einen Zustand gelangt, wo ein Kern 77 auf einem Stufenabschnitt 78 in dem Gehäuse 61 sitzt, so dass die erste veränderbare Drosselstelle 52, mit anderen Worten der erste Zuführungskanal 5, nicht vollständig geöffnet wird, auch wenn der elektrische Strom nicht an das Magnetventil 60 angelegt wird.
Auch wenn hierbei eine Ventilhaftungserscheinung in einer solchen Weise auftritt, dass der Ventilkolben 11 an dem Ventilkörper 21 haften bleibt, oder an der Kappe 31 haften bleibt, wird das Betriebsöl, das durch die erste veränderbare Drosselstelle 52 strömt, dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 zugeführt, der die auf eine Drehung ansprechende Drosselstelle 3 überbrückt. Als ein Ergebnis dessen wird nicht nur die Lenkhilfskraft durch den Lenkungsausgangsabschnitt 8 erzielt, sondern es wird auch eine übermäßige Belastung der Pumpe 1 vermieden, wodurch eine störungssichere Funktion erzielt wird.
Wenn die Pumpe 1 durch den Motor 14 angetrieben wird und das unter Druck stehende Betriebsöl dem Pumpenanschluss 22 zugeführt wird, tritt der Druckverlust aufgrund der ersten und zweiten veränderbaren Drosselstellen auf, durch welche das Betriebsöl fließt, und als ein Ergebnis bewegt sich der Kolben 11 gegen die Feder 13 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen den beiden Vorsteuerdruckkammern 20, 27, um die Öffnungen des Pumpenanschlusses 22 und des Rückführungsanschlusses 23 in einer Ausgleichsposition festzulegen, um somit die Durchflussmenge QP des Betriebsöls, das dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 zugeführt wird, zu steuern.
Wenn die Pumpe 1 sich in einem niedrigen Drehzahlbereich dreht, verschiebt sich der Ventilkolben 11 nicht aufgrund der geringen Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 20, 27, um den Durchflusssteuerungsabschnitt 4 und die auf eine Drehung ansprechende Drosselstelle 3 zu schließen, um dadurch das Betriebsöl der Durchflussmenge QP proportional zu der Drehzahl der Pumpe 1 dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 über das Magnetventil 60 zuzuführen.
Wenn die Drehzahl der Pumpe 1 auf einen Zwischendrehzahlbereich erhöht wird, erhöht sich die Pumpenfördermenge, der Differenzdruck wird in Übereinstimmung mit dem Ansteigen der Pumpenfördermenge erhöht, um dadurch den Ventilkolben 11 zurück gegen die Feder 13 zu verschieben. Als ein Ergebnis wird ein Teil des Betriebsöls, das in die stromaufwärts angeordnete Vorsteuerdruckkammer 20 fließt, in den Rückführungsanschluss 23 umgewälzt, und die auf eine Drehung ansprechende Drosselstelle 3 öffnet sich so, dass das Betriebsöl in den Zuführanschluss 34 fließt.
Der Ventilkolben 11 verschiebt sich mehr als sich die Pumpenfördermenge erhöht und daher wird die Durchflussmenge QP des Betriebsöls, das dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 über das Magnetventil 60 und der auf eine Drehung ansprechende Drosselstelle 3 zugeführt wird, im Wesentlichen konstant gehalten.
Wenn die Drehzahl der Pumpe 1 weiter erhöht wird, bewegt sich der konische Stab 12 entlang des Ventilkolbens 11, um allmählich die Öffnungsfläche des Zuführungsanschlusses 34 oder die Öffnungsfläche der auf eine Drehung ansprechenden Drosselstelle 3 allmählich zu verringern, und die Durchflussmenge QP des Betriebsöls, das dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 zugeführt wird, verringert sich allmählich.
Wenn der Motor 14 sich mit hohen Drehzahlen dreht, wird der Lenkungswiderstand in dem Fahrzeug verringert, und die Lenkhilfskraft, die für den Servolenkungsausgangsabschnitt 8 erforderlich ist, wird auch verringert. Daher wird im Bereich von hohen Drehzahlen der Pumpe der Durchflussmenge QP des Betriebsöls ermöglicht, die dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 zugeführt wird, klein zu sein.
Beim starken Drehen des Lenkrades oder beim Drehen des Lenkrades mit einer hohen Geschwindigkeit, erhöht sich das Lenkmoment, wobei eine Soll-Durchflussmenge des Betriebsöls, das für den Servolenk-Ausgangsabschnitt 8 erforderlich ist, ebenfalls ansteigt. Wenn in diesem Fall die Drehzahl der Pumpe sich nicht ändert, ändert sich auch die Zuführdurchflussmenge des Betriebsöls nicht. Wenn somit das Lenkmoment ansteigt, wird die Durchflussmenge des Betriebsöls, das dem Lenkungsausgangsabschnitt 8 zugeführt wird, durch Verbreitern der Öffnung der ersten veränderbaren Drosselstelle 52 durch das Magnetventil 60 erhöht.
Ein Steuergerät 17 ist vorgesehen, um die Öffnungsfläche der ersten veränderbaren Drosselstelle 52, nämlich die Öffnung des Magnetventils 60 in Übereinstimmung mit dem Lenkmoment, nämlich dem Lenkwinkel und der Lenkgeschwindigkeit, zu steuern.
Ein Signal des Lenkwinkels Θ von einem Lenkwinkelsensor 18 und ein Signal der Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 werden in das Steuergerät 17 eingegeben, basierend darauf, dass eine Soll-Durchflussmenge QM, die für den Servolenk-Ausgangsabschnitt 8 erforderlich ist, abgeschätzt wird, worauf basiert, dass die Öffnung des Magnetventils 60 gesteuert wird.
Wie in 2 gezeigt ist, ist das Steuergerät 17 mit einem Lenkgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 81 versehen, das ein Signal des Lenkwinkels θ von dem Lenkwinkelsensor 18 empfängt und eine Lenkgeschwindigkeit ω1 durch Differenzieren des Lenkwinkels θ berechnet, und mit einem Tiefpassfilter 82 versehen ist, das die Lenkgeschwindigkeit ω1 empfängt und ein Signal, von welchem die Frequenzkomponenten höher als eine Grenzfrequenz fc beschnitten werden, als eine korrigierte Lenkgeschwindigkeit ω2 abgegeben wird.
Das Steuergerät 17 ist außerdem mit einer Lenkwinkel-Korrekturtabelle 83 versehen, die eine Soll-Durchflussmenge QM, die für den Servolenkungsausgangsabschnitt 8 erforderlich ist, basierend auf dem Lenkwinkel θ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu jenem Zeitpunkt berechnet, ist mit einer Lenkgeschwindigkeits-Korrekturtabelle 84 versehen, die eine Soll-Durchflussmenge QM, basierend auf der korrigierten Lenkgeschwindigkeit ω2 und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu jenem Zeitpunkt berechnet, und ist mit einem Soll-Durchflussmenge-Berechnungsabschnitt 85 versehen, der die Soll-Durchflussmenge QM, die aus der Tabelle 83 berechnet wurde und der Soll-Durchflussmenge QM, die aus der Tabelle 84 berechnet wurde, vergleicht, um einen Erregerstrom der Spule 69 in dem Magnetventil 60, basierend auf dem größeren Wert zwischen diesen zu berechnen.
Eine Welligkeit, die momentan die Signalwellenform erhöht, tritt jedes Mal dann auf, wenn der Lenkwinkel θ die Lenkwinkelauflösung des Lenkwinkelsensors 18 in der Lenkgeschwindigkeit ω1 überschreitet, die berechnet wird durch Differenzieren eines Lenkwinkels θ, der durch den Lenkwinkelsensor 18 in dem Lenkwinkel-Berechnungsabschnitt 81 berechnet wird. Wenn zum Beispiel die Lenkwinkelauflösung des Lenkwinkels θ, der durch den Lenkwinkelsensor 18 ermittelt wird, 1,5° beträgt und der Berechnungszyklus der Lenkgeschwindigkeit ω1 10 ms beträgt, wird die Lenkgeschwindigkeit ω1 möglicherweise mit 150°/s berechnet. Wenn andererseits die Lenkwinkelauflösung des Lenkwinkels θ, der durch den Lenkwinkelsensor 18 ermittelt wurde, 2,5° beträgt und der Berechnungszyklus der Lenkgeschwindigkeit ω1 10 ms beträgt, wird die Lenkgeschwindigkeit ω1 möglicherweise als 250°/s berechnet.
Die Welligkeit, die somit in der Signalform der Lenkgeschwindigkeit ω1 erzeugt wird, wird relativ groß in dem Zustand, in dem das Lenkrad äußerst langsam betätigt wird, und die Schwankung der gesteuerten Durchflussmenge des Betriebsöls, die basierend auf demselben gesteuert wird, nämlich der Schwankung der Lenkhilfskraft, erzeugt möglicherweise ein unbehagliches Gefühl für den Fahrer.
Der Grund dafür liegt darin, dass wenn das Lenkgeschwindigkeitssignal, das in die Lenkgeschwindigkeits-Korrekturtabelle 84 eingegeben wird, schwankt, die erforderliche Soll-Durchflussmenge QM, die darauf basierend berechnet wird, ebenfalls schwankt.
Der Tiefpassfilter 82 empfängt ein Signal der Lenkgeschwindigkeit θ1 und gibt ein Signal, von dem die Frequenzkomponenten höher als eine Grenzfrequenz beschnitten sind, als die Lenkgeschwindigkeit ω2 ab. Durch Festsetzen der Grenzfrequenz fc als z.B. 1 Hz, werden die Frequenzkomponenten höher als 1 Hz, die in dem Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 enthalten sind, so beschnitten, dass die Lenkgeschwindigkeit ω2 als die korrigierte Lenkgeschwindigkeit ω2 äquivalent zu der Lenkgeschwindigkeit ω1 ohne die Welligkeit abgegeben werden kann.
Nimmt man jedoch an, dass die Grenzfrequenz fc des Tiefpassfilters 82 z.B. 1 Hz ist, verschlechtert sich, da die Frequenzkomponenten höher als 1 Hz in dem Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 für den Ausgang beschnitten werden, in einem Fall, wo das Lenkrad mit einer hohen Geschwindigkeit betätigt wird, die Ansprechempfindlichkeit des Signals der Lenkgeschwindigkeit ω2 für die Lenkradbetätigung, woraus eine Verzögerung des Anstiegs der Lenkhilfskraft resultiert.
Aus diesem Grund ist die erste bevorzugte Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung mit einem Hochgeschwindigkeitslenkungs-Bestimmungsabschnitt 86 ausgerüstet zum Ermitteln eines Hochgeschwindigkeitslenkzustandes, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 höher als ein vorgegebener Schwellenwert ω3 ist, und ist mit einem Grenzfrequenz-Umschaltabschnitt 87 ausgerüstet zum Erhöhen der Grenzfrequenz fc des Tiefpassfilters 82 zum Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeitslenkungszustandes.
Der Hochgeschwindigkeitslenkungs-Bestimmungsabschnitt 86 vergleicht z.B. die Lenkgeschwindigkeit ω1 mit dem Schwellenwert ω3, um einen Niedriggeschwindigkeitslenkungszustand zu ermitteln, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 gleich dem Schwellenwert ω3 oder geringer ist, und um einen Hochgeschwindigkeitslenkungszustand zu ermitteln, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 den Schwellenwert ω3 überschreitet.
Nimmt man an, dass die Lenkwinkelauflösung, bei der der Lenkwinkelsensor 18 den Lenkwinkel θ ermittelt, X (Grad) ist und der Berechnungszyklus der Lenkgeschwindigkeit ω1 in dem Lenkgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 81 y(s) ist, ist der Schwellenwert ω3 auf einen höheren Wert als X/Y (Grad/s) gesetzt.
In einem Fall, bei dem die Lenkwinkelauflösung des Lenkwinkelsensors 18 auf 1,5° oder 2,5° gesetzt ist und ein Berechnungszyklus der Lenkgeschwindigkeit ω1 10 ms beträgt, wird X/Y 150°/s oder 250°/s. In diesen Fällen wird in der ersten bevorzugten Ausführungsform der Schwellenwert ω3 auf z. B. 300 Grad/s gesetzt.
Da der Schwellenwert ω3 auf einen höheren Wert als X/Y (Grad/s) auf diese Weise gesetzt ist, wenn das Lenkrad mit einer niedrigen Geschwindigkeit betätigt wird, überschreitet die Lenkgeschwindigkeit ω1, die durch die Lenkwinkelauflösung schwankt, nicht den Schwellenwert ω3, womit eine fehlerhafte Ermittlung des Niedriggeschwindigkeitslenkzustandes als der Hochgeschwindigkeitslenkungszustand ermittelt wird.
Der Grenzfrequenz-Umschaltabschnitt 87 gibt das Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 in den Tiefpassfilter 82 ein, der die Grenzfrequenz fc als 1 Hz zu dem Zeitpunkt des Niedriggeschwindigkeits- oder Zwischengeschwindigkeits-Lenkungszustandes hat, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 gleich dem Schwellenwert ω3 oder geringer ist, und zu dem Zeitpunkt eines Hochgeschwindigkeitslenkungszustandes, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 den Schwellenwert ω3 überschreitet, direkt das Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 in die Lenkgeschwindigkeit-Korrekturtabelle 84 ohne Hindurchtreten durch den Tiefpassfilter 82 ein.
Mit anderen Worten, der Grenzfrequenz-Umschaltabschnitt 87 setzt die Grenzfrequenz fc des Tiefpassfilters 82 auf z.B. 1 Hz zu dem Zeitpunkt des Niedriggeschwindigkeits- oder Zwischengeschwindigkeits-Lenkungszustandes, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 gleich dem Schwellenwert ω3 oder geringer ist, und setzt in der Zwischenzeit die Grenzfrequenz fc auf einen unendlichen Wert zum Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeitslenkungszustandes, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 den Schwellenwert ω3 überschreitet, um das Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 als die Lenkgeschwindigkeit ω2, wie sie ist, abzugeben.
Dadurch werden durch Setzen der Grenzfrequenz fc auf z.B. 1 Hz zum Zeitpunkt der des Niedriggeschwindigkeits- oder Zwischengeschwindigkeits-Lenkungszustandes, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 gleich dem Schwellenwert ω3 oder geringer ist, die Frequenzkomponenten höher als 1 Hz, die in dem Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 enthalten sind, für den Ausgang beschnitten, womit das Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 ohne die Welligkeit abgegeben wird. Dieses verhindert die Schwankung der Lenkhilfskraft aufgrund der Signalwellenform-Welligkeit, die durch die Lenkwinkelauflösung bewirkt wird, um somit zu verhindern, dass sich ein Fahrer aufgrund der Welligkeit unbehaglich fühlt.
Andererseits erhöht sich durch Abgeben des Signals der Lenkgeschwindigkeit ω1 als die Lenkgeschwindigkeit ω2, wie sie ist zum Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeitslenkungszustandes, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 den Schwellenwert ω3 überschreitet, die Ansprechempfindlichkeit des Signals der Lenkgeschwindigkeit ω2 auf das Maximum, und die Lenkhilfskraft steigt schnell in dem Zustand an, bei dem das Lenkrad schnell betätigt wird, woraus sich ergibt, dass die Lenkhilfskraft in ausreichender Weise abgesichert wird.
Da zu dem Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeitslenkungszustandes die Lenkgeschwindigkeit ω1 hoch ist und die Welligkeit der Signalwellenform, verursacht durch die Lenkwinkelauflösung, relativ klein wird, besteht kein Risiko, dass das Fahrgefühl für den Fahrer unbehaglich wird mit der Welligkeit, auch wenn das Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 als die Lenkgeschwindigkeit ω2, wie sie ist, abgegeben wird.
Somit wird ohne Verbessern der Lenkwinkelauflösung des Lenkwinkelsensors 18 die Welligkeit in dem Zustand, wo das Lenkrad langsam betätigt wird, vermieden sowie wird die Steuerungsansprechempfindlichkeit, nämlich die Lenkfolgecharakteristik in dem Zustand, wo das Lenkrad schnell betätigt wird, verbessert, so dass sich der Fahrer nicht unbehaglich zu irgend einem Zeitpunkt fühlt, unabhängig von den Geschwindigkeiten der Lenkradbetätigung.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist anzumerken, dass nur Unterschiede zu der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben werden.
Diese bevorzugte Ausführungsform ist mit einem ersten Tiefpassfilter 82 ausgestattet, dessen Grenzfrequenz fc z.B. auf 1 Hz festgelegt ist, und mit einem zweiten Tiefpassfilter 88 ausgestattet, dessen Grenzfrequenz FC auf z.B. 9 Hz festgelegt ist.
Der Grenzfrequenz-Umschaltabschnitt 87 gibt ein Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 in den ersten Tiefpassfilter 82 zum Zeitpunkt eines Niedriggeschwindigkeits- oder Zwischengeschwindigkeits-Lenkungszustandes ein, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 gleich dem Schwellenwert ω3 oder geringer ist, und gibt ein Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1 in den zweiten Tiefpassfilter 88 zu dem Zeitpunkt eines Hochgeschwindigkeitslenkungszustandes ein, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 den Schwellenwert ω3 überschreitet.
In diesem Fall wird durch Umschalten des zweiten Tiefpassfilters 82 mit der Grenzfrequenz mit einer Höhe von 9 Hz zum Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeits-Lenkungszustandes, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω1 den Schwellenwert ω3 über schreitet, die Ansprechempfindlichkeit im Signal der Lenkgeschwindigkeit ω2 verbessert, und die Lenkhilfskraft steigt schnell in dem Zustand an, bei dem das Lenkrad schnell betätigt wird, woraus sich ergibt, dass die Lenkhilfskraft in ausreichender Weise abgesichert wird. Und da ein Rauschen als Frequenzkomponenten höher als 9 Hz, die in dem Signal der Lenkgeschwindigkeit ω1, beschnitten werden, wird die Stabilität des korrigierten Lenkgeschwindigkeitssignals ω2 verbessert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen, wie sie oben beschrieben wurden, begrenzt, sondern es ist offensichtlich, dass verschiedene Veränderungen innerhalb des Schutzumfangs des technischen Konzepts ausgeführt werden können.

Claims

Servolenksystem in einem Fahrzeug, das mit einem Servolenkungsausgangsabschnitt (8) ausgestattet ist, der eine Lenkbetätigung eines Lenkrads in Übereinstimmung mit einer Zuführmenge an Betriebsöl mit Hilfskraft unterstützt, wobei das System umfasst: einen Lenkwinkelsensor (18) zum Ermitteln eines Lenkwinkels (θ) des Lenkrads; einen Lenkgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (81) zum Differenzieren des ermittelten Lenkwinkels (θ) des Lenkrads, um ein Lenkgeschwindigkeitssignal (ω1) desselben zu berechnen; und einen Tiefpassfilter (82), um Hochfrequenzkomponenten in dem Lenkgeschwindigkeitssignal zu beschneiden, um ein korrigiertes Lenkgeschwindigkeitssignal (ω2) abzugeben; gekennzeichnet durch einen Hochgeschwindigkeitslenkungs-Bestimmungsabschnitt (86) zum Bestimmen eines Hochgeschwindigkeitslenkungszustandes basierend auf dem Lenkgeschwindigkeitssignal (ω1); einen Umschaltabschnitt (87), um eine Grenzfrequenz im Tiefpassfilter (82) so umzuschalten, dass sie zum Zeitpunkt der Ermittlung des Hochgeschwindigkeits-Lenkungszustandes höher ist, wobei der Hochgeschwindigkeitslenkungs-Ermittlungsabschnitt (86) das Lenkgeschwindigkeitssignal (ω1) mit einem vorgegebenen Wert (ω3) vergleicht, um den Hochgeschwindigkeits-Lenkungszustand zu ermitteln, wenn die das Lenkgeschwindigkeitssignal gleich dem vorgegebenen Wert (ω3) oder höher ist; ein Durchflussmengen-Berechnungsabschnitt (17) zum Berechnen einer Soll-Durchflussmenge (QM), die dem Servolenkungsausgangsabschnitt (8), basierend auf dem Lenkwinkelsignal (ω1) und dem korrigierten Lenkgeschwindigkeitssignal (ω2) zugeführt wird; und einem Strömungssteuerabschnitt (9), um eine Durchflussmenge (QP) des Betriebsöls, das dem Servolenkungsausgangsabschnitt (8) zugeführt wird, entsprechend der Soll-Durchflussmenge (QM) zu steuern.
Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschaltabschnitt (87) das Lenkgeschwindigkeitssignal (ω1) als das korrigierte Lenksignal zu dem Durchflussmengen-Berechnungsabschnitt (17) ohne Hindurchtreten durch den Tiefpassfilter (82) abgegeben wird, wenn der Hochgeschwindigkeitslenkungszustand des Lenkrads ermittelt wird.
Servolenksystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Tiefpassfilter (88), der eine Grenzfrequenz höher als jene des ersten Tiefpassfilters (82) hat, wobei: der Umschaltabschnitt (87) das Lenkgeschwindigkeitssignal (ω1) in den zweiten Tiefpassfilter (88) eingibt, wenn der Hochgeschwindigkeits-Lenkungszustand ermittelt wird, und das Lenkgeschwindigkeitssignal (ω1) in den ersten Tiefpassfilter (82) eingibt, außer zu dem Zeitpunkt, wenn der Hochgeschwindigkeitslenkungszustand ermittelt wird.
Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochgeschwindigkeitslenkungs-Bestimmungsabschnitt (86) den vorgegebenen Wert auf gleich X/Y oder höher gesetzt wird, wobei eine Lenkwinkelauflösung des Lenkwinkelsensors (18) als X angenommen wird und ein Berechnungszyklus der Lenkgeschwindigkeit in dem Lenkgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (81) als Y angenommen wird.