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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern
einer Servolenkvorrichtung für
ein Fahrzeug.
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Hintergrund der Erfindung
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Verschiedene
Verfahren zum Steuern einer Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug
sind bekannt. Ein bekanntes Verfahren ist in dem U.S. Patent Nr. 5,198,981
beschrieben. Das Verfahren analysiert Fahrzeugzustandssignale während eines
Lenkmanövers,
um einen Lenkdrehmomentbefehl zu bestimmen. Der Lenkdrehmomentbefehl
stellt den erwünschten
Lenkaufwand durch den Bediener des Fahrzeugs während eines Lenkmanövers dar.
Das Verfahren setzt ebenfalls einen Drehmomentsensor ein, um ein
Säulendrehmoment
zu messen, welches tatsächlich
durch den Bediener angelegt wird. Das Säulendrehmoment wird vorzugsweise
durch Messen des Drehmoments über
eine Torsionsstange hinweg bestimmt. Das Verfahren vergleicht das
Säulendrehmoment
mit dem Lenkdrehmomentbefehl, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das
Fehlersignal wird verwendet, um eine elektrische Servolenkvorrichtung zu
steuern.
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Das
in U.S. Patent Nr. 5,198,981 offenbarte Verfahren versagt jedoch
darin, das Drehmoment zu berücksichtigen,
welches erforderlich ist, um die Trägheit des Handrads zu überwinden.
Dieses Drehmoment wird durch den Bediener gefühlt und beeinflusst den Gesamtlenkaufwand,
der durch den Bediener ausgeübt
wird. Ein Verfahren zum Steuern einer Lenkvorrichtung, das das Drehmoment
berücksichtigt,
das notwendig ist, um die Handradträgheit zu überwinden, ist wünschenswert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Lenkvorrichtung
eines Fahrzeugs. Zumindest ein Signal, welches eine Anzeige für einen Zustand
eines Fahrzeugs während
eines Lenkmanövers
bildet, wird durch eine Steuervor richtung vorgesehen. Das Fahrzeugzustandssignal
wird analysiert, um ein erwünschtes
Bedienerdrehmoment zu bestimmen, das an ein Handrad des Fahrzeugs
angelegt werden soll. Die Trägheit
des Handrads des Fahrzeugs wird bestimmt. Eine Beschleunigung des Handrads
des Fahrzeugs wird bestimmt. Ein Handraddrehmoment wird berechnet,
und zwar durch Multiplizieren der Trägheit des Handrads mit der
Beschleunigung des Handrads. Ein Säulendrehmoment über eine
Torsionsstange hinweg wird bestimmt. Ein Fehlersignal wird durch
Subtrahieren des Handraddrehmoments und des Säulendrehmoments von dem erwünschten
Bedienerdrehmoment berechnet. Die Lenkvorrichtung wird mit dem Fehlersignal
gesteuert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorangehenden und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
Fachleuten des Gebiets, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht,
beim Lesen der folgenden Beschreibung mit Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen deutlich werden, in denen zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung, die verwendet wird,
um das Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen;
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2 eine
Ansicht entlang der Linie 2-2 der 1; und
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3 ein
Prozessdiagramm eines Steuerprozesses für die Vorrichtung der 1.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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1 stellt
eine Vorrichtung 10 dar, die verwendet wird, um das Verfahren
der vorliegenden Erfindung auszuführen. Die Vorrichtung 10 ist
ein Fahrzeugservolenksystem zum Verschwenken der lenkbaren Räder 12 eines
Fahrzeugs (nicht gezeigt), und zwar ansprechend auf die Drehung
eines Handrads 14 des Fahrzeugs.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ein hydraulisches Servolenkgetriebe 16.
Das Lenkgetriebe 16 umfasst ein Gehäuse 18 und einen Antriebsmechanismus 20.
Der An triebsmechanismus 20 wird ansprechend auf die Drehung
des Handrads 14 des Fahrzeugs bewegt. Die Bewegung des
Antriebsmechanismus 20 führt zu einem Verschwenken der
lenkbaren Räder 12 des
Fahrzeugs.
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Der
Antriebsmechanismus 20 umfasst ein Sektorzahnrad 22 mit
einer Vielzahl von Zähnen 24. Das
Sektorzahnrad 22 ist auf einer Abtriebswelle 26 befestigt,
die sich durch eine Öffnung
in dem Gehäuse 18 nach
außen
erstreckt. Die Abtriebswelle 26 ist typischerweise mit
einem Lenkhebelarm verbunden, der mit der Lenkverbindung des Fahrzeugs
verbunden ist. Die gestrichelten Linien in 1 stellen
den Lenkhebelarm und die Lenkverbindung dar. Auf diese Weise wird,
während
sich das Sektorzahnrad 22 dreht, die Abtriebswelle 26 gedreht,
um die Lenkverbindung zu betreiben. Als eine Folge davon werden die
lenkbaren Räder 12 des
Fahrzeugs verschwenkt.
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Das
Lenkgetriebe 16 umfasst ferner einen hydraulischen Motor 28 zum
Bewegen des Antriebsmechanismus 20. Der hydraulische Motor 28 ist
innerhalb des Gehäuses 18 des
Lenkgetriebes 16 gelegen. Das Gehäuse 18 des Lenkgetriebes 16 besitzt eine
zylindrische Innenoberfläche 30,
die eine Kammer 32 definiert. Ein Kolben 34 ist
innerhalb der Kammer 32 gelegen und teilt die Kammer 32 in
gegenüberliegende
Kammerteile 36 und 38. Ein Kammerteil 36 ist
auf einer ersten Seite des Kolbens 34 gelegen und der andere
Kammerteil 38 ist auf einer zweiten Seite des Kolbens 34 gelegen.
Der Kolben 34 erzeugt eine Dichtung zwischen den entsprechenden Kammerteilen 36 und 38 und
ist imstande, sich axial innerhalb der Kammer 32 zu bewegen.
Diese Axialbewegung des Kolbens 34 führt zu einem Anstieg des Volumens
eines Kammerteils 36 oder 38 und einer entsprechenden
Abnahme des Volumens des anderen Kammerteils 36 oder 38.
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Eine
Reihe von Zahnstangenzähnen 40 ist auf
dem Umfang des Kolbens 34 gebildet. Die Zahnstangenzähne 40 dienen
als eine Ausgabe für
den hydraulischen Motor 28 und stehen in Zahneingriff mit
den Zähnen 24,
die auf dem Sektorzahnrad 22 des Antriebsmechanismus gebildet
sind.
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Eine
Pumpe 42 pumpt Hydraulikströmungsmittel von einem Reservoir 44 zu
dem hydraulischen Motor 28. Der Fahrzeugmotor treibt die
Pumpe 42 an. Die Pumpe 42 könnte jedoch anderweitig angetrieben
werden, beispielsweise durch einen elektrischen Motor. Die Pumpe 42 zwingt
Hydraulikströmungsmittel
in einen Einlass 46 des Gehäuses 18. Der Einlass 46 leitet
die Strömung
des Strömungsmittels
zu einem Richtungssteuerventil 48.
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Das
Richtungssteuerventil 48 leitet das Strömungsmittel zu einem geeigneten
Kammerteil 36 oder 38 des hydraulischen Motors 28.
Die Strömung des
Hydraulikströmungsmittels
zu einem der Kammerteile 36 oder 38 erhöht den Druck
innerhalb des Kammerteils 36 oder 38. Wenn der
Druck eines der Kammerteile 36 oder 38 relativ
zu dem anderen Kammerteil 36 oder 38 steigt, bewegt
sich der Kolben 34 axial und das Volumen des Kammerteils 36 oder 38 mit
dem höheren
Druck nimmt zu. Das Volumen des Kammerteils 36 oder 38 mit
dem höheren
Druck nimmt zu bis der Druck innerhalb jedem der Kammerteile 36 und 38 übereinstimmt.
Wenn das Volumen eines der Kammerteile 36 oder 38 zunimmt,
nimmt das Volumen des anderen der Kammerteile 36 oder 38 ab.
Der abnehmende Kammerteil 36 oder 38 wird abgelassen,
um es zu ermöglichen,
dass ein Teil des Strömungsmittels,
das in dem abnehmenden Kammerteil 36 oder 38 enthalten
ist, entweicht. Das entweichende Strömungsmittel verlässt das
Gehäuse 18 über einen
Rücklauf 52 und
wird in das Reservoir 44 geleitet.
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Ein
Ausführungsbeispiel
des Richtungssteuerventils 48 ist in 2 gezeigt.
Das Richtungssteuerventil 48 enthält einen Ventilkernteil 54 und
einen Ventilhülsenteil 56.
Ein Teil des Ventilkernteils 54 ist innerhalb des Ventilhülsenteils 56 enthalten
und relativ zu diesem drehbar.
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Der
Ventilhülsenteil 56 umfasst
drei radial ausgerichtete Durchlässe 58,
die sich von einem Außenumfang
des Ventilhülsenteils 56 zu
einem Innenumfang des Ventilhülsenteils 56 erstrecken.
Jeder dieser radialen Durchlässe 58 wird
mit Hydraulikströmungsmittel
versorgt, das in das Gehäuse 18 durch den
Einlass 46 eintritt. Zwei sich axial erstreckende Nuten 60 und 62 sind
mit jedem radialen Durchlass 58 assoziiert. Die sich axial
erstreckenden Nuten 60 und 62 sind auf dem In nenumfang
des Ventilhülsenteils 56 gelegen.
Wie in 2 gezeigt, ist eine Nut 62 im Uhrzeigersinn
von und eine Nut 60 entgegen den Uhrzeigersinn von jedem
radialen Durchlass 58 gelegen. Die Nuten 60 und 62 sind
mit einem gleichen Entfernung von dem jeweiligen radialen Durchlass 58 beabstandet.
Jede Nut 60 führt
zu einem Durchlass 64, der sich durch den Ventilhülsenteil 56 radial
nach außen
erstreckt. Jede Nut 62 führt zu einem Durchlass 66,
der sich durch den Ventilhülsenteil 56 radial nach
außen
erstreckt. Jede Nut 60 und 62 und die assoziierten
Durchlässe 64 und 66 sind
mit einem bestimmten Kammerteil 36 und 38 des
hydraulischen Motors 28 assoziiert. Beispielsweise wird
Bezug nehmend auf 2 jede Nut 62 und der
assoziierte Durchlass 66, die direkt im Uhrzeigersinn von
einem radialen Durchlass 58 gelegen sind, Hydraulikströmungsmittel
an den Kammerteil 36 liefern; währenddessen wird jede Nut 60 und
der assoziierte Durchlass 64, die direkt entgegen den Uhrzeigersinn
von einem radialen Durchlass 58 gelegen sind, Hydraulikströmungsmittel
an den Kammerteil 38 liefern.
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Sechs
Nuten 68 sind um den Außenumfang des Ventilkernteils 54 gelegen.
Der Ventilkernteil 54 umfasst ebenfalls sechs Vorsprünge 70.
Ein Vorsprung 70 trennt benachbarte Nuten 68 auf
dem Außenumfang
des Ventilkernteils 54. Seitenwände des Vorsprungs 70 bilden
Seitenwände
der Nuten 68.
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Wenn
der Ventilkernteil 54 relativ zu dem Ventilhülsenteil 56 derart
gelegen ist, dass jeder Vorsprung 70 des Ventilkernteils 54 relativ
zu einem jeweiligen Durchlass 64 und 66 des Ventilhülsenteils 56 zentriert
ist, befindet sich das Richtungssteuerventil 48 in einer
neutralen Position. 2 stellt das Richtungssteuerventil 48 in
der neutralen Position dar. In dieser neutralen Position ist der
Druck innerhalb jedes Kammerteils 36 und 38 des
Hydraulikmotors 28 der gleiche, so dass der Kolben 34 feststehend
bzw. stationär
ist. Wenn der Ventilkernteil 54 relativ zu dem Ventilhülsenteil 56 gedreht
wird, wird der Zugang zu einer der beiden assoziierten Nuten 60 und 62 des
Ventilhülsenteils 56 durch
einen Vorsprung 70 beschränkt, während der Zugang zu der anderen
der beiden assoziierten Nuten 60 und 62 erhöht wird.
Dies ermöglicht
es, dass eine größere Menge
des Hydraulikströmungsmittels
in die offen Nut 60 und 62 strömt, was zu einem Unter-Druck-Setzen des jeweiligen
Kammerteils 36 oder 38 führt, der mit der Nut 60 oder 62 verbunden ist.
Infolgedessen wird der Kolben 34 des hydraulischen Motors 28 bewegt,
was einen Anstieg in dem Volumen des entsprechenden Kammerteils 36 oder 38 verursacht.
Wenn beispielsweise der Ventilkernteil 54 im Uhrzeigersinn
gedreht wird, wird die Nut 60 des Ventilhülsenteils 56,
die auf der entgegen dem Uhrzeigersinn gelegenen Seite des radialen
Durchlasses 58 gelegen ist, blockiert und die Nut, die
auf der im Uhrzeigersinn des radialen Durchlasses 58 gelegenen
Seite gelegen ist, wird geöffnet.
Auf diese Weise strömt
eine größere Menge
des Hydraulikströmungsmittels
in die offene Nut 62 und bewegt sich zu dem Kammerteil 36 des
hydraulischen Motors 28, der mit der offenen Nut 62 verbunden
ist. Das angestiegene Hydraulikströmungsmittel, das zu dem Kammerteil 36 strömt, erhöht den Druck
innerhalb des Kammerteils 36 und zwingt den Kolben 34 sich
in einer axialen Richtung zu bewegen, so dass das Volumen des Kammerteils 36 zunimmt.
Infolgedessen dreht der Kolben 34 das Sektorzahnrad 22 und
die lenkbaren Räder 12 werden
in der geeigneten Richtung verschwenkt.
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Der
Kolben 34 des Hydraulikmotors 28 enthält eine
Bohrung 72, die teilweise in 1 gezeigt ist,
die zu dem Richtungssteuerventil 48 hin geöffnet ist.
Der Ventilhülsenteil 56 und
ein Nachlauf- bzw. Nachfolgeglied 74 bilden eine integrale,
einteilige Einheit, die zur Drehung relativ zu dem Kolben 34 durch
eine Vielzahl von Kugeln 76 getragen wird. Der Außenumfang 78 des
Nachfolgeglieds 74 ist mit einem Gewinde versehen. Die
Vielzahl der Kugeln 76 verbindet den mit Gewinde versehenen
Außenumfang 78 des
Nachfolgeglieds 74 mit einem Innengewinde 80,
das in der Bohrung 72 des Kolbens 34 gebildet
ist. Infolge des miteinander Verbindens der Vielzahl der Kugeln 76,
verursacht die axiale Bewegung des Kolbens 34, dass sich
das Nachfolgeglied 74 und der Ventilhülsenteil 56 drehen.
Die Drehung des Nachfolgeglieds 74 und des Ventilhülsenteils 56 führen das
Richtungssteuerventil 48 zu der neutralen Position zurück.
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Der
Ventilkernteil 54 des Richtungssteuerventils 54 ist
fest mit einer Eingangswelle 82 (1) verbunden.
Wie schematisch durch gestrichelte Linien in 1 gezeigt,
ist die Eingangs- bzw. Antriebswelle 82 fest mit dem Handrad 14 des
Fahrzeugs verbunden. Die Drehung des Handrads 14 führt zu einer Drehung
der Antriebswelle 82 und zur Drehung des Ventilkernteils 54.
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Die
Torsionsstange 50 besitzt ein erstes Ende 84 und
ein zweites Ende 86. Das erste Ende 84 der Torsionsstange 50 ist
relativ zu der Antriebswelle 82 und dem Ventilkernteil 54 befestigt.
Das zweite Ende 86 der Torsionsstange 50 ist relativ
zu dem Ventilhülsenteil 56 und
dem Nachfolgeglied 74 befestigt. Zumindest ein Teil der
Torsionsstange 50 erstreckt sich durch eine sich axial
erstreckende Bohrung 72 in dem Ventilkernteil 54,
wie in 1 und 2 gezeigt.
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Wenn
der Widerstand gegenüber
dem Verschwenken der lenkbaren Räder 12 des
Fahrzeugs unterhalb eines bestimmten Niveaus ist, wird die Drehung
des Handrads 14 durch die Torsionsstange 50 übertragen
und bewirkt die Drehung des Nachfolgeglieds 74. Infolgedessen
bleibt das Richtungssteuerventil 48 in der neutralen Position.
Die Drehung des Nachfolgeglieds 74 bewirkt die Bewegung
des Kolbens 34 und führt
zum Verschwenken der lenkbaren Räder 12.
Wenn sich der Widerstand gegenüber
dem Verschwenken der lenkbaren Räder 12 des
Fahrzeugs bei oder oberhalb des vorbestimmten Niveaus befindet,
wird der Drehung des Nachfolgeglieds 74 widerstanden. Als
eine Folge dreht die Drehung des Handrads 14 das erste
Ende 84 der Torsionsstange 50 relativ zu dem zweiten
Ende 86 der Torsionsstange 50. Die Drehung des
ersten Endes 84 der Torsionsstange 50 relativ
zu dem zweiten Ende 86 der Torsionsstange 50 wendet
ein Drehmoment über
die Torsionsstange 50 hinweg an und bewirkt, dass sich der
Ventilkernteil 54 relativ zu dem Ventilhülsenteil 56 dreht.
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Wie
oben beschrieben wird, wenn sich der Ventilkernteil 54 relativ
zu dem Ventilhülsenteil 56 dreht,
Hydraulikströmungsmittel
zu einem der Kammerteile 36 oder 38 geleitet.
Als eine Folge bewegt sich der Kolben 34 innerhalb der
Kammer 32. Die Bewegung des Kolbens 34 führt zu einem
Verschwenken der lenkbaren Räder 12 des
Fahrzeugs, ebenso wie zur Drehung des Nachfolgeglieds 74.
Wie oben diskutiert, dreht die Drehung des Nachfolgeglieds 74 den
Ventilhülsenteil 56 bis
sich das Richtungssteuerventil 48 wieder in der neutralen
Position befindet. Wenn sich das Richtungssteuerventil 48 in
der neutralen Position befindet, wird das Drehmoment über die
Torsionsstange 50 hinweg entfernt und das erste Ende 84 der
Torsionsstange 50 wird nicht weiter relativ zu dem zweiten
Ende 86 der Torsionsstange 50 gedreht.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ebenfalls einen Elektromotor 88.
Der Elektromotor 88 kann jeglichen herkömmlichen Aufbau besitzen. Der
Elektromotor 88 empfängt
die elektrische Leistung von einer Leistungsquelle 90,
vorzugsweise der Fahrzeugbatterie. Eine Abtriebswelle (nicht gezeigt)
des Elektromotors 88 ist mit der Antriebswelle 82 verbunden.
Vorzugsweise wird eine Getriebeanordnung 92 verwendet, um
die Abtriebswelle des Elektromotors 88 mit der Antriebswelle 82 zu
verbinden. Wenn der Elektromotor 88 die elektrische Leistung
aufnimmt, dreht die Abtriebswelle des Elektromotors 88 die
Antriebswelle 82. Auf diese Weise befindet sich der Elektromotor 88 sozusagen „in Reihenschaltung" mit dem hydraulischen
Motor 28.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ebenfalls einen Drehmomentsensor 94 zum
Abfühlen
des Säulendrehmoments
und Ausgeben eines Signals, das eine Anzeige für das Säulendrehmoment bildet. Das
Säulendrehmoment
ist das Drehmoment über
die Torsionsstange 50 hinweg. Der Drehmomentsensor kann die
Drehbewegung des ersten Endes 84 der Torsionsstange 50 relativ
zu dem zweiten Ende 86 der Torsionsstange 50 messen.
Die Bewegung des Ventilkernteils 54 relativ zu dem Ventilhülsenteil 56 wird ebenfalls
die relative Drehung zwischen dem ersten Ende 84 und dem
zweiten Ende 86 der Torsionsstange 50 anzeigen.
Das Säulendrehmoment
kann unter Verwendung der Materialeigenschaften der Torsionsstange 50 und
die relative Drehung über
die Torsionsstange 50 hinweg bestimmt werden.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 10 ebenfalls
eine Vielzahl von Fahrzeugzustandssensoren 96, 98 und 100 und
eine Steuervorrichtung 102. Vorzugsweise umfassen die Fahrzeugzustandssensoren
einen Seitenbeschleunigungssensor 96, einen Handraddrehsensor 98 und
eine Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 100. Jeder Sensor 96, 98 und 100 ist
elektrisch mit der Steuervorrichtung 102 verbunden.
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Der
Seitenbeschleunigungssensor 96 fühlt kontinuierlich Seitenbeschleunigung
des Fahrzeugs ab und erzeugt ein elektrisches Signal, welches eine Anzeige
für die
abgefühlte
Seitenbeschleunigung bildet. Der Handraddrehsensor 98 fühlt kontinuierlich die
Größe, Rate
und Beschleunigung der Drehung des Fahrzeughandrads 14 ab
und erzeugt elektrische Signale, die eine Anzeige für diese
Parameter bilden. Die Handraddrehgröße ist der Drehwinkel des Handrads 14 relativ
zu einer Geradeausposition des Handrads 14. Die Drehung
des Handrads 14 in einer ersten Richtung kann mit einem
positiven Wert bezeichnet werden und die Drehung des Handrads 14 in
einer zweiten Richtung, entgegengesetzt zu der ersten Richtung,
kann mit einem negativen Wert bezeichnet werden. Der Handraddrehsensor 98 oder die
Steuervorrichtung 102 können
die Drehrate des Handrads 14 bestimmen, indem sie die Zeitdifferenz der
Größe nehmen
und können
die Handradbeschleunigung bestimmen, in dem sie eine Zeitdifferenz
der Drehrate nehmen. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 100 fühlt kontinuierlich
die Fahrzeuggeschwindigkeit ab und erzeugt ein elektrisches Signal,
welches eine Anzeige für
die Geschwindigkeit bildet.
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Die
Steuervorrichtung 102 empfängt die Signale, die durch
den Seitenbeschleunigungssensor 96, den Handraddrehsensor 98 und
den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 100 erzeugt werden.
Zusätzlich
nimmt die Steuervorrichtung 102 das Säulendrehmomentsignal von dem
Drehmomentsensor 94 auf. Die Steuervorrichtung 102 analysiert
die entsprechenden Signale und erzeugt ein Fehlersignal zur Steuerung
des Elektromotors 88. 3 stellt
den Steuerprozess der Steuervorrichtung 102 dar.
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Wie
schematisch in 3 gezeigt, nimmt ein Teil der
Steuervorrichtung 102, der als ein Drehmoment-Anforderungsberechner 104 bezeichnet
wird, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 106, das Seitenbeschleunigungssignal 108 und
das Handraddrehgrößensignal 110 auf.
Der Drehmoment-Anforderungsberechner 104 folgt vorzugsweise
einem Algorithmus oder einer Nachschlagetabelle, die in einem Speicher
der Steuervorrichtung 102 gespeichert ist. Wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 106, das
Seitenbeschleunigungssignal 108 und das Handraddrehgrößensignal 110 von
der Steuervorrichtung 102 empfangen wurden, läuft entweder
der Algorithmus auf einem Prozessor der Steuervorrichtung 102 oder
die Nachschlagetabelle wird konsultiert, um ein erwünschtes
Bedienerdrehmoment 112 zu bestimmen, das an das Handrad 14 des
Fahrzeugs angelegt werden soll. Das erwünschte Bedienerdrehmoment 112 entspricht
dem Drehmomentbetrag den ein Bediener des Fahrzeugs auf das Handrad 14 ausüben muss,
um das erwünschte
Lenkmanöver
auszuführen.
Das erwünschte
Bedienerdrehmoment 112 wird in einen ersten Summierungsblock 114 eingegeben.
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Die
Trägheit 116 des
Handrads 14 des Fahrzeugs wird bestimmt. Ein bekanntes
Verfahren zur Bestimmung der Trägheit 116 des
Handrads 14 besteht in der Verwendung des Parallelachsentheorems.
Die Trägheit 116 des
Handrads 14 wird in dem Speicher der Steuervorrichtung 102 gespeichert.
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Die
Trägheit 116 des
Handrads 14 wird verwendet, um ein Handraddrehmoment 118 zu
berechnen. Das Handraddrehmoment 118 ist das Drehmoment
das der Bediener des Fahrzeugs auf das Handrad 14 ausüben muss,
um die Trägheit 116 des
Handrads 14 zu überwinden.
Wie oben erwähnt,
wird die Beschleunigung des Handrads ebenfalls bestimmt. Das Handradbeschleunigungssignal
ist bei 120 in 3 angezeigt. Um das Handraddrehmoment 118 zu
berechnen, wird das Handradbeschleunigungssignal 120 mit
der Trägheit 116 des
Handrads 14 multipliziert. Das Handraddrehmoment 118 wird
ebenfalls in den ersten Summierungsblock 114 eingegeben.
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In
dem ersten Summierungsblock 114 wird ein Wert für das Handraddrehmoment 118 von
dem erwünschten
Bedienerdrehmoment 112 subtrahiert. Die Ausgabe des ersten
Summierungsblocks 114, angezeigt bei 122 in 3,
wird in einen zweiten Summierungsblock 124 eingegeben.
Das Säulendrehmomentsignal 126 von
dem Drehmomentsensor 94 wird ebenfalls in den zweiten Summierungsblock 124 eingegeben.
In dem zweiten Summierungsblock 124 wird das Säulendrehmomentsignal 126 von
der Ausgabe 122 des ersten Summierungsblocks 114 subtrahiert.
Die Ausgabe des zweiten Summierungsblocks 124 ist das Fehlersignal,
das bei 128 angezeigt ist. Da sowohl das Handraddrehmoment 118 und
das Säulendrehmoment 126,
das über
die Torsionsstange 50 hinweg abgefühlt wird, von dem erwünschten
Bedienerdrehmoment 112 subtrahiert wird, um das Fehlersignal 128 zu
erzeugen, würde ein äquivalenter
Prozess darin bestehen, das Handraddrehmoment 118 zu dem
Säulendrehmoment 126 in
einem ersten Summierungsblock zu addieren, um ein tatsächliches
Bedienerdrehmoment zu erzeugen, welches notwendig ist, um das Lenkmanöver auszuführen. Das
tatsächliche
Bedienerdrehmoment wird dann von dem erwünschten Bedienerdrehmoment 112 in
einem zweiten Summierungsblock subtrahiert, um das Fehlersignal 128 zu
erzeugen.
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Das
Fehlersignal 128 wird in einen Teil der Steuervorrichtung 102 eingegeben,
der als ein Drehmomentschleifenkompensator 130 bezeichnet
wird. Der Drehmomentschleifenkompensator 130 ist ein Voreil-/Nacheilkompensator,
der das Fehlersignal 128 empfängt und basierend auf dem Fehlersignal eine
elektrische Leistung bestimmt, die für den Elektromotor 88 ausgegeben
wird. Die Ausgabe des Drehmomentschleifenkompensators 130 ist
mit einer Motorantriebsschaltung 132 der Steuervorrichtung 102 verbunden.
Die Motorantriebsschaltung 132 reguliert die elektrische
Leistung von der Leistungsquelle 90 zu dem Elektromotor 88.
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Die
Vorrichtung 10 ist in 3 als das
Lenksystem 134 dargestellt. Wenn der Elektromotor 88 die
elektrische Leistung aufnimmt, dreht die Abtriebswelle des Elektromotors 88 durch
die Getriebeanordnung 92 die Antriebswelle 82.
Als eine Folge unterstützt
der Elektromotor 88 den Bediener beim Steuern des hydraulischen
Motors 28 durch Anpassen des Drehmoments über die
Torsionsstange 50 hinweg. Durch Verwenden des Elektromotors 88,
um dabei zu helfen, den hydraulischen Motor 28 zu steuern, sieht
die Vorrichtung 10 eine erwünschte Lenkhilfe vor und führt zu einem
erwünschten
Lenkgefühl
für den
Bediener.
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Der
Steuerprozess wird kontinuierlich während des Betriebs des Fahrzeugs
wiederholt. Infolgedessen wird das Fehlersignal 128 kontinuierlich
aktualisiert, um die Veränderungen
in den Fahrzeugbedingungen widerzuspiegeln.
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Aus
der obigen Beschreibung der Erfindung können Fachleute Verbesserungen,
Veränderungen und
Modifikationen entnehmen.