DE60224618T2

DE60224618T2 - Algorithmus mit zwei Verstärkungen für ein Vierradlenksystem

Info

Publication number: DE60224618T2
Application number: DE60224618T
Authority: DE
Inventors: Reeny Saginaw Sebastian; Steven D. Munger Klein; Scott M. Montrose Wendling
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2022-07-13
Also published as: EP1281600A3; DE60224618D1; US6640172B2; US20030028301A1; EP1281600A2; JP2003104223A; EP1281600B1

Description

STAND DER TECHNIK
Ein Vierrad-Lenksystem lenkt die Vorder- und Hinterräder eines Kraftfahrzeugs. Genauer gesagt, erzeugt ein elektrisch betriebenes Zahnstangenlenksystem für die Hinterräder einen Soll-Lenkwinkel für die Hinterräder, um die Richtungsstabilität bei hohen Geschwindigkeiten und die Lenkstabilität bei niedrigen Geschwindigkeiten zu verbessern. Vierradlenkverfahren umfassen ein "gleichphasiges" Verfahren und ein "Umkehrphasen"-Lenkverfahren. Das gleichphasige Lenkverfahren reduziert das Ausscheren (Gieren) von Fahrzeugen (eine Winkelgeschwindigkeit um eine vertikale Linie, die durch den Schwerpunkt eines Fahrzeugs läuft), indem die Vorder- und Hinterräder in derselben Richtung gelenkt werden, und verbessert die Sicherheit des Fahrzeugs auf Grund des verringerten Ausscherens. Das Umkehrphasenlenkverfahren erreicht eine bessere Manövrierfähigkeit bei niedrigen Geschwindigkeiten durch Lenken der Vorder- und Hinterräder in unterschiedlichen Richtungen, wodurch der Wendekreis des Fahrzeugs verringert wird.
In einem Vierrad- oder Hinterradlenksystem kann eine Vorrichtung (wie zum Beispiel eine Feder) als Unterstützung eingesetzt werden, um sicherzustellen, daß die Hinterräder in eine neutrale Lage zurückkehren, wenn sie nicht benutzt werden. Wenn jedoch die Hinterräder auf Grund der Kraft der Rückstellfeder über eine exakte Position hinausgehen, kann es zu unerwünschten Verhaltensweisen und Zuständen des Fahrzeugs kommen. Ein solches System ist aus dem US-Patent 5261501 bekannt.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Ein Fahrzeuglenksystem, das mit einem lenkbaren Rad verbunden ist und eine Zahnstange, die mit dem lenkbaren Rad verbunden ist, einen Elekt romotor umfaßt, der eine Ausgangswelle hat, die mit der Zahnstange in Eingriff steht, um das lenkbare Rad zu steuern. Das System umfaßt auch einen Positionssensor, der zum Messen eines Ist-Winkels des lenkbaren Rades der Zahnstange und dadurch des lenkbaren Rades ausgelegt ist, eine Rückstellfeder, wobei die Rückstellfeder so vorgespannt ist, daß sie für eine Rückstellkraft für die Lenkzahnstange sorgt. Und schließlich umfaßt das System einen Controller, der eine Anweisung für den Elektromotor bereitstellt, welche zu einem Drehmoment führt; die Anweisung spricht auf den Ist-Winkel des lenkbaren Rades, einen Soll-Winkel des lenkbaren Rades und eine Anweisungsrichtung an.
Ein Verfahren zum Steuern eines Winkels eines lenkbaren Rades in einem Fahrzeug mit Servolenkung mit einem Elektromotor und einer Rückstellfeder, das das Bestimmen eines Soll-Winkels des lenkbaren Rades, Gewinnen eines Ist-Winkels des lenkbaren Rades des Fahrzeugs, Bestimmen einer Richtung, die eine angewiesene Richtung für den Elektromotor angibt, Erzeugen der Anweisung, die auf den Soll-Winkel des lenkbaren Rades, den Ist-Winkel des lenkbaren Rades und die angewiesene Richtung anspricht, umfaßt. Wobei die Anweisung ein Drehmoment zur Folge hat, das durch den Elektromotor erzeugt wird, der funktionell mit dem lenkbaren Rad verbunden ist, um den Ist-Winkel des lenkbaren Rades zu steuern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun nur durch Beispiele unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, die als Beispiele, nicht als Einschränkung gedacht sind und in denen ähnliche Elemente in mehreren Figuren ähnlich numeriert sind, dabei gilt:
1 ist ein schematisches Diagramm eines elektrisch betriebenen Vierrad-Servolenksystems, das sich zur Implementierung mit einer als Beispiel dienenden Ausführungsform eignet.
2 ist eine Ausschnittsansicht einer hinteren Lenkvorrichtung.
3 stellt Rückstellfederkräfte als Funktion der Hinterradzahnstangenverschiebung dar.
4 ist ein Blockdiagramm eines bestehenden Steueralgorithmus zur Vierradlenkung.
5 ist ein Blockdiagramm, das einen Steueralgorithmus zur Vierradlenkung einer als Beispiel dienenden Ausführungsform illustriert.
6 stellt eine als Beispiel dienende prozentuale Einschaltdauer als Funktion der Servofehleranweisung dar.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine als Beispiel dienende Ausführungsform wird hierin zur Erläuterung beschrieben, wie sie auf ein Fahrzeug und spezieller auf ein Fahrzeuglenksystem angewendet werden kann. Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wird, ist von Fachleuten auf diesem Gebiet zu erkennen, daß die Erfindung nicht auf die Ausführungsform und Anwendung, die hierin beschrieben werden, beschränkt ist, sondern auch auf jedes Fahrzeug mit lenkbaren Rädern und dort, wo eine Hinterradlenkung eingesetzt wird, angewendet werden kann. Obwohl eine als Beispiel dienende Ausführungsform offenbart und mit Bezug auf eine spezielle Implementierung erläutert wird, ist außerdem zu erkennen, daß eine solche Erläuterung nicht als einschränkend ausgelegt werden darf. Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, daß eine Reihe von potentiellen Implementierungen und Konfigurationen möglich sind.
Mit Bezug auf die 1 und 2, wird ein Diagramm gezeigt, das ein Fahrzeuglenkungssteuersystem 10 teilweise darstellt, welches hierin nachstehend als System 10 bezeichnet wird. System 10 umfaßt (ohne darauf beschränkt zu sein) einen Controller 18, der an verschiedene Sensoren und Schnittstellen zum Ausführen eine Reihe von Prozessen angeschlossen ist, welche durch die gewünschten Steuerungsfunktionen vorgegeben werden. 1 stellt ein Fahrzeug, das die Hinterradlenkung verwendet, und die Vorrichtung zum Ausführen der vorgegebenen Lenkfunktionen dar.
System 10 kann in ein Kraftfahrzeug 12 integriert werden, um für eine Richtungssteuerung für Kraftfahrzeug 12 zu sorgen, und kann konfiguriert werden, um so die Lenkung des Kraftfahrzeugs 12 zu verbessern. System 10 umfaßt eine vordere Lenkvorrichtung, die allgemein bei 14 gezeigt wird, eine hintere Lenkvorrichtung, die allgemein bei 16 gezeigt wird, und einen Controller 18, der mit der vorderen Lenkvorrichtung 14 und der hinteren Lenkvorrichtung 16 kommuniziert. Obwohl System 10 als auf eine Zahnstangenlenkanordnung anwendbar beschrieben wird, kann System 10 in andere Lenkanordnungen integriert werden, einschließlich integraler Getriebelenksysteme, ohne darauf beschränkt zu sein.
Die vordere Lenkvorrichtung 14 umfaßt eine Zahnstangenwelle 20, eine vordere Lenkzahnstange 22, die zwischen den entgegengesetzten Enden von Zahnstangenwelle 20 angeordnet ist, eine Verbindungsstange 24, die an jedem entgegengesetzten Ende von Zahnstangenwelle 20 angeordnet ist, einen Gelenkarm 26, der mit jeder Verbindungsstange 24 verbunden ist, und ein vorderes lenkbares Rad 28, das drehbar an jedem Gelenkarm 26 angeordnet ist. Die Zahnstangenwelle 20, Verbindungsstäbe 24 und Gelenkarme 26 sind so ausgelegt, daß die vorderen lenkbaren Räder 28 sich gemeinsam relativ zu einer Karosserie des Kraftfahrzeugs 12 angelenkt werden können, um bei der Bewegung des Kraftfahrzeugs 12 das Kraftfahrzeug 12 zu lenken oder eine Richtungsänderung in der Bewegung des Kraftfahrzeugs 12 zu bewirken.
Die vordere Lenkvorrichtung 14 umfaßt ferner eine Vorrichtung, durch welche ein Bediener eine gewünschte Richtungsänderung in der Bewegung von Kraftfahrzeug 12 bewirken kann. Solch eine Vorrichtung umfaßt eine Lenksäule 30, die an einem Ende derselben durch ein Ritzel 32 in funktionsfähiger Verbindung mit der vorderen Lenkzahnstange 22 und an einem entgegengesetzten Ende derselben mit einer Lenkvorrichtung 34 verbunden ist. Die Lenkvorrichtung 34 kann ein Lenkrad sein. Die Bedienung der Lenkvorrichtung 34, z. B. die Drehung des Lenkrades, verursacht eine axiale Drehung der Lenksäule 30, die wiederum die Drehung von Ritzel 32 bewirkt. Die Drehung von Ritzel 32 bewirkt durch den Eingriff der vorderen Lenkzahnstange 22 und des Ritzels 32 die seitliche Translationsbewegung der vorderen Lenkzahnstange 22 relativ zur Karosserie des Kraftfahrzeugs 12. Die seitliche Translationsbewegung der vorderen Lenkzahnstange 22 bewirkt, daß die vorderen lenkbaren Räder 28 relativ zur Karosserie des Kraftfahrzeugs 12 abgewinkelt werden, wodurch die Richtung der Bewegung des Kraftfahrzeugs 12 geändert wird, während sich das Kraftfahrzeug 12 bewegt. Ein Servolenkungsverstärker kann ebenfalls für die Vorderräder 28 mit einem elektrischen oder hydraulischen Betätigungselement (nicht dargestellt) bereitgestellt werden. Mit Bezug auf 2, wird eine Teilausschnittsansicht einer hinteren Lenkvorrichtung dargestellt. Die hintere Lenkvorrichtung 16 umfaßt eine hintere Zahnstangenwelle 36, eine hintere Lenkzahnstange 38, die zwischen den entgegengesetzten Enden von Zahnstangenwelle 36 angeordnet ist, eine Verbindungsstange 40, die an jedem entgegengesetzten Ende von Zahnstangenwelle 36 angeordnet ist, einen Gelenkarm 42, der mit jeder Verbindungsstange 40 verbunden ist, und ein hinteres lenkbares Rad 44, das drehbar an jedem Gelenkarm 42 angeordnet ist. Die hintere Zahnstangenwelle 36, die Verbindungsstäbe 40 und die Gelenkarme 42 werden so ausgelegt, daß die hinteren lenkbaren Räder 44, wie die vorderen lenkbaren Räder 28, gemeinsam relativ zur Karosserie des Kraftfahrzeugs 12 angelenkt werden können, um das Kraftfahrzeug 12 bei seitlicher Translationsbewegung der hinteren Lenkzahnstange 38 zu lenken.
Die hintere Lenkvorrichtung 16 umfaßt ferner eine Vorrichtung, durch welche die hinteren lenkbaren Räder 44 gleichzeitig angelenkt werden können. Solch eine Vorrichtung umfaßt einen Motor 46, der funktionsfähig mit der hinteren Lenkzahnstange 38 über eine Antriebsvorrichtung 48 verbunden ist. Die Antriebsvorrichtung 48 überträgt über ein Ritzel 49 die Drehbewegung einer Rotorwelle 47 von Motor 46 in eine lineare Bewegung der hinteren Lenkzahnstange 38, die die seitliche Bewegung der Zahnstangenwelle 36 und schließlich das Anlenken der hinteren lenkbaren Räder 44 bewirkt. In der Ausführungsform, die in 1 dargestellt wird, kann der Controller 18 auch zum Bereitstellen einer Drehmomentenanweisung an den Elektromotor 46 verwendet werden. Dementsprechend wird ein Verschiebungssensor 58 zum Feststellen der Verschiebung der hinteren Zahnstangenwelle 36 und damit zum Bestimmen des hinteren Lenkwinkels zur Rückmeldung an den Controller 18 verwendet.
Das Kraftfahrzeug 12 ist ferner mit einem Lenkwinkelsensor 56 versehen und sendet an den Controller 18 ein Lenkradwinkelsignal 66, das einen Vorderradwinkel angibt. Ein Sensor 58 für die Verschiebung der hinteren Zahnstangenwelle stellt die Verschiebung seiner entsprechenden hinteren Zahnstangenwelle 36 gegenüber einer Referenzposition fest, welches die Position ist, in der jedes hintere lenkbare Rad 44 ausgerichtet und drehbar ist, und sendet ein Hinterradwinkelsignal 62 an den Controller 18. Das Vorderradwinkelsignal und das Hinterradwinkelsignal 62 können aus einer Reihe von Quellen abgeleitet werden, einschließlich (ohne darauf beschränkt zu sein) verschiedener Codierer, anderer Positionssensoren, wie zum Beispiel Potentiometer, Drehmelder, Resolver, magnetischer und optischer Meßwandler und dergleichen, einschließlich Kombinationen der vorhergehenden.
Controller 18 ist in Verbindung mit den verschiedenen Systemen des Kraftfahrzeugs 12 angeordnet. Controller 18 empfängt Informationssignale von jedem der Systeme, quantifiziert die empfangenen Informationen und stellt ein Ausgabeanweisungssignal als Reaktion darauf bereit, in diesem Fall zum Beispiel für die hintere Lenkvorrichtung 16 über den Motor 46. Mitteilungen, Informationssignale und Anweisungen können als solche von Controller 18 zur Erleichterung der Ausführung von Steuerungsalgorithmen eingesetzt werden, einschließlich (ohne darauf beschränkt zu sein) der Vierradlenksteuerung und/oder des Doppelverstärkungsalgorithmus 100, der hierin offenbart wird.
Um die vorgegebenen Funktionen und die gewünschte Verarbeitung sowie die Berechnungen dafür auszuführen (z. B. die Ausführung der/des Doppelverstärkungsalgorithmus/-en 100 und dergleichen), kann Controller 18 einen Prozessor/Prozessoren, Computer, Arbeitsspeicher, Datenspeicher, Register, Zeitsteuerung, Interrupt(s), Kommunikationsschnittstellen und Eingabe-/Ausgabesignalschnittstellen und dergleichen sowie Kombinationen umfassen, die mindestens eines der Elemente aus den vorhergehenden enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein. Controller 18 kann zum Beispiel eine Eingangssignalfilterung umfassen, um eine genaue Abtastung und Umwandlung oder Erfassung solcher Signale von Kommunikationsschnittstellen zu ermöglichen. Zusätzliche Merkmale von Controller 18 und bestimmten Prozessen darin werden zu einem späteren Zeitpunkt hierin gründlich diskutiert.
Weiter in den 1 und 2, stellt eine Rückstellfeder 70 eine Kraft bereit, die die hintere Lenkzahnstange 38 unter bestimmten Bedingungen im hinteren Lenksystem zu einer Mittel- oder einer neutralen Position zurückführt. Die Rückstellfeder 70 ist in einer als Beispiel dienenden Ausführungsform auch in der hinteren Lenkzahnstange 38 mit einer bidirektionalen Vorspannung angeordnet. Die Vorspannung wird so ausgelegt, daß sie die Lenkzahnstange 38 in die mittlere Position drückt, wenn der Motor 46 keine spezielle Position bewahrt und damit die hintere Lenkzahnstange 38 in einer speziellen Position hält. 3 ist ein Diagramm, das die Federkraft als Funktion der Zahnstangenverschiebungen darstellt, die typisch für ein vorhandenes System sind. Es ist erkennbar, daß bei Verschiebung der hinteren Lenkzahnstange 38 aus der Mittelposition die Kraft, die danach zum Verschieben der hinteren Lenkzahnstange 38 erforderlich ist, nicht richtungssymmetrisch ist. Das heißt, Verschiebungen in Richtung weiterer Kompression der Rückstellfeder (z. B. gegen die Rückstellfeder 70) erfordern zusätzliche Kraft, da die Verschiebung der Federkraft entgegengesetzt ist, während Verschiebungen in Richtung der Ausdehnung (weniger Zusammendrückung) der Rückstellfeder (z. B. mit der Rückstellfeder 70) weniger Kraft erfordert, da die Verschiebung durch die Federkraft begünstigt wird. Ein System und Verfahren zum Einbezie hen einer Rückstellfeder in ein Lenksystem werden in Jung et al., US-Patent Nr. 5,810,108 mit Datum vom 22. September 1998, beschrieben.
4 stellt ein Diagramm eines vorhandenen Steuerblocks zur Vierradlenkung dar. Ein System und Verfahren zur Steuerung der Vierradlenkung wurde im gemeinsam zuerkannten US-Patent Nr. 4,828,061 mit Datum vom 09. Mai 1989 von Kimbrough et al. beschrieben. In der existierenden Architektur und in der als Beispiel dienenden Ausführungsform, die hierin offenbart wird, wird ein Lenkradwinkel durch den Lenkwinkelsensor 56 gemessen, und im Verhältnis dazu kann ein Vorderradwinkel bestimmt werden. Auf der Grundlage von Fahrzeuggeschwindigkeit und Vorderradwinkel wird ein Soll-Winkel 202 des Hinterrades berechnet. Der Soll-Winkel 202 des Hinterrades wird mit dem gemessenen Ist-Winkel 204 des Hinterrades verglichen, um einen Servofehler 206 zu entwickeln. Das bestehende Steuerungssystem kann, obwohl gut an seine Anforderungen angepaßt, unter bestimmten Betriebsbedingungen das oben erwähnte Überschwingen zeigen. Um dieses Problem anzugehen, wird eine als Beispiel dienende Ausführungsform mit einem Doppelverstärkungsalgorithmus offenbart, der die Bestimmung der Translationsrichtung der Rückstellfeder 70 enthält, um die Dämpfungs- und Verstärkungssteuerung zu erleichtern. Mit Bezug nun auf 5, wird eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Implementierung des Doppelverstärkungsalgorithmus dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die vorhandene Steuerungsarchitektur von 4 so abgeändert wurde, daß sie die Doppelverstärkungsfähigkeit der offenbarten Ausführungsform umfaßt. Es ist beachtenswert zu erkennen, daß das Steuerungsdiagramm von 5 dem von 4 ähnlich ist, unter Einschluß des Federrichtungsprozesses 110 und einer Modifizierung der PWM-Nachschlagetabelle 80 (4).
Wenden wir uns nun dem Federrichtungsprozeß 110 zu, wobei die Translationsrichtung der Rückstellfeder 70 und schließlich der Hinterräder bestimmt wird. Es wird ein Richtungssignal 208, das die angewiesene Richtung für den Motor 46 und daher die Richtung der Rückstellfeder angibt, erzeugt und dem Nachschlageprozeß 120 für die Motorimpulsbreitenmodulation (PWM) zugeführt. Außerdem wird auch der Servofehler 206 dem Nachschlageprozeß 120 für die Impulsbreitenmodulation (PWM) zugeführt. Je nach der Richtung und dem Servofehler 206 wird ein bestimmter Satz von Nachschlagedaten im PWM-Nachschlageprozeß 120 verwendet. Die Werte der Nachschlagetabelle(n) können dann so eingestellt werden, daß unerwünschte Frequenzgänge von Motor 46 und System 10 beseitigt werden.
Wendet man sich nun einer Detailansicht des Richtungsprozesses 110 zu, so kann die Richtung aus dem Soll-Winkel/berechneten Winkel des Hinterrades und dem Hinterradwinkelsignal 62 ermittelt werden. Wenn das Hinterradwinkelsignal 62 anzeigt, daß der Ist-Winkel des Hinterrades größer als null Grad ist, und wenn der Soll-Winkel des Hinterrades größer als der Ist-Winkel des Hinterrades ist, dann ist die Richtung der Rückstellfeder 70 entgegengesetzt. Wenn jedoch der Ist-Winkel des Hinterrades größer als null Grad ist, und wenn der Soll-Winkel des Hinterrades kleiner als der Ist-Winkel des Hinterrades ist, dann ist die angewiesene Richtung mit der Rückstellfeder 70 ausgerichtet. Wenn umgekehrt das Hinterradwinkelsignal 62 anzeigt, daß der Ist-Winkel des Hinterrades kleiner als null Grad ist, und wenn der Soll-Winkel des Hinterrades kleiner als der Ist-Winkel des Hinterrades ist, dann ist die angewiesene Richtung gegen die Rückstellfeder 70 ausgerichtet. Wenn analog der Ist-Winkel des Hinterrades kleiner als null Grad ist, und wenn der Soll-Winkel des Hinterrades größer als der Ist-Winkel des Hinterrades ist, dann ist die Richtung mit der Rückstellfeder 70 ausgerichtet. Es wird ein Richtungssignal 208, das die Bewegungsrichtung der Rückstellfeder 70 angibt, wie oben festgestellt, dem Nachschlageprozeß 120 für die Motorimpulsbreitenmodulation (PWM) zugeführt.
Fährt man mit 5 fort, so wird eine detaillierte Offenbarung des PWM-Nachschlageprozesses 120 betrachtet. Es ist erkennbar, daß dieser Prozeß der PWM-Nachschlagetabelle 80 ähnlich ist, die in 4 dargestellt wird. In einer als Beispiel dienenden Ausführungsform nutzt der PWM-Nachschlageprozeß 120 eine oder mehrere auswählbare Nachschlagetabellen, um die Erzeugung einer Spannungsanweisung 210 für den Motor 46 zu erleichtern (1). Eine Nachschlagetabelle wird zur leichteren Erzeugung des gewünschten Zeitablaufs und der Verstärkung von Servofehler 206 als Funktion der Richtung 208 der Rückstellfeder eingesetzt. Obwohl eine als Beispiel dienenden Ausführungsform beschrieben und mit Bezug auf die Nachschlagetabellen erläutert wurde, ist zu erkennen, daß andere Verfahren zur Implementierung der offenbarten Funktionen möglich sind und Multiplikation, Verschiebungen, Integration, Zeitplanung, Tabellen und dergleichen, einschließlich Kombinationen der vorgenannten, umfassen können, ohne darauf beschränkt zu sein.
In einer als Beispiel dienenden Ausführungsform wendet der PWM-Nachschlageprozeß 120 Anweisungen mit variablem Einschaltprozentsatz für den Motor 46 als Funktion der Bewegungsrichtung der Rückstellfeder 70 sowie die Servofehleranweisung an. In einer als Beispiel dienenden Ausführungsform werden zwei Verhältnisse in einer Nachschlagetabelle für PWM-Einschaltdauern angewendet, eines für Anweisungen mit der Richtung der Rückstellfeder 70, ein weiteres für Anweisungen gegen die Richtung der Rückstellfeder 70. 6 stellt eine als Beispiel dienende prozentuale Einschaltdauer als Funktion der Servofehleranweisung für Anweisungen mit der und gegen die Rückstellfeder 70 dar. Es ist beach tenswert zu erkennen, daß die Richtung der Bewegung in den zwei Kurven, die dargestellt werden, berücksichtigt ist. Insbesondere eine schwächere Verstärkung oder eine flachere Kurve, die eine Verstärkung aufweist, welche für Anweisungen mit der Rückstellfeder 70 gegenüber einem Nennwert reduziert ist, und eine größere, aggressivere Verstärkung, die eine Vergrößerung gegenüber einer Nennverstärkung für Anweisungen gegen die Rückstellfeder 70 aufweist. Die Variation in der Einschaltdauer erleichtert das Einstellen der Werte der Nachschlagetabelle(n), um unerwünschte Frequenzgänge von Motor 46 und System 10 zu beseitigen.
Das System und die Verfahren, die hierin vorher beschrieben werden, stellen eine robuste Konstruktion und Verfahren zum Stabilisieren des Hinterradlenkwinkels bereit, wodurch die Richtungsstabilität bei hoher Geschwindigkeit und das Wenden eines Fahrzeugs bei niedriger Geschwindigkeit verbessert werden. Außerdem kann die offenbarte Erfindung in Form von computer-implementierten Prozessen und Vorrichtungen zur Ausführung dieser Prozesse verkörpert werden. Die vorliegende Erfindung kann auch in Form von Computerprogrammcode verkörpert werden, der Anweisungen enthält, die in greifbaren Medien verkörpert sind, wie zum Beispiel Disketten, CD-ROMs, Festplatten oder einem anderen computerlesbaren Speichermedium, wobei beim Laden des Computerprogrammcodes in den Computer und Ausführen desselben im Computer der Computer zu einer Vorrichtung zur Ausführung der Erfindung wird. Die vorliegende Erfindung kann auch zum Beispiel in Form von Computerprogrammcode verkörpert werden, sei er gespeichert in einem Speichermedium, in einen Computer geladen und/oder von einem Computer ausgeführt, oder als Datensignal, das übertragen wird, sei es als modulierte Trägerwelle oder nicht, über ein Übertragungsmedium, wie zum Beispiel über elektrische Leitungen oder Kabel, durch Lichtwellenleiter oder über elektromagnetische Strahlung, wobei beim Laden des Computerprogrammcodes in einen Computer und Ausführen desselben durch einen Computer der Computer zu einer Vorrichtung zum Ausführen der Erfindung wird. Bei Implementierung in einem Mehrzweck-Mikroprozessor konfigurieren die Segmente des Computerprogrammcodes den Mikroprozessor zum Erzeugen von speziellen Logikschaltungen.
Obwohl die Erfindung mit Verweis auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich bei den Fachleuten auf diesem Gebiet, daß verschiedene Modifikationen vorgenommen und Äquivalente für Elemente derselben eingesetzt werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifizierungen zur Anpassung einer besonderen Situation oder eines Materials an die Lehren der Erfindung vorgenommen werden, ohne vom wesentlichen Geltungsbereich derselben abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform, die als beste Art zur Ausführung dieser Erfindung offenbart wird, beschränkt ist, sondern daß die Erfindung alle Ausführungsformen umfaßt, die in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Winkels eines lenkbaren Rades (28), (44) in einem Fahrzeug (12) mit einer Servolenkung mit einem Elektromotor (46) und einer Rückstellfeder (70), umfassend, dass: ein Soll-Winkel des lenkbaren Rades bestimmt wird; ein Ist-Winkel des lenkbaren Rades des Fahrzeugs (12) erhalten wird; und eine Richtung bestimmt wird, die eine angewiesene Richtung für den Elektromotor (46) angibt; die Anweisung in Ansprechen auf den Soll-Winkel des lenkbaren Rades, den Ist-Winkel des lenkbaren Rades und die Richtung erzeugt wird; die Anweisung ein Drehmoment zur Folge hat, das durch den Elektromotor (46) erzeugt wird, der funktionell mit dem lenkbaren Rad (28), (44) verbunden ist, um den Ist-Winkel des lenkbaren Rades zu steuern; dadurch gekennzeichnet, dass die Anweisung auf einen Nachschlageprozess (120) anspricht, der eine Tabelle mit Einträgen, die der Richtung entsprechen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Soll-Winkel des lenkbaren Rades auf einen Lenkradwinkel und eine Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Soll-Winkel des lenkbaren Rades auf ein Verhältnis des Lenkradwinkels anspricht, der als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Soll-Winkel des lenkbaren Rades ein Hinterradwinkel ist, wobei der Soll-Winkel des lenkbaren Rades auf ein fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiges Verhältnis eines Vorderradwinkels anspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anweisung auf einen Servofehler (206) anspricht, der einer Differenz zwischen dem Soll-Winkel des lenkbaren Rades und dem Ist-Winkel des lenkbaren Rades entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anweisung niedriger ist, wenn die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, als wenn die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades größer als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn der Ist-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn der Ist-Winkel des Hinterrades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des Hinterrades größer als der Ist-Winkel des Hinterrades ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn: der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades größer als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; oder der Ist-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; und wobei die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn: der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; oder der Ist-Winkel des Hinterrades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des Hinterrades größer als der Ist-Winkel des Hinterrades ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Anweisung auf einen Servofehler (206) anspricht, der einer Differenz zwischen dem Soll-Winkel des lenkbaren Rades und dem Ist-Winkel des lenkbaren Rades entspricht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Anweisung niedriger ist, wenn die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, als wenn die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn: der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades größer als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; oder der Ist-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; und wobei die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn: der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; oder der Ist-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades größer als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist.
Fahrzeuglenksystem (10), das mit einem lenkbaren Rad (28), (44) gekoppelt ist, mit: einer Zahnstange (22), (38), die mit dem lenkbaren Rad (28), (44) verbunden ist; einem Elektromotor (46) mit einer Ausgangswelle, die mit der Zahnstange (22), (38) in Eingriff steht, um das lenkbare Rad (28), (44) zu steuern; einem Positionssensor (56), (58), der derart ausgebildet ist, um einen Ist-Winkel des lenkbaren Rades der Zahnstange (22), (38) und dadurch des lenkbaren Rades (28), (44) zu messen, wobei der Ist-Winkel des lenkbaren Rades an einen Controller (18) übertragen wird; einer Rückstellfeder (70), wobei die Rückstellfeder (70) so vorgespannt ist, um eine Rückstellkraft für die Zahnstange (22), (38) vorzusehen; und wobei der Controller (18) eine Anweisung an den Elektromotor (46) liefert, was ein Drehmoment zur Folge hat, das von dem Elektromotor (46) erzeugt wird, wobei die Anweisung auf den Ist-Winkel des lenkbaren Rades, einen Soll-Winkel des lenkbaren Rades und eine Richtung eines Verlaufs der Anweisung zu dem lenkbaren Rad (28), (44) anspricht; einem Elektromotor (46) mit einer Ausgangswelle, die mit der Zahnstange (22), (38) in Eingriff steht, um das lenkbare Rad (28), (44) zu steuern; einem Positionssensor (56), (58), der derart ausgebildet ist, um einen Ist-Winkel des lenkbaren Rades der Zahnstange (22), (38) und dadurch des lenkbaren Rades (28), (44) zu messen, wobei der Ist-Winkel des lenkbaren Rades an einen Controller (18) übertragen wird; einer Rückstellfeder (70), wobei die Rückstellfeder (70) so vorgespannt ist, um eine Rückstellkraft für die Zahnstange (22), (38) vorzusehen; und wobei der Controller (18) eine Anweisung an den Elektromotor (46) liefert, was ein Drehmoment zur Folge hat, das von dem Elektromotor (46) erzeugt wird, wobei die Anweisung auf den Ist-Winkel des lenkbaren Rades, ein gewünschtes lenkbares Rad (28), (44) anspricht; dadurch gekennzeichnet, dass die Anweisung auf einen Nachschlageprozess (120) anspricht, der eine Tabelle mit Einträgen, die der Richtung entsprechen, umfasst.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 15, wobei der Soll-Winkel des lenkbaren Rades auf einen Lenkradwinkel und eine Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 16, wobei der Soll-Winkel des lenkbaren Rades auf ein Verhältnis des Lenkradwinkels anspricht, der als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 15, wobei der Soll-Winkel des lenkbaren Rades ein Hinterradwinkel ist, wobei der Soll-Winkel des lenkbaren Rades auf ein fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiges Verhältnis eines Vorderradwinkels anspricht.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 15, wobei die Anweisung auf einen Servofehler (206) anspricht, der einer Differenz zwischen dem Soll-Winkel des lenkbaren Rades und dem Ist-Winkel des lenkbaren Rades entspricht.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 15, wobei die Anweisung niedriger ist, wenn die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, als wenn die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 15, wobei die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades größer als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 15, wobei die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 15, wobei die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn der Ist-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 15, wobei die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn der Ist-Winkel des Hinterrades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des Hinterrades größer als der Ist-Winkel des Hinterrades ist.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 15, wobei die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn: der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades größer als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; oder der Ist-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; und wobei die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn: der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; oder der Ist-Winkel des Hinterrades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des Hinterrades größer als der Ist-Winkel des Hinterrades ist.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 18, wobei die Anweisung auf einen Servofehler (206) anspricht, der einer Differenz zwischen dem Soll-Winkel des lenkbaren Rades und dem Ist-Winkel des lenkbaren Rades entspricht.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 26, wobei die Anweisung niedriger ist, wenn die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, als wenn die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist.
Fahrzeuglenksystem (10) nach Anspruch 27, wobei die Richtung gegen die Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn: der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades größer als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; oder der Ist-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; und wobei die Richtung mit der Rückstellfeder (70) ausgerichtet ist, wenn der Ist-Winkel des lenkbaren Rades größer als Null Grad ist und der Soll-Winkel des lenkbaren Rades kleiner als der Ist-Winkel des lenkbaren Rades ist; oder der Ist-Winkel des Hinterrades kleiner als Null Grad ist und wenn der Soll-Winkel des Hinterrades größer als der Ist-Winkel des Hinterrades ist.