DE60308231T2

DE60308231T2 - Servolenkung

Info

Publication number: DE60308231T2
Application number: DE60308231T
Authority: DE
Inventors: Noboru Shimizu; Tsunefumi Arita; Naoto Iwakura-shi Shima; Masashi Seki-shi Takai
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: EP1331155A2; CN1281451C; US20030141138A1; KR100516303B1; JP2003212138A; US6681884B2; JP3689046B2; KR20030064280A; ES2272893T3; EP1331155A3; DE60308231D1; CN1454807A; EP1331155B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Servolenkungssystem, das ein Flußsteuer- bzw. -regelventil zur Verhinderung eines Energieverlusts beinhaltet.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Ein Beispiel eines Servolenkungssystems, das ein Flußsteuer- bzw. -regelventil zur Verhinderung eines Energieverlusts beinhaltet, ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-163233 geoffenbart, die durch den vorliegenden Anmelder eingereicht wurde.
Das Flußsteuer- bzw. -regelventil V des Servolenkungssystems des Beispiels des Standes der Technik beinhaltet, wie in 3 gezeigt, eine Spule 1, die ein Ende angrenzend an eine Pilotkammer 2 und das andere Ende angrenzend an eine andere Pilotkammer 3 aufweist.
Die Pilotkammer 2 kommuniziert kontinuierlich mit einer Pumpe P über eine Pumpenöffnung 4. Die Pilotkammer 2 kommuniziert über einen Strömungsweg bzw. Flußpfad 6, eine variable Öffnung a und einen Flußpfad 7 mit einer Einströmöffnung eines Lenkventils 9, das für ein Regeln bzw. Steuern eines Leistungszylinders bzw. Kraftstellkolbens 8 bereitgestellt ist.
Die Pilotkammer 3 beinhaltet eine Feder 5 und kommuniziert auch mit der Einströmöffnung des Lenkventils 9 über einen Flußpfad 10 und den Flußpfad 7. Demgemäß stellen die variable Öffnung a, der Flußpfad 7 und der Flußpfad 10 die Kommunikation bzw. Verbindung zwischen den Pilotkammern 2 und 3 bereit. Ein Druck stromaufwärts von der variablen Öffnung a wirkt auf die Pilotkammer 2, und der Druck stromabwärts davon wirkt auf die Pilotkammer 3. Der Öffnungsgrad der variablen Öffnung a wird durch einen Solenoidstrom-Instruktionswert SI für ein Solenoid SOL gesteuert.
Die Spule 1 hält eine Position, bei welcher die Kraft, die auf die Pilotkammer 2 wirkt, die Kraft, die auf die Pilotkammer 3 wirkt, und die Kraft der Feder 5 im Gleichgewicht sind. Diese ausgeglichene Position bestimmt den Öffnungsgrad sowohl der Pumpenöffnung 4 als auch der Behälter- bzw. Tanköffnung 11.
Beispielsweise wird bei bzw. nach Betätigung einer Pumpenantriebsquelle 12, wie beispielsweise eines Motors oder dgl., die Pumpe P angetrieben, um Drucköl in die Pumpenöffnung 4 zu liefern, um einen Fluß bzw. Strom in der variablen Öffnung a zu verursachen. Dieser Fluß erzeugt einen Druckunterschied zwischen den zwei Seiten der variablen Öffnung a, und der Druckunterschied verursacht einen Unterschied im Druck zwischen den Pilotkammern 2 und 3. Der resultierende Druckunterschied bewegt die Spule 1 von der normalen Position, die in 3 illustriert ist, zu der ausgeglichenen Position, wobei einer Kraft der Feder 5 entgegengetreten wird.
Somit erhöht ein Bewegen der Spule 1 von der normalen Position zur ausgeglichenen Position den Öffnungsgrad der Tank öffnung 11. In Übereinstimmung mit dem resultierenden Öffnungsgrad der Tanköffnung 11 wird das Verteilungsverhältnis zwischen einem Regel- bzw. Steuerfluß QP, der in Richtung zum Lenkventil 9 von der Pumpe P eingeführt wird, und einem Rückkehrfluß QT, der zum Tank T oder der Pumpe P zurück zirkuliert, bestimmt. Mit anderen Worten, der Regel- bzw. Steuerfluß QP wird in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad der Tanköffnung 11 bestimmt.
Die Regelung bzw. Steuerung des Regel- bzw. Steuerflusses QP in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad der Tanköffnung 11, wie oben beschrieben, führt zu einer Bestimmung des Regel- bzw. Steuerflusses QP in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad der variablen Öffnung a. Dies deshalb, weil die Position, zu welcher die Spule 1 verschoben ist bzw. wird, welche den Öffnungsgrad der Tanköffnung 11 bestimmt, durch den unterschiedlichen bzw. Differentialdruck zwischen den zwei Pilotkammern 2 und 3 bestimmt wird, und dieser unterschiedliche Druck durch den Öffnungsgrad der variablen Öffnungabestimmt wird.
Somit kann, um den Steuer- bzw. Regelfluß QP in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dem Lenkzustand des Fahrzeugs zu regeln bzw. zu steuern, der Öffnungsgrad der variablen Öffnung a oder der Solenoidstrom-Instruktionswert SI für das Solenoid bzw. die Magnetspule SOL geregelt bzw. gesteuert werden. Dies deshalb, weil der Öffnungsgrad der variablen Öffnung a im Verhältnis zu einem Erregungsstrom des Solenoids SOL geregelt bzw. gesteuert wird, so daß die variable Öffnung a den Grad ihrer Öffnung auf einem Minimum im nicht erregten Zustand des Solenoids SOL hält und den Grad ihrer Öffnung erhöht, wenn der Regelungsstrom erhöht wird.
Das Lenkventil 9, das mit dem Regel- bzw. Steuerfluß QP angewandt bzw. beaufschlagt wird, regelt bzw. steuert die Menge an Öl, die zum Leistungszylinder 8 zugeführt wird, in Übereinstimmung mit dem Eingangsdrehmoment (Lenkdrehmoment) des Lenkrads (nicht gezeigt). Beispielsweise wird, wenn das Lenkdrehmoment groß ist, die Menge bzw. das Ausmaß eines Verschiebens des Lenkventils 9 erhöht, um die Menge an Öl zu erhöhen, die zum Leistungszylinder 8 zugeführt wird, während, wenn es klein ist, das Ausmaß eines Verschiebens des Lenkventils 9 verringert wird, um die Menge an Öl zu verringern, die zum Leistungszylinder 8 zugeführt wird. Je höher die Menge einer Zufuhr von Drucköl ist, umso höher ist die unterstützende bzw. Hilfskraft, die der Leistungszylinder 8 ausübt. Je kleiner die Menge einer Zufuhr ist, umso niedriger ist die unterstützende bzw. Hilfskraft, die der Zylinder 8 ausübt.
Es sollte erwähnt werden, daß das Lenkdrehmoment und das Ausmaß eines Verschiebens bzw. Verlagerns des Lenkventils 9 durch eine Torsions- bzw. Verdrehungsreaktion einer Torsionsstange (nicht gezeigt) oder dgl. bestimmt werden.
Wie oben beschrieben, regelt bzw. steuert das Lenkventil 9 den Fluß QM, der zum Leistungszylinder 8 zugeführt wird, und das Flußregel- bzw. -steuerventil V regelt den Regel- bzw. Steuerfluß QP, der zum Lenkventil 9 zugeführt wird. Wenn der Fluß QM, der durch den Leistungszylinder 8 benötigt wird, so nahe wie möglich dem Regel- bzw. Steuerfluß QP kommt, der durch das Flußregel- bzw. -steuerventil V bestimmt wird, ist es möglich, den Energieverlust um die Pumpe P zu verringern. Dies deshalb, weil der Energieverlust um die Pumpe P durch einen Unterschied zwischen dem Regel- bzw. Steuerfluß QP und dem Fluß QM verursacht ist, der durch den Leistungszylinder 8 verlangt bzw. gefordert wird.
Um den Regel- bzw. Steuerfluß QP so nahe wie möglich dem Fluß QM zu machen, der durch den Leistungszylinder 8 zur Verhinderung eines Energieverlusts verlangt wird, regelt das System des Beispiels des Standes der Technik den Öffnungsgrad der variablen Öffnung a. Der Öffnungsgrad der variablen Öffnung a wird durch den Solenoidstrom-Instruktionswert SI für das Solenoid SOL, wie früher beschrieben, bestimmt. Dieser Solenoidstrom-Instruktionswert SI wird durch eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung C geregelt bzw. gesteuert, welche als nächstes im Detail beschrieben werden wird.
Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung bzw. der Controller C ist mit einem Lenkwinkelsensor 14 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 15 verbunden. Wie in 4 illustriert, bestimmt die Steuer- bzw. Regeleinrichtung C einen Strominstruktions- bzw. -anweisungswert Iθ auf der Basis eines Lenkwinkels, der durch den Lenkwinkelsensor 14 detektiert wird, und auch einen Strominstruktionswert Iω auf der Basis einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, die durch ein Differenzieren des Lenkwinkels berechnet wird.
Die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel und dem Strominstruktionswert Iθ wird auf der Basis von theoretischen Werten bestimmt, die lineare Merkmale der Beziehung zwischen dem Lenkwinkel und dem Regel- bzw. Steuerfluß QP verleihen. Die Beziehung zwischen der Lenkwinkelgeschwindigkeit und dem Strominstruktionswert Iω wird auch auf der Basis von theoretischen Werten bestimmt, die lineare Merkmale der Beziehung zwischen der Lenkwinkelgeschwindigkeit und dem Regel- bzw. Steuerfluß QP verleihen. Es sollte erwähnt werden, daß die Strominstruktionswerte Iθ und Iω, die ausgegeben werden, null sind, sofern nicht sowohl der Lenkwinkel als auch die Lenkwinkelgeschwindigkeit einen festgelegten Wert übersteigen. Spezifisch werden, wenn das Lenkrad bei oder um das Zentrum positioniert ist, die Strominstruktionswerte Iθ und Iω bei null ausgegeben, um eine Totzone um das Zentrum festzulegen bzw. einzustellen.
Nach der Bestimmung eines jeden der Strominstruktionswerte Iθ und Iω, wie oben beschrieben, werden die bestimmten Werte Iθ und Iω zusammenaddiert. Die Gründe für die Addition der Strominstruktionswerte Iθ und Iω sind wie folgt.
Der erste Grund ist ein Sicherstellen einer Antwort. Der Leistungszylinder 8 weist eine gute Antwort bzw. ein gutes Ansprechen auf, wann immer die Regel- bzw. Steuerrate QM, die zugeführt wird, höher als der Fluß QM ist, der in dem Leistungszylinder 8 oder dem Lenkventil 9 verlangt bzw. gefordert wird. Aus diesem Grund wird der Strominstruktionswert Iθ zum Strominstruktionswert Iω addiert.
Der zweite Grund ist ein Sicherstellen einer Stabilität beim Lenken. Ein Lenkdrehmoment ist für eine Verwendung bei einer Abschätzung des erforderlichen Flusses QM im Lenkventil 9 geeignet. Jedoch erfordert die Verwendung des Lenkdrehmoments eine umfassende Änderung im Zustand der existierenden bzw. vorhandenen Systeme. Deshalb verwendet das System des Standes der Technik eine Lenkwinkelgeschwindigkeit ω, welche am engsten annähernd an ein Lenkdrehmoment ist. Ungünstigerweise wird die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω nur während der Betätigung des Lenkrads erzeugt. Beispiels weise ist, wenn das Lenkrad um einen gegebenen Winkel gedreht wird und bei diesem Winkel gehalten wird, die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω null. Wenn der Regel- bzw. Steuerfluß QP in einer derartigen Lenktätigkeit bzw. -betätigung nicht sichergestellt ist, gibt es eine Notwendigkeit, die Lenkkraft hinsichtlich eines selbstausrichtenden Drehmoments des Fahrzeugs oder einer externen Kraft zu erhöhen.
Wenn ein Lenkwinkel θ als ein Parameter, wie früher beschrieben, spezifiziert ist, ist es jedoch möglich, den Strominstruktionswert Iθ zu erhalten, weil der Lenkwinkel θ sogar während der Lenktätigkeit beibehalten wird. Somit wird eine Leistung bzw. Kraft, die für ein Lenken erforderlich ist, durch den Strominstruktionswert Iθ aufrechterhalten.
Nach der Addition der Strominstruktionswerte Iθ und Iω, wie früher beschrieben, wird das Ergebnis (Iθ + Iω) mit einem Strominstruktionswert Iv multipliziert, der auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist bzw. wird. Der Strominstruktionswert Iv basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit wird bei eins ausgegeben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, und bei null, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, und weiterhin bei irgendeinem Wert von Dezimalstellen zwischen eins und null, wenn das Fahrzeug bei mittleren Geschwindigkeiten zwischen niedrig und hoch angetrieben wird. Spezifisch wird der addierte Wert (Iθ + Iω) ohne Änderung ausgegeben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, und der Wert von (Iθ + Iω) resultiert in null, wenn sie hoch ist. Weiterhin wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit mittel ist, mit einer Zunahme in der Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Wert umgekehrt proportional zu der erhöhten Geschwindigkeit ausgegeben.
Der Grund für eine Regelung bzw. Steuerung der Ausgabe gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit in dieser Weise ist, daß üblicherweise das Lenkrad nicht viel gedreht wird, wenn bei hohen Geschwindigkeiten gefahren wird, aber in hohem Maß bzw. stark gedreht wird, wenn bei niedrigen Geschwindigkeiten gefahren wird. Mit anderen Worten gibt es, wenn bei hoher Geschwindigkeit gefahren wird, eine geringe Notwendigkeit für eine Unterstützungs- bzw. Hilfskraft und die Ausübung einer übermäßigen unterstützenden Kraft stellt eine Gefahr auf. In vielen Fällen ist eine Hilfskraft erforderlich, wenn das Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten gefahren wird. Aus diesen Gründen wird die Ausgabe in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt bzw. gesteuert.
Als nächstes wird ein Standbystrom-Instruktionswert Is zum Wert von (Iθ + Iω) × Iv addiert, der in der obigen Art und Weise bestimmt ist. Dann wird der Wert, der aus (Iθ + Iω) × Iv + Is resultiert als ein Solenoidstrom-Instruktionswert SI an den Treiber 16 ausgegeben, wie dies in 3 illustriert ist.
Wegen der Addition des Standbystrom-Instruktionswerts Is ist bzw. wird der Solenoidstrom-Instruktionswert SI bei einer vorbestimmten Größe beibehalten, selbst wenn alle der Strominstruktionswerte basierend auf dem Lenkwinkel, der Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit null sind. Diese Tatsache führt zur Zufuhr eines vorbestimmten Ölflusses zum Lenkventil 9 zu allen Zeiten. Jedoch wird hinsichtlich der Verhinderung eines Energieverlusts der Regel- bzw. Steuerfluß QP im Flußregel- bzw. -steuer ventil V idealerweise null, wenn der Fluß QM, der durch den Leistungszylinder 8 und das Lenkventil 9 benötigt wird, null ist. Spezifisch bedeutet ein Verringern des Regel- bzw. Steuerflusses QP auf null, daß die Gesamtmenge an Öl, die aus der Pumpe P ausgetragen wird, veranlaßt wird, von der Tanköffnung 11 zur Pumpe P oder dem Tank T zurückzukehren. Der Pfad des Ölflusses, der von der Tanköffnung 11 zu der Pumpe P oder dem Tank T zurückkehrt, ist äußerst kurz in dem Körper, so daß ein geringer Druckverlust auftritt. Aufgrund eines geringen Druckverlusts wird das Antriebsdrehmoment für die Pumpe P auf ein Minimum verringert, was zu einer Energieerhaltung führt. In diesem Kontext bzw. Zusammenhang ist die Tatsache, daß der Regel- bzw. Steuerfluß QP null wird, wenn der erforderliche Fluß QM null ist, vorteilhaft hinsichtlich der Verhinderung eines Energieverlusts.
Nichtsdestoweniger wird ein Standbyfluß QS beibehalten, selbst wenn der erforderliche bzw. geforderte Fluß QM null ist. Dies ist wegen des Folgenden.

(1) Verhinderung eines Festfressens bzw. Blockierens im System. Die Zirkulation des Standbyflusses QS durch das System kann Kühleffekte bereitstellen.
(2) Sicherstellen einer Antwort bzw. eines Ansprechens. Die Aufrechterhaltung des Standbyflusses QS resultiert in einer Verringerung der Zeit, die für ein Erzielen eines Ziel-Regel- bzw. -Steuerflusses QP erforderlich ist im Vergleich mit dem Fall keiner Beibehaltung des Standbyflusses QS. Der resultierende Zeitunterschied beeinflußt die Antwort. Als ein Ergebnis führt die Aufrechterhaltung des Standbyflusses QS zu einer Verbesserung in der Antwort.
(3) Entgegenwirken von Störungen, wie beispielsweise Rücksprung bzw. Überschwingen und dgl., und selbstausrichtendem Drehmoment. Eine Reaktion auf selbstausrichtendes Drehmoment oder Störung wirkt auf die Räder, welche dann auf die Stange des Leistungszylinders 8 wirkt. Wenn der Standbyfluß nicht beibehalten wird, macht die Reaktion auf das selbstausrichtende Drehmoment oder die Störung die Räder unstetig bzw. instabil. Jedoch hindert die Beibehaltung des Standbyflusses die Räder daran instabil zu werden, selbst wenn die Reaktion auf die Räder wirkt. Spezifisch steht die Stange des Leistungszylinders 8 mit einem Ritzel zum Schalten des Lenkventils 9 und dgl. in Eingriff. Deshalb wird bei der Wirkung der Reaktion das Lenkventil auch geschaltet, um den Standbyfluß in einer Richtung entgegengesetzt zur Reaktion zuzuführen. Deshalb macht es ein Beibehalten des Standbyflusses möglich, dem selbstausrichtenden Drehmoment und der Störung entgegenzuwirken, die durch einen Rücksprung bzw. ein Überschwingen verursacht ist.

Als nächstes wird eine Beschreibung der Betätigung des Servolenkungssystems des Beispiels des Standes der Technik gegeben.
Beispielsweise bestimmt, wenn das Fahrzeug gelenkt wird, wenn es bei niedrigen Geschwindigkeiten fährt, der Lenkwinkel an diesem Punkt einen Strominstruktionswert Iθ, und die Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt einen Strominstruktionswert Iω. Die bestimmten Strominstruktionswerte Iθ und Iω werden zusammenaddiert. Dann wird der addierte Wert (Iθ + Iω) mit einem Strominstruktionswert Iv gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit multipliziert. An diesem Punkt ist der Strom instruktionswert Iv, der zu multiplizieren ist, eins, weil die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist. Dann wird ein Strominstruktionswert Is zum Sicherstellen eines Standbyflusses zum multiplizierten Wert (Iθ+Iω) addiert.
Kurzum, im Fall von niedrigen Geschwindigkeiten resultiert Solenoidstrom-Instruktionswert SI in SI = Iθ + Iω + Is, und ein Regel- bzw. Steuerfluß Q entsprechend diesem resultierenden Wert wird zum Lenkventil 9 zugeführt.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit mittel ist, wird ein Strominstruktionswert Iv kleiner als eins, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit angehoben wird. Deshalb wird ein Wert, der mit dem Strominstruktionswert Iv multipliziert wird auch kleiner, was in einem kleinen Solenoidstrominstruktionswert SI resultiert. Dementsprechend nimmt in dem Fall von mittleren Geschwindigkeiten ein Regel- bzw. Steuerfluß QP in Übereinstimmung mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit ab, so daß der Fahrer ein großes Lenkdrehmoment benötigt.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch wird, wird der Strominstruktionswert Iv null. Wenn der Strominstruktionswert Iv null ist, gibt dies (Iθ + Iω) × Iv = 0. Als ein Ergebnis wird der Regel- bzw. Steuerfluß QP nur der Standbyfluß QS, so daß ein großes Lenkdrehmoment für eine Lenktätigkeit bzw. einen Lenkvorgang erforderlich ist. Es sollte erwähnt werden, daß es kein Problem gibt, weil das Lenkrad nicht gedreht wird, wenn bei hohen Geschwindigkeiten gefahren wird. Weiterhin wird eine äußerst große unterstützende bzw. Hilfskraft für die Steigerung der Sicherheit daran gehindert ausgeübt zu werden, wenn bei hohen Geschwindigkeiten gefahren wird.
Wenn das Lenkrad um die zentrale Position gehalten wird, wenn man in einer geraden Linie oder dgl. fährt, sind der Strominstruktionswert Iθ basierend auf dem Lenkwinkel und der Strominstruktionswert Iω basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit null. Jedoch wird in diesem Fall nur der Standbystrom-Instruktionswert Is ausgegeben, um unfehlbar den Standbyfluß beizubehalten. Deshalb ist, selbst wenn das Lenkrad um die zentrale Position gehalten wird, das System fähig, die Antwort beizubehalten und auf jeglicher Störung entgegenzuwirken.
Die Spule 1 weist einen Schlitz 13 auf, der an ihrem vorderen Ende ausgebildet ist. Selbst wenn die Spule 1 in der normalen Position ist, die in 3 illustriert ist, etabliert bzw. errichtet der Schlitz 13 eine Verbindung zwischen der Pilotkammer 2 und der variablen Öffnung a. Spezifisch wird, selbst wenn die Spule 1 in der normalen Position ist, das Drucköl, welches von der Pumpenöffnung 4 zur Pilotkammer 2 zugeführt worden ist, durch den Schlitz 13, den Flußpfad 6, die variable Öffnung a und dann den Flußpfad 7 zum Lenkventil 9 zugeführt. Aufgrund einer solchen Zufuhr des Drucköls erzielt das System erfolgreich die Verhinderung eines Blockierens und von Störungen, wie beispielsweise eines Rücksprungs oder dgl., und die sichergestellte Antwort.
Weiterhin illustriert 3 einen Treiber 16, der für ein Antreiben des Solenoids SOL bereitgestellt ist und mit der Regel- bzw. Steuereinrichtung C und dem Solenoid SOL verbunden ist, Drosseln bzw. Drosselklappen 17 und 18, und ein Entlastungs- bzw. Sicherheitsventil 19.
Mit dem Servolenkungssystem des Standes der Technik, wie oben beschrieben, werden, um den Solenoidstrom-Instruktionswert SI zu finden, die Strominstruktionswerte Iθ und Iω zusammen addiert und dann mit dem Strominstruktionswert Iv basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Sv multipliziert. Diese Berechnungsbe- bzw. -verarbeitung erfordert viel Zeit, was zum Problem einer Verzögerung in der Antwort zum Ausgeben des Solenoidstrom-Instruktionswerts SI Anlaß gibt.
Ein anderes System wird in EP 1108638 geoffenbart. Seine Merkmale bilden die Basis für den Oberbegriff von Anspruch 1, der hierzu angefügt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Servolenkungssystem bereitzustellen, welches fähig ist, eine Ausgabe eines Solenoidstrom-Instruktionswerts SI daran zu hindern, an einer Verzögerung in der Antwort zu leiden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Servolenkungssystem zur Verfügung, wie es in Anspruch 1 definiert ist, umfassend ein Lenkventil zum Steuern bzw. Regeln eines Leistungszylinders bzw. Kraftstellkolbens; eine variable Öffnung, die stromaufwärts von dem Lenkventil zur Verfügung gestellt ist; ein Solenoid bzw. einen Magnetschalter bzw. eine Magnetspule zum Steuern bzw. Regeln eines Öffnungsgrads der variablen Öffnung; eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung bzw. einen Controller zum Steuern bzw. Regeln eines Solenoidstrom-Instruktionswerts SI, der für ein Antreiben des Solenoids verwendet ist; einen Lenkwinkelsensor und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, welche mit der Steuer- bzw. Regeleinheit verbunden sind; und ein Flußsteuer- bzw. -regelventil zum Verteilen eines Flusses, der von einer Pumpe zugeführt ist, zu einem Steuer- bzw. Regelfluß, der zu dem Lenkventil in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad der variablen Öffnung zugeführt ist, und einem Rückkehrfluß, der zu einem Tank bzw. Behälter oder der Pumpe zurück zirkuliert.
Zusätzliche Merkmale der Ansprüche sind in den hierzu beigefügten Ansprüchen dargelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen bzw. Illustrieren eines Regel- bzw. Steuersystems einer Regel- bzw. Steuereinrichtung C in einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm zum Illustrieren eines Regel- bzw. Steuersystems einer Regel- bzw. Steuereinrichtung C in einer zweiten Ausführungsform.
3 ist ein allgemeines Diagramm, das ein Servolenkungssystem in dem Stand der Technik illustriert.
4 ist ein Diagramm, das ein Regel- bzw. Steuersystem einer Regel- bzw. Steuereinrichtung C des Standes der Technik illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 illustriert ein Regel- bzw. Steuersystem einer Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. eines Controllers C einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Fall der ersten Ausführungsform weist das Servolenkungssystem die gleiche Konfiguration auf, enthaltend das Flußregel- bzw. -steuerventil V, den Leistungszylinder 8, das Lenkventil 9 usw. wie in 3 illustriert, abgesehen von der Regel- bzw. Steuereinrichtung C, wie jene des Beispiels des Standes der Technik, welches früher in 3 beschrieben worden ist, und die Hauptbeschreibung wird nun für das Regel- bzw. Steuersystem der Regel- bzw. Steuereinrichtung C gegeben.
Wie in 1 illustriert, speichert die Regel- bzw. Steuereinrichtung C eine Tabelle von grundlegenden bzw. Basisstrom-Instruktionswerten I1 entsprechend der Kombination von Lenkwinkeln und Lenkwinkelgeschwindigkeiten. Die Tabelle zeigt eine Liste von Werten, die aus den Additionen von Strominstruktionswerten Iθ, die auf den Lenkwinkeln basieren, und Strominstruktionswerten Iω resultieren, die auf den Lenkwinkelgeschwindigkeiten basieren. Bei bzw. nach Empfang der Eingabe eines Lenkwinkels, der durch den Lenkwinkelsensor 14 detektiert wird, findet die Regel- bzw. Steuereinrichtung C aus der Tabelle einen Basisstrom-Instruktionswert Id entsprechend dem detektierten Lenkwinkel und eine Lenkwinkelgeschwindigkeit, die durch ein Differenzieren des Lenkwinkels erhalten wird.
Wann immer die Regel- bzw. Steuereinrichtung C des Standes der Technik die Eingabe des Lenkwinkels vom Lenkwinkelsensor 14 empfängt, führt sie die Addition des Lenkwinkelsignals Iθ basierend auf dem Lenkwinkel und des Lenkwinkelgeschwindigkeitssignals Iω basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit durch. Jedoch führt die erste Ausführungsform nicht eine derartige Addition durch, sondern wählt einen anwendbaren Basisstrom-Instruktionswert I1 aus der Tabelle aus. Dementsprechend wird die Be- bzw. Verarbeitungsgeschwindigkeit der Regel- bzw. Steuereinrichtung durch eine Verringerung in der Zeit erhöht, die für die Berechnungsbe- bzw. -verarbeitung erforderlich ist.
Nach der obigen Bestimmung des Basisstrom-Instruktionswerts I1 aus der Tabelle multipliziert die Regel- bzw. Steuereinrichtung C den Basisstrom-Instruktionswert I1 mit einem Strominstruktionswert I2, der auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist. Die Multiplikation mit dem Strominstruktionswert I2 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit wird zum Regeln bzw. Steuern der Ausgabe in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit wie im Beispiel des Standes der Technik durchgeführt.
Nach der obigen Bestimmung von (I1 × I2) addiert die Regel- bzw. Steuereinrichtung C einen Standbystrom-Instruktionswert zu dem bestimmten Wert. In der vorliegenden Erfindung wird der Standbystrom-Instruktionswert nicht direkt addiert. D.h., der Wert, der zu addieren ist, ist ein Wert (Is × I3), der aus der Multiplikation des Standbystrom-Instruktionswerts Is mit einem Strominstruktionswert I3 resultiert, der auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist.
Der Grund für ein Multiplizieren des Standbystrom-Instruktionswerts Is mit dem Strominstruktionswert I3 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit ist wie folgt.
Wie früher beschrieben, wird der Standbystrom-Instruktionswert Is für die drei Funktionen eines Hinderns des Systems an einem Festfressen bzw. Blockieren, Sicherstellens der Antwort bzw. des Ansprechens und Entgegenwirkens dem selbstausrichtenden Drehmoment und Störungen, wie beispielsweise Rücksprung bzw. Überschwingen oder dgl. bereit gestellt. Die Antwort wird besonders benötigt, wenn das Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten gefahren wird, aber wird nicht so viel benötigt, wenn es bei hohen Geschwindigkeiten gefahren wird. Dies deshalb, da das Lenken instabil wird, wenn die Antwort äußerst schnell während einer Hochgeschwindigkeitsbewegung ist.
Da der Standbystrom-Instruktionswert im Stand der Technik festgelegt ist, ist bzw. wird der Standbyfluß bezüglich der Antwort bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt. Deshalb weist der Stand der Technik das Problem auf, daß der Standbyfluß während einer Hochgeschwindigkeitsbewegung unnötig bzw. überflüssig ist.
Um einen derartigen unnötigen Standbyfluß zu verhindern, stellt die erste Ausführungsform die Multiplikation des Standbystrom-Instruktionswerts Is mit dem Strominstruktionswert I3 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verfügung. Der Strominstruktionswert I3 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit wird bei eins ausgegeben, wenn das Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten gefahren wird. Bei mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten nimmt die Ausgabe des Werts I3 stufenweise bzw. zunehmend mit der Zunahme in der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Wenn das Fahrzeug eine hohe Geschwindigkeit erreicht, wird die Ausgabe des Werts I3 auf einem Minimum gehalten. Demgemäß wird der Wert, der aus der Multiplikation des Standbystrom-Instruktionswerts Is mit dem Strominstruktionswert I3 resultiert, der auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basiert, ohne Änderung bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten ausgegeben, und wird zunehmend von mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten zu hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten verringert. Dann wird der Wert (Is × I3) auf einem Minimum bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ge halten. Dieses Design erlaubt die Verhinderung eines unnötigen Standbyflusses.
Die Multiplikation des Standbystrom-Instruktionswerts Is mit dem Strominstruktionswert I3 resultiert nicht in null sogar bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten.
Nach der obigen Bestimmung des Werts (I1 × I2) + (Is × I3) gibt die Regel- bzw. Steuereinrichtung C den bestimmten Wert als einen Solenoidstrom-Instruktionswert SI an den Treiber 16 aus. Dann gibt der Treiber 16 einen Erregungsstrom entsprechend dem Solenoidstrom-Instruktionswert SI an das Solenoid SOL aus.
Gemäß der ersten Ausführungsform findet die Regel- bzw. Steuereinrichtung C den Basisstrom-Instruktionswert I1 entsprechend dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit aus der darin gespeicherten Tabelle. Deshalb ist die Be- bzw. Verarbeitungsgeschwindigkeit der Regel- bzw. Steuereinrichtung schneller im Vergleich mit dem Beispiel des Standes der Technik, das die Addition des Lenkwinkelsignals Iθ und der Lenkwinkelgeschwindigkeit Iω durchführt. Aufgrund der erhöhten Verarbeitungsgeschwindigkeit wird die Antwort für ein Ausgeben des Solenoidstrom-Instruktionswerts SI gesteigert.
Eine zweite, in 2 illustrierte Ausführungsform, bestimmt einen Strominstruktionswert I2 auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verwendung als ein Grenzwert. Die andere Konfiguration in der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie jene in der ersten Ausführungsform.
Der Strominstruktionswert I2 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit wird als der Grenzwert in der zweiten Ausführungsform verwendet. Der Grenzwert basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit wird bei einem Maximum konstant gehalten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, und bei einem Minimum, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist. Bei mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten verringert sich der Grenzwert stufenweise bzw. zunehmend in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Demgemäß gibt beispielsweise, wenn der Basisstrom-Instruktionswert I1 größer als ein Grenzwert ist, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, die Regel- bzw. Steuereinrichtung C den Grenzwert als einen Strominstruktionswert I1' aus. Wenn der Basisstrom-Instruktionswert I1 kleiner als der Grenzwert ist, gibt die Regel- bzw. Steuereinrichtung C den Basisstrom-Instruktionswert I1 als den Strominstruktionswert I1' direkt aus.
Aufgrund des wie oben beschriebenen festgelegten Grenzwerts kann, selbst wenn das Lenkrad abrupt während eines Hochgeschwindigkeitsfahrens gedreht wird, die Sicherheit adäquat bzw. entsprechend sichergestellt werden.
Nach der Bestimmung des Strominstruktionswerts I1' führt die Regel- bzw. Steuereinrichtung C eine Addition des Strominstruktionswerts I1' und des Werts durch, der aus der Multiplikation des Standbystrom-Instruktionswerts Is mit dem Strominstruktionswert I3 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit resultiert. Dann gibt die Regel- bzw. Steuereinrichtung C den Wert von I1' + (Is × I3) als den Solenoidstrom-Instruktionswert SI an den Treiber 16 aus. Dann gibt der Treiber 16 einen Erregungsstrom entsprechend dem Solenoidstrom-Instruktionswert SI an das Solenoid SOL aus.
Gemäß der zweiten Ausführungsform findet die Regel- bzw. Steuereinrichtung C den Basisstrom-Instruktionswert I1 entsprechend dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit aus der in der Regel- bzw. Steuereinrichtung gespeicherten Tabelle. Deshalb ist im Vergleich mit dem Beispiel des Standes der Technik, das die Addition des Lenkwinkelsignals Iθ und der Lenkwinkelgeschwindigkeit Iω durchführt, eine Be- bzw. Verarbeitungsgeschwindigkeit der Regel- bzw. Steuereinrichtung C schneller, was zur Steigerung in der Antwort für ein Ausgeben des Solenoidstrom-Instruktionswerts SI führt.
Der Standbystrom-Instruktionswert Is wird in der ersten und zweiten Ausführungsform addiert. Jedoch erfordert die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise die Addition des Standbystrom-Instruktionswerts Is. Weiterhin erfordert bezüglich der Multiplikation des Standbystrom-Instruktionswerts Is mit dem Strominstruktionswert I3 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit die vorliegende Erfindung auch nicht notwendigerweise die Multiplikation des Strominstruktionswerts I3.
Weiterhin wird in der ersten und zweiten Ausführungsform die Lenkwinkelgeschwindigkeit durch Differenzierung bzw. Ableitung des Lenkwinkels berechnet. Jedoch kann ein Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor zusätzlich zur Detektion des Strominstruktionswerts Iω montiert bzw. angeordnet sein.

Claims

Servolenkungssystem, umfassend: ein Lenkventil (9) zum Steuern bzw. Regeln eines Leistungszylinders bzw. Kraftstellkolbens (8); eine variable Öffnung (a), die stromaufwärts von dem Lenkventil (9) zur Verfügung gestellt ist; ein Solenoid bzw. einen Magnetschalter bzw. Magnetspule (SOL) zum Steuern bzw. Regeln eines Öffnungsgrads der variablen Öffnung (a); eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung (C) zum Steuern bzw. Regeln eines Solenoidstrom-Instruktionswerts (SI), der für ein Antreiben des Solenoids (SOL) verwendet ist; einen Lenkwinkelsensor (14) und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (15), welche mit der Steuer- bzw. Regeleinheit (C) verbunden sind; und ein Flußsteuer- bzw. -regelventil (V) zum Verteilen eines Flusses, der von einer Pumpe (P) zugeführt ist, zu einem Steuer- bzw. Regelfluß, der zu dem Lenkventil (9) in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad der variablen Öffnung (a) zugeführt ist, und einem Rückkehrfluß, der zu einem Tank (T) oder der Pumpe (P) zurück zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (C) eine Tabelle von Basisstrominstruktionswerten (I1) entsprechend Kombinationen von Lenkwinkeln und Lenkwinkelgeschwindigkeiten speichert und die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (C) einen Standby- bzw. Wartestrominstruktionswert (Is) mit einem Strominstruktionswert (I3) multipliziert, welcher unter Bezugnahme auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt ist, und einen Wert, der durch die Multiplikation erhalten ist, zu einem Wert basierend auf dem Basisstrominstruktionswert (I1), der aus der Tabelle erhalten ist, und einem Strominstruktionswert (I2) entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit addiert, um den Solenoidstrom-Instruktionswert (SI) zu bestimmen.
Servolenkungssystem nach Anspruch 1, wobei für eine Bestimmung des Solenoidstrom-Instruktionswerts (SI) die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (C) eine Tätigkeit von (I1 × I2) + (I3 × Is) ausführt, wobei I1 ein Basisstrominstruktionswert ist, der aus der Tabelle erhalten ist, I2 ein Strominstruktionswert ist, der basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist, I3 ein Strominstruktionswert ist, der basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist, und Is ein Standby- bzw. Wartestrominstruktionswert ist.
Servolenkungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuer- bzw. Regeleinrichtung (C) einen Basisstrominstruktionswert (I1) aus der Tabelle erhält und den erhaltenen Basisstrominstruktionswert (I1) mit einem Strominstruktionswert (I2) versieht, der basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit als ein Grenzwert festgelegt ist, und zu einem Wert unter dem Grenzwert einen Wert hinzuzählt, der durch ein Multiplizieren eines Strominstruktionswerts (I3), der basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist, und eines Wartestrominstruktionswerts (Is) erhalten ist, und ein Ergebnis der Addition als den Solenoidstrom-Instruktionswert (SI) bestimmt.