DE69929010T2

DE69929010T2 - Servolenkung

Info

Publication number: DE69929010T2
Application number: DE69929010T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Osaka-shi Sakamaki; Hiroaki Osaka-shi Kaji
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: EP0987164A2; BR9904210A; EP0987164B1; DE69929010D1; US6244372B1; JP2000095128A; JP3648392B2; EP0987164A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servolenkvorrichtung, die an einen Lenkmechanismus eine Lenkhilfskraft anlegt, und zwar mittels eines hydraulischen Druckes, der von einer Pumpe erzeugt wird, die von einem elektrischen Motor angetrieben wird.
Es sind Servolenkvorrichtungen bekannt, die die Betätigung eines Lenkrades unterstützen, und zwar durch Zuführen eines Arbeitsöls aus einer Ölpumpe zu einem Leistungszylinder, der mit einem Lenkmechanismus gekoppelt ist (z.B. GB-A-2117521). Die Ölpumpe wird von einem elektrischen Motor angetrieben, und von dem Leistungszylinder wird in Übereinstimmung mit der Drehzahl des elektrischen Motors eine Lenkhilfskraft erzeugt.
Eine Antriebssteuerung des elektrischen Motors wird bspw. auf der Grundlage des Lenkwinkels des Lenkrades durchgeführt. Das heißt, der Lenkwinkel wird auf der Grundlage eines Ausganges eines Lenkwinkelsensors bestimmt, der in Zuordnung zu dem Lenkrad vorgesehen ist, und das Antreiben bzw. Ansteuern des elektrischen Motors wird auf der Grundlage des so bestimmten Lenkwinkels gesteuert. Genauer gesagt, wenn der Lenkwinkel des Lenkrades sich innerhalb eines Motor-Aus-Bereiches befindet, der um einen Lenkwinkelmittelpunkt herum definiert ist, wird angenommen, dass eine Lenkunterstützung nicht notwendig ist, so dass der elektrische Motor angehalten wird. Wenn der Lenkwinkel des Lenkrades sich andererseits außerhalb des Motor-Aus-Bereiches befindet, wird der elektrische Motor eingeschaltet, um eine Lenkhilfskraft zu erzeugen.
Eine Bestimmung des Lenkwinkelmittelpunktes wird bspw. erzielt, indem Lenkwinkeldaten abgetastet werden, die von dem Lenkwinkelsensor ausgegeben werden, und indem die häufigsten Lenkwinkeldaten als jene Daten betrachtet werden, die dem Lenkwinkelmittelpunkt entsprechen.
Bei dem zuvor genannten Stand der Technik wird der elektrische Motor in Antwort auf die Erfassung eines Lenkwinkelwertes betätigt, der aus dem fest definierten Motor-Aus-Bereich herausfällt. Wenn der Motor-Aus-Bereich breiter eingestellt ist, kann ein Gefühl des Gefangenseins („entrapped feeling") auftreten, und zwar auf Grund einer Verzögerung bei der Betätigung des elektrischen Motors, so dass das Lenkgefühl verschlechtert ist. Daher wird der Motor-Aus-Bereich generell schmaler eingestellt. Dies macht die Betätigung des elektrischen Motors jedoch empfindlicher gegenüber der Betätigung des Lenkrades, was zu einem größeren Energieverlust führt. Das heißt, es kann vorkommen, dass der elektrische Motor unnötigerweise betätigt bzw. angetrieben wird, und zwar bereits dann, wenn eine Lenkabweichung auftritt auf Grund einer Fahrt auf einer rauen Fahrbahn oder dergleichen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servolenkvorrichtung anzugeben, die ein verbessertes Lenkgefühl gewährleistet.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servolenkvorrichtung anzugeben, die Verbesserungen bei der Energieeinsparung bietet.
Die Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die dazu ausgelegt ist, eine Lenkhilfskraft mittels eines Hydraulikdruckes zu erzeugen, der von einer Pumpe erzeugt wird, die von einem elektrischen Motor angetrieben wird, weist auf: Lenkwinkelerfassungsmittel zum Erfassen eines Lenkwinkels eines Lenkrades, und zwar gemessen in Bezug auf einen Lenkwinkelmittelpunkt; Betätigungs- bzw. Einschaltsteuermittel zum Einschalten des elektrischen Motors, der in seinem Aus-Zustand ist, und zwar unter der Bedingung, dass ein Änderungsbetrag des Lenkwinkels, der von den Lenkwinkelerfassungsmitteln erfasst wird, einen vorbestimmten Einschaltschwellenwert überschreitet, wobei der elektrische Motor in seinen Aus-Zustand ausgeschaltet wird, wenn das Lenkrad im Wesentlichen unbetätigt ist; und Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmitteln zum Bestimmen des Einschaltschwellenwertes gemäß dem von den Lenkwinkelerfassungsmitteln erfassten Lenkwinkel, bei dem der elektrische Motor ausgeschaltet ist bzw. ausgeschaltet worden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmen die Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmittel einen ersten Einschaltschwellenwert, der zu verwenden ist, wenn ein Lenkrad von dem Lenkwinkelmittelpunkt weg betätigt wird, und einen zweiten Einschaltschwellenwert, der zu verwenden ist, wenn das Lenkrad in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt betätigt wird, und zwar gemäß dem erfassten Lenkwinkel, derart, dass die Summe des ersten und des zweiten Einschaltschwellenwertes praktisch konstant ist.
Wenn der Lenkwinkel nahe dem Lenkwinkelmittelpunkt ist, erfährt das Lenkrad einen relativ großen Änderungsbetrag des Lenkwinkels, bevor der Lenkwinkel aus einem Spielwinkelbereich des Lenkrades herauskommt. Das heißt, wenn das Lenkrad von dem Lenkwinkelmittelpunkt wegbewegt wird, erfährt das Lenkrad einen großen Änderungsbetrag des Lenkwinkels, bevor die Lenkunterstützung erforderlich ist. Wenn der Lenkwinkel relativ groß ist, wird im Gegensatz hierzu unmittelbar nach dem Start der Steuerbetätigung weg von dem Mittelpunkt eine größere Lenkunterstützungskraft erforderlich.
Wenn der Lenkwinkel groß ist, wird auf einen Lenkmechanismus eine Selbstausrichtungskraft ausgeübt, und zwar auf Grund eines entgegengesetzten Einflusses von Fahrzeugrädern, und zwar in Richtung einer Rückkehr des Lenkrades hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt. Daher ist die Anwendung der Lenkunterstützung bei einem größeren Lenkwinkel und einer Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt weniger dringend.
Bei der vorliegenden Erfindung werden der erste Einschaltschwellenwert, der für die Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt zu verwenden ist, und der zweite Einschaltschwellenwert, der für die Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Mittelpunkt zu verwenden ist, in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel bei Ausschalten des elektrischen Motors bestimmt, derart, dass die Summe (der absoluten Werte) des ersten und des zweiten Einschaltschwellenwertes praktisch konstant ist, und der elektrische Motor wird unter der Bedingung eingeschaltet, dass der Änderungsbetrag des Lenkwinkels den ersten oder den zweiten Einschaltschwellenwert überschreitet.
Wenn der Lenkwinkel bei Ausschalten des Motors nahe dem Mittelpunkt liegt, wird bspw. der erste Einschaltschwellenwert für die Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt auf einen höheren Wert eingestellt und der zweite Einschaltschwellenwert für die Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Mittelpunkt wird auf einen niedrigeren Wert eingestellt. Wenn im Gegensatz hierzu der Lenkwinkel bei Ausschalten des Motors relativ groß ist, wird der erste Einschaltschwellenwert für die Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt auf einen niedrigeren Wert eingestellt, und der zweite Einschaltschwellenwert für die Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Mittelpunkt wird auf einen höheren Wert eingestellt.
Demzufolge wird der elektrische Motor nicht unnötigerweise eingeschaltet, wenn der Lenkwinkel nahe dem Lenkwinkelmittelpunkt ist, und es kann sofort eine größere Lenkhilfskraft erzeugt werden, wenn das Lenkrad bei einem größeren Lenkwinkel von dem Mittelpunkt weg betätigt wird. Für die Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Mittelpunkt ist der Einschaltschwellenwert auf einen höheren Wert mit einem größeren Lenkwinkel eingestellt, so dass der Leistungsverbrauch des elektrischen Motors reduziert werden kann, indem die Selbstausrichtungskraft wirksam verwendet wird. Demzufolge lassen sich sowohl eine Verbesserung der Energieeinsparung als auch eine Verbesserung des Lenkgefühls erzielen.
Die Einschaltsteuermittel können Einschaltlenkwinkel-Berechnungsmittel beinhalten, und zwar zum Bestimmen eines Einschaltlenkwinkels, bei dem der in seinem Aus-Zustand befindliche elektrische Motor auf der Grundlage des von den Lenkwinkelerfassungsmitteln erfassten Lenkwinkels und des von den Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmitteln bestimmten Einschaltschwellenwertes einzuschalten ist, und Mittel beinhalten, und zwar zum Einschalten des in seinem Aus-Zustand befindlichen elektrischen Motors unter der Bedingung, dass der von den Lenkwinkelerfassungsmitteln erfasste Lenkwinkel den Einschaltlenkwinkel erreicht, der von den Einschaltlenkwinkel-Berechnungsmitteln bestimmt ist.
Die Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmittel sind vorzugsweise dazu ausgelegt, den ersten Einschaltschwellenwert für die Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt auf einen um so niedrigeren Wert und den zweiten Einschaltschwellenwert für die Lenkbetätigung in Richtung weg von dem Mittelpunkt auf einen um so höheren Wert einzustellen, je größer der von den Lenkwinkelerfassungsmitteln erfasste Lenkwinkel bei Ausschalten des Motors ist.
Die Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmittel sind vorzugsweise dazu ausgelegt, den Einschaltschwellenwert für die Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Mittelpunkt auf einen um so höheren Wert einzustellen, je größer der von den Lenkwinkelerfassungsmitteln erfasste Lenkwinkel bei Ausschalten des Motors ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Servolenkvorrichtung ferner Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit auf, wobei die Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmittel den Einschaltschwellenwert auf einen um so höheren Wert einstellen, je größer die von den Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmitteln erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Demzufolge wird der Motor bei einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit sofort eingeschaltet, während der Motor bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit mit einer geringeren Empfindlichkeit eingeschaltet wird. Demzufolge wird verhindert, dass der elektrische Motor bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit, bei der die Lenkunterstützung weniger notwendig ist, unnötig eingeschaltet wird, wohingegen die Lenkunterstützung bei einer Fahrt mit niedrigerer Geschwindigkeit sofort begonnen wird. Demzufolge können sowohl die Energieeinsparung als auch das Lenkgefühl verbessert werden.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
1 ist ein Konzeptdiagramm, das den grundlegenden Aufbau einer Servolenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern der Antriebssteuerung eines Motors;
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Berechnen eines Einschaltlenkwinkels zum Bestimmen eines Einschaltlenkwinkels zeigt;
4A und 4B sind Diagramme zum Erläutern einer beispielhaften Einstellung einer ersten und einer zweiten Konstanten;
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Lenkwinkel und dem Einschaltlenkwinkel zeigt, und zwar beobachtet, wenn der Lenkwinkel bei Ausschalten des Motors positiv ist;
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Lenkwinkel und dem Einschaltlenkwinkel zeigt, und zwar beobachtet, wenn der Lenkwinkel bei Ausschalten des Motors negativ ist;
7 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beziehung zwischen der Motoreinschaltempfindlichkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
8 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Prozesses zum Bestimmen eines Motor-Aus-Bereiches; und
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem elektrischen Motorstrom und dem Lenkdrehmoment zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein Konzeptdiagramm, das den grundlegenden Aufbau einer Servolenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Servolenkvorrichtung ist in Zuordnung zu einem Lenkmechanismus 1 eines Kraftfahrzeuges vorgesehen, und zwar zum Anlegen einer Lenkhilfskraft bzw. Lenkunterstützungskraft an den Lenkmechanismus 1.
Der Lenkmechanismus 1 beinhaltet ein Lenkrad 2, das von einem Fahrer zu betätigen ist, eine Lenkwelle 3, die mit dem Lenkrad 2 gekoppelt ist, ein Ritzel 4, das an einem distalen Ende der Lenkwelle 3 vorgesehen ist, und eine Zahnstangenwelle 5, die eine Zahnstangenwelle 5a aufweist, die mit dem Ritzel 4 in Eingriff steht, und die sich in Querrichtung des Kraftfahrzeuges erstreckt. An gegenüberliegenden Enden der Zahnstangenwelle 5 sind Spurstangen 6 angeschlossen, die mit Gelenkarmen 7 verbunden sind, die ein linkes bzw, ein rechtes Vorderrad FL, FR lagern, wobei diese Räder lenkbar sind. Die Gelenkarme 7 sind jeweils drehbar um Gelenkzapfen 8 vorgesehen.
Wenn bei dieser Anordnung das Lenkrad 2 betätigt wird, um die Lenkwelle 3 zu drehen, wird die Drehbewegung mittels des Ritzels 4 und der Zahnstangenwelle 5 in eine lineare Bewegung quer zu dem Kraftfahrzeug umgewandelt. Die lineare Bewegung wird in Drehbewegungen der Gelenkarme 7 um die Gelenkzapfen 8 herum umgewandelt, wodurch das Lenken des linken und des rechten Vorderrades FL, FR erzielt wird.
In der Lenkwelle 3 sind ein Torsionsstab 9 und ein Hydraulikdrucksteuerventil 23 aufgenommen. Der Torsionsstab 9 ist dazu ausgelegt, in Übereinstimmung mit der Richtung und der Größe eines Lenkdrehmomentes verdreht zu werden, das an das Lenkrad 2 angelegt wird. Das Hydraulikdrucksteuerventil 23 ist dazu ausgelegt, seine Ventilöffnung in Übereinstimmung mit der Richtung und der Größe der Torsion des Torsionsstabes 9 zu verändern. Das Hydraulikdrucksteuerventil 23 ist mit einem Leistungszylinder 20 verbunden, der zum Anlegen einer Lenkhilfskraft an den Lenkmechanismus 1 dient. Der Leistungszylinder 20 weist einen Kolben 21 auf, der einstückig mit der Zahnstangenwelle 5 vorgesehen ist, und weist ein Paar von Zylinderkammern 20a, 20b auf, die durch den Kolben 21 voneinander getrennt sind. Die Zylinderkammern 20a, 20b sind mit dem Hydraulikdrucksteuerventil 23 über Ölzuführ-/-rückführleitungen 22a bzw. 22b verbunden.
Das Hydraulikdrucksteuerventil 23 ist in einer Ölzirkulationsleitung 24 angeordnet, die sich durch einen Reservoirtank 25 und eine Ölpumpe 26 hindurch erstreckt. Die Ölpumpe 26 ist von einem elektrischen Motor 27 angetrieben, derart, dass in dem Reservoirtank 25 enthaltenes Arbeitsöl hochgepumpt und dem Hydraulikdrucksteuerventil 23 zugeführt wird. Überschüssiges Arbeitsöl wird auf dem Hydraulikdrucksteuerventil 23 über die Ölzirkulationsleitung 24 in den Reservoirtank 25 zurückgegeben.
Wenn der Torsionsstab 9 eine Torsion in einer Richtung erfährt, führt das Hydraulikdrucksteuerventil 23 das Arbeitsöl einer der Zylinderkammern 20a, 20b des Leistungszylinders 20 zu, und zwar über eine der Ölzuführ-/-rückführleitungen 22a, 22b. Wenn der Torsionsstab 9 eine Torsion in der anderen Richtung erfährt, führt das Hydraulikdrucksteuerventil das Arbeitsöl der anderen Kammer der Zylinderkammern 20a, 20b zu, und zwar über die andere der Ölzuführ-/-rückführleitungen 22a, 22b. Wenn der Torsionsstab 9 praktisch keine Torsion erfährt, befindet sich das Hydraulikdrucksteuerventil 23 in einem sog. Gleichgewichtszustand, so dass das Arbeitsöl dem Leistungszylinder 20 nicht zugeführt wird, sondern in der Ölzirkulationsleitung 24 zirkuliert.
Wenn das Arbeitsöl einer der Zylinderkammern des Leistungszylinders 20 zugeführt wird, bewegt sich der Kolben 21 in Richtung quer zu dem Kraftfahrzeug. Demzufolge wirkt eine Lenkhilfskraft auf die Zahnstangenwelle 5.
Eine beispielhafte Konstruktion eines Hydraulikdrucksteuerventils ist bspw. offenbart in der japanischen nicht geprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer 59-118577 (1984) und in der US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 733,644.
Die Ansteuerung des Motors 27 wird von einer elektronischen Steuereinheit 30 gesteuert. Die elektronische Steuereinheit 30 weist einen Mikroprozessor auf, der eine CPU 31, ein RAM 32, das einen Arbeitsbereich für die CPU 31 bereitstellt, einen ROM-Speicher 33, das darin Betriebsprogramme für die CPU 31 speichert, und Busse 34 beinhaltet, die die CPU 31, das RAM 32 und den ROM-Speicher 33 untereinander verbinden.
Die elektronische Steuereinheit 30 empfängt Lenkwinkeldaten, die von einem Lenkwinkelsensor 11 ausgegeben werden, der in Zuordnung zu dem Lenkrad 2 vorgesehen ist. Der Lenkwinkelsensor 11 stellt einen Lenkwinkel des Lenkrades 2, der beobachtet wird, wenn ein Zündschlüsselschalter zum Starten eines Antriebsmotors betätigt wird, auf ein anfängliches Niveau „0" und gibt Lenkwinkeldaten aus, die einen Wert entsprechend einem Lenkwinkel relativ zu dem Anfangsniveau und einem Vorzeichen entsprechend einer Lenkrichtung besitzen.
Die elektronische Steuereinheit 30 empfängt auch elektrische Stromdaten, die von einer Schaltung 12 zur Erfassung eines elektrischen Stromes angelegt werden, wobei die Schaltung 12 einen elektrischen Strom erfasst, der durch den Motor 27 fließt. Die elektrischen Stromdaten weisen einen Wert proportional zu dem Wert eines von dem Motor 27 verbrauchten elektrischen Stromes auf (elektrischer Motorstrom).
Ferner empfängt die elektronische Steuereinheit 30 Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13 ausgegeben werden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13 kann dazu ausgelegt sein, eine Fahrzeuggeschwindigkeit unmittelbar zu erfassen, oder kann alternativ hierzu dazu ausgelegt sein, die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage von Ausgangsimpulsen von Raddrehzahlsensoren zu berechnen, die in Zuordnung zu den Rädern vorgesehen sind.
Die elektronische Steuereinheit 30 steuert die Ansteuerung des Motors 27 auf der Grundlage der Lenkwinkeldaten, der elektrischen Stromdaten und der Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten, die von dem Lenkwinkelsensor 11, der Schaltung 12 zur Erfassung des elektrischen Stromes bzw. dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13 ausgegeben werden.
2 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern der Antriebssteuerung des Motors 27. Die CPU 31 beurteilt zunächst, ob der Motor 27 ausgeschaltet ist oder nicht (Schritt S1). Für diese Beurteilung kann bspw. ein Flag verwendet werden, das bspw. gesetzt wird, wenn der Motor 27 eingeschaltet ist, und zurückgesetzt wird, wenn der Motor 27 ausgeschaltet ist.
Wenn der Motor 27 sich in einem Aus-Zustand befindet (JA im Schritt S1), dann berechnet die CPU 31 einen absoluten Lenkwinkel θ in Bezug auf einen Lenkwinkelmittelpunkt θ0, und zwar auf der Grundlage der Lenkwinkeldaten, die von dem Lenkwinkelsensor 11 ausgegeben werden (Schritt S2).
Der Lenkwinkelmittelpunkt θ0 ist ein Lenkwinkel des Lenkrades 2, der beobachtet wird, wenn das Kraftfahrzeug geradeaus fährt. Die CPU 31 tastet bspw. Lenkwinkeldaten ab, die von dem Lenkwinkelsensor 11 ausgegeben werden, und zwar nachdem ein Zündschlüsselschalter betätigt ist, und erstellt ein Histogramm von Werten der Lenkwinkeldaten. Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Daten abgetastet ist, bestimmt die CPU 31 die häufigsten Lenkwinkeldaten bzw. den Lenkwinkeldatenwert, der am häufigsten auftritt, wobei diese Daten als Lenkwinkeldaten entsprechend dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 angesehen werden. Die Lenkwinkeldaten des Lenkwinkelmittelpunktes θ0, die so bestimmt worden sind, werden in dem RAM 32 gespeichert. In Schritt S2 bestimmt die CPU 31 den absoluten Lenkwinkel θ auf der Grundlage der Lenkwinkeldaten von dem Lenkwinkelsensor 11 und der Lenkwinkeldaten des Lenkwinkelmittelpunktes θ0, die in dem RAM 32 gehalten werden.
Die CPU 31 beurteilt ferner, ob die so bestimmten absoluten Lenkwinkeldaten θ gleich oder größer einem Einschaltlenkwinkel θt sind, der in dem RAM 32 gespeichert ist (Schritt S3).
Der Einschaltlenkwinkel θt entspricht einem absoluten Lenkwinkel des Lenkrades 2, bei dem der Motor 27 einzuschalten ist. Der Einschaltlenkwinkel θt ist über einen später noch beschriebenen Prozess zum Berechnen eines Einschaltlenkwinkels bestimmt worden, und zwar auf der Grundlage des absoluten Lenkwinkels, der bei einem vorherigen Ausschalten des Motors 27 beobachtet worden ist, und ist in dem RAM 32 gespeichert worden.
Der absolute Lenkwinkel θ und der Einschaltlenkwinkel θt sind bspw, jeweils mit einem positiven Vorzeichen versehen, wenn der Winkel rechts von dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 liegt, oder mit einem negativen Vorzeichen, wenn der Winkel links von dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 liegt. Genauer gesagt sollte die Beurteilung im Schritt S3 über einen Vergleich der absoluten Werte des absoluten Lenkwinkels θ und des Einschaltlenkwinkels θt durchgeführt werden. Aus Gründen einer einfacheren Erläuterung wird vorliegend jedoch angenommen, dass der absolute Lenkwinkel θ und der Einschaltlenkwinkel θt jeweils einen positiven Wert besitzen.
Wenn beurteilt wird, dass der absolute Lenkwinkel θ den Einschaltlenkwinkel θt noch nicht erreicht hat (NEIN im Schritt S3), kehrt das Programm zum Schritt S1 zurück. Wenn der absolute Lenkwinkel θ andererseits den Einschaltlenkwinkel θt erreicht (JA im Schritt S3), schaltet die CPU 31 den Motor 27 ein (Schritt S4).
Die Drehzahl des Motors 27 wird in Übereinstimmung mit einer Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ des Lenkrades 2 bestimmt. Genauer gesagt bestimmt die CPU 31 auf der Grundlage der von dem Lenkwinkelsensor 11 ausgegebenen Lenkwinkeldaten die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ, bei der es sich um eine zeitbezogene Änderungsrate bzw. Ableitung des Lenkwinkels handelt (Schritt S5). Die CPU 31 beurteilt als nächstes, ob die so bestimmte Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ gleich ist oder kleiner als ein vorbestimmter erster Schwellenwert VT1 (VT1 = 10 (Grad/sec)) (Schritt S6). Wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ gleich ist oder kleiner als der erste Schwellenwert VT1 (JA im Schritt S6), dann wird der Motor 27 so angesteuert, dass die Motordrehzahl R gleich einer vorbestimmten ersten Drehzahl R1 ist (z.B. R1 = 1800 (rpm)) (Schritt S7). Das heißt, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ gleich ist oder kleiner als der erste Schwellenwert VT1, dann wird der Motor 27 konstant mit der ersten Drehzahl R1 angetrieben, und zwar unabhängig von dem Wert der Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ.
Wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ den ersten Schwellenwert VT1 überschreitet (NEIN im Schritt S6), dann beurteilt die CPU 31, ob die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert VT2 (z.B. VT2 = 600 (Grad/sec)), wobei der zweite Schwellenwert VT2 größer ist als der erste Schwellenwert VT1 (Schritt S8). Wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ kleiner ist als der zweite Schwellenwert VT2 (JA im Schritt S8), dann steuert die CPU 31 den Motor 27 mit einer Motordrehzahl R gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ an (Schritt S9). Das heißt, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ innerhalb eines Bereiches liegt, der größer ist als der erste Schwellenwert VT1 und kleiner als der zweite Schwellenwert VT2, dann bestimmt die CPU 31 die Motordrehzahl R derart, dass die Motordrehzahl R generell linear mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ variiert, und zwar zwischen der ersten Drehzahl R1 und einer zweiten Drehzahl R2 (R2 > R1).
Wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ nicht kleiner ist als der zweite Schwellenwert VT2 (NEIN im Schritt S8), dann steuert die CPU 31 den Motor 27 so an, dass die Motordrehzahl R gleich der vorbestimmten zweiten Drehzahl R2 ist (z.B. R2 = 6000 (Upm)) (Schritt S10). Das heißt, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ nicht kleiner ist als der zweite Schwellenwert VT2, dann wird der Motor 27 konstant mit der zweiten Drehzahl R2 angetrieben, und zwar unabhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ.
Wenn im Schritt S1 beurteilt wird, dass der Motor 27 angetrieben wird, dann bestimmt die CPU 31 die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ auf der Grundlage der Lenkwinkeldaten, die von dem Lenkwinkelsensor 11 ausgegeben werden (Schritt S11), und beurteilt dann, ob die so bestimmte Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ gleich ist oder kleiner als ein vorbestimmter Ausschaltschwellenwert VS (z.B. VS = 10 (Grad/sec)) (Schritt S12). Wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ den Ausschaltschwellenwert VS überschreitet (NEIN im Schritt S12), dann geht das Programm über zum Schritt S6 und die CPU 31 bestimmt die Motordrehzahl R auf der Grundlage des Wertes der Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ, und steuert den Motor 27 mit der so bestimmten Motordrehzahl R an.
Wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit Vθ gleich ist oder kleiner als der Ausschaltschwellenwert VS (JA im Schritt S12), dann bestimmt die CPU 31 ein elektrisches Motorstromniveau Im auf der Grundlage der elektrischen Stromdaten, die von der Schaltung 12 zur Erfassung des elektrischen Stromes ausgegeben werden (Schritt S13). Im Folgenden wird dann beurteilt, ob das elektrische Motorstromniveau Im, das so bestimmt worden ist, sich innerhalb eines Motor-Aus-Bereiches ΔI befindet (Schritt S14). Der Motor-Aus-Bereich ΔI ist ein Bereich des elektrischen Motorstromniveaus Im, bei dem keine Lenkunterstützung erforderlich ist, und wird über einen Motor-Aus-Bereich-Bestimmungsprozess bestimmt, der später beschrieben wird. Wenn das elektrische Motorstromniveau Im sich innerhalb des Motor-Aus-Bereiches ΔI befindet (JA im Schritt S14), dann beurteilt die CPU 31, ob das elektrische Motorstromniveau Im für eine vorbestimmte Zeitspanne innerhalb des Motor-Aus-Bereiches ΔI gehalten ist (z.B. 1 bis 3 Sekunden) (Schritt S15). Wenn diese Beurteilung positiv ist (JA im Schritt S15), dann schaltet die CPU 31 den Motor 27 aus (Schritt S16), und zwar deswegen, weil angenommen wird, dass das Lenkrad 2 praktisch nicht betätigt ist. Hiernach führt die CPU 31 den Prozess zum Berechnen des Einschaltlenkwinkels durch, um den Einschaltlenkwinkel θt zu bestimmen (Schritt S17). Wenn die Beurteilung im Schritt S14 oder im Schritt S15 andererseits negativ ist, führt die CPU 31 die Prozessabfolge ausgehend von dem Schritt S6 durch, um die Motordrehzahl R zu bestimmen und den Motor 27 mit der so bestimmten Drehzahl anzutreiben bzw. anzusteuern.
3 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess zur Berechnung des Einschaltlenkwinkels zeigt. Die CPU 31 bestimmt den absoluten Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors 27 auf der Grundlage der von dem Lenkwinkelsensor 11 ausgegebenen Lenkwinkeldaten (Schritt T1). Dann erhält die CPU 31 eine Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeits daten, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13 ausgegeben werden, und bestimmt einen Einschaltschwellenwert dθ gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit V (Schritt T2). Der Einschaltschwellenwert dθ entspricht einem Änderungsbetrag des Lenkwinkels, der als ein Auslöser bzw. Trigger für das Einschalten des Motors 27 dient. Das heißt, der Motor 27 wird eingeschaltet, wenn der Änderungsbetrag des Lenkwinkels den Einschaltschwellenwert dθ erreicht. Bei dieser Ausführungsform besitzt der Einschaltschwellenwert dθ einen positiven Wert, wenn das Lenkrad nach rechts gedreht wird, und besitzt einen negativen Wert, wenn das Lenkrad nach links gedreht wird.
Genauer gesagt wird der Einschaltschwellenwert dθ erhalten, indem in die folgenden Gleichungen (+R), (+L), (–R) oder (–L) eine erste Konstante A und eine zweite Konstante B eingesetzt werden, und zwar für die erhaltene Fahrzeuggeschwindigkeit V. Wenn das Lenkrad sich in einem nach rechts gedrehten Zustand befindet (bei einem positiven absoluten Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors) und weiter nach rechts gedreht wird (oder von dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 weg betätigt wird), wird die Gleichung (+R) zur Bestimmung des ersten Einschaltschwellenwertes dθ1 verwendet, und dann, wenn das Lenkrad sich in einem nach rechts gedrehten Zustand befindet und nach links gedreht wird (oder in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 betätigt wird, wird die Gleichung (+L) zur Bestimmung des zweiten Einschaltschwellenwertes dθ2 verwendet. Wenn andererseits sich das Lenkrad in einem nach links gedrehten Zustand befindet (mit einem negativen absoluten Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors) und weiter nach links gedreht wird (oder von dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 weg betätigt wird), wird die Gleichung (–L) zur Bestimmung des ersten Einschaltschwellenwertes dθ1 verwendet, und dann, wenn das Lenkrad sich in einem nach links gedrehten Zustand befindet und nach rechts gedreht wird (oder in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 betätigt wird), wird die Gleichung (–R) zur Bestimmung des zweiten Einschaltschwellenwertes dθ2 verwendet.
Für positive Lenkwinkel θ
Lenkbetätigung nach rechts (weg vom Mittelpunkt) dθ1 = A – (θ/B) ...(+R)Lenkbetätigung nach links (hin zum Mittelpunkt) dθ2 = –A – (θ/B) ...(+L)
Für negative Lenkwinkel θ
Lenkbetätigung nach links (weg vom Mittelpunkt) dθ1 = –A + (θ/B) ...(–L)Lenkbetätigung nach rechts (hin zum Mittelpunkt) dθ2 = A + (θ/B) ...(–R)
Die erste Konstante A und die zweite Konstante B sind Faktoren zum Bestimmen einer Empfindlichkeit für das Einschalten des Motors 27, und eine Tabelle, die eine Korrelation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Konstanten A und B angibt, wird vorab in dem ROM-Speicher 33 abgespeichert. Die Konstante A ist der maximale absolute Wert des Einschaltschwellenwertes dθ (dθ1 oder dθ2), und die Konstante B entspricht der Anzahl der Lenkwinkelwerte, für die der gleiche Einschaltschwellenwert dθ verwendet wird.
Wenn der Lenkwinkelsensor 11 bspw. dazu ausgelegt ist, für jede Drehung um einen gegebenen Lenkwinkel einen Puls bzw. Impuls auszugeben, lässt sich der Lenkwinkel θ als der Zählstand eines Zählers ausdrücken, der um den Pulsausgang hochgezählt oder heruntergezählt wird. In einem solchen Fall kann die Konstante B der Anzahl der Zählstände entsprechen, für die der gleiche Einschaltschwellenwert dθ verwendet wird. Es ist anzumerken, dass die Konstanten A und B jeweils einen positiven Wert besitzen.
Der maximale absolute Wert A oder –A des Einschaltschwellenwertes dθ ist der absolute Wert eines Einschaltschwellenwertes dθ bei θ = 0, das heißt, ein Einschaltschwellenwert wird in Bezug auf den Lenkwinkelmittelpunkt definiert.
Wie es sich aus den Gleichungen (+R), (+L), (–L) und (–R) ergibt, sind die Einschaltlenkwinkel für die Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt und für die Lenkbetätigung hin zu dem Mittelpunkt um 2A (=|dθ1 – dθ2|) unterschiedlich. Das heißt, die Differenz zwischen den Einschaltlenkwinkeln für die Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt und für die Lenkbetätigung hin zu dem Mittelpunkt ist praktisch konstant, und zwar unabhängig von dem Lenkwinkel θ.
Der erste Einschaltschwellenwert dθ1, der für eine Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt zu verwenden ist, während der das Lenkrad in eine solche Richtung betätigt wird, dass der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ zunimmt, hat einen um so kleineren absoluten Wert, je größer der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ ist. Andererseits hat der zweite Ein schaltschwellenwert dθ2, der für die Lenkbetätigung hin zu dem Mittelpunkt zu verwenden ist, während der das Lenkrad in eine solche Richtung betätigt wird, dass der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ abnimmt, einen um so größeren absoluten Wert, je größer der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ ist.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V Null ist, das heißt, wenn das Fahrzeug anhält, dann wird der Einschaltschwellenwert dθ nicht auf der Grundlage von einer der obigen Gleichungen (+R), (+L), (–R) bzw. (–L) bestimmt, sondern wird auf einen vorbestimmten minimalen Einschaltschwellenwert eingestellt.
Die CPU 31 bestimmt einen ersten Einschaltlenkwinkel θt1 durch Hinzuaddieren des ersten Einschaltschwellenwertes dθ1 zu dem absoluten Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors (Schritt T3). Der erste Einschaltlenkwinkel θt1 ist ein absoluter Lenkwinkel, bei dem der Motor 27 einzuschalten ist, wenn das Lenkrad 2 bei ausgeschaltetem Motor 27 von dem Mittelpunkt weg betätigt wird.
Die CPU 31 bestimmt einen zweiten Einschaltlenkwinkel θt2 durch Hinzuaddieren des zweiten Einschaltschwellenwertes dθ2 zu dem absoluten Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors (Schritt T4). Der zweite Einschaltlenkwinkel θt2 ist ein absoluter Lenkwinkel, bei dem der Motor 27 einzuschalten ist, wenn das Lenkrad 2 bei ausgeschaltetem Motor 27 in Richtung hin zu dem Mittelpunkt betätigt wird.
Die CPU 31 speichert den ersten Einschaltlenkwinkel θt1 und den zweiten Einschaltlenkwinkel θt2, die so bestimmt worden sind, in dem RAM 32 (Schritt T5).
In 2 sind der erste Einschaltlenkwinkel θt1 und der zweite Einschaltlenkwinkel θt2 generell als der Einschaltwinkel θt bezeichnet.
Die 4A und 4B sind Diagramme zum Erläutern der ersten Konstanten A und der zweiten Konstanten B. Die erste Konstante A wird für jeden vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich bestimmt und entspricht dem maximalen Wert des Einschaltschwellenwertes dθ, der für den entsprechenden Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich zu bestimmen ist. Genauer gesagt, wie es in 4A gezeigt ist, wird dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger ist als V1 (z.B. V1 = 30 (km/h)), die erste Konstante A auf A1 eingestellt (z.B. A1 = 1). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht kleiner ist als V1 und kleiner ist als V2 (z.B. V2 = 60 (km/h)), dann wird die erste Konstante A auf A2 eingestellt (z.B. A2 = 3). Ferner, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht niedriger ist als V2, dann wird die erste Konstante A auf A3 eingestellt (z.B. A3 = 6).
Die zweite Konstante B wird für jeden vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich bestimmt und entspricht der Anzahl der absoluten Lenkwinkelwerte, die für den entsprechenden Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich den gleichen Einschaltschwellenwert dθ einnehmen. Genauer gesagt wird, wie es in 4B gezeigt ist, die zweite Konstante B auf B1 eingestellt (z.B. B1 = 1), wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger ist als V1. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht niedriger ist als V1, jedoch niedriger ist als V2, dann wird die zweite Konstante B auf B2 eingestellt (z.B. B2 = 2). Ferner wird die zweite Konstante B auf B3 eingestellt (z.B. B3 = 3), wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht niedriger ist als V2.
Die erste Konstante A und die zweite Konstante B werden nicht notwendigerweise schrittweise eingestellt, wie es in den 4A und 4B gezeigt ist, sondern können als sich linear verändernde Variablen eingestellt werden, wie es durch Zwei-Punkt-Strich-Linien beispielhaft angegeben ist, und zwar für den Fall, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger ist als V2.
Der absolute Wert des Einschaltschwellenwertes dθ wird für eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit größer eingestellt, indem die erste Konstante A für eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit größer eingestellt wird. Ferner wird die Abnahme- bzw. Verringerungsrate des absoluten Wertes des Einschaltschwellenwertes dθ mit einer Zunahme des absoluten Wertes des absoluten Lenkwinkels θ bei Ausschalten des Motors reduziert, indem die zweite Konstante B für eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit größer eingestellt wird. Selbst wenn der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ bei Ausschalten des Motors relativ groß ist, ist daher für das Einschalten des Motors 27 eine relativ große Änderung des Lenkwinkels erforderlich. Demzufolge wird ein unnötiges Einschalten des Motors verhindert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, wird die Einschaltempfindlichkeit erhöht, so dass die Lenkunterstützungskraft sofort erzeugt werden kann.
Die 5 und 6 sind Diagramme, die die Beziehungen zwischen dem absoluten Lenkwinkel θ und dem Einschaltlenkwinkel θt zeigen, und zwar insbesondere Beziehungen, die zwischen dem absoluten Lenkwinkel θ und dem Einschaltlenkwinkel θt existieren, wenn die erste Konstante A auf „5" und die zweite Konstante B auf „3" eingestellt sind. 5 zeigt einen Fall, bei dem der absolute Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors positiv ist, und 6 zeigt einen Fall, bei dem der absolute Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors negativ ist.
In den 5 und 6 wird der absolute Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors durch ein Symbol „•" dargestellt, der Einschaltschwellenwert dθ (dθ1 oder dθ2) wird durch die Länge eines Pfeiles dargestellt, der sich von dem Symbol „•" erstreckt, und der Einschaltlenkwinkel θt (θt1 oder θt2) wird durch die Spitze des Pfeiles dargestellt. Ferner stellen vertikale Linien den absoluten Lenkwinkel θ dar.
Wie es sich aus den 5 und 6 ergibt, nimmt der absolute Wert des ersten Einschaltschwellenwertes dθ1 für die Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt ab, wenn der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ bei Ausschalten des Motors zunimmt. Das heißt, die Empfindlichkeit zum Einschalten des Motors 27 wird um so höher, je größer der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ bei Ausschalten des Motors wird. Dies basiert auf dem folgenden Grund.
Wenn der absolute Lenkwinkel θ einen Wert nahe dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 besitzt, ist eine Lenkunterstützung nur dann erforderlich, wenn das Lenkrad 2 betätigt wird, um aus dem Spielwinkelbereich des Lenkrades 2 herauszukommen. Wenn daher der absolute Lenkwinkel θ nahe dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 ist, kann eine übermäßige Lenkunterstützung unterdrückt werden, indem der erste Einschaltschwellenwert dθ1 größer eingestellt wird, so dass die Energieeinsparung verbessert wird. Wenn andererseits der absolute Lenkwinkel θ einen großen Wert besitzt, kann ein zufriedenstellendes Lenkgefühl gewährleistet werden, indem die Lenkunterstützung sofort bereitgestellt wird.
Wie es sich ebenfalls aus den 5 und 6 ergibt, nimmt der absolute Wert des zweiten Einschaltschwellenwertes dθ2 für die Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Mittelpunkt zu, wenn der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ bei Ausschalten des Motors zunimmt. Das heißt, die Empfindlichkeit für das Einschalten des Motors wird um so höher, je kleiner der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ bei Ausschalten des Motors wird. Dies basiert auf dem folgenden Grund.
Wenn das Fahrzeug fährt, wobei das Lenkrad gedreht bzw. gelenkt ist, wird auf den Lenkmechanismus eine Selbstausrichtungskraft ausgeübt, und zwar auf Grund einer entgegen gerichteten Eingabe bzw. Kraft von den Fahrzeugrädern, die in eine Richtung wirkt, um das Lenkrad 2 in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 zurückzubewegen. Die Selbstausrichtungskraft ist klein, wenn der Lenkwinkel nahe dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 ist. Je größer der Lenkwinkel, um so größer ist die Ausrichtungskraft. Wenn daher der Lenkwinkel groß ist, ist eine Lenkunterstützung für die Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Mittelpunkt θ0 weniger notwendig. Umgekehrt, wenn der Lenkwin kel klein ist, ist die Lenkunterstützung sofort erforderlich. Demzufolge kann die Energieeinsparung verbessert werden, indem die Selbstausrichtungskraft effizient verwendet wird, und gleichzeitig kann das Lenkgefühl verbessert werden.
Die Differenz zwischen dem Einschaltlenkwinkel θt1 für die Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt und dem Einschaltlenkwinkel θt2 für die Lenkbetätigung hin zu dem Mittelpunkt wird auf einem konstanten Wert von „2A" gehalten. Demzufolge wird ein Bereich, bei dem das auf den Torsionsstab 9 aufgebrachte Drehmoment klein ist, als eine Totzone definiert, um zu verhindern, dass der Motor 27 mit einer übermäßig hohen Empfindlichkeit eingeschaltet wird.
Die Beziehungen zwischen dem absoluten Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors und einem Lenkwinkel des Lenkrades 2 in einem neutralen Zustand, bei dem praktisch keine Torsion an den Torsionsstab 9 angelegt wird, sind in den 5 und 6 durch Zwei-Punkt-Strich-Linien gezeigt. Wie es sich aus diesen Beziehungen entnehmen lässt, ist das auf das Lenkrad 2 aufgebrachte Drehmoment in einem Lenkwinkelbereich zwischen dem Einschaltlenkwinkel θt1 für die Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt und dem Einschaltlenkwinkel θt2 für die Lenkbetätigung hin zu dem Mittelpunkt klein. Daher ist die auf den Torsionsstab 9 aufgebrachte Torsion klein, so dass eine Lenkunterstützung nicht erforderlich ist.
7 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beziehung zwischen der Empfindlichkeit zum Einschalten des Motors 27 (die um so höher wird, je mehr der absolute Wert des Einschaltschwel lenwertes dθ abnimmt) und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Wie es sich aus 7 ergibt, variiert die Empfindlichkeit für das Einschalten des Motors 27 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V, und zwar selbst wenn der absolute Lenkwinkel θ bei Ausschalten des Motors sich auf dem gleichen Wert befindet. Genauer gesagt ist die Empfindlichkeit für das Einschalten des Motors 27 bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit niedrig, und ist bei einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit hoch. Dies liegt daran, dass bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit nur eine geringe Lenkunterstützungskraft erforderlich ist, und dass für eine Fahrt bei niedriger Geschwindigkeit die Lenkunterstützung sofort bereitgestellt werden sollte.
Wenn das Kraftfahrzeug anhält, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V Null beträgt, wird der Einschaltschwellenwert dθ auf den vorbestimmten minimalen Wert eingestellt, wie oben beschrieben, so dass die Empfindlichkeit für das Einschalten des Motors 27 konstant gehalten wird, und zwar unabhängig von dem Wert des absoluten Lenkwinkels θ. Wenn eine sog. Parklenkbetätigung durchgeführt wird, während das Fahrzeug anhält, ist eine größere Lenkunterstützungskraft erforderlich, und es ist daher bevorzugt, wenn die Lenkunterstützung sofort bereitgestellt wird, und zwar unabhängig von dem Wert des absoluten Lenkwinkels θ.
8 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern des Prozesses zum Bestimmen des Motor-Aus-Bereiches ΔI. Die CPU 31 überwacht konstant den elektrischen Motorstromwert Im (Schritt U1). Auf der Grundlage des elektrischen Motorstromwertes Im bestimmt die CPU 31 einen lastfreien elektrischen Stromwert I0, der einem elektrischen Motorstromwert entspricht, der beobachtet wird, wenn der Motor 27 sich in einem lastfreien bzw. Leerlaufzustand befindet (Schritt U2). Unter Verwendung des so bestimmten lastfreien elektrischen Stromwertes I0 bestimmt die CPU 31 den Motor-Aus-Bereich ΔI (Schritt U3). Genauer gesagt bestimmt die CPU 31 als den Motor-Aus-Bereich ΔI einen Bereich, der zwischen dem so bestimmten lastfreien elektrischen Stromwert I0 und einem Wert I0 + dI definiert ist, der aus der Summe des lastfreien elektrischen Stromwertes I0 und eines elektrischen Stromschwellenwertes dI resultiert, der vorab bestimmt ist, und zwar gemäß den Spezifikationen des Kraftfahrzeuges.
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment T und dem elektrischen Motorstromwert Im darstellt. Die Abszisse und die Ordinate stellen das Lenkdrehmoment T bzw. den elektrischen Motorstromwert Im dar. Der elektrische Motorstromwert Im lässt sich in einem Bereich um ein Lenkdrehmoment T von Null herum als eine Kurve ausdrücken, die einen Scheitelwert bei T = 0 besitzt. Wenn das Lenkdrehmoment T gleich Null ist, befindet sich der Motor 27 in dem lastfreien Zustand, und daher entspricht der minimale Wert des elektrischen Motorstromwertes Im dem lastfreien elektrischen Stromwert I0.
Andererseits wird ein Drehmomentbereich, bei dem keine Lenkunterstützungskraft erforderlich ist, die an das Lenkrad 2 anzulegen ist, durch die Spezifikationen des Kraftfahrzeuges bestimmt. Wenn man annimmt, dass der Drehmomentbereich zwischen den Drehmomentschwellenwerten T1 und –T1 definiert ist, wobei der Mittelpunkt auf Null eingestellt ist, wird eine Differenz zwischen dem lastfreien elektrischen Stromwert I0 und einem elektrischen Stromwert für diese Drehmomentschwellenwerte T1, –T1 vorab bzw. vorläufig bestimmt, wobei diese als der elektrische Stromschwellenwert dI verwendet wird. Der Bereich, der zwischen dem lastfreien elektrischen Stromwert I0 und dem Wert I0 + dI definiert ist, der erhalten wird durch Addieren des elektrischen Stromschwellenwertes dI zu dem lastfreien elektrischen Stromwert I0, wird als der Motor-Aus-Bereich ΔI angesehen, bei dem das Lenkrad 2 nicht betätigt wird. Der elektrische Stromschwellenwert dI wird vorläufig bzw. vorab bestimmt, und zwar für jede Art von Kraftfahrzeug, und in dem ROM-Speicher 33 gespeichert.
Der lastfreie elektrische Stromwert I0 variiert hauptsächlich in Abhängigkeit von der Temperatur des Arbeitsöls. Genauer gesagt, wenn die Temperatur des Arbeitsöls bspw. niedrig ist, besitzt das Arbeitsöl eine hohe Viskosität, so dass die Last für den Motor 27 größer ist als dann, wenn die Temperatur des Arbeitsöls hoch ist. Daher ist der elektrische Motorstromwert Im hoch, wenn die Temperatur des Arbeitsöls niedrig ist. Das heißt, die Kurve Im – T in 9 wird nach oben verschoben, wenn der lastfreie elektrische Stromwert I0 erhöht wird.
Bei dieser Ausführungsform wird der lastfreie elektrische Stromwert daher berechnet, und der Bereich zwischen dem berechneten lastfreien elektrischen Stromwert I0 und dem Wert I0 + dI, der sich aus der Summation des lastfreien elektrischen Stromwertes I0 und des elektrischen Stromschwellenwertes dI ergibt, der in dem ROM-Speicher 33 gespeichert ist, wird als der Motor-Aus-Bereich ΔI definiert.
Die Berechnung des lastfreien elektrischen Stromwertes I0 wird bspw. erzielt, indem der häufigste elektrische Stromwert von den abgetasteten elektrischen Stromwerten Im bestimmt wird. Genauer gesagt tastet die CPU 31 elektrische Stromdaten ab, die von der Schaltung 12 zur Bestimmung des elektrischen Stromes ausgegeben werden, und zwar über eine vorbestimmte Zeitspanne (z.B. 10 (Minuten) bis 1 (Stunden)), und zwar unter der Bedingung dass die Motordrehzahl R konstant gehalten wird und das Lenkrad 2 nicht betätigt wird. Die elektrischen Motorstromwerte Im, die auf der Grundlage der elektrischen Stromdaten bestimmt werden, die durch das Abtasten erhalten werden, haben eine Normalverteilung. In diesem Fall ist ein elektrischer Motorstromwert Im bei einem Lenkdrehmoment von Null der häufigste elektrische Stromwert, der als der lastfreie elektrische Stromwert I0 verwendet wird.
Ansonsten kann als der lastfreie elektrische Stromwert I0 der minimale elektrische Stromwert verwendet werden, der aus den elektrischen Motorstromwerten Im bestimmt wird, die für eine vorbestimmte Anzahl von Malen abgetastet oder während einer vorbestimmten Zeitspanne abgetastet worden sind, und zwar unter der Bedingung, dass die Motordrehzahl R konstant gehalten ist und das Lenkrad 2 nicht betätigt wird.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Empfindlichkeit für das Einschalten des Motors 27 in Bezug auf eine Änderung des Lenkwinkels bei einer Lenkbetätigung weg von dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 erhöht, wenn der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ bei Ausschalten des Motors zunimmt. Demzufolge kann für den Fall, dass der Lenkwinkel nahe dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 ist, ein unnötiges Einschalten des Motors unterdrückt werden. Wenn der Lenkwinkel θ groß ist, kann zusätzlich hierzu eine Lenkunterstützungskraft sofort erzeugt werden. Demzufolge kann die Einsparung von Energie verbessert werden, und das Gefühl des „Gefangenseins" kann eliminiert werden.
Bei einer Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 wird die Empfindlichkeit zum Einschalten des Motors 27 in Bezug auf eine Änderung des Lenkwinkels reduziert, wenn der absolute Wert des absoluten Lenkwinkels θ bei Ausschalten des Motors zunimmt. Demzufolge kann ein unnötiges Einschalten des Motors unterdrückt werden, indem die Selbstausrichtungskraft bzw. Zurückstellungskraft effektiv verwendet wird, wenn der absolute Lenkwinkel θ groß ist, so dass mehr Energie eingespart werden kann. Wenn das Lenkrad in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 betätigt wird, wobei der Lenkwinkel nahe dem Lenkwinkelmittelpunkt θ0 ist, wird die Lenkunterstützung relativ schnell bereitgestellt, so dass ein zufriedenstellendes Lenkgefühl gewährleistet werden kann.
Ferner wird die Empfindlichkeit zum Einschalten des Motors 27 bei einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit erhöht, bei der eine größere Lenkunterstützungskraft erforderlich ist, während die Einschaltempfindlichkeit bei einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit reduziert wird. Demzufolge kann das Einsparen von Energie verbessert werden und auch eine Verbesserung des Lenkgefühls kann gewährleistet werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung somit im Detail anhand einer Ausführungsform hiervon beschrieben worden ist, versteht sich, dass die vorstehende Offenbarung für die technischen Prinzipien der vorliegenden Erfindung lediglich illustrativ ist, diese jedoch nicht beschränkt. Der Schutzbereich der vor liegenden Erfindung ist lediglich durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt.

Claims

Servolenkvorrichtung zum Erzeugen einer Lenkhilfskraft mittels eines Hydraulikdruckes, der von einer Pumpe (26) erzeugt wird, die von einem elektrischen Motor (27) angetrieben wird, wobei die Servolenkvorrichtung aufweist: Lenkwinkelerfassungsmittel (11, 31, S2) zum Erfassen eines Lenkwinkels (θ) eines Lenkrades (2), und zwar gemessen in Bezug auf einen Lenkwinkelmittelpunkt (θ0); Einschaltsteuermittel (31, S2, S3, S4) zum Einschalten des elektrischen Motors (27), der in seinem Aus-Zustand ist, und zwar unter der Bedingung, dass ein Änderungsbetrag des Lenkwinkels (θ), der von den Lenkwinkelerfassungsmitteln (11, 31, S2) erfasst wird, einen vorbestimmten Einschaltschwellenwert (dθ) überschreitet; wobei der elektrische Motor (27) in seinen Aus-Zustand ausgeschaltet wird, wenn das Lenkrad (2) im Wesentlichen unbetätigt ist; und Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmittel (31, 517, T2) zum Bestimmen des Einschaltschwellenwertes (dθ) gemäß dem von den Lenkwinkelerfassungsmitteln (11, 31, S2) erfassten Lenkwinkel (θ), bei dem der elektrische Motor (27) ausgeschaltet wird.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmittel (31, S17, T2) gemäß dem erfassten Lenkwinkel (θ) einen ersten Einschaltschwellenwert (dθ1), der zu verwenden ist, wenn ein Lenkrad (2) von dem Lenkwinkelmittelpunkt (θ0) weg betätigt wird, und einen zweiten Einschaltschwellenwert (dθ2) bestimmen, der zu verwenden ist, wenn das Lenkrad (2) in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittel punkt (θ0) betätigt wird, derart, dass die Summe (2A) des ersten und des zweiten Einschaltschwellenwertes (dθ1, dθ2) praktisch konstant ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmittel (31, S17, T2) den ersten Einschaltschwellenwert (dθ1), der für eine Lenkbetätigung weg von dem Mittelpunkt (θ0) zu verwenden ist, auf einen umso niedrigeren Wert einstellen und den zweiten Einschaltschwellenwert (dθ2), der für eine Lenkbetätigung in Richtung hin zu dem Mittelpunkt (θ0) zu verwenden ist, auf einen umso höheren Wert einstellen, je größer der von den Lenkwinkelerfassungsmitteln (11, 31, S2) erfasste Lenkwinkel (θ) bei der Motorausschaltung ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmittel (31, S17, T2) den Einschaltschwellenwert (dθ), der zu verwenden ist, wenn ein Lenkrad (2) in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt betätigt wird, auf einen umso höheren Wert einstellen, je größer der von den Lenkwinkelerfassungsmitteln (11, 31, S2) erfasste Lenkwinkel (θ) bei der Motorausschaltung ist.
Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmitteln (13) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmittel (31, S17, T2) den Einschaltschwellenwert (dθ) auf einen umso höheren Wert einstellen, je größer die von den Fahrzeuggeschwindig keitserfassungsmitteln (13) erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (V) ist.
Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einschaltsteuermittel (31, S2, S3, S4) aufweisen: Einschaltlenkwinkel-Berechnungsmittel (T3, T4) zum Bestimmen eines Einschaltlenkwinkels (θt), bei dem der in seinem Aus-Zustand befindliche elektrische Motor (27) einzuschalten ist, und zwar auf der Grundlage des von den Lenkwinkelerfassungsmitteln (11, 31, S2) erfassten Lenkwinkels (θ) und des von den Einschaltschwellenwert-Bestimmungsmitteln (31, S17, T2) bestimmten Einschaltschwellenwertes (θd); und Mittel (31, S3, S4) zum Einschalten des in seinem Aus-Zustand befindlichen elektrischen Motors (27) unter der Bedingung, dass der von den Lenkwinkelerfassungsmitteln (11, 31, S2) erfasste Lenkwinkel (θ) den Einschaltlenkwinkel (θt) erreicht, der von den Einschaltlenkwinkel-Berechnungsmitteln (T3, T4) bestimmt ist.