DE3336097C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer durch einen Elektromotor angetrie­ benen Ölpumpe, mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, mit einem ein Lenkungssignal erzeugenden Lenkungssensor und mit einer Steuervorrichtung, die die Drehzahl der Ölpumpe in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit infolge des Lenkungssignals steuert.

Im allgemeinen neigt der Lenkungswiderstand eines Kraft­ fahrzeugs dazu zuzunehmen, wenn die Fahrzeuggeschwindig­ keit abnimmt. Wenn der Lenkungswiderstand durch Verwendung einer Servolenkungsvorrichtung, in der durch den Betrieb einer Ölpumpe Öl zirkuliert, aufgeho­ ben worden ist, kann eine zufriedenstellende Lenkung mit einer geringen Lenkungskraft auch bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit ausgeführt wer­ den. Es sind Servolenkungsvorrichtungen üblich, bei denen die Drehzahl der Pumpe zunimmt, wenn die Fahrzeuggeschwin­ digkeit gering ist, wohingegen dann, wenn die Fahrzeugge­ schwindigkeit zunimmt, die Ölpumpendrehzahl abnimmt, wodurch eine weiche Lenkung ermöglicht wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine vorbestimmte Geschwin­ digkeit zunimmt, oberhalb der eine Servolenkung nicht nötig ist, wird die Ölpumpe angehalten, um Energie zu sparen.

Bei einer bekannten gattungsgemäßen Servolenkungsvorrich­ tung (DE-OS 31 00 067) wird während einer Lenkraddrehung ein Lenkungssignal erzeugt, das den Betrieb der Ölpumpe in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit bewirkt.

Auf einer abwärts gerichteten Strecke, die viele scharfe Kurven umfaßt, ist ein großer Lenkungswiderstand selbst dann vorhanden, wenn ein Fahrzeug mit relativ hoher Geschwindigkeit fährt. Bei der bekannten Servolenkungs­ vorrichtung hält die Ölpumpe jedoch an oder arbeitet mit einer geringen Drehzahl, wenn die Fahrzeuggeschwindig­ keit einen vorbestimmten Wert überschreitet, so daß dann, wenn das Fahrzeug entlang einer abwärts gerichte­ ten Strecke, die viele scharfe Kurven aufweist, fährt, die Servolenkungsvorrichtung nicht arbeitet, was eine relativ große Lenkungskraft zur Folge hat. Dieser Schwie­ rigkeit könnte dadurch begegnet werden, daß der vorgege­ bene Fahrzeuggeschwindigkeitswert, bei der die Ölpumpe anhält oder eine nur geringe Drehzahl hat, vergrößert wird. Dann aber würde die Ölpumpe auch bei gleicher Geschwindigkeit des Fahrzeugs beim Fahren auf einer ebenen Wegstrecke drehen, so daß Energie verbraucht würde. Anhand dieses Beispiels ist ersichtlich, daß das Lenk- und Betriebsverhalten in Abhängigkeit von verschie­ denen Fahrgebieten und -bedingungen unterschiedlich und damit nicht zufriedenstellend ist. Zwar kann bei der be­ kannten Vorrichtung Energie eingespart werden, indem bei Nichtdrehung des Lenkrades oder bei einer anschließenden Drehung desselben die Ölpumpendrehzahl verringert oder gestoppt wird; ein gleichmäßiges und zufriedenstellendes Lenk- und Betriebsverhalten bei unterschiedlichen Fahrbe­ dingungen ist damit jedoch nicht möglich.

Zur Anpassung des Leistungsbedarfs in einem mit einem Lenkgeber gesteuerten hydraulischen Lenkantrieb umfaßt eine bekannte Lenkeinrichtung eines Elektrofahrzeugs (DE-OS 30 45 428) einen elektrischen Leistungsregler, der mit einem Motor einer Hydraulikpumpe verbunden ist und den elektrischen Strom durch den Motor während einer Lenkbewegung in Abhängigkeit von einem den Lenkantrieb beaufschlagenden Hydraulikmitteldruck regelt. Eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Steuerung ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servo­ lenkungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß der gesteuerte Antrieb der Ölpumpe in optimaler Anpassung an verschiedene Betriebs- und Fahr­ bedingungen eines Fahrzeuges und gleichzeitig energie­ sparend erfolgt.

Zur erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe umfaßt eine Servolenkungsvorrichtung der eingangs genannten Art eine erste Schaltung, die eine mittlere Fahrzeuggeschwindig­ keit pro Zeiteinheit aus den Signalen des Geschwindig­ keitssensors berechnet, eine zweite Schaltung, die eine mittlere Lenkungsgröße je Zeiteinheit aus den Signalen des Lenkungssensors berechnet, eine dritte Schaltung, die aus der mittleren Fahrzeugeschwindigkeit und aus der mittleren Lenkungsgröße eine mittlere Querbeschleu­ nigung berechnet, Speichermittel, die eine Mehrzahl ver­ schiedener Kennlinien enthalten, die die jeweilige Dreh­ zahl der Ölpumpe in Abhängigkeit von der Fahrzeugge­ schwindigkeit charakterisieren, und eine Auswahlschal­ tung, die eine der Drehzahlkennlinien in Abhängigkeit von der mittleren Querbeschleunigung und der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit auswählt und die Drehzahl der Ölpumpe entsprechend der ausgewählten Kennlinie steuert. Damit erfolgt die Steuerung der Servolenkung energie­ sparend und gemäß dem für das Fahrgebiet (z.B. Stadtge­ biet, ebene Landstraßen, abschüssige Gebirgsstrecken) besten Lenkungsverfahren, so daß bei verschiedenen Fahr­ situationen für einen Fahrer ein gleichermaßen Sicher­ heit gebendes Lenkverhalten gewährleistet ist. Es werden verschiedene Arten von Drehzahlkennlinien aufbereitet, die die Beziehungen zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drehzahl der Ölpumpe darstellen. Dabei wird auch die Drehzahlcharakteristik der Ölpumpe berücksichtigt die in der Servolenkungsvorrichtung Verwendung findet. Damit wird mit dem durch die Servolenkungsvorrich­ tung durchgeführten Steuerungsverfahren, der Fahrzustand in Abhängigkeit von der mittleren Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit beurteilt, um so eine optimale Drehzahl­ charakteristik der Ölpumpe auszuwählen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Grundelemente einer Servolenkungsvorrichtung gemäß der Erfin­ dung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das den Betriebsablauf einer in Fig. 1 dargestellten Lenkungsvorrichtung zeigt,

Fig. 3a-d die Umdrehungszahlcharakteristiken der Ölpumpe, die verschiedene Schemata für die jeweiligen Fahrbe­ dingungen aufweisen,

Fig. 4 eine Tabelle, die eine Kombination optimaler Umdrehungs­ zahlcharakteristiken der Ölpumpe darstellt, die ausge­ wählt werden, nachdem eine mittlere Fahrzeuggeschwindig­ keit und eine mittlere Querbeschleunigung bestimmt sind,

Fig. 5 ein Blockschaltbild, das den Grundaufbau einer Servo­ lenkungsvorrichtung gemäß der Erfindung dar­ stellt,

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das den Fall darstellt, bei dem die Lenkungsvorrichtung durch einen Mikrocomputer gebildet wird,

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das den Be­ triebsablauf der in Fig. 6 dargestellten Lenkungsvorrich­ tung erklärt, und

Fig. 8 ein Zeitdiagramm, das die Zeiten der in Fig. 7 dar­ gestellten Schritte 101-104 darstellt.

Eine die Erfindung verkörpernde und in Fig. 1 dargestellte Servo­ lenkungssteuerungsvorrichtung 10 ist mit einer Batterie 11 ver­ bunden und so geschaltet, daß ein Lenkungssignal, das die Größe oder den Grad der Drehung eines Steuerrades 12 darstellt und durch einen Steuerungssensor 13 erzeugt wird, sowie Impulse, die von einem Geschwindigkeitsmesser 14 als Fahrzeuggeschwindigkeitssignal ausgesendet werden, je Einheit einer Fahrstrecke empfängt, um einen Lenkungssteuerungsvorgang auszuführen, wie er in größerer Einzelheit später beschrieben wird, um so hinreichend die Umdrehungszahl einer Ölpumpe 16 zu steuern, die durch einen Elektromotor 15 angetrieben wird, womit eine Hilfskraft zur Erzeugung einer weichen Drehbarkeit des Steuerrades 12 geliefert wird. In diesem Beispiel ist der Lenkungssensor 13 auf einer Lenksäule 19 angeordnet, die zwischen dem Lenkrad 12 und einer mit den Lenkrädern verbundenen Servolenkungseinheit 18 angeordnet ist. Der Lenkungssensor 13 umfaßt eine kreisförmige Scheibe 13 a, die eine Mehrzahl von radialen Schlitzen an dem Umfangsbereich aufweist und die an der Lenksäule 19 befestigt ist, sowie eine Leuchtdiode 13 b und einen Phototransistor 13 c an gegenüberliegenden Seiten der Scheibe 13 a. Wenn das Lenkrad 12 gedreht wird, wird entsprechend die Lenksäule 19 gedreht, so daß der Phototransistor 13 c ein dem Drehwinkel des Lenkrades entsprechendes Signal erzeugt. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 20 ein Antriebsaggregat, insbesondere einen Dieselmotor, 21 einen Zündschalter, 22 einen Druck- oder Leistungssensor, der in einer Rohrleitung angeordnet ist, die sich zwischen der Ölpumpe 16 und der Lenkungseinheit 18 erstreckt, um einen Druckzustand zu erzeugen, bei dem die Servolenkung durch Wechsel des Öldruckes bewerkstelligt wird.

Mit dieser Anlage bzw. diesem Aufbau bewertet die Steuervorrichtung 10 den augenblicklichen Fahrzustand des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dem vom Lenkungssensor 13 gelieferten Lenkungssignal sowie dem Drucksignal, das vom Drucksensor 22 geliefert wird, d. h. ob das Fahrzeug in einem Stadtgebiet, auf einer ebenen Straße oder einer Bergstraße fährt, um so die Ölpumpe dazu zu veranlassen, sich bei einer optimalen Umdrehungszahl zu drehen, die am geeignetsten für die Fahrzeuggeschwindigkeit in diesem Augenblick ist.

Die Betriebsweise der Steuervorrichtung 10 wird nun im Hinblick auf das in Fig. 2 dargestellte Flußdiagramm beschrieben.

Demgemäß werden in einem Schritt A das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und das Lenkungssignal aufgenommen und in einer Speichereinrichtung der Steuervorrichtung gespeichert. Diese beiden Signale werden aufgenommen, weil für die nachfolgenden Schritte C und D diese beiden Signale zur gleichen Zeit benötigt werden.

In Schritt B wird unter Verwendung des in Schritt A aufgenommenen Fahrzeugsignals eine Abschätzung/Bewertung darüber angestellt, ob das Fahrzeug fährt oder nicht. Wenn das Ergebnis der in Schritt B ausgeführten Abschätzung JA (YES) ist, d. h., wenn abgeschätzt worden ist, daß das Fahrzeug sich in einem Fahrzustand befindet, wird im Schritt C die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, und dann wird in einem Schritt D eine mittlere Lenkungsgröße oder -winkel berechnet. Diese mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit und die Lenkungsgröße werden durch Messung der Abweichungen im Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und dem Lenkungssignal je Zeiteinheit erhalten. Dann wird in einem Schritt E eine mittlere Querbeschleunigung berechnet, indem die in Schritt C berechnete mittlere Geschwindigkeit mit der im Schritt D berechneten mittleren Lenkungsgröße multipliziert wird.

Die mittlere Querbeschleunigung stellt den Grad der Betätigung des Lenkrades in bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit im augenblicklichen Zustand dar, mit anderen Worten, die mittlere Querbeschleunigung stellt das Steuer- bzw. Lenkgefühl dar, wenn der Fahrer das Lenkrad dreht.

In Schritt F wird die zu dem Zeitpunkt für den Fahrzustand geeignete Umdrehungszahlcharakteristik der Ölpumpe ausgelesen. Die Umdrehungszahlcharakteristik der Ölpumpe bestimmt die Umdrehungszahl der Ölpumpe, die für die Fahrzeuggeschwindigkeit geeignet ist, wobei diese Charakteristiken entsprechend den Fahrbedingungen voneinander abweichen, wie es in den Fig. 3a-3d dargestellt ist. In den Fig. 3a-3d stellen die Abszissen die Fahrzeuggeschwindigkeit bei vorgegebenen Fahr- bzw. Betriebspunkten dar und die Ordinate die Umdrehungszahl der Ölpumpe. Während der Fahrt in einem Stadtgebiet, in dem die Straßenbreite gering ist und lediglich das Fahren in einer Richtung erlaubt ist, und das Fahrzeug oftmals drehen bzw. Kurven fahren muß, ist es beispielsweise für die Ölpumpe 16 erforderlich, ihren Betrieb bei einer Geschwindigkeit bis zu ca. 35 km/h fortzuführen, die als Maximalgeschwindigkeit im Stadtbereich erlaubt ist. Als Folge dieser Bedingung ist eine Charakteristik geeignet, wie sie in Fig. 3a dargestellt ist. Beim Fahren auf außerhalb des Stadtbereichs gelegenen Straßen ist die Fahrzeuggeschwindigkeit so groß, daß eine Charak­ teristik geeignet ist, wie sie in Fig. 3b dargestellt ist. Beim Herunterfahren auf einer Bergstraße nimmt die Fahrzeuggeschwin­ digkeit gegenüber dem Fahren eines Fahrzeugs auf einer gewöhn­ lichen Straße zu, aber da es notwendig ist, die Servolenkungs­ einrichtung bis zu einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit zu betrei­ ben, ist eine in Fig. 3c dargestellte Charakteristik geeignet. An­ dererseits ist eine Servolenkung nicht nötig, wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit auf einer Schnellstraße fährt, so daß die Ölpumpe 16 ausgeschaltet wird. Um die Servolenkung weich anzuhalten, wenn die Geschwindigkeit von einer mittleren Geschwindigkeit auf eine hohe Geschwindigkeit überwechselt, ist eine Charakteristik nötig, bei der die minimale Umdrehungszahl unmittelbar vor dem Anhalten der Ölpumpe klein ist und wie sie in Fig. 3d dargestellt ist. Somit ist es durch vorheriges Spei­ chern von Charakteristiken, die für die jeweiligen Fahrbedin­ gungen geeignet sind, in der Speichereinrichtung und das Aus­ lesen der gespeicherten Charakteristiken bei Schritt F gemäß der mittleren Querbeschleunigung sowie Fahrzeuggeschwindigkeit möglich, fortwährend die Charakteristiken angepaßt an die Fahr­ bedingungen auszulesen. Während die Fahrbedingung durch die mitt­ lere Fahrzeuggeschwindigkeit und Querbeschleunigung bestimmt wird, kann die Beziehung zwischen diesen Variablen und der Umdrehungs­ zahlcharakteristik der Ölpumpe beispielsweise so dargestellt wer­ den, wie sie aus der Fig. 4 ersichtlich ist. In Fig. 4 stellen a bis d die Charakteristiken dar, wie sie in den Fig. 3a bis 3d ersichtlich sind.

Nachdem die für eine gegebene Fahrbedingung geeignete Umdrehungs­ zahlcharakteristik der Ölpumpe aus der Speichereinrichtung bei Schritt F ausgelesen worden ist, wird bei einem Schritt G ein Umdrehungszahlsignal der Ölpumpe für die Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß der ausgelesenen Umdrehungszahlcharakteristik der Ölpumpe ausgelesen. In einem Schritt H wird das ausgelesene Umdrehungszahlsignal der Ölpumpe von der Steuervorrichtung 10 zur Ölpumpe übermittelt, so daß die Umdrehungszahl der Ölpumpe 16 auf einen optimalen Wert gesteuert wird, der der Fahrbedingung angemessen ist.

Wenn das Ergebnis der Abschätzung/Bewertung bei Schritt B NEIN (NO) ist, d. h. daß auf keinen Fahrzustand geschlossen ist, wird bei einem Schritt I aufgrund des im Schritt A aufgenommenen Lenkungssignals entschieden, ob die Lenkung ausgeführt worden ist oder nicht. Wenn das Ergebnis dieser Abschätzung bei Schritt I JA ist, d .h. wenn für eine Lenkung entschieden worden ist, übermittelt bei Schritt J die Steuervorrichtung 10 ein Signal für eine optimale Drehzahl zur Ölpumpe, beispielsweise eine maximale Drehzahl der Pumpe. Wenn das Ergebnis der Abschätzung bei Schritt I NEIN ist, ist es notwendig zu wissen, ob eine Lenkung überhaupt nicht ausgeführt worden ist, oder ob die Lenkung momentan während des Fahrens abgebrochen wird oder ob die Lenkung vom ersten Zeitpunkt an nicht betätigt wurde. Im ersten Falle, bei dem eine Servolenkung ausgeführt wurde, wird in einem Schritt K ein Zustand ermittelt, in dem ein Drucksignal vorliegt, so daß mit der Aussendung eines optimalen Umdrehungszahlsignals der Ölpumpe fortgefahren wird. Im letzten Fall, eine Bedingung, in der kein Drucksignal ermittelt wird, werden die Schritte A, B, I und K wiederholt, bis die nächste Zustandsänderung eintritt.

Obgleich bei Schritt J die Umdrehungszahl der Ölpumpe, wenn das Fahrzeug nicht fährt, als die maximale Umdrehungszahl angenommen wurde, weil der Druck gesehen vom Lenkrad, am größten ist, ist anzumerken, daß die Umdrehungszahl nicht notwendig ein Maximalwert sein muß, da die Anforderung des Fahrers abweicht.

Fig. 5 zeigt im Detail ein Beispiel der Servolenkungssteuervorrichtung, die in der vorangehend beschriebenen Weise arbeitet. In Fig. 5 wird ein Fahrzeugsignalimpuls, der durch den Fahrzeug­ geschwindigkeitssensor erzeugt wird, an einen Zähler 30 gegeben, wo er nacheinander (sequentiell) gezählt wird. Der Zähler 30 zählt die Zahl der Ausgangsinformationen des Fahrzeuggeschwin­ digkeitssensors 14 in einem bestimmten Intervall, und seine Zäh­ lung wird in einer Durchschnittsfahrzeuggeschwindigkeit-Speicher­ einrichtung 31 als Durchschnittsfahrzeuggeschwindigkeitssignal gespeichert. Fortwährend wird ein Schreibimpuls W 1, der beispiels­ weise in einem Intervall von 60 Sekunden bereitgestellt wird, an­ gelegt, wobei die Durchschnittsfahrzeuggeschwindigkeitsspeicher­ einrichtung 31 die Ausgangsinformation des Zählers 30 aufnimmt, der ebenfalls den Schreibimpuls dazu empfängt, um unmittelbar nachdem die Speichereinrichtung 31 den Inhalt des Zählers aufge­ nommen hat, zurückgesetzt zu werden, und der dann die Zahl der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 gesendeten Impulse zählt. Der Inhalt der Hauptfahrzeuggeschwindigkeitsspeicherein­ richtung 31 wird als Eingangsinformation auf eine Multiplizier­ einrichtung 33 und einen Decoder gegeben, wie nachfolgend in größerer Einzelheit beschrieben wird.

Das Lenkungssignal, das durch den Lenkungssensor 13 erzeugt wird und das die Größe des Lenkens darstellt und ein Vorzeichen ent­ sprechend der Richtung der Drehung des Steuerrades aufweist, wird auf einen Abtastschaltkreis 37 über einen UND-Gatter-Schaltkreis 35 gegeben. Dieser UND-Gatter-Schaltkreis wird freigegeben, wenn das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 14 an seinen anderen Eingang über einen monostabilen Schaltkreis 34 (monostabiles Flip-Flop) gegeben wird, um die Ausgangsinformation des Lenkungssensors 13 zu erzeugen. Gemäß einem Zeit- oder Schrittimpuls CL K, der als Taktimpuls dient, bildet der Abtastschaltkreis 3 7 ein Signal, das ein bestimmtes Vorzeichen aufweist, unabhängig vom Vorzeichen des angelieferten Lenkungssignals. Der Schrittimpuls CLK hat bei­ spielsweise eine Frequenz von 800 KHz. Das Ausgangssignal des Abtast­ schaltkreises 37 wird direkt auf einen Eingang eines Exklusiv- ODER-Gatter-Schaltkreises 39 und auf dessen anderen Eingang über einen Verzögerungs-Schaltkreis 38 gegeben. Der Verzögerungs-Schalt­ kreis 38 ist dazu da, um das Eingangssignal um eine Periode des Taktimpulses, beispielsweise 1,5 Mikrosek. zu verzögern. Demzu­ folge erzeugt der Exklusiv-ODER-Gatter-Schaltkreis 39 eine Ausgangsinformation, wenn ein getastetes Lenkungssignal, das sequentiell vom Abtastschaltkreis 37 abgegeben wird, keine Koin­ zidenz mit einem unmittelbar vorangehenden getasteten Lenkungs­ signal aufweist. Als Folge davon stellt die Ausgangsinformation des Exklusiv-ODER-Gatter-Schaltkreises 39 dar, ob eine Lenkung ausgeführt worden ist oder nicht, und diese Ausgangsinformationen werden auf einen Zähler 41 gegeben, wo sie sequentiell gezählt werden. Der Zähler 41 zählt die Anzahl der Ausgangsinformationen des Lenkungssensors 13 über eine bestimmte Zeit, und diese Zäh­ lung bzw. diese Zahl wird in einer Durchschnittslenkungsgröße- Speichereinrichtung 42 als Durchschnittslenkungssignal gespeichert. Jedesmal, wenn ein Schreibimpuls W 2 auf die Durchschnittslenkungs­ größe-Speichereinrichtung 42 synchron mit dem Schreibimpuls W 1, der beispielsweise ein Intervall von 60 Sek. aufweist, und auf die Durchschnittsfahrzeuggeschwindigkeits-Speichereinrichtung 31 gegeben wird, nimmt die Durchschnittslenkungsgrößen-Speicherein­ richtung 42 die Ausgangsinformation des Zählers 41 auf, der un­ mittelbar, nachdem die Speichereinrichtung den Inhalt des Spei­ chers 41 aufgenommen hat, zurückgesetzt wird und dann damit be­ ginnt, die Anzahl der vom Lenkungsgrößensensor 13 gelieferten Impulse zu zählen. Die Ausgangsinformation der Durchschnittslen­ kungsgrößenspeichereinrichtung 42 wird auf eine Multiplizierein­ richtung 33 gegeben, in der sie mit der Ausgangsinformation der Durchschnittsfahrzeuggeschwindigkeits-Speichereinrichtung 31 mul­ tipliziert wird. Die Ausgangsinformation der Multiplizierein­ richtung 33 stellt die mittlere Querbeschleunigung dar und wird auf einen Decoder 44 gegeben.

Der Decoder 44 bestimmt die Stelle, an der das Fahrzeug fährt, d. h. die Fahrbedingung gemäß der in Fig. 4 dargestellten Tabelle, und die auf dem Durchschnittsquerbeschleunigungssignal von der Multipliziereinrichtung 33 und dem Durchschnittsfahrzeuggeschwin­ digkeitssignal von der Durchschnittsfahrzeuggeschwindigkeits- Speichereinrichtung 31 beruht. Entsprechend dem Ergebnis dieser Bestimmung wird eine Ausgangsinformation auf einer der vier Aus­ gangsleitungen erzeugt, um eine der vier damit in Verbindung stehenden Gatterschaltungen 51 bis 54 freizugeben, die mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von der Fahrzeuggeschwindigkeits- Speichereinrichtung 47 versorgt werden. Demgemäß liefert der aus­ gewählte der Gatterschaltkreise 51 bis 54 die Ausgangsinformatio­ nen der Fahrzeuggeschwindigkeitsspeichereinrichtung 47, d. h.,das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal als ein Adressensignal auf eine der vier entsprechenden Schemaspeichereinrichtungen 56 bis 59. Wenn beispielsweise der Gatter-Schaltkreis 51 ausgewählt worden ist, wird das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal als Adressensignal auf die Schemaspeichereinrichtung 56 gegeben.

Die Ausgangsinformation des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 14 wird auf einen Zähler 46 gegeben, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu zählen. Der Zähler 46 zählt die Anzahl der Ausgangsinformatio­ nen des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 14 in einer festgelegten Zeit, und seine Ausgangsinformation wird in einer Fahrzeuggeschwin­ digkeitsspeichereinrichtung 47 als Fahrzeuggeschwindigkeitssignal gespeichert. Die Fahrzeuggeschwindkeitsspeichereinrichtung 47 nimmt die Ausgangsinformation des Zählers 46 jedesmal auf, wenn diese mit einem Schreibimpuls W 3 beliefert wird, der synchron zu den Schreibimpulsen W 1 und W 2 ist, die zum Einschreiben der Spei­ chereinrichtungen 31 und 42 verwendet werden, der aber eine kür­ zere Periode als diese Schreibimpulse, beispielsweise von einer Sekunde, aufweist. Nach der Aufnahme des Schreibimpulses W 3 wird der Zähler 46, unmittelbar nachdem die Speichereinrichtung 47 den Inhalt des Zählers 46 aufgenommen hat, zurückgesetzt und beginnt mit der Zählung der Anzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitssignalimpulsen, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 geliefert werden. Der Inhalt der Fahrzeuggeschwindigkeitsspeichereinrichtung 47 wird auf die Gatter-Schaltkreise 51 bis 54 gegeben, wie später be­ schrieben.

Folglich liefern die Schema-Speichereinrichtungen 56-59 die Um­ drehungszahlsignale der Pumpe (in digitaler Form), die in vor­ bestimmten Adressen gespeichert sind, über einen ODER-Gatter- Schaltkreis 6 1 auf einem Schalterspeicher bzw. ein Sperregister 62 (latch register). Der Schalterspeicher 62 speichert die Aus­ gangsinformationen der Schema-Speichereinrichtungen 56 bis 59, die über den ODER-Gatter-Schaltkreis 61 gemäß einem Sperr- oder Schalterimpuls angeliefert werden, der eine Periode von einer Sekunde aufweist und synchron mit den Schreibimpulsen W 1 bis W 3 ist. Das Signal, das durch den Schalterspeicher 62 gespeichert bzw. gesperrt worden ist, stellt die Umdrehungszahl der Pumpe in bezug auf die Fahrgeschwindigkeit dar, während das Fahrzeug fährt, und dieses Signal wird auf einen Motorantriebsschaltkreis 15 A über einen ODER-Gatter-Schalterkreis 14 geliefert, um den Motor 15 zu steuern, so daß dieser die Pumpe 16 mit einer oben beschriebenen Umdrehungszahl antreibt.

Die Ausgangsinformation des Lenkungssensors 13 wird ebenfalls auf einen Eingang eines UND-Gatter-Schaltkreises 70 über einen UND-Gatter-Schaltkreis 35 gegeben, während der andere Eingang des UND-Gatter-Schaltkreises 70 mit der Ausgangsinformation des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 14 über einen Inverter 71 versorgt wird. Folglich erzeugt der UND-Gatter-Schaltkreis 70 eine Ausgangsinformation, wenn der Lenkungssensor 13 eine Ausgangsinformation als Ergebnis der Betätigung des Steuerrades 12 erzeugt, selbst wenn das Fahrzteug nicht fährt, und das Ausgangssignal des UND-Gatter-Schaltkreises 70 wird über einen ODER- Gatter-Schaltkreis 73 auf einen Gatter-Schaltkreis 74 gegeben. Als Folge davon wird während eines Fahrzeughalts ein Signal für eine optimale Umdrehungszahl der Pumpe (beispielsweise stellt ein Umdrehungszahlsignal die größte Pumpengeschwindigkeit dar) auf den Motorantriebs-Schaltkreis 15 A über einen ODER-Gatter- Schaltkreis 64 geliefert. Als Folge davon wird der Motor 15 so gesteuert, um die Pumpe bei einer optimalen Umdrehungszahl zu steuern.

Das Ausgangssignal des UND-Gatter-Schaltkreises 35 wird ebenfalls an einen Eingang eines UND-Gatter-Schaltkreises 77 über einen Inverter 76 gegeben, während der andere Eingang des UND-Gatter- Schaltkreises 77 mit der Ausgangsinformation eines Inverters 71 versorgt wird, mit dem Ergebnis, daß der UND-Gatter-Schaltkreis 77 seine Ausgangsinformation auf einen Eingang eines UND-Gatter- Schaltkreises 78 liefert, wenn das Fahrzeug nicht fährt und das Lenkrad nicht gedreht wird. Der UND-Gatter-Schaltkreis 78 wird freigegeben, wenn er die Ausgangsinformation des UND-Gatter- Schaltkreises 77 sowie die Ausgangsinformation des Drucksensors 79 empfängt, wodurch seine Ausgangsinformation auf den Gatter- Schaltkreis 74 über ODER-Gatter-Schaltkreis 73 gegeben wird. Als Folge davon wird ein Signal für eine optimale Pumpendrehzahl auf den Motorantriebsschalter 15 A über den ODER-Gatter-Schaltkreis 64 geliefert. Folglich stellt dieser Zustand die Tatsache dar, daß der Pumpendruck größer als ein vorbestimmter Wert geworden ist, selbst wenn das Fahrzeug nicht fährt und die Lenkung nicht betätigt wird. Demgemäß steuert der Motorantriebsschaltkreis 15 A die Pumpe 16 so, daß diese mit einer Umdrehungszahl entsprechend dem Pumpendruck angetrieben wird (beispielsweise bei höchster Geschwindigkeit).

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Servolenkungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung, die einen Mikrocomputer enthält, und dessen Arbeitsweise in einem in Fig. 7 dargestellten Flußdiagramm gezeigt ist.

Das in Fig. 7 dargestellte Flußdiagramm zeigt die Einzelheiten der in Fig. 2 dargestellten Schritte A bis K, wobei die Schritte A bis K, die durch die strichpunktierten Linien dargestellt sind, den in Fig. 2 dargestellten Schritten A bis K entsprechen. Nachdem bei Schritt 100 ein Anfangsrücksetzvorgang ausgeführt worden ist, setzt eine in Fig. 6 dargestellte CPU 120 (zentrale Recheneinheit) die Speichereinrichtungen 121 bis 124 zurück. Dann wird bei Schritt 101 ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal in einer Speichereinrichtung 121 gespeichert; bei Schritt 102 wird ein Lenkungssignal in einer Speichereinrichtung 122 gespeichert; bei Schritt 103 wird ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal in einer Speichereinrichtung 123 gespeichert und bei Schritt 104 wird ein Lenkungssignal in einer Speichereinrichtung 124 gespeichert. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, werden die Pegel des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und des Lenkungssignals nach einer Zeitverzögerung von Δ t stabil. Demzufolge sind die zeitlichen Abläufe derart festgesetzt, daß die Schritte 101, 102, 103 und 104 zu den jeweiligen Zeiten t 1, t 2, t 3 und t 4 ausgeführt werden, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, so daß die Pegel beim ersten und letzten Schritt unterschiedlich werden, wenn der Pegel sich ändert. Die Pegel des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und des Lenkungssignals werden "0" oder "1", wenn das Fahrzeug nicht fährt und das Lenkrad nicht gedreht wird. Aus diesem Grunde sollten die Schritte B und I derart gesetzt sein, daß die Beurteilung des Fahrzustandes oder des Lenkungszustandes entsprechend der Änderung des Signalpegels ausgeführt wird. Zu diesem Zweck sollten die Ausführungs- bzw. Bearbeitungszeitabläufe der jeweiligen Schritte so festgelegt werden, daß die Änderungszustände der Eingangssignale genau festgelegt werden können.

Wie durch Schritt 105 dargestellt, ist Schritt B zur Überwachung der exklusiven Logiksumme (EOR) der Speichereinrichtungen 121 und 123 ausgebildet. Wenn die EOR-Ausgangsinformation der in den Speichereinrichtungen 121 und 132 gespeicherten Signalpegel "1" sind, sind die in den Speichereinrichtungen 121 und 123 gespeicherten Signalpegel unterschiedlich, was einen Zustand bedeutet, in dem das Eingangssignal sich ändert. Zu diesem Zeitpunkt werden in einem Laufzustand die Schritte C und D zur Bewertung bzw. Beurteilung ausgeführt, wie es durch die Schritte 106 bis 109 dargestellt ist. Bei Schritt 106 wird beurteilt, ob eine Zeiteinheit von einer Minute verstrichen ist oder nicht. Wenn eine Minute verstrichen ist, wird bei Schritt 107 die Zählung des Fahrzeuggeschwindigkeitszählers 125 in einer Speichereinrichtung 126 gespeichert, und bei einem Schritt 108 wird die Zählung des Lenkungszählers 27 in einer Speichereinrichtung 128 gespeichert. Bei Schritt 109 wird ein Zählerrücksetzsignal ausgesendet, so daß die Zähler 125 und 127 mit dem Zählen der Anzahl des Fahrzeuggeschwindigkeitsignals und des Lenkungssignals beginnen. Das Rücksetzen der Zähler 125 und 127 im Augenblick des Beginns des Betriebs bzw. des Betriebsablaufs wird durch einen Anfangsrücksetzvorgang bewirkt. Auf diese Weise kann die Durchschnittsfahrzeuggeschwindigtkeit und die -steuerungsgröße, indem eine Minute als Zeiteinheit genommen wird, in einer Minute durch Zählung der Anzahl der Fahrzeuggeschwindigkeits­ signale und der Lenkungssignale je Zeiteinheit erhalten werden.

Wie durch den Schritt 110 dargestellt, kann die Berechnung der Durchschnittsquerbeschleunigung bei Schritt B durch Multipli­ zierung der in der Speichereinrichtung 126 gespeicherten Durch­ schnittsfahrzeuggeschwindigkeit mit der in der Speichereinrich­ tung 128 gespeicherten Durchschnittslenkungsgröße und durch Speicherung des Produktes in einer Speichereinrichtung 129 be­ werkstelligt werden. Wie in Schritt 111 dargestellt ist, werden die in der Speichereinrichtung 126 gespeicherte Durchschnitts­ fahrzeuggeschwindigkeit und die in der Speichereinrichtung 128 gespeicherte Durchschnittsquerbeschleunigung in Schritt F auf ein ROM 130 (Festwertspeicher) gegeben, in den verschiedene Typen von Umdrehungszahlcharakteristiken der Ölpumpe eingeschrie­ ben sind, um die Umdrehungszahlcharakteristiken der Ölpumpe zum Speichern der ausgelesenen Charakteristiken in einem RAM 131 (Speicher mit Direktzugriff) auszulesen. Wie durch Schritt 113 er­ sichtlich ist, wird Schritt G dazu verwendet, um die Fahrzeug­ geschwindigkeit in km/h zu berechnen. Die Berechnung wird auf fol­ gende Weise durchgeführt: Im einzelnen zählt der Zähler 134 die Anzahl der Fahrzeuggeschwindigkeitssignale, die von dem Geschwin­ digkeitsmesser 14 geliefert werden, während seine Zählung zu je­ der einzelnen Sekunde auf den neuesten Stand gebracht bzw. aktu­ alisiert wird. So kann durch Multiplikation der Zählung bzw. des Zählbetrages von Zähler 134 mit 3600 die Fahrzeuggeschwindigkeit in km/h berechnet werden und durch Lieferung des Produkts an RAM 131 kann die Umdrehungszahl der Ölpumpe ausgelesen werden. Wie durch Schritt 114 ersichtlich, wird in einem Schritt H das aus dem RAM 131 ausgelesene Umdrehungszahlsignal in einer Speicher­ einrichtung 132 gespeichert, um ein Zeitantriebssignal auf einen Zeitgeber 133 zu liefern, wie es durch Schritt 115 dargestellt ist. Aus diesem Grunde wird das in der Speichereinrichtung 132 ge­ speicherte Umdrehungszahlsignal dem Motor 15 für die Betriebszeit des Zeitgebers 133 zugeleitet, so daß die Ölpumpe 16 sich ent­ sprechend dem Drehzahlsignal dreht. Die Betriebszeit des Zeit­ gebers 133 ist auf eine solche Zeit festgesetzt, die ein klein wenig länger als eine Sekunde ist.

Die Steuervorrichtung nimmt ein neues Fahrzeuggeschwindigkeits­ signal und ein Lenkungssignal auf, wobei in dem Schritt 106 nachfolgenden Schritten neue Daten zu jeder Minute verwendet werden, während in den Schritten, die dem Schritt 113 folgen, neue Daten zu einer jeden Minute benutzt werden, so daß eine sinnvolle Drehzahlcharakteristik der Ölpumpe, die für die Fahr­ bedingung zu dem Zeitpunkt geeignet ist, ausgewählt werden kann. Folglich wird die Umdrehungszahl der Ölpumpe 16 zu jeder Sekun­ de zurückgesetzt, und die ausgewählte Drehzahl wird auf die am besten für die Fahrbedingung geeignete gesteuert.

Wenn das Ergebnis der in Schritt B ausgeführten Entscheidung NEIN ist, was der höchste Fahrzustand ist, wird in Schritt I eine Entscheidung darüber angestellt, ob der Zustand der Lenkungszu­ stand ist oder nicht. Dieser Betriebsvorgang ist ähnlich zu dem, der in Schritt B ausgeführt wird. Insbesondere wird, wie durch Schritt 116 dargestellt, eine exklusive Logiksumme des Inhalts der Speichereinrichtungen 122 und 124 berechnet, um so einen Lenkungszustand zu beurteilen, wenn die Lenkungssignalpegel zu unterschiedlichen Zeiten nicht gleich sind, hingegen einen Nicht­ lenkungszustand, wenn die Lenkungssignalpegel die gleichen sind.

Schritt J arbeitet auf die gleiche Weise wie Schritt H. Im einzel­ nen wird in einem Schritt 117 das Maximaldrehzahl-Signal in einer Speichereinrichtung 132 gespeichert, während in einem Schritt 118 ein Zeitgeberantriebssignal auf einen Zeitgeber 133 gegeben wird. Als Folge davon wird das Maximaldrehzahl-Signal dem Motor 15 und der Ölpumpe 16 für die Betriebszeit des Zeitgebers 133 zu­ geführt. Nachdem das Zeitgeberantriebssignal bei Schritt 118 aus­ gesendet worden ist, geht die Steuervorrichtung auf Schritt 100 zurück, so daß dieser Betriebablauf wiederholt wird, solange der Lenkungszustand auf einer Zuführung des Maximaldrehzahl-Signals an Motor 15 und Ölpumpe 16 beharrt.

Da Schritt K lediglich zum Zwecke der Beurteilung dessen vorge­ sehen ist, ob ein Drucksignal vorliegt oder nicht, ist es ledig­ lich nötig, den Ausgang des Drucksensors 22 bei Schritt 119 zu überwachen.

Wie vorangehend beschrieben, wird gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zur Steuerung einer Servolenkung die Umdrehungszahl der Ölpumpe entsprechend einer Umdrehungszahlcharakteristik der Ölpumpe gesteuert, die am geeignetsten für eine gegebene Fahr­ bedingung ist, so daß die Lenkung unter jeder Fahrbedingung leicht bzw. weich ausgeführt werden kann.

Es ist verständlich, daß die Erfindung nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und daß viele Änderungen und Modifikationen denkbar sind, ohne daß vom Geist und Feld der Erfindung abgewichen wird. So kann beispielsweise anstelle des Betriebsintervalls der Durchschnitts-Fahrzeuggeschwin­ digkeit-Speichereinrichtung und der Durchschnittslenkgröße-Spei­ chereinrichtung von 60 Sekunden dieses Intervall auch auf unge­ fähr 30 Sekunden festgelegt werden. Dieses Intervall oder diese Periode variieren in Abhängigkeit von Faktoren wie der Taktim­ pulsfrequenz, der erforderlichen Folge- bzw. Nachlaufcharakteristik od. dgl. Das gleiche gilt für den Schreibimpuls der Fahrzeugge­ schwindigkeit-Speichereinrichtung und den Speicher- bzw. Sperr­ impuls des Sperr- bzw. Schalterspeichers 62. Wenn es erforderlich ist, kann die Periode auf andere Werte geändert werden.

Obwohl Fig. 5 lediglich den für das Verständnis der Erfindung nötigen Grundaufbau darstellt, können beim Entwurf einer anderen praxisbezogenen Schaltung viele andere Schaltungselemente hinzu­ gefügt werden.

Die Charakteristika der Drehzahl der Ölpumpe sind nicht auf die vier in den Fig. 3a bis 3d dargestellten Schemata begrenzt, son­ dern sie können ebenso gut zwei oder fünf sein. Somit kann die Zahl der Charakteristiken gemäß der erforderlichen leichten bzw. weichen Lenkungscharakteristik vergrößert oder verkleinert werden.

Claims (4)

1. Servolenkungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer durch einen Elektromotor angetriebenen Ölpumpe, mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, mit einem ein Lenkungssignal erzeugenden Lenkungssensor und mit einer Steuervorrichtung, die die Drehzahl der Ölpumpe in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit infolge des Lenkungssignals steuert, gekenn­ zeichnet durch
eine erste Schaltung (30,31), die eine mittlere Fahr­ zeuggeschwindigkeit pro Zeiteinheit aus den Signalen des Geschwindigkeitssensors (14) berechnet,
eine zweite Schaltung (41,42), die eine mittlere Len­ kungsgröße pro Zeiteinheit aus den Signalen des Len­ kungssensors (13) berechnet,
eine dritte Schaltung (33), die aus der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit und aus der mittleren Len­ kungsgröße eine mittlere Querbeschleunigung berech­ net,
Speichermittel (56 bis 59), die eine Mehrzahl ver­ schiedener Kennlinien (a, b, c, d) enthalten, die die jeweilige Drehzahl der Ölpumpe (16) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit charakterisieren, und
eine Auswahlschaltung (44, 51 bis 54, 61, 62), die eine der Drehzahlkennlinien in Abhängigkeit von der mitt­ leren Querbeschleunigung und der mittleren Fahrzeug­ geschwindigkeit auswählt und die Drehzahl der Ölpumpe entsprechend der ausgewählten Kennlinie steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin eine Erkennungsschaltung (70, 71) zum Feststellen des Nichtvorhandenseins eines Geschwindigkeitssignals sowie des Vorhandenseins eines Lenkungssignals und eine mit einem Ausgangssignal der Erkennungsschaltung (70, 71) angesteuerte UND-Gatterschaltung (74) zum Beaufschlagen der Ölpumpe mit einer optimalen Drehzahl umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß diese eine zweite Erkennungsschaltung (76, 77) zum Feststellen des Nichtvorhandenseins von Fahrzeuggeschwindigkeitssignalen sowie des Nichtvor­ handenseins von Lenkungssignalen, einen Drucksensor (79) zum Feststellen eines Ölpumpendruckes bei Über­ schreiten eines vorbestimmten Wertes sowie eine wei­ tere Gatterschaltung (78) umfaßt, die aufgrund eines Aus­ gangssignals der zweiten Erkennungsschaltung, (76, 77) ein Drucksensorsignal an die Gatterschaltung (74) für die Optimaldrehzahl der Ölpumpe liefert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß diese eine zwischen dem Geschwindigkeitssensor (14) und den Kenn­ linien-Speichermitteln (56 bis 59) angeordnete Schal­ tung (46, 47) zum gesteuerten Speichern und Freigeben einer bestimmten Anzahl von Geschwindigkeitssignalen umfaßt.