專利名稱：汽車的伺服助力轉向系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車的伺服助力轉向系統，其中轉向系統具有一個用于預定車輪所需轉向角的轉向輪、使轉向角與一修正角疊加的行駛動力裝置、一個助力機構，其中按照提高行駛穩定性和/或行駛舒適性的觀點而求出該修正角。本發明還涉及汽車的伺服助力轉向系統的助力機構，該助力機構成可變的助力裝置形式并且該助力機構具有一個可承受變矩器電流的、作為車輪轉向角調整裝置的變矩器和用于根據至少車速來求得變矩器電流的裝置。最后，本發明還涉及用于求出汽車的伺服助力轉向系統的、成可變的助力裝置形式的助力機構的變矩器電流的方法，其中助力機構有一個可接受變矩器電流的且作為車輪轉向角調整裝置的變矩器并且根據至少車速求出變矩器電流。
此外，現有技術還公開了，在轉向系統中設有行駛動力裝置，以便使通過轉向輪預定的車輪轉向角與一修正角疊加。行駛動力裝置也被稱作行駛動力轉向系統(FLS)。一個所謂的疊加機構被用于角度疊加。在DE4031316 A1中詳細描述了行駛動力轉向系統的結構和工作原理。本申請明確地援引該專利。借助行駛動力轉向系統，行駛動力、行駛安全性以及汽車舒適性可得以改善。但無法由此獲得助力的功能(伺服轉向)。加到預定轉向角上的修正角改變了車輪的實際轉向角。此時，由駕駛員預定的轉向輪轉動未改變并保持其給定位置。
在、既有力矩輔助用助力機構又有行駛動力裝置的伺服助力轉向系統中，行駛動力裝置通常設置在轉向輪和助力機構之間。而在可變的助力裝置中，這造成助力機構影響了行駛動力裝置的動力，特別是行駛動力裝置的電動機動力(參見DE4031316A1)。在整個汽車速度范圍中，行駛動力裝置的有效功率是不一樣的。在汽車高速行駛時，助力是如此之小，以至行駛動力裝置的電動機必須克服很高的反作用扭矩地工作。結果，電動機只能緩慢加速并且行駛動力裝置的介入轉向作用不夠快且不夠可靠地穩定汽車或提高汽車的舒適性。
為完成以上任務，從開頭所述類型的伺服助力轉向系統出發地，本發明建議助力機構成可變的助力裝置的形式，其中輔助力矩的大小與車速和行駛動力裝置的一個修正角表征參數有關。
因此，在本發明的轉向系統中，成可變的助力裝置形式的助力機構不僅以車速為輸入參數。助力機構還有至少另一個輸入參數，通過該參數，輔助力矩的大小也可根據行駛動力裝置所要求的介入轉向作用來改變。通過這些附加輸入參數，可以通過助力機構來如此調整輔助力矩的大小，即行駛動力裝置的有效功率在整個汽車速度范圍中是幾乎恒定的。這樣一來，行駛動力裝置可快速反應地且特別可靠地改善汽車的行駛穩定性和行駛舒適性。
本發明的一個優選實施形式建議，行駛動力裝置具有一個用于產生修正角的發動機，其中行駛動力裝置的修正角表征參數成發動機的實際加速度和/或發動機的額定加速度的形式。該發動機優選地是一臺電動機。實際加速度是行駛動力裝置的發動機的測定加速度。額定加速度是由行駛動力裝置算出的電動機的加速度。由行駛動力裝置求出的修正角且特別是轉向角與修正角疊加的持續時間的主要特征就是這兩個參數。
按照本發明的一個優選實施形式，建議助力機構為液壓助力裝置形式。該助力機構有利地有一個可接受一個變矩器電流的且作為車輪轉向角調整裝置的變矩器和用于根據車速、發動機的實際加速度和發動機的額定加速度求出變矩器電流的裝置。該變矩器用作轉向系統的轉向機構中的調整裝置并且例如成比例閥形式。
按照本發明的一個優選的實施形式，求出變矩器電流的裝置具有用于形成一個與速度有關的第一變矩器電流的第一機構、用于形成一個與發動機的實際加速度和發動機的額定加速度有關的第二變矩器電流的第二機構和用于由第一變矩器電流和第二變矩器電流確定變矩器電流的第三機構。
第一機構有利地具有一個用于對汽車速度值進行濾波的低通濾波器和一條特性曲線，從該特性曲線中得到經過濾波的速度值和第一變矩器電流的值之間的關系。通過對汽車速度值濾波，輔助力矩的大小逐漸與汽車實際速度相適應。這樣一來，尤其是在機動駕駛時如全制動時改善了駕駛員主觀印象，在機動駕駛時，車速突然變化。該特性曲線通常是非線性的。借助該特性曲線，經過濾波的速度值可被反映在第一變矩器電流的相應值上。
還建議，第二機構具有一個用于由發動機實際加速度的和發動機額定加速度的差形成一個差示加速度的微分器、一個用于形成該差示加速度的數值的數值形成器、一個用于把該差示加速度與預定系數相乘的乘法器和一個用于通過把一個預定滯后時間加到乘以系數的差示加速度值上而形成第二變矩器電流的遲滯環節。遲滯區用于在發動機運動小時不引起不必要的輔助力矩波動。通過改變預定系數，可改變第二變矩器電流的幅度并進而改變第二變矩器電流對整個變矩器電流的影響。
第三機構有利地具有一個通過第一變矩器電流和第二變矩器電流相加形成變矩器電流的加法器。所求得的變矩器電流被加到變矩器上，該變矩器則產生相應的輔助力矩。
作為完成本發明任務的另一技術方案，從開頭所述類型的伺服助力轉向系統的助力機構出發，建議轉向系統具有用于把一個修正角疊加到轉向角上的行駛動力裝置，其中按照提高汽車的行駛穩定性和/或行駛舒適性的觀點求得該修正角，并且求出變矩器電流的裝置根據行駛動力裝置的至少一個修正角表征參數求得變矩器電流。
最后，作為完成本發明任務的另一個技術方案，從求出開頭所述類型的助力機構的變矩器電流的方法出發，建議轉向系統具有用于使轉向角與一修正角疊加的行駛動力裝置，其中按照提高汽車的行駛穩定性和/或行駛舒適性的觀點求得該修正角，根據行駛動力裝置的至少一個修正角表征參數求出變矩器電流。
在行駛動力裝置4的后面，轉向系統1具有一個成可變的液壓助力裝置形式的助力機構6。該助力機構6當然也可以成電子液壓助力裝置或電動助力裝置的形式。助力機構6具有一個成變矩器7形式的且用于轉向系統1的轉向機構8的調整裝置，通過該調整裝置調準車輪3的理想轉向角。變矩器7例如成比例閥形式。
在圖2中示出了助力機構6的框圖。助力機構6的輔助力矩M的大小根據汽車速度V來控制。按照本發明，輔助力矩M的大小還要由行駛動力裝置4的至少另一個修正角表征參數來控制。在圖2所示的實施例中，作為助力機構6的其它輸入參數地擬定了行駛動力裝置4發動機5的實際加速度a-ist和發動機5的額定加速度a-soll。助力機構6的變矩器7是可接受一個變矩器電流I-w，該變矩器電流I-w是衡量輔助力矩M大小的尺度。助力機構6具有用于根據汽車速度V、發動機5的實際加速度a-ist和發動機5的額定加速度a-soll來求出變矩器電流I-w的裝置9。
求出變矩器電流I-w的裝置9又具有用于形成一個與速度有關的第一變矩器電流I-v的第一機構10。第一機構10包括一個用于對汽車速度值V進行濾波的低通濾波器11和一個特性曲線12。可從特性曲線12中得到經過濾波的速度值V-e和用于第一變矩器電流I-v的相應值之間的關系。
此外，求出變矩器電流I-w的裝置9還具有用于形成一個與發動機5的實際加速度a-ist和額定加速度a-soll有關的第二變矩器電流I-a的第二機構13。第二機構13包括一個用于由發動機5實際加速度a-ist的與額定加速度a-soll的差形成一個差示加速度a-diff的微分器14。此外，第二機構13還包括一個用于形成差示加速度a-diff的數值的數值形成器和一個用于使差示加速度a-diff乘以一個預定系數k的乘法器。通過改變系數k，可使第二變矩器電流I-a的幅度并進而使第二變矩器電流I-a對總變矩器電流I-w的影響發生變化。在圖2所示的實施例中，數值形成器和乘法器集成在一個公共的功能塊15中。最后，第二機構13包括一個通過把一個預定滯后時間T-t加到乘以系數k的差示加速度a-diff的值I’-a上來形成第二變矩器電流I-a的遲滯環節16。
最后，求出變矩器電流I-w的裝置9具有成加法器形式的第三機構17，第三機構17通過第一變矩器電流I-v與第二變矩器電流I-a相加而形成變矩器電流I-w。
不僅根據汽車的速度V，而且根據行駛動力裝置4的工作狀態來求出本發明的助力機構6的變矩器電流I-w。變矩器電流I-w被加到變矩器7上，變矩器7產生一個相應輔助力矩。借助本發明的助力機構6，可使行駛動力裝置4的有效功率在整個汽車速度范圍中保持幾乎恒定。由此一來，可特別快速且可靠地提高汽車的行駛穩定性和行駛舒適性。
權利要求
1.汽車的伺服助力轉向系統(1)，其中轉向系統(1)具有一個用于預定出車輪(3)的理想轉向角的轉向輪(2)、用于使該轉向角與一個修正角疊加的行駛動力裝置(4)和一個助力機構(6)，其中按照提高汽車的行駛穩定性和/或行駛舒適性的觀點來求出該轉向角，其特征在于，助力機構(6)被設計成一可變的助力裝置的形式，輔助力矩(M)的大小與汽車速度(V)及行駛動力裝置(4)的至少一個修正角表征參數有關。
2.按照權利要求1所述的轉向系統(1)，其特征在于，行駛動力裝置(4)具有一個用于產生修正角的發動機(5)，其中行駛動力裝置(4)的修正角表征參數成發動機(5)的實際加速度(a-ist)和/或發動機(5)的額定加速度(a-soll)的形式。
3.按照權利要求1或2所述的轉向系統(1)，其特征在于，助力機構(6)成一液壓助力裝置形式。
4.按照權利要求2或3所述的轉向系統(1)，其特征在于，助力機構(6)具有一個可接受一個變矩器電流(I-w)的且作為車輪(3)轉向角的調整裝置的變矩器(7)和用于根據汽車速度(V)、發動機(5)的實際加速度(a-ist)和發動機(5)的額定加速度(a-soll)來求出變矩器電流(I-w)的裝置(9)。
5.按照權利要求4所述的轉向系統(1)，其特征在于，求出變矩器電流(I-w)的裝置(9)具有用于形成一個與速度有關的第一變矩器電流(I-v)的第一機構(10)、用于形成一個與發動機(5)的實際加速度(a-ist)及發動機(5)的額定加速度(a-soll)有關的第二變矩器電流(I-a)的第二機構(13)和用于由第一變矩器電流(I-v)和第二變矩器電流(I-a)形成變矩器電流(I-w)的第三機構(17)。
6.按照權利要求5所述的轉向系統(1)，其特征在于，第一機構(10)具有一個用于對汽車速度值(V)進行濾波的低通濾波器(11)和一條特性曲線(12)，從該特性曲線中得到經過濾波的速度值(V-e)與第一變矩器電流(I-v)的值之間的關系。
7.按照權利要求5或6所述的轉向系統(1)，其特征在于，第二機構(13)具有一個用于由發動機(5)實際加速度(a-ist)的和發動機(5)額定加速度(a-soll)的差形成一個差示加速度(a-diff)的微分器(14)、一個用于形成差示加速度(a-diff)數值的數值形成器(15)、一個用于使差示加速度(a-diff)乘以一個預定系數k的乘法器(15)和一個用于通過以一個預定滯后時間(T-t)加到乘以系數k的差示加速度(a-diff)數值上而形成第二變矩器電流(I-a)的遲滯環節(16)。
8.按照權利要求5-7之一所述的轉向系統(1)，其特征在于，第三機構(17)具有一個用于通過第一變矩器電流(I-v)和第二變矩器電流(I-a)的相加而形成變矩器電流(I-w)的加法器。
9.汽車的伺服助力轉向系統(1)的助力機構(6)，該助力機構(6)成一可變的助力裝置的形式并且該助力機構(6)具有一個可接受一個變矩器電流(I-w)的且作為車輪(3)轉向角的調整裝置的變矩器(7)和用于根據至少汽車速度(V)求出變矩器電流(I-w)的裝置(9)，其特征在于，轉向系統(1)具有用于使該轉向角與一修正角疊加的行駛動力裝置(4)，其中按照提高汽車的行駛穩定性和/或行駛舒適性的觀點來求出該修正角，求出變矩器電流(I-w)的裝置(9)根據行駛動力裝置(4)的至少一個修正角表征參數來求出變矩器電流(I-w)。
10.用于求出汽車伺服助力轉向系統(1)的成可變的助力裝置形式的助力機構(6)的變矩器電流(I-w)的方法，其中助力機構(6)具有一個可接受變矩器電流(I-w)的且作為汽車車輪(3)轉向角的調整裝置的變矩器(7)，變矩器電流(I-w)是根據至少汽車的速度(V)而求出的，其特征在于，轉向系統(1)具有用于使該轉向角與一修正角疊加的行駛動力裝置(4)，其中按照提高汽車的行駛穩定性和/或行駛舒適性的觀點求出該修正角，根據行駛動力裝置(4)的至少一個修正角表征參數來求得變矩器電流(I-w)。
全文摘要
本發明涉及汽車的伺服助力轉向系統(1)，其中轉向系統(1)具有一個用于預定出汽車車輪(3)轉向角的轉向輪(2)、用于使轉向角與一修正角疊加的行駛動力裝置(4)和一個助力機構(6)，其中按照提高汽車的行駛穩定性和/或行駛舒適性的觀點求出該修正角。為使行駛動力裝置(4)的有效功率在整個汽車速度范圍中保持幾乎恒定，建議助力機構(6)成一可變的助力裝置的形式，其中輔助力矩(M)的大小與汽車速度(V)和行駛動力裝置(4)的至少一個修正角表征參數有關。
文檔編號B62D6/00GK1419507SQ01806959
公開日2003年5月21日 申請日期2001年3月10日 優先權日2000年3月20日
發明者K·韋伯, R·明茨 申請人:羅伯特-博希股份公司