專利名稱：汽車的伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車的伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有一個(gè)用于預(yù)定車輪所需轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向輪、使轉(zhuǎn)向角與一修正角疊加的行駛動(dòng)力裝置、一個(gè)助力機(jī)構(gòu)，其中按照提高行駛穩(wěn)定性和/或行駛舒適性的觀點(diǎn)而求出該修正角。本發(fā)明還涉及汽車的伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力機(jī)構(gòu)，該助力機(jī)構(gòu)成可變的助力裝置形式并且該助力機(jī)構(gòu)具有一個(gè)可承受變矩器電流的、作為車輪轉(zhuǎn)向角調(diào)整裝置的變矩器和用于根據(jù)至少車速來(lái)求得變矩器電流的裝置。最后，本發(fā)明還涉及用于求出汽車的伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的、成可變的助力裝置形式的助力機(jī)構(gòu)的變矩器電流的方法，其中助力機(jī)構(gòu)有一個(gè)可接受變矩器電流的且作為車輪轉(zhuǎn)向角調(diào)整裝置的變矩器并且根據(jù)至少車速求出變矩器電流。
此外，現(xiàn)有技術(shù)還公開了，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中設(shè)有行駛動(dòng)力裝置，以便使通過(guò)轉(zhuǎn)向輪預(yù)定的車輪轉(zhuǎn)向角與一修正角疊加。行駛動(dòng)力裝置也被稱作行駛動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(FLS)。一個(gè)所謂的疊加機(jī)構(gòu)被用于角度疊加。在DE4031316 A1中詳細(xì)描述了行駛動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。本申請(qǐng)明確地援引該專利。借助行駛動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，行駛動(dòng)力、行駛安全性以及汽車舒適性可得以改善。但無(wú)法由此獲得助力的功能(伺服轉(zhuǎn)向)。加到預(yù)定轉(zhuǎn)向角上的修正角改變了車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)向角。此時(shí)，由駕駛員預(yù)定的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)未改變并保持其給定位置。
在、既有力矩輔助用助力機(jī)構(gòu)又有行駛動(dòng)力裝置的伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，行駛動(dòng)力裝置通常設(shè)置在轉(zhuǎn)向輪和助力機(jī)構(gòu)之間。而在可變的助力裝置中，這造成助力機(jī)構(gòu)影響了行駛動(dòng)力裝置的動(dòng)力，特別是行駛動(dòng)力裝置的電動(dòng)機(jī)動(dòng)力(參見DE4031316A1)。在整個(gè)汽車速度范圍中，行駛動(dòng)力裝置的有效功率是不一樣的。在汽車高速行駛時(shí)，助力是如此之小，以至行駛動(dòng)力裝置的電動(dòng)機(jī)必須克服很高的反作用扭矩地工作。結(jié)果，電動(dòng)機(jī)只能緩慢加速并且行駛動(dòng)力裝置的介入轉(zhuǎn)向作用不夠快且不夠可靠地穩(wěn)定汽車或提高汽車的舒適性。
為完成以上任務(wù)，從開頭所述類型的伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出發(fā)地，本發(fā)明建議助力機(jī)構(gòu)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(dòng)力裝置的一個(gè)修正角表征參數(shù)有關(guān)。
因此，在本發(fā)明的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，成可變的助力裝置形式的助力機(jī)構(gòu)不僅以車速為輸入?yún)?shù)。助力機(jī)構(gòu)還有至少另一個(gè)輸入?yún)?shù)，通過(guò)該參數(shù)，輔助力矩的大小也可根據(jù)行駛動(dòng)力裝置所要求的介入轉(zhuǎn)向作用來(lái)改變。通過(guò)這些附加輸入?yún)?shù)，可以通過(guò)助力機(jī)構(gòu)來(lái)如此調(diào)整輔助力矩的大小，即行駛動(dòng)力裝置的有效功率在整個(gè)汽車速度范圍中是幾乎恒定的。這樣一來(lái)，行駛動(dòng)力裝置可快速反應(yīng)地且特別可靠地改善汽車的行駛穩(wěn)定性和行駛舒適性。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式建議，行駛動(dòng)力裝置具有一個(gè)用于產(chǎn)生修正角的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中行駛動(dòng)力裝置的修正角表征參數(shù)成發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際加速度和/或發(fā)動(dòng)機(jī)的額定加速度的形式。該發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。實(shí)際加速度是行駛動(dòng)力裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)定加速度。額定加速度是由行駛動(dòng)力裝置算出的電動(dòng)機(jī)的加速度。由行駛動(dòng)力裝置求出的修正角且特別是轉(zhuǎn)向角與修正角疊加的持續(xù)時(shí)間的主要特征就是這兩個(gè)參數(shù)。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式，建議助力機(jī)構(gòu)為液壓助力裝置形式。該助力機(jī)構(gòu)有利地有一個(gè)可接受一個(gè)變矩器電流的且作為車輪轉(zhuǎn)向角調(diào)整裝置的變矩器和用于根據(jù)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際加速度和發(fā)動(dòng)機(jī)的額定加速度求出變矩器電流的裝置。該變矩器用作轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的調(diào)整裝置并且例如成比例閥形式。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，求出變矩器電流的裝置具有用于形成一個(gè)與速度有關(guān)的第一變矩器電流的第一機(jī)構(gòu)、用于形成一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際加速度和發(fā)動(dòng)機(jī)的額定加速度有關(guān)的第二變矩器電流的第二機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)。
第一機(jī)構(gòu)有利地具有一個(gè)用于對(duì)汽車速度值進(jìn)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(jīng)過(guò)濾波的速度值和第一變矩器電流的值之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)汽車速度值濾波，輔助力矩的大小逐漸與汽車實(shí)際速度相適應(yīng)。這樣一來(lái)，尤其是在機(jī)動(dòng)駕駛時(shí)如全制動(dòng)時(shí)改善了駕駛員主觀印象，在機(jī)動(dòng)駕駛時(shí)，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(jīng)過(guò)濾波的速度值可被反映在第一變矩器電流的相應(yīng)值上。
還建議，第二機(jī)構(gòu)具有一個(gè)用于由發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際加速度的和發(fā)動(dòng)機(jī)額定加速度的差形成一個(gè)差示加速度的微分器、一個(gè)用于形成該差示加速度的數(shù)值的數(shù)值形成器、一個(gè)用于把該差示加速度與預(yù)定系數(shù)相乘的乘法器和一個(gè)用于通過(guò)把一個(gè)預(yù)定滯后時(shí)間加到乘以系數(shù)的差示加速度值上而形成第二變矩器電流的遲滯環(huán)節(jié)。遲滯區(qū)用于在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)小時(shí)不引起不必要的輔助力矩波動(dòng)。通過(guò)改變預(yù)定系數(shù)，可改變第二變矩器電流的幅度并進(jìn)而改變第二變矩器電流對(duì)整個(gè)變矩器電流的影響。
第三機(jī)構(gòu)有利地具有一個(gè)通過(guò)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(chǎn)生相應(yīng)的輔助力矩。
作為完成本發(fā)明任務(wù)的另一技術(shù)方案，從開頭所述類型的伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力機(jī)構(gòu)出發(fā)，建議轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有用于把一個(gè)修正角疊加到轉(zhuǎn)向角上的行駛動(dòng)力裝置，其中按照提高汽車的行駛穩(wěn)定性和/或行駛舒適性的觀點(diǎn)求得該修正角，并且求出變矩器電流的裝置根據(jù)行駛動(dòng)力裝置的至少一個(gè)修正角表征參數(shù)求得變矩器電流。
最后，作為完成本發(fā)明任務(wù)的另一個(gè)技術(shù)方案，從求出開頭所述類型的助力機(jī)構(gòu)的變矩器電流的方法出發(fā)，建議轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有用于使轉(zhuǎn)向角與一修正角疊加的行駛動(dòng)力裝置，其中按照提高汽車的行駛穩(wěn)定性和/或行駛舒適性的觀點(diǎn)求得該修正角，根據(jù)行駛動(dòng)力裝置的至少一個(gè)修正角表征參數(shù)求出變矩器電流。
在行駛動(dòng)力裝置4的后面，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1具有一個(gè)成可變的液壓助力裝置形式的助力機(jī)構(gòu)6。該助力機(jī)構(gòu)6當(dāng)然也可以成電子液壓助力裝置或電動(dòng)助力裝置的形式。助力機(jī)構(gòu)6具有一個(gè)成變矩器7形式的且用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)8的調(diào)整裝置，通過(guò)該調(diào)整裝置調(diào)準(zhǔn)車輪3的理想轉(zhuǎn)向角。變矩器7例如成比例閥形式。
在圖2中示出了助力機(jī)構(gòu)6的框圖。助力機(jī)構(gòu)6的輔助力矩M的大小根據(jù)汽車速度V來(lái)控制。按照本發(fā)明，輔助力矩M的大小還要由行駛動(dòng)力裝置4的至少另一個(gè)修正角表征參數(shù)來(lái)控制。在圖2所示的實(shí)施例中，作為助力機(jī)構(gòu)6的其它輸入?yún)?shù)地?cái)M定了行駛動(dòng)力裝置4發(fā)動(dòng)機(jī)5的實(shí)際加速度a-ist和發(fā)動(dòng)機(jī)5的額定加速度a-soll。助力機(jī)構(gòu)6的變矩器7是可接受一個(gè)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(jī)構(gòu)6具有用于根據(jù)汽車速度V、發(fā)動(dòng)機(jī)5的實(shí)際加速度a-ist和發(fā)動(dòng)機(jī)5的額定加速度a-soll來(lái)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(gè)與速度有關(guān)的第一變矩器電流I-v的第一機(jī)構(gòu)10。第一機(jī)構(gòu)10包括一個(gè)用于對(duì)汽車速度值V進(jìn)行濾波的低通濾波器11和一個(gè)特性曲線12。可從特性曲線12中得到經(jīng)過(guò)濾波的速度值V-e和用于第一變矩器電流I-v的相應(yīng)值之間的關(guān)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(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)5的實(shí)際加速度a-ist和額定加速度a-soll有關(guān)的第二變矩器電流I-a的第二機(jī)構(gòu)13。第二機(jī)構(gòu)13包括一個(gè)用于由發(fā)動(dòng)機(jī)5實(shí)際加速度a-ist的與額定加速度a-soll的差形成一個(gè)差示加速度a-diff的微分器14。此外，第二機(jī)構(gòu)13還包括一個(gè)用于形成差示加速度a-diff的數(shù)值的數(shù)值形成器和一個(gè)用于使差示加速度a-diff乘以一個(gè)預(yù)定系數(shù)k的乘法器。通過(guò)改變系數(shù)k，可使第二變矩器電流I-a的幅度并進(jìn)而使第二變矩器電流I-a對(duì)總變矩器電流I-w的影響發(fā)生變化。在圖2所示的實(shí)施例中，數(shù)值形成器和乘法器集成在一個(gè)公共的功能塊15中。最后，第二機(jī)構(gòu)13包括一個(gè)通過(guò)把一個(gè)預(yù)定滯后時(shí)間T-t加到乘以系數(shù)k的差示加速度a-diff的值I’-a上來(lái)形成第二變矩器電流I-a的遲滯環(huán)節(jié)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(jī)構(gòu)17，第三機(jī)構(gòu)17通過(guò)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(jù)汽車的速度V，而且根據(jù)行駛動(dòng)力裝置4的工作狀態(tài)來(lái)求出本發(fā)明的助力機(jī)構(gòu)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(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)輔助力矩。借助本發(fā)明的助力機(jī)構(gòu)6，可使行駛動(dòng)力裝置4的有效功率在整個(gè)汽車速度范圍中保持幾乎恒定。由此一來(lái)，可特別快速且可靠地提高汽車的行駛穩(wěn)定性和行駛舒適性。
權(quán)利要求
1.汽車的伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)，其中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)具有一個(gè)用于預(yù)定出車輪(3)的理想轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向輪(2)、用于使該轉(zhuǎn)向角與一個(gè)修正角疊加的行駛動(dòng)力裝置(4)和一個(gè)助力機(jī)構(gòu)(6)，其中按照提高汽車的行駛穩(wěn)定性和/或行駛舒適性的觀點(diǎn)來(lái)求出該轉(zhuǎn)向角，其特征在于，助力機(jī)構(gòu)(6)被設(shè)計(jì)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(dòng)力裝置(4)的至少一個(gè)修正角表征參數(shù)有關(guān)。
2.按照權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)，其特征在于，行駛動(dòng)力裝置(4)具有一個(gè)用于產(chǎn)生修正角的發(fā)動(dòng)機(jī)(5)，其中行駛動(dòng)力裝置(4)的修正角表征參數(shù)成發(fā)動(dòng)機(jī)(5)的實(shí)際加速度(a-ist)和/或發(fā)動(dòng)機(jī)(5)的額定加速度(a-soll)的形式。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)，其特征在于，助力機(jī)構(gòu)(6)成一液壓助力裝置形式。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)，其特征在于，助力機(jī)構(gòu)(6)具有一個(gè)可接受一個(gè)變矩器電流(I-w)的且作為車輪(3)轉(zhuǎn)向角的調(diào)整裝置的變矩器(7)和用于根據(jù)汽車速度(V)、發(fā)動(dòng)機(jī)(5)的實(shí)際加速度(a-ist)和發(fā)動(dòng)機(jī)(5)的額定加速度(a-soll)來(lái)求出變矩器電流(I-w)的裝置(9)。
5.按照權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(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(gè)與速度有關(guān)的第一變矩器電流(I-v)的第一機(jī)構(gòu)(10)、用于形成一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)(5)的實(shí)際加速度(a-ist)及發(fā)動(dòng)機(jī)(5)的額定加速度(a-soll)有關(guān)的第二變矩器電流(I-a)的第二機(jī)構(gòu)(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(jī)構(gòu)(17)。
6.按照權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)，其特征在于，第一機(jī)構(gòu)(10)具有一個(gè)用于對(duì)汽車速度值(V)進(jìn)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(jīng)過(guò)濾波的速度值(V-e)與第一變矩器電流(I-v)的值之間的關(guān)系。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)，其特征在于，第二機(jī)構(gòu)(13)具有一個(gè)用于由發(fā)動(dòng)機(jī)(5)實(shí)際加速度(a-ist)的和發(fā)動(dòng)機(jī)(5)額定加速度(a-soll)的差形成一個(gè)差示加速度(a-diff)的微分器(14)、一個(gè)用于形成差示加速度(a-diff)數(shù)值的數(shù)值形成器(15)、一個(gè)用于使差示加速度(a-diff)乘以一個(gè)預(yù)定系數(shù)k的乘法器(15)和一個(gè)用于通過(guò)以一個(gè)預(yù)定滯后時(shí)間(T-t)加到乘以系數(shù)k的差示加速度(a-diff)數(shù)值上而形成第二變矩器電流(I-a)的遲滯環(huán)節(jié)(16)。
8.按照權(quán)利要求5-7之一所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)，其特征在于，第三機(jī)構(gòu)(17)具有一個(gè)用于通過(guò)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(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)的助力機(jī)構(gòu)(6)，該助力機(jī)構(gòu)(6)成一可變的助力裝置的形式并且該助力機(jī)構(gòu)(6)具有一個(gè)可接受一個(gè)變矩器電流(I-w)的且作為車輪(3)轉(zhuǎn)向角的調(diào)整裝置的變矩器(7)和用于根據(jù)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(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)具有用于使該轉(zhuǎn)向角與一修正角疊加的行駛動(dòng)力裝置(4)，其中按照提高汽車的行駛穩(wěn)定性和/或行駛舒適性的觀點(diǎn)來(lái)求出該修正角，求出變矩器電流(I-w)的裝置(9)根據(jù)行駛動(dòng)力裝置(4)的至少一個(gè)修正角表征參數(shù)來(lái)求出變矩器電流(I-w)。
10.用于求出汽車伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)的成可變的助力裝置形式的助力機(jī)構(gòu)(6)的變矩器電流(I-w)的方法，其中助力機(jī)構(gòu)(6)具有一個(gè)可接受變矩器電流(I-w)的且作為汽車車輪(3)轉(zhuǎn)向角的調(diào)整裝置的變矩器(7)，變矩器電流(I-w)是根據(jù)至少汽車的速度(V)而求出的，其特征在于，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)具有用于使該轉(zhuǎn)向角與一修正角疊加的行駛動(dòng)力裝置(4)，其中按照提高汽車的行駛穩(wěn)定性和/或行駛舒適性的觀點(diǎn)求出該修正角，根據(jù)行駛動(dòng)力裝置(4)的至少一個(gè)修正角表征參數(shù)來(lái)求得變矩器電流(I-w)。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車的伺服助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)，其中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(1)具有一個(gè)用于預(yù)定出汽車車輪(3)轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向輪(2)、用于使轉(zhuǎn)向角與一修正角疊加的行駛動(dòng)力裝置(4)和一個(gè)助力機(jī)構(gòu)(6)，其中按照提高汽車的行駛穩(wěn)定性和/或行駛舒適性的觀點(diǎn)求出該修正角。為使行駛動(dòng)力裝置(4)的有效功率在整個(gè)汽車速度范圍中保持幾乎恒定，建議助力機(jī)構(gòu)(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(dòng)力裝置(4)的至少一個(gè)修正角表征參數(shù)有關(guān)。
文檔編號(hào)B62D6/00GK1419507SQ01806959
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2001年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月20日
發(fā)明者K·韋伯, R·明茨 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司